ماذا يحدث عندما تصبح قطرات الماء وبلورات الثلج كبيره ، هطول الأمطار هو أي ماء سائل أو مجمد يتشكل في الغلاف الجوي ويعود إلى الأرض. يأتي في أشكال عديدة ، مثل المطر والصقيع والثلج. جنبا إلى جنب مع التبخر و التكاثف ، وهطول الأمطار هو واحد من الأجزاء الرئيسية الثلاثة للالعالمية دورة المياه .
يتشكل هطول الأمطار في السحب عندما يتكثف بخار الماء في قطرات ماء أكبر وأكبر. عندما تكون القطرات ثقيلة بدرجة كافية ، تسقط على الأرض. إذا كانت السحابة أكثر برودة ، كما لو كانت على ارتفاعات أعلى ، فقد تتجمد قطرات الماء لتكوين جليد. ثم تسقط بلورات الجليد هذه على الأرض كثلج أو برد أو مطر ، اعتمادًا على درجة الحرارة داخل السحابة وعلى سطح الأرض. تبدأ معظم الأمطار في الواقع على شكل ثلوج عالية في السحب. عندما تتساقط رقاقات الثلج عبر الهواء الدافئ ، فإنها تصبح قطرات مطر، عروس يقدم لك كل ما تحتاج للتعرف عليه عن ماذا يحدث عندما تصبح قطرات الماء وبلورات الثلج كبيره.

ماذا يحدث عندما تصبح قطرات الماء وبلورات الثلج كبيره

تعتبر جزيئات الغبار أو الدخان في الغلاف الجوي ضرورية لهطول الأمطار. توفر هذه الجسيمات ، التي تسمى "نوى التكثيف" ، سطحًا يتكثف عليه بخار الماء. هذا يساعد قطرات الماء على التجمع وتصبح كبيرة بما يكفي لتسقط على الأرض.
من المفاهيم الخاطئة الشائعة أنه عندما تسقط قطرات المطر ، يكون لها شكل دمعة. في الواقع ، قطرات المطر الأصغر (تلك التي يبلغ قطرها حوالي 1 ملم (0.039 بوصة)) تكون كروية تمامًا تقريبًا. قطرات المطر الأكبر حجمًا (2–3 ملليمترات (.078 - .118 بوصة) عرضًا) مستديرة أيضًا ، ولكن مع مسافة بادئة صغيرة على جانبها السفلي. تبدو مثل الفاصوليا عندما تسقط على الأرض. قطرات المطر الكبيرة جدًا (أكبر من 4.5 ملم (.177 بوصة)) لها مسافة بادئة كبيرة وتبدو أشبه بالمظلة. عادةً ما تنتهي هذه القطرات الكبيرة جدًا بالانقسام إلى قطرتين أصغر حجمًا. تحدث المسافات البادئة على قطرات المطر بسبب مقاومة الهواء.
دائمًا ما يكون التساقط مياهًا عذبة ، حتى عندما يكون مصدر المياه من المحيط. هذا لأن ملح البحر لا يتبخر بالماء. ومع ذلك ، في بعض الحالات ، يمكن أن تلوث الملوثات في الغلاف الجوي قطرات الماء قبل أن تسقط على الأرض. هطول الأمطار الناتج عن ذلك يسمى المطر الحمضي . لا تضر الأمطار الحمضية بالبشر بشكل مباشر ، لكنها قد تجعل البحيرات والجداول أكثر حمضية. هذا يضر بالنظم البيئية المائية لأن النباتات والحيوانات لا تستطيع في كثير من الأحيان التكيف مع الحموضة.

كريستالات الثلج
في السحب "الباردة" ، حيث تكون درجة الحرارة أقل من 0 درجة مئوية ، تتعايش بلورات الجليد والقطرات فائقة التبريد. في هذه السحب `` المختلطة '' ، يقترب الهواء من التشبع فيما يتعلق بالمياه السائلة ، ولكنه مشبع للغاية (مرحلة غير مستقرة) فيما يتعلق بالجليد. وبالتالي ، في السحب المختلطة ، تنمو بلورات الجليد من طور البخار بسرعة أكبر بكثير من نمو القطرات المجاورة. يُعرف هذا عادةً باسم عملية Bergeron - Findeisen أو "بلورة الجليد".

في درجات حرارة تتراوح بين 0 درجة مئوية و -15 درجة مئوية ، تتكون معظم السحب من قطرات الماء فائقة التبريد.
بين -15 درجة مئوية و -40 درجة مئوية ، تحتوي معظم السحب على مزيج من بلورات الجليد وقطرات الماء فائقة التبريد.
تحت -40 درجة مئوية ، تتكون جميع السحب تقريبًا بالكامل من بلورات الجليد ، مع استثناء ملحوظ لسحب الركام (Cb) ، ولا سيما "غيوم سندان".
تكون القطرات فائقة التبريد في حالة غير مستقرة وعادةً ما تبدأ في التجمد عند ملامستها لبلورات وجزيئات الجليد التي لها بنية مشابهة لجزيئات الجليد (نواة التجميد). قد تتكون بلورات الجليد مباشرة من بخار الماء في السحابة أو تسقط في السحابة من الأعلى.

الحرارة الكامنة
عندما يتجمد الماء ، تنبعث الحرارة الكامنة. هذا يعني أنه إذا تم تجميد قطيرة كاملة على الفور ، فإن الحرارة الكامنة المتحررة ، ما لم تكن درجة الحرارة الأولية أقل من -80 درجة مئوية ، سترفع درجة حرارة القطرة فوق 0 درجة مئوية وهو ما سيكون متناقضًا لأن الجليد لا يمكن أن يوجد فوق 0 درجة ج. في الواقع ، تتجمد نسبة صغيرة فقط من القطرة على الفور ، وليس أكثر من كافية لرفع درجة الحرارة فوق 0 درجة مئوية. يحدث المزيد من التجميد التدريجي حيث تفقد القطرة الحرارة عن طريق التبخر والتوصيل.

عندما يتم تجميد القطرات فائقة التبريد تلقائيًا ، تميل قطرات الماء الكبيرة إلى التجمد بسهولة أكبر من القطرات الأصغر. يصبح تجميد القطرات أكثر احتمالًا مع انخفاض درجة الحرارة.

في مجال الطيران ، تميل القطرات الصغيرة إلى التجمد على الجناح بشكل فوري إلى حد ما ، مكونة رواسب جليدية خشنة ، بيضاء ، غير شفافة ، يسهل إزالتها نسبيًا ، تسمى جليد الصقيع .

تعمل الحرارة الكامنة المنبعثة في عملية التجميد على تدفئة الهواء المحيط مباشرة بالقطيرة بالنسبة للهواء المحيط بالسحابة ، وبالتالي تعزيز عدم الاستقرار والتطور التصاعدي للسحابة.

القطرات الكبيرة فائقة التبريد (SLD)
مصطلح يستخدم غالبًا في المناقشات حول تثليج هيكل الطائرة على متن الطائرة هو "القطيرة الكبيرة فائقة التبريد". إذا كان SLD كبيرًا بما يكفي ، فإن كتلته ستمنع موجة الضغط التي تنتقل قبل الجنيح من انحرافها. عندما يحدث هذا ، ستواجه القطرة سطح الجنيح ، وبسبب حجمها ، قد يتجمد فقط جزء السقوط الذي يصطدم بالجنيح فورًا. سيتم سحب بقية القطرة من خلال تدفق الهواء ، وسوف تتجمد القطرة بنفس الطريقة كما في الاتصال الأولي ، حتى يتم تجميد كل القطرة. هذا التكوين الجليدي المنكسر يميل إلى ترك جليد شفاف وسلس وصعب إزالته ، ويسمى الجليد الصافي .