چشمه هايي كه هميشه در حال تر و خشك شدن هستند!

"سيفون" براي اغلب ما واژه اي آشناست ، ولي شايد ندانيم كه سيفون (siphon)فرايندي فيزيكي است . خود من هم تا همين چند وقت پيش اين موضوع را نمي دانستم ، اما خوشبختانه به سبب يك بازيد تفريحي ساده با اين فرايند آشنا شدم. اگر از شكل ها و قوانين حاكم بر كار سيفون بگذريم ، يك تعريف ساده را مي توان بيان كرد:
"سيفون لوله اي خميده است كه يك بازويش از بازوي ديگر بلندتر است . آب در داخل دو مخزن در ارتفاع هاي بالا و پايين وجود دارد . آب از سطح بالاتر به سطح پايين تر جريان مي يابد."
كاربرد عمومي سيفون در جايي است كه ريختن مايع از يك ظرف به ظرف دشوار است . يكي از بازوهاي سيفون طبعا از ديگري بلندتر مي شود. و مايع بلافاصله در ظرف پايين جريان مي يابد . همين فرايند را به جاي پر كردن لوله ، قبل از وارد كردن در ظرف مي توان با مكش انجام داد. وقتي با مكش مايع از درون لوله سيفون ، فرايند شروع مي شود ، جريان مايع در لوله ادامه مي يابد و با قطع شدن مكش ، قطع نمي شود . جريان مايع ادامه مي يابد تا جايي كه مايع درون ظرف بالايي تمام شود و يا مايع هر دو ظرف هم سطح گردد. در اصل ، دليل جاري شدن مايع ، اختلاف فشار بين دو سر لوله است . در سيفون ، فشار جو، مايع را در بازوي كوتاه تر به جريان مي اندازد؛ زيرا وزن مايع در بازوي كوتاه تر ، كمتر است.
اما اين مقدمه اي بود بر آنكه ما به صورت مصنوعي در آزمايشگاه ها يادر صنعت مورد استفاده قرار مي دهيم. اين ها همه در حالي است كه طبيعت سيفون را خيلي زودتر از ما شناخته است . حال سوال اينجاست . آيا طبيعت يك لوله خرطومي ، دو ظرف با اختلاف ارتفاع و كمي آب در اختيار داشته است؟ پاسخ بدون شك مثبت است . چشمه هاي سيفوني بهترين مصداق طبيعي مي باشند. اگر به شما گفتند كه در چشمه اي هر چند وقت يكبار آب جريان دارد و پس از آن براي مدتي جريان قطع مي شود ، بهتر است باور كنيد . چرا كه اين چشمه از نوع سيفوني است .
يكي از اين چشمه ها در شهر چابكسر در شمال ايران قرار دارد: چشمه سيفوني دمكش فكجور . سازو كار اين چشمه بر اصل سيفون استوار است. به طوري كه درفضل هاي بارش ، مخزني كه به شكل كاملا طبيعي در ارتفاعي بالاتر از دهانه پاييني چشمه (مخزن پاييني) قرار دارد ، پر مي شود و اين آب جريان مي يابد . در اين چشمه از انتهاي مخزن بالايي تا ابتدايي خروجي آب در پايين كوه حكم همان لوله خرطومي را دارد كه تغييرات زمين شناختي ، موجبات اين چنين لوله اي را فراهم كرده است .
هنگامي كه آب باران يا هر آب طبيعي ديگر وارد مخزن طبيعي A (شكل زير) مي شود ، تا جايي كه مخزن پر شود ، ادامه مي يابد.
در پايين مخزن بالايي (A) كه مي تواند يك سنگ خلل و فرج دار يا يك غار يا هر چيز طبيعي ديگر باشد ، ابتداي لوله خرطومي قرار دارد . اين بدان معنا نيست كه طبيعت شلنگي در اختيار داشته و مسير را لوله كشي كرده است . حركت آب در طول ساليان دراز لابه لاي سنگ ها موجب ايجاد چنين مسيري شده است . پس لوله ، آن طور كه در تصور ماست ، وجود ندارد.
حال فرض مي كنيم كه مخزن A پر شده است . در اثر افزايش نيروي جاذبه زمين ، آب از لوله طبيعي (در مسير AB) بالا رفته تا جايي كه به نقطه B بر اثر رويدادهاي طبيعي با يك تنگ شدگي مواجه هستيم به طوري كه وقتي آب به اين ناحيه برسد شروع به جريان به سمت پايين مي كند ، و آب مخزن در اين مسير به جريان مي افتد تا جايي كه به پايين كوه (C) برسدـ پايين كوه همان محلي است كه به آن چشمه سيفوني مي گويند.
اشاره به اين نكته نيز خالي از لطف نيست . سطح مخزن بايد از دهانه خروجي (C) بالاتر باشد و اين اختلاف ارتفاع انرژي پتانسيل گرانشي را نابرابر كرده ، در نقطه A افزايش مي دهد . ضمنا ابتداي لوله مخزن در نقطه D هر جايي در قسمت پاييني مخزن مي تواند باشد . اما اين بيشتر بستگي به ميل طبيعت و شرايط حاكم بر آن دارد . همچنين هر چه سوراخ به ته مخزن نزديك تر باشد بازدهي بيشتر است .
با كمي تامل مشخص مي شود كه در اصل چشمه در نقطه A يا همان مخزن بالاي كوه است و پايين كوه صرفا يك دهانه براي خروج آب است .
اين چشمه در روزهايي كه بارندگي زياد است ، براي مثال در فصل هاي زمستان و بهار ، بيشترين آبدهي (574 ليتر در دقيقه) و در فصل تابستان كمترين آبدهي (50 ليتر در دقيقه ) را دارد. آب اين چشمه قليايي بوده ودراي مقداري يون آهن است .

پي نوشت ها :
 

پست الکترونيک نويسنده:mehrtaba@aol.com
 

منبع:دانشمند شماره 566
/ع