تشکیل ابر: ابرها چگونه شکل می‌گیرند؟

ابرها پدیده‌ی طبیعی جالبی هستند که هرکسی می‌تواند هر روز آن‌ها را ببیند. جالب این که ابرهای گوناگونی وجود دارند و همه از مواد یک سان درست شده‌اند، از آب یا یخ یا هر دو، به شکل فشرده.
با مطالعه‌ی ابرها می‌توان آب و هوا را تا حد زیادی پیش بینی کرد. هر سیاره‌ای اتمسفر داری در منظومه‌ی شمسی به طور حتم ابر هم دارد. علاوه بر زمین ابرها در سیارات دیگر از جمله زهره، مریخ، مشتری و زحل نیز وجود دارند. این ابرها فقط و فقط قطرات متراکمی هستند که در جو بالای سیاره معلق می‌باشند.

فرایندهای تشکیل ابر

ابرها وقتی تشکیل می‌شوند که هوای جو کاملاً با بخار آب اشباع شده است و نمی‌تواند بخار آب بیشتری در خود نگه دارد. این وضعیت به دو شرط فراهم می‌آید، از جمله وقتی که هوا تا نقطه‌ای سرد شده است که میعان قطعاً رخ می‌دهد چرا که هوا قبلاً به اندازه‌ی کافی منبسط شده و حالا میزان قابل توجهی از رطوبتش را از دست می‌دهد. به عبارتی مقدار آب موجود در جو تا حدی افزایش یافته است که هوا ظرفیت نگه داشتن مقدار بیشتر آب را ندارد. میزان آب موجود در جو ممکن است به علت عواملی چون تبخیر افزایش یابد. هر چند ممکن است تشکیل ابر به سادگی تراکم بخار آب در هوا به نظر برسد، اما در واقع کل فرایند بسیار پیچیده‌تر از چیزی است که به نظر می‌رسد. برای این که بخار آب در نقطه‌ی مشخصی متراکم بشود و ابر تشکیل دهد، هوای مرطوبی که به بالای سطح زمین می‌رود باید یک سری فرایندها را پشت سر بگذارد. در نتیجه ابرها ممکن است به پنج شیوه‌ی مختلف شکل بگیرند که به شرح زیر است:

گرم شدن سطح زمین

گرم شدن سطح زمین موجب تشکیل ابر می‌شود. وقتی که گرمای خورشید سطح زمین را گرم می‌کند، زمین هم به نوبه‌ی خود هوای اطراف خود را گرم می‌کند.
چگالی این هوای گرم به خاطر گرما کاهش می‌یابد، و سبک‌تر می‌شود. و از به همین دلیل در جو، بالا می‌رود.
همین طور که بالاتر و بالاتر می‌رود شروع به سرد شدن بر اثر انبساط می‌کند و در نتیجه رطوبت آن آزاد می‌شود.
همین طور که دما در ارتفاعات بالاتر کاهش می‌یابد این محتوای رطوبت (بخار آب) آزاد شده متراکم می‌شود.
این رطوبت متراکم شده‌ی هوا موجب تشکیل ابر می‌شود.
در نتیجه ابرهایی که تشکیل می‌شوند عمدتاً کومولوس، استراتو کومولوس و کومولو نیمبوس هستند.

تپه‌ها، کوه‌ها و عوارض زمین

هوایی که به سمت کوه‌ها و دیگر اشکال طبیعی زمین می‌وزد مجبور می‌شود به ارتفاعات بالا برود.
در نتیجه اگر انبساط بیابد، سردتر می‌شود و سپس محتوای رطوبت خود را از دست می‌دهد.
در ارتفاعات بسیار بالا این رطوبت (بخار آب) شروع به تراکم می‌کند و در نتیجه موجب تشکیل ابر می‌شود.
در نتیجه ابرهای شکل گرفته عمدتاً ابرهای عدسی و ابرهای استراتوس هستند.

جبهه‌ای

یک جبهه هوا، مرزی است که بین هوای گرمی که مقداری رطوبت دارد و هوای سردی که خشک است قرار می‌گیرد.
ابرهای جبهه‌ای وقتی شکل می‌گیرند که دو توده‌ی هوایی که هرکدام دمای متفاوتی دارد با هم در تماس قرار می‌گیرند.
خواه توده‌ هوای گرم بالای توده‌ هوای سرد‌ باشد یا نه، به هر حال با توجه به ارتفاعی که از آن بالا رفته است انبساط می‌یابد.
انبساط توده هوای گرم موجب سرد شدن آن و متعاقباً تراکم رطوبتی که از لا به لای آن گریخته است، می‌شود. این تراکم موجب تشکیل ابر می‌شود.
در نتیجه ابرهای شکل گرفته، سیروس، سیرو استراتوس، آلتو کومولوس، استراتو کومولوس، نیمبو استراتوس و استراتوس هستند.

محل تلاقی

وقتی جریان‌های مختلف هوا که از جهت‌های مختلف در جریان هستند و در نقطه‌ای مرکزی به هم می‌رسند، درآن نقطه نوعی فشار ایجاد می‌شود.
این فشار، هوا را وادار می‌کند رو به بالا، جایی که همه‌ی جریان‌های هوایی در کنار هم حرکت می‌کنند، جریان یابد. به این صورت جریان‌های هوایی به هم می‌رسند.
باز هم مثل همه‌ی فرایندهای دیگر، هوا سرد می‌شود، انبساط می‌یابد و بخار آب را آزاد می‌کند و این بخار برای تشکیل ابر متراکم می‌شود.
در این روند عمدتاً ابرهای کومولوس تشکیل می‌شوند که در بعضی موارد موجب بارش‌های کوچک می‌شوند.

آشفتگی جوی

گاهی اوقات، شرایط آب و هوایی آشفته در قسمت بالایی اتمسفر مانعی بر سر جریان آزادانه هوا ایجاد می‌کند.
این مسئله باعث می‌شود که هوا با الگویی حلقوی جریان پیدا کند به علت این که در حقیقت دیگر نمی‌تواند در مسیر تعیین شده‌ی خود جریان یابد.
وقتی که هوای گرمِ حاوی رطوبت بالا می‌رود به سطحی می‌رسد که در آن جو متلاطم می‌شود. آنجا است که هوای گرم سرد می‌شود و محتوای بخار آب آن در همان لحظه متراکم می‌شود و سپس نمونه‌های معمولی ابرهای متلاطم کومولوس و کومولو نیمبوس شکل می‌گیرند.
گاهی اوقات تشکیل ابرها می‌تواند موجب تشکیل میدان ابر شود. به بیان ساده میدان ابر گروهی از ابرها است، که گاهی اوقات شکلی استراتژیک به خود می‌گیرند و ویژگی‌های خاص خود را دارند.
"سلول باز" نوعی از میدان ابر و شبیه به لانه‌ی زنبور است. این میدان ابر، ابرهای متراکم‌تری در میانه و ابرهای شفاف‌تری در انتها دارد.
ابرها در رنگ نیز متفاوت هستند و با دیدن رنگشان می‌توان اطلاعات مهمی در مورد آب و هوا به دست آورد. رنگ سفید ابرها به این معنی است که با هوای گرم حاوی بخار آب تشکیل شده‌اند. ابرهای خاکستری یا سیاه وقتی تشکیل شده‌اند که قطرات موجود در ابر برای شکل دادن قطرات بزرگتر ترکیب شده‌اند و این اتفاق هنگام شکل گرفتن نهایی ابر رخ می‌دهد. هم چنین ابرها گاهی اوقات در رنگ‌های زیبای آبی، زرد و سبز ظاهر می‌شوند. ابرها این رنگ‌ها را از تأثیر متقابل نور و سایه در زمان‌های مختلف روز پیدا می‌کنند.