کجای دنیای بیشترین بیشترین اختلاف درجه حرارت شبانه روزی را دارد؟
به گزارش تور کانادا، بیشترین اختلاف درجه حرارت شبانه روزی (Diurnal Temperature Variation) یکی از چالش برانگیزترین و در عین حال مجذوب کننده ترین پدیده های هواشناسی است که در نقاط خاصی از سیاره زمین رخ می دهد. در حالی که بسیاری از ما به تغییرات دمایی 10 یا 15 درجه ای عادت نموده ایم، مناطقی وجود دارند که در آن ها خورشید نه تنها منبع حیات، بلکه عامل تغییرات دمایی است که می تواند در کمتر از چند ساعت، محیط را از یک کوره داغ به یک یخچال طبیعی تبدیل کند. این پدیده که عمدتاً در بیابان های وسیع و ارتفاعات بسیار بلند رخ می دهد، تحت تاثیر عواملی چون رطوبت، پوشش ابری و ویژگی های خاک است. در این مقاله به آنالیز عمیق مناطقی می پردازیم که رکورددار این نوسانات هستند و پیامدهای زیستی و فیزیکی این تغییرات ناگهانی را تحلیل می کنیم.
01
رکورد تاریخی براونینگ؛ سقوط آزاد دما در مونتانا
وقتی صحبت از اختلاف دمای ناگهانی در یک بازه 24 ساعته می گردد، نام منطقه براونینگ (Browning) در استان مونتانا آمریکا در صدر فهرست قرار می گیرد. در ژانویه سال 1916 میلادی، این منطقه شاهد یکی از عجیب ترین وقایع آب و هوایی تاریخ بود. دما در طول روز حدود 7 درجه سانتی گراد بالای صفر بود، اما به ناگاه با عبور یک جبهه هوای قطبی بسیار قدرتمند، در عرض کمتر از یک شبانه روز به منفی 49 درجه سانتی گراد سقوط کرد. این اختلاف 56 درجه ای به عنوان یک رکورد رسمی در سازمان های هواشناسی ثبت شده است. چنین تغییری به قدری سریع رخ داد که موجودات زنده و حتی ساختارهای فیزیکی چوبی و فلزی به علت انقباض ناگهانی دچار تنش های شدیدی شدند. این حادثه نشان داد که چگونه جریان های جوی می توانند قواعد محلی دما را در هم بشنمایند.
02
بیابان صحرا؛ جایی که ماسه ها گرما را پس می زنند
بیابان بزرگ صحرا (Sahara Desert) نمونه کلاسیک منطقه های است که بیشترین نوسان دمای شبانه روزی را به طور مداوم تجربه می نمایند. در این منطقه، دمای هوا در طول روز ممکن است به راحتی از 38 درجه سانتی گراد فراتر رود، اما به محض غروب خورشید، به علت نبود رطوبت و پوشش ابری، زمین گرمای خود را با سرعتی باورنکردنی به فضا می تاباند. در شب های زمستانی صحرا، لرزیدن از سرما در دمای منفی 4 درجه سانتی گراد پس از یک روز داغ، امری کاملاً عادی است. علت علمی این پدیده، ظرفیت گرمایی (Heat Capacity) پایین ماسه و هوا است؛ ماسه برخلاف آب، انرژی را درون خود ذخیره نمی نماید و به محض قطع تابش، سرد می گردد. این نوسان مداوم باعث فرسایش فیزیکی سنگ ها به وسیله فرآیندی به نام پوسته اندازی حرارتی می گردد.
03
فیزیک جو؛ چرا رطوبت مانند پتو عمل می نماید؟
برای درک اینکه چرا بعضی منطقه ها اختلاف دمای کمتری دارند، باید به نقش بخار آب توجه کرد. در منطقه ها استوایی یا ساحلی، رطوبت بالا مانند یک عایق حرارتی عمل می نماید. مولکول های آب در هوا، پرتوهای فروسرخ (Infrared) تابیده شده از زمین را جذب نموده و دوباره به سمت پایین بازمی گردانند. این همان اثر گلخانه ای طبیعی است. اما در منطقه های با اختلاف دمای شدید، آسمان به قدری شفاف و خشک است که گویی هیچ مانعی میان زمین و فضای بیکران وجود ندارد. این پدیده که خنک سازی تابشی (Radiational Cooling) نامیده می گردد، باعث می گردد گرمای جمع شده در طول روز، مستقیماً به جو فوقانی فرار کند. به همین علت است که در کویرهای ایران مانند دشت لوت، علی رغم گرمای کشنده روز، شب ها احتیاج به لباس گرم خواهید داشت.
04
زندگی در لبه پرتگاه حرارتی؛ انطباق بیولوژیکی
جانورانی که در منطقه های با اختلاف دمای بیش از 40 درجه زندگی می نمایند، شاهکارهای مهندسی طبیعت هستند. برای مثال، شترها دارای سیستم تعریق پیشرفته ای هستند که در روز فعال می گردد، اما در شب، متابولیسم بدن خود را کاهش می دهند تا دمای داخلی افت پیدا نکند. بعضی خزندگان بیابانی نیز با تغییر رنگ پوست خود، در روز نور را بازتاب می دهند و در شب گرما را حفظ می نمایند. برای انسان ها، زندگی در چنین منطقه های بدون تجهیزات مدرن بسیار سخت است. استرس حرارتی ناشی از تغییرات ناگهانی می تواند منجر به نارسایی های قلبی و تنفسی گردد، زیرا بدن مجبور است مدام میان مکانیسم های خنک نماینده (تعریق) و گرم نماینده (لرزش عضلانی) سوییچ کند.
05
ارتفاعات آند و تبت؛ تازیانه سرما بر فراز ابرها
کوهستان های بلند نیز از دیگر نقاطی هستند که اختلاف دمای شبانه روزی شدیدی را تجربه می نمایند. در فلات تبت (Tibetan Plateau) یا کوه های آند (Andes)، به علت رقیق بودن اتمسفر، تابش خورشید در روز بسیار سوزان است. اشعه ماوراء بنفش بدون مانع چندانی به سطح می رسد و سنگ ها را داغ می نماید. اما به محض غروب، اتمسفر نازک توانایی نگهداری گرما را ندارد و دما می تواند در عرض دو ساعت بیش از 30 درجه افت کند. ساکنان این منطقه ها در طول تاریخ با استفاده از لباس های چندلایه از پشم حیواناتی مانند لاما یا غژگاو، خود را با این نوسانات وفق داده اند. این نوسان دمایی حتی بر طعم و کیفیت محصولات کشاورزی این منطقه ها مانند سیب زمینی های کوهستانی نیز تاثیر می گذارد، چرا که قند موجود در گیاه در طول روز فراوری و در سرمای شب ذخیره می گردد.
06
مقایسه با خارج از زمین؛ ماه، سلطان نوسانات دما
اگر فکر می کنید نوسانات دمایی زمین شدید است، نگاهی به ماه بیندازید. ماه به علت نداشتن اتمسفر، نهایتِ اختلاف دمای شبانه روزی را به نمایش می گذارد. در منطقه ها استوایی ماه، هنگامی که خورشید مستقیماً می تابد، دما به 127 درجه سانتی گراد (بالاتر از نقطه جوش آب) می رسد. اما در طول شب طولانی ماه، دما به منفی 173 درجه سانتی گراد سقوط می نماید. این اختلاف 300 درجه ای ناشی از نبود مطلق هوا برای جابجایی گرما است. این فکت فنی به دانشمندان یاری می نماید تا اهمیت جو زمین را در تعدیل دما درک نمایند. در واقع، اتمسفر زمین مانند یک متعادل نماینده (Buffer) عمل می نماید که مانع از مرگبار شدن نوسانات دمایی برای موجودات زنده می گردد.
07
تاثیر بر معماری و فرهنگ؛ خانه های گلی و بادگیرها
در منطقه های با اختلاف دمای شدید، معماری به سمتی رفته است که این نوسانات را مدیریت کند. خانه های خشتی و گلی در منطقه ها کویری ایران و شمال آفریقا، از اینرسی حرارتی (Thermal Inertia) استفاده می نمایند. دیوارهای ضخیم گلی در طول روز گرمای خورشید را جذب نموده و اجازه نمی دهند داخل خانه داغ گردد. سپس در طول شب، این گرمای ذخیره شده به تدریج به فضای داخلی منتقل می گردد تا خانه گرم بماند. این یک سیستم گرمایش و سرمایش کاملاً طبیعی و پایدار است. بعلاوه استفاده از لباس های سفید و گشاد در روز برای بازتاب نور و عبور جریان هوا، و روپوش های پشمی ضخیم برای شب، نشان دهنده هوشمندی فرهنگی در تقابل با این پدیده جغرافیایی است.
08
سوءبرداشت های علمی؛ آیا خط استوا بیشترین نوسان را دارد؟
یک باور غلط رایج این است که چون خط استوا بیشترین انرژی خورشیدی را دریافت می نماید، پس باید بیشترین نوسان دمایی را هم داشته باشد. اما واقعیت کاملاً برعکس است. منطقه ها استوایی به علت پوشش گیاهی انبوه و رطوبت بسیار بالا، یکی از پایدارترین اقلیم های دنیا را دارند. در این منطقه ها، اختلاف دمای شب و روز به ندرت از 5 تا 10 درجه فراتر می رود. بیشترین نوسانات متعلق به عرض های جغرافیایی میانی و منطقه ها داخلی قاره هاست، جایی که اثر تعدیل نماینده اقیانوس ها به کمترین حد خود می رسد. در واقع، خشکی مطلق و دوری از منابع آبی، محرک اصلی نوسانات دمایی است، نه صرفاً نزدیکی به خورشید یا خط استوا.
09
سناریوی توضیحی؛ اگر در صحرا بدون تجهیزات بمانید
تصور کنید در ساعت 2 بعد از ظهر در وسط بیابان لوت هستید. دمای هوا 50 درجه است و شما به شدت عرق می کنید تا بدنتان خنک گردد. به محض غروب، منبع گرما حذف می گردد. زمین که تا چند لحظه پیش داغ بود، آغاز به تخلیه انرژی می نماید. در ساعت 2 نیمه شب، دما به زیر صفر می رسد. بدن شما که تا چند ساعت پیش با گرمازدگی (Heatstroke) مبارزه می کرد، حالا باید با سرمازدگی (Hypothermia) مقابله کند. این تضاد فیزیکی باعث می گردد که خون از سطح پوست به سمت اندام های داخلی حرکت کند تا گرما حفظ گردد. این فشار مضاعف بر سیستم گردش خون، همان چیزی است که بقا در منطقه ها با نوسان دمای بالا را به یک هنر تبدیل نموده است.
10
ارتباط با روانشناسی و جامعه شناسی
جالب است بدانید که نوسانات شدید دمایی بر خلق و خوی جوامع نیز تاثیرگذار است. مطالعات نشان می دهد که جوامع ساکن در منطقه ها با ثبات دمایی، رفتارهای آرام تری از خود نشان می دهند، در حالی که نوسانات ناگهانی دما می تواند باعث افزایش تحریک پذیری و استرس روانی گردد. در تاریخ، بسیاری از قبایل کوچ نشین بیابانی، به علت همین فشارهای محیطی، دارای روحیه ای سرسخت و مبارز بودند. از منظر جامعه شناسی، این تغییرات اقلیمی باعث شکل گیری سنت های خاصی مانند شب نشینی های طولانی در کویر شده است، چرا که شب تنها زمانی است که دمای هوا اجازه فعالیت های اجتماعی لذت بخش را می دهد.
11
پختن نیمرو روی سنگ و یخ زدن آب در چند ساعت
در منطقه های مانند دره مرگ (Death Valley) در آمریکا، جهانگرد ها اغلب برای سرگرمی سعی می نمایند روی سنگ های داغ نیمرو درست نمایند، که در دمای بالای 50 درجه کاملاً امکان پذیر است. اما همین جهانگرد ها اگر شب را در همان نقطه بگذرانند و یک لیوان آب را بیرون بگذارند، ممکن است صبح با یک تکه یخ روبرو شوند. این تضاد بصری و فیزیکی یکی از جاذبه های گردشگری برای ماجراجویان است. بعلاوه در بعضی بیابان ها، تفاوت دمای سطح زمین با دمای هوا در ارتفاع دو متری، می تواند تا 30 درجه تفاوت داشته باشد؛ یعنی پای شما در دمای 70 درجه می سوزد در حالی که سرتان دمای 40 درجه را حس می نماید!
12
بازتاب در رسانه ها؛ سینمای بقا و چالش های اقلیمی
فیلم های سبک بقا مانند مریخی (The Martian) یا مستندهای حیات وحش در صحرا، به خوبی این نوسانات را به تصویر می کشند. در فیلم مریخی، قهرمان داستان مدام با مشکل حفظ گرمای بدن در شب های مریخ دست و پنجه نرم می نماید، که مدلی از شرایط کویری زمین اما در مقیاسی بسیار خشن تر است. مستندهای سیاره زمین (Planet Earth) نیز با استفاده از دوربین های حرارتی، نشان می دهند که چگونه جانوران در طول شب های یخبندان بیابان برای زنده ماندن در کنار هم جمع می شوند. این آثار رسانه ای به ما یادآوری می نمایند که زمین چقدر متنوع است و انسان تنها با تکیه بر دانش و تکنولوژی توانسته است در چنین محیط های بی رحمی دوام بیاورد.
پاسخ به پرسش های رایج مخاطبان
آیا در ایران هم چنین منطقه های وجود دارد؟ بله، بخش های مرکزی فلات ایران، به ویژه دشت لوت و کویر مرکزی، شاهد اختلاف دمای شبانه روزی تا 40 درجه سانتی گراد هستند.
چرا جنگل ها اختلاف دمای کمتری دارند؟ چون درختان سایه ایجاد می نمایند و رطوبت ناشی از تبرق گیاهان، گرما را در محیط حبس نموده و مانع از سرد شدن ناگهانی هوا در شب می گردد.
کدام شهر دنیا پایدارترین دما را دارد؟ معمولاً شهرهای ساحلی در منطقه ها استوایی مانند سایپن در اقیانوس آرام، کمترین تغییرات دمایی را در طول سال و شبانه روز تجربه می نمایند.
دکتر علیرضا مجیدی
پزشک، نویسنده و بنیان گذار وبلاگ خبرنگاران
دکتر علیرضا مجیدی، نویسنده و بنیان گذار وبلاگ خبرنگاران .
با بیش از 20 سال نویسندگی ترکیبی مستمر در زمینهٔ پزشکی، فناوری، سینما، کتاب و فرهنگ.
باشد که با هم متفاوت بیاندیشیم!
دربارهٔ علیرضا مجیدی در خبرنگاران