עננים תמיד היו מושא למחקר אנושי. כשהיינו קטנים, רבים מאיתנו תהו ממה עשויים העננים. לעתים קרובות עננים נראים כמו צמר גפן או כריות צפות גדולות, אבל במציאות, המראה הזה מטעה. במאמר זה נגלה בפירוט מהם עננים, כיצד הם נוצרים והסוגים השונים שקיימים. בנוסף, נראה את התפקיד שממלאים העננים באקלים וכיצד הם משפיעים על חיי היומיום.
ממה עשויים העננים
במילים פשוטות, ענן הוא מסה של טיפות מים, גבישי קרח או שניהם, תלוי באטמוספירה. חלקיקים אלו נוצרים עקב התעבות של אדי מים הנמצאים באטמוספרה. למרות שתוארו לעתים קרובות כאדי מים, במציאות, אדי מים אינם נראים; מה שאנו רואים למעשה הן אותן טיפות זעירות או גבישי קרח המשקפים את אור השמש.
היווצרות ענן דורשת שלושה מרכיבים בסיסיים: אדי מים, חלקיקים באטמוספרה וטמפרטורות נמוכות. אדי מים מגיעים בעיקר מהתאיידות של מים העולים מאוקיינוסים, נהרות ואגמים, מהתנשפות של צמחים ומן סובלימציה קרחונית (כאשר קרח מוצק עובר ישירות לאדים מבלי לעבור את המצב הנוזלי).
עם זאת, אדי מרחף זה אינו יכול ליצור עננים בעצמו. כדי שאדי מים יתקבצו ויתעבו לטיפות גלויות, זה דורש מה שמדענים מכנים "גרעיני עיבוי«. גרעינים אלו הם חלקיקים פשוטים התלויים באוויר, כגון אבק, אבקה, גרגרי מלח מהאוקיינוסים או אפר מהרי געש ושריפות יער. לחלקיקים אלו תכונות היגרוסקופיות (כלומר, הם נוטים למשוך מים), ומאפשרים למולקולות לחות להתקבץ יחד וליצור טיפות.
באמצעות התעבות על גרעינים אלה, טיפות מים וגבישי קרח הופכות גלויות, ויוצרות את מה שאנו מכירים כעננים. אם הטמפרטורות נמוכות מספיק, הטיפות עלולות להפוך לגבישי קרח.
היווצרות ענן
כדי שאדי מים יתעבו, יש צורך שמסת האוויר תעלה לאטמוספירה, שם הטמפרטורות נמוכות יותר. זה יכול לקרות בכמה דרכים. אחד הנפוצים ביותר מתרחש עקב הסעה, כאשר השמש מחממת את פני כדור הארץ וחום זה מועבר לאוויר שמעליו. כשהאוויר מתחמם, הוא הופך פחות צפוף ועולה. כאשר הוא עולה, הוא נתקל בשכבות קרות יותר של האטמוספירה, מה שגורם לאדי מים להתעבות לטיפות גלויות.
דרך נוספת לקרר מסת אוויר היא דרך עלייה אורוגרפית. זה מתרחש כאשר מסת אוויר נאלצת לעלות כאשר היא נתקלת בהר או מחסום גיאוגרפי אחר. כשהאוויר עולה, הוא מתקרר, ואם הוא מכיל מספיק לחות, יווצרו עננים אורוגרפיים בצד הרוח (היכן שהרוח פוגעת).
לבסוף, עליית מסות אוויר יכולה להתרחש גם חזיתית, כלומר במקום שבו מסה של אוויר חם ולח פוגשת מסה של אוויר קר. במקרה זה, האוויר החם נאלץ לעלות מעל האוויר הקר, ושוב גורם לאדים להתעבות לטיפות או גבישים, היוצרים עננים.
לאחר שמסת האוויר עלתה מספיק והתקררה עד לנקודת הטל, אדי המים מתחילים להתעבות על גרעיני העיבוי, ויוצרים את הטיפות הראשונות של מים נוזליים. לאחר הגעה לגודל מסוים, טיפות אלו מתחילות להתנגש זו בזו, ומתחברות יחד בתהליך המכונה "התנגשות-התלכדות". בהתאם להרכב שלהם, עננים מסווגים בכמה דרכים, כפי שנראה להלן.
סוגי עננים
סיווג העננים יכול להיעשות על סמך גורמים שונים כמו צורתם והגובה בו הם נמצאים. מערכת סיווג העננים המודרנית פותחה בשנת 1803 על ידי לוק הווארד, כימאי ומטאורולוג בריטי, ומחלקת עננים לקטגוריות שונות שבהן אנו משתמשים עד היום:
- Cirriforms: הם עננים גבוהים ודקים, שלעתים קרובות נראים כמו נוצות לבנות בשמים. הם מורכבים מגבישי קרח.
- קומוליפורם: הם מאופיינים במבנה הנפוח והספוג שלהם, כמו גושי כותנה. עננים אלה מתפתחים אנכית, לעתים קרובות בימי שמש.
- סטרטיפורם: הם עננים היוצרים שכבה רציפה ואחידה בשמים. לעתים קרובות הם מכסים שטחים גדולים ויכולים להביא גשם חלש או מתמשך.
- נימביפורמים: הם עננים המסוגלים לייצר משקעים עזים וקשורים בדרך כלל לסערות או גשם מתמשך.
סיווג לפי גובה:
עננים מסווגים גם לפי גובהם:
- עננים נמוכים: בין 0 ל-2 ק"מ גובה, כגון רְבָדִים, אשר יכול לייצר טפטופים מתמשכים, או את סטרטוקומולוס, שכבת ענן עם בסיס נמוך.
- עננים בינוניים: בין 2 ל-6 ק"מ גובה, כגון altocumulus או שכבות גבוהות, שיכול לבשר על שינויים מטאורולוגיים חשובים.
- עננים גבוהים: מעל 6 ק"מ, כמו ענני סירוס, שנוצרים על ידי גבישי קרח ולרוב מעידים על מזג אוויר טוב.
- ענני פיתוח אנכיים: סוג זה של עננים, כמו קומולונימבוס, יכולים להגיע לגובה רב ולרוב קשורים לסופות חזקות וגשמים שוטפים.
למה עננים צפים?
עננים יכולים להימתח לאורך קילומטרים בשמיים, ולמרות שהם מכילים כמויות גדולות של מים, נראה שהם מרחפים בקלות באוויר. זה נובע משני גורמים עיקריים: ה צפיפות נמוכה של טיפות מים ו תופעת ציפה.
טיפות המים בענן כה קטנות עד שמשקלן זניח בהשוואה למסת האוויר שמסביב. בנוסף, עננים נוצרים בדרך כלל בשכבות של אוויר חם יותר, שהוא פחות צפוף מהאוויר הקריר יותר סביבם. זה יוצר כוח כלפי מעלה, ציפה, ששומר על הרמה של העננים באטמוספירה.
לדוגמה, ענן של קילומטר מעוקב יכול להכיל כ-1 טון מים, אבל מסת האוויר המקיפה אותו הרבה יותר גדולה, מה שמאפשר לענן הזה "לרחף".
למה עננים לבנים?
לעננים יש צבע לבן או אפור בגלל האופן שבו טיפות מים וגבישי קרח מפזרים את אור השמש. אור השמש, שהוא לבן, מורכב משילוב של כל צבעי הספקטרום הנראה. כאשר האור מתנגש בטיפות או בגבישים של הענן, הוא מתפזר לכל הכיוונים ובאותה עוצמה.
עננים לבנים הם אלו שהטיפות שלהם אינן גדולות מספיק כדי לפזר אור בצורה לא אחידה. אולם כאשר טיפות המים בעננים גדולות יותר, כמו בענני סערה, האור מתפזר לכל הכיוונים ובעוצמות שונות, מה שגורם להן להיראות כהות או אפורות יותר.
בנוסף, אם נסתכל על ענן מלמטה והשמש מאחוריו, הוא עשוי להיראות כהה יותר, מכיוון שחלק מהאור נחסם על ידי חלקיקי ענן.
חשיבות העננים באקלים
עננים ממלאים תפקיד מפתח באקלים של כדור הארץ. במהלך היום, עננים יכולים לשקף חלק מה- קרינה סולארית חזרה לחלל, מקררת את פני כדור הארץ. השפעה זו בולטת בעיקר עם עננים נמוכים וצפופים, כגון סטרטוקומולוס, המגבירים את האלבדו (היכולת להחזיר אור) של כדור הארץ.
מצד שני, עננים יכולים לשמש גם כ"שמיכה חמה" הלוכדת את החום הנפלט משטח כדור הארץ בלילה, ומונעת ממנו להתפוגג לחלל. תופעה זו ידועה בשם אפקט החממה והיא בולטת יותר עם עננים בינוניים וגבוהים.
האיזון בין שני התהליכים הללו קובע אם עננים מקררים או מחממים את האקלים. עננים נמוכים וצפופים נוטים לתרום יותר להתקררות, בעוד עננים גבוהים, כמו ענני צירוס, נוטים ליצור התחממות נטו. לכן חיוני ללמוד עננים כדי להבין כיצד הם משפיעים על האקלים העולמי וכיצד הם יכולים להשפיע על שינוי האקלים.
בנוסף להשפעתם על הטמפרטורה, עננים הם המנגנון העיקרי שבאמצעותו מתרחשים שינויי אקלים. יְרִידַת גְשָׁמִים, הפצת מים ברחבי כדור הארץ והזנת נהרות, אגמים ואקוויפרים.
לבסוף, עננים לא רק מציעים לנו משקפיים חזותיים, אלא הם ממלאים תפקיד חיוני בוויסות האקלים ותפוצת המים על פני כדור הארץ. בלעדיהם, לא ניתן היה להשלים את מחזור המים והחיים על הפלנטה שלנו יהיו שונים מאוד.