عندما يلقي القمر بظل ، يمكن أن يتغير الطقس

في 21 أغسطس 2017 ، ألقى القمر بظلاله المؤقتة على مساحة واسعة من الولايات المتحدة. امتد الحدث إلى 14 ولاية واستمر لمدة دقيقتين و 41 ثانية في أي مكان واحد. غرقت العديد من المناطق في ظلام النهار التام والقصير. عانى آخرون من تعتيم جزئي خفي للشمس لمدة ساعة.

الشرح:تأتي الكسوف بأشكال عديدة

بينما كان الملايين من الناس على طول مسار الكسوف يشاهدون في رهبة ، ذهب كوادر من العلماء إلى العمل. قلل القمر - وفي بعض الأماكن حجب - حرارة أشعة شمس الظهيرة تقريبًا. كان بعض العلماء يتطلعون إلى تسجيل تغيرات الطقس المحلية. ليس من المستغرب ، حسبما أفاد العلماء الآن ، أن الكسوف أنتج تبريدًا محليًا قصير المدى على طول مساره.

لكن هذا لم يكن كل شيء.

تغيرت سرعة الرياح. بعض الغيوم تبخرت في التبريد المفاجئ. بشكل عام ، قدم المشهد النادر الكثير من البيانات المفيدة للباحثين الذين يحاولون فهم كيفية استجابة الكرة الأرضية بشكل أفضل عندما يختفي ضوء الشمس لفترة وجيزة.

كانت التغييرات الأكثر سهولة في القياس هي انخفاض درجات حرارة الهواء على سطح الأرض.

Kentucky State Mesonet عبارة عن شبكة تتكون من 68 محطة أرصاد جوية آلية. إنها تمتد عبر الدولة. تقيس هذه المحطات درجة الحرارة والرياح وشدة ضوء الشمس كل ثلاث ثوانٍ طوال الكسوف .

سقطت المحطة في هوبكينزفيل في وسط مسار الظل. يجب أن تشعر بآثار الكسوف الكاملة. الكلية هي الحدث القصير والمذهل حيث يتم حجب أشعة الشمس بالكامل و لا يصل ضوء الشمس إلى الأرض. بعد عشر دقائق من انتهاء مجمل الحرارة في هوبكنزفيل ، برد الهواء بمقدار 4.4 درجة مئوية (8 درجات فهرنهايت). سيستغرق الأمر 75 دقيقة أخرى للإحماء مرة أخرى.

القصة تستمر أسفل الرسم البياني.

كما تظهر هذه البيانات ، فإن هذا الانخفاض في درجة الحرارة يميل إلى تأخير تظليل القمر لعدة دقائق. هذا بسبب الطريقة التي يتم بها تدفئة الهواء. لا تسخن الشمس الهواء. بدلاً من ذلك ، يشع الطاقة التي تدفئ الأرض. سرعان ما تعمل هذه التربة الساخنة على تدفئة الهواء فوقها مباشرة. بعد ذلك بوقت قصير ، سيحرك هواء السطح الحرارة - من خلال عملية تعرف باسم الحمل الحراري - في الغلاف الجوي. تستغرق هذه العملية برمتها بضع دقائق. هذا هو السبب في أن أقصى انخفاض في درجة الحرارة لا يحدث عند نقطة الظل الأقصى.

في المناخات الجافة ، يمكن أن يكون التبريد المفاجئ من الكسوف أكثر دراماتيكية.

دان ساترفيلد هو كبير خبراء الأرصاد الجوية في WBOC-TV في سالزبوري بولاية ماريلاند ، وقد سافر إلى ألاينس ، نيب ، لمشاهدة الكسوف. هناك ، سجل انخفاضًا بمقدار 5 درجات مئوية (9 درجات فهرنهايت) في درجات حرارة الهواء. يتذكر الآن قائلاً:"لقد كان أكثر قليلاً مما كنت أتوقعه في الواقع". "ولكن بعد ذلك أدركت أننا كنا على ارتفاع يزيد عن 4000 قدم [1219 مترًا]."

يميل الهواء إلى أن يكون أكثر جفافًا في الارتفاعات العالية. يمكن أن يحتوي هذا الهواء الأكثر برودة ، أعلى مستوى ، على كمية أقل من الماء. يشير ساترفيلد إلى أن الماء يستغرق وقتًا طويلاً لاكتساب الحرارة أو فقدانها. ومع ذلك ، لا يستطيع الهواء بمفرده الاحتفاظ بالحرارة بفعالية كبيرة. يفقد الهواء الجاف الكثير من الحرارة بمجرد أن تختفي الشمس. وهذا يعني أن الهواء الأكثر جفافاً يمكنه أن يرى احترارًا وتبريدًا أسرع وأكثر دراماتيكية.

وهذا ما يفسر لماذا يمكن أن تكون تقلبات درجات الحرارة الناتجة عن الكسوف دراماتيكية حقًا في الهواء الجاف جدًا. مثل لوساكا في زامبيا. شهدت هذه العاصمة القاحلة في جنوب وسط إفريقيا كسوفًا كليًا للشمس في 21 يونيو 2001. أدى هذا الحدث لفترة وجيزة إلى انخفاض هائل بمقدار 8.3 درجة مئوية (15 درجة فهرنهايت) في درجة الحرارة.

الرياح المتغيرة والغطاء السحابي

يقيس العلماء مقدار ضوء الشمس الوارد بوحدة واط لكل متر مربع . ستكون القيمة النموذجية حوالي 800 W / m &³2 ؛. في المواقع الواقعة على مسار الكسوف الكلي العام الماضي ، انخفض الرقم لفترة وجيزة إلى الصفر. عادت الطيور الحائرة إلى جثثها. بدأت الصراصير في الغرد لأنها اعتقدت أن الليل قد حان مبكرا.

وفي بعض المواقع ، هب نسيم بارد من الغرب. هذا هو المكان الذي كان يكتسح منه ظل القمر. أدى هذا الليل الكاذب السريع في بعض الأماكن إلى حدوث تيارات هوائية. أفاد العديد من الباحثين بأنهم شعروا بـ "رياح الكسوف" - وهو أمر ورد ذكره في الفولكلور على مر العصور. لا يزال العلماء يحللون البيانات ، لكنهم لاحظوا حدوث تحول مفاجئ في الرياح في أعقاب مرور الظل.

في بعض الأحيان ، يحدث العكس:يمكن أن يؤدي الكسوف الكلي للشمس إلى تهدئة الرياح. هذا ما ذكرته سوزان جراي وجايلز هاريسون قبل عامين في Proceedings of the Royal Society A. يعمل علماء الأرصاد الجوية هؤلاء في إنجلترا في جامعة ريدينغ. درسوا كسوفًا كليًا فوق الجزر البريطانية في 20 مارس 2015. وأظهرت بياناتهم أن سرعة الرياح لم ترتفع . أسقطوا.

قد تتأثر الغيوم أيضًا.

غالبًا ما تنتشر غيوم الصيف البيضاء المنتفخة في سماء الظهيرة. ولكن خلال كسوف الشمس في عام 2017 ، اختفت جميعها تقريبًا في معظم أنحاء الولايات المتحدة. رسم العلماء في العديد من المواقع ما يحدث. ثم قارنوا هذه البيانات بما كانت برامج الكمبيوتر تتنبأ به.

أولاً ، تلك التوقعات:في الأيام التي سبقت الكسوف ، كان العلماء يشغلون نماذج كمبيوتر - برامج لتوقع ما قد يحدث. كان كل تشغيل لبرنامج الكمبيوتر يعتمد على الطقس المتوقع وظلال الكسوف. تعرف نماذج الكمبيوتر كيف تستجيب درجة حرارة الهواء لكمية ضوء الشمس القادمة. على الرغم من أن العلماء كانوا يعلمون أن الشمس سيتم حجبها ، إلا أنهم اضطروا إلى الاعتماد على نماذج الكمبيوتر للتنبؤ بكيفية تأثير ذلك على درجات الحرارة.

الشرح:ما هو نموذج الكمبيوتر

تستخدم خدمة الطقس الوطنية الأمريكية نموذج كمبيوتر واحدًا لهذا الغرض. يُعرف باسم نموذج HRRRX (تجريبي للتحديث السريع عالي الدقة). يقوم خبراء الأرصاد بتشغيله مرة واحدة في الساعة ، ويغذون به البيانات المحدثة باستمرار. تعكس دائمًا أحدث الظروف ، يعتبرها العلماء الأداة الأكثر دقة في الولايات المتحدة للتنبؤ بالطقس.

أجرى علماء الفلك حسابات لمدى تعتيم الشمس. ثم قاموا بتمرير هذه المعلومات إلى المبرمجين لإدخالها في النموذج الذي يعمل في الأيام التي سبقت الكسوف. في الواقع ، تم الآن تعديل نماذج الطقس قصير المدى لتشمل جميع الكسوف خلال عام 2050. قبل ذلك ، تجاهلت نماذج الطقس دور أي كسوف.

تُظهر إحدى الصور الرائعة من مختبر أبحاث أنظمة الأرض في بولدر ، كولورادو ، الاختلاف في ما توقعه النموذج قبل التحديث وبعده. توقعت النسخة الأصلية من HRRR ونماذج أخرى وجود مجموعة كبيرة من العواصف الرعدية - تُعرف باسم المركب - لتندفع عبر نبراسكا في يوم الكسوف. لم يحدث ذلك أبدًا ، بفضل تعتيم الشمس. وحذر نموذج HRRRX المعدل حديثًا من أن هذا قد لا يحدث.

ما يبدو أنه حدث هو أن القطع الحاد لأشعة الشمس في الكسوف منع معظم الهواء السطحي من الارتفاع. توقف هذا التحديث. هذه جيوب من الهواء تتدفق لأعلى. عادة ، تغذي هذه التحديثات (الركام) المنتفخ الغيوم التي يمكن أن تظهر في حرارة النهار.

من الأرض ، أفاد الناس في العديد من الأماكن أنهم رأوا الغيوم رقيقة إلى حد ما قبل أن يصل الكسوف إلى مجمله. بمعنى آخر ، مع تقلص ضوء الشمس الوارد ، تقلصت كتلة السحب.

التقطت الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي مقطع فيديو رائعًا لهذا من قمرها الصناعي GOES-16 للطقس. أظهر هذا الفيديو رقعة بيضاء من السحب فوق ساحل الخليج الأمريكي والولايات الجنوبية الشرقية. بمجرد أن تحرك ظل الكسوف إلى ما بعد هذه المنطقة ، تلاشى بحر الأبيض. ترك سماء زرقاء صافية في أعقابه.

في المتوسط ​​، يحدث كسوف كلي للشمس في أي موقع معين مرة واحدة كل 375 سنة. هذا يجعلها حدثًا نادرًا جدًا. لكن بالنسبة لأولئك الذين فاتهم خسوف 2017 ، لا تيأسوا. سيحصل الأمريكيون على لقطة أخرى بالقرب من منازلهم في 8 أبريل 2024. وإذا كنت أكثر ميلًا إلى المغامرة ولا تمانع في التنزه في جميع أنحاء العالم ، فاحزم حقائبك. سيؤدي كسوف كلي للشمس إلى إلقاء بعض الظل الخطير على تشيلي والأرجنتين في يوليو 2019.