כשענני החורף נאספים, מתחילה הסימפוניה האטמוספרית, שיוצרת הופעה רב חושית בין השמיים לארץ שהופכת טיפות גשם לפסלי קרח מיניאטוריים הצונחים מהשמיים למנגינה מלהיבה של תיפוף הטבע. בואו לגלות מתי הגשם מגיע והופך לברד כבד וכמובן לא נשכח גם ניסוי חורפי שכיף להעביר איתו את הזמן בשבת גשומה בבית.
הגשם מגיע
הגיעה התקופה בה הימים כבר לא כל כך חמים רוחות קרירות מנשבות בלילה, אפשר כבר להרגיש את החורף. עונת החורף מזמנת לנו מראות נהדרים ותופעות טבע מרהיבות. אפילו החורף הישראלי שהוא דל באירועים עדיין מספק לנו חוויות מדעיות מרתקות.
כבר בילדותי אהבתי את החורף. אני אוהבת את הקור והרוחות החזקות. את מראה העולם החורפי והצלול.
כילדה הייתי יכולה לשבת ליד החלון במשך שעות ולהתבונן בגשם היורד. כיצד טיפות הגשם מתגלגלות על החלון הקר. הייתי מוקסמת מהערפל שהיה נוצר על החלון בעת נשימה ונשיפה שלי.
פתאום נשמעו קולות הרעמים. הרעמים התגברו וקולותיהם הלכו והתקרבו. בין רגע קולות הגשם המרגיעים והנעימים הפכו לרעש מחריש אוזניים כמו תופים במופע רוק כבד. מה זה? חשבתי לעצמי, זה לא נשמע סתם כמו גשם חזק שיורד בעוצמה, זה נשמע שונה מתמיד. פתחתי חריץ קטן בחלון ומחזה מרהיב נגלה מול עיניי. הדשא הירוק, כביש האספלט השחור, הכל היה מכוסה שכבת קרח לבנה.
הברד הכה בעוצמה בחלונות, בגגות, ברכבים. כדורי ברד מאוד גדולים ירדו באותו יום. אפשר לתאר זאת כברד כבד, כדורי ברד עצומים וחזקים נחתו על הארץ. כשרעש הברד נחלש והרעמים התרחקו יצאתי החוצה עם שאר החברים לראות את המראה מקרוב. הכל היה מכוסה קרח לבן. הצלחנו אפילו להרים כדורי ברד בגודל של כדור טניס וכדורי פינג-פונג חלקם היו לבנים, חלקם היו שקופים, הם היו כבדים מאוד וקרים. הרצפה היתה חלקה מהקרח והיינו צריכים מאוד להיזהר.
עדיין אי אפשר היה לשחק בתופסת, אבל נהנינו להסתכל על המראה הלבן המיוחד של הרחוב. בשבילנו זה היה הכי קרוב לרחובות המושלגים שרואים בסרטים.
מאיפה מגיע הגשם?
משקעים הם מים שמגיעים לאדמה מהאטמוספירה. למרות שהתופעה נראית לנו כרגילה או יום יומית התהליכים שגורמים למשקעי גשם, ברד ושלג הם תהליכים מורכבים שעדיין נלמדים וכל יום מתגלים נתונים חדשים ששופכים אור חדש על תהלכים אלו.
הגשם נוצר כאשר טיפות זעירות שבענן מתלכדות לטיפות גדולות יותר וכבדות יותר כתוצאה מהרוחות בשכבות האטמוספירה שמזיזות את העננים.
האוויר רווי בלחות והוא יוצר עננים. העננים הם התקבצות של אדי מים. כשאדי המים הללו מתקררים הם מתעבים לכדי ענני גשם. בעננים הטיפות מיקרוסקופיות, הן מתעבות והופכות לטיפות גדולות יותר. כשהן מספיק גדולות וכבדות הן נושרות לאדמה.
זו הסיבה שבאזורים מדבריים אין גשמים, כשאין לחות באוויר והאוויר יבש ואין בו מספיק לחות להיווצרות העננים. לעומת זאת באזורים טרופיים בהם אחוז הלחות באוויר גבוה מאוד כמעט בכל ימות השנה יורד גשם.
מהו ברד?
ברד הוא סוג של משקע מוצק קפוא היורד בצורה הדומה לחתיכות קרח או כדורי קרח.
הברד הן טיפות מים קפואות שנוצרות בענני סערה ונופלות לקרקע.
אבני ברד יכולות להגיע במגוון גדלים, מגודל של אפונה ועד לגודל של קלמנטינה.
הצטרפו לקבוצת הוואצאפ שלנו לילדים סקרנים וקבלו תכנים בלעדיים וניסויים שימשיכו לעורר בכם את הסקרנות
כיצד נוצר ברד?
כמו השלג והגשם גם הברד מתחיל את חייו בענן. בענני סערה שנקראים בשפת המדע קומולונימבוס, שם ארוך לענן עצום. אלו הם ענני סערה מפותחים מאוד שיוצרים סופת רעמים.
בניגוד לשלג שצריך תנאי קור גם בשכבות הנמוכות של האטמוספירה ועל הקרקע, הברד מסתפק בקור שבשכבות האטמוספירה הגבוהות מעל בסיס העננים.
שלבי היווצרות הברד
ברד נוצר בתוך העננים של סופות רעמים כאשר טיפות גשם קופאות ומתקבצות יחד.
לפי המחקרים החדשים ככה זה קורה, צעד אחר צעד:
סופת רעמים חזקה יוצרת זרם של אוויר חם ורטוב שמתרומם במהירות, זרם זה נקרא Updrafts. שהוא זרם אוויר שעולה לשכבות הגבוהות של האטמוספירה
זרם האוויר מעלה את טיפות המים הזעירות אל האטמוספרה העליונה, שבה הטמפרטורות נמוכות בהרבה מהטמפרטורות בשכבות הקרובות לקרקע.
כאשר טיפות המים מגיעות לאזור קר מספיק, שבו הטמפרטורות יורדות מתחת לנקודת הקיפאון, הן קופאות באופן מיידי.
קרח זה מהווה את ליבת כדורי הברד. זהו גרעין הברד.
כדורי הברד ממשיכים לנוע בתוך זרמי האוויר שבתוך הענן, שם הם נתקלים בטיפות מים סופר-קרירות (טיפות נוזליות שנמצאות מתחת לנקודת הקיפאון אך עדיין לא קפאו שלב אחד לפני היותן קרח).
טיפות אלו נדבקות לגרעיני הברד וקופאות מיידית על פני השטח שלו, כך הן יוצרות שכבות נוספות של קרח ומגדילות את הנפח של כדורי הברד.
תנאי הטמפרטורה וריכוז המים בסביבת כדורי הברד משתנים בהתאם למיקום שלהם בתוך ענן הסופה.
אם כדור הברד עובר מאזור קר לאזור חם יותר, הוא עשוי להיתקל בטיפות מים נוזליות שיקפאו לאט יותר ולא ילכדו אוויר בתהליך הקפיאה. זה יוצר שכבת קרח שקופה.
כדור ברד יכול להכיל מספר שכבות של קרח גם של קרח עכור וגם קרח צלול בהתאם למסלול שלו בתוך ענני הסופה.
ככל שגדל כדור הברד, כך הוא נהיה כבד יותר. בסופו של דבר, זרמי האוויר כבר לא יכול לתמוך במשקלו של כדור הברד והוא נושר ארצה.
במהלך דרכו לכיוון האדמה, כדור הברד עשוי להיתקל בטיפות מים נוספות ולגרום גם להן לקפוא וכך הוא ממשיך לגדול.
הברד הוא טיפות מים קפואות הן נוצרות כאשר הן עוברות דרך שכבות של אוויר קר מאוד הנמצא בעננים. הטיפות קופאות מתגבשות זו על גבי זו ויוצרות כדורים קטנים של קרח. כאשר הן גדלות והענן כבר לא יכול להחזיק אותן הברד ניתך בעוצמה לאדמה.
אז בפעם הבאה שאתם שומעים את התיפוף הקצבי של ברד על החלון שלכם, קחו רגע להתפעל מהמסע הקפוא שכדורי הקרח הזעירים האלה עברו. הגשם אולי הגיע, אבל בתוכו הברד חושף סימפוניה קפואה, עדות לפלאים יוצאי הדופן המתגלים בעננים המשתנים ללא הרף בשמי החורף.
ניסויים מדעיים בבית - ניסוי אבן ברד ביתית וניסוי גשם מלאכותי
הפעם נעשה ניסויים שאפשר לעשות בבית רעיון טוב לפעילות בשבת גשומה. ניסויים שמתאימים לכל המשפחה.
בניסויים הפעם נדמה את תהליך היווצרות הגשם וניצור אבן ברד שקופאת במהירות.
מוכנים?
מה צריך לניסוי אבן ברד ביתית:
כוס זכוכית קטנה
קערה גדולה, שהכוס הקטנה יכולה להיכנס לתוכה
קרח גרוס (אם אין קרח גרוס, אפשר לרסק קוביות קרח)
מלח
כף ערבוב
מים מזוקקים* (אפשר לזקק מים בבית או להשתמש במים נקיים רגילים או מי ברז)
שעון
קצת סבלנות
*ניתן להשתמש גם במים מהברז או במים מטוהרים/מנרליים. התוצאות אולי יהיו פחות דרמטיות מאשר עם מים מזוקקים, אבל זה עדיין יעבוד!
מה עושים בניסוי:
נמלא את הקערה הגדולה בקרח גרוס ומים, אבל לא עד הסוף! צריך להשאיר מספיק מקום גם לכוס הקטנה.
נוסיף את המלח לקערה הגדולה ונערבב היטב. אל תחסכו במלח, זה לא מזיק אם יש יותר מלח ממה שיימס במים.
נמלא את הכוס הקטנה כחצי כוס מים מזוקקים ונכניס אותה לתוך הקערה עם המים והקרח נערבב שוב את המים והקרח.
נחכה דקה אחת. ונחזור לערבב את המים והקרח סביב הכוס למשך כמה שניות. נחכה כדקה ונחזור על הפעולה. נמשיך לערבב לכמה שניות בכל דקה לפחות במשך 7 דקות.
עכשיו, צפו להיות מופתעים. נכניס לתוך הכוס קובייה קטנה של קרח נקי (ללא מלח). המים בתוך הכוס יצרו שכבת קרח מיידית סביב הגרעין של הקרח. ואם הצלחנו לקרר מאוד את המים כל המים בכוס יקפאו במהירות.
מה קרה בניסוי אבן ברד ביתית
ברד נוצר גבוה מאוד באטמוספירה באזורים בהם הטמפרטורות מאוד נמוכות. טיפות המים בענן פוגשות גרעיני התעבות, סביבם מתחילים להתעבות כדורי קרח. כשאבני קרח קטנות נפגשות בטיפות מים ממשיך כדור הברד לגדול. בניסוי שלנו המים בכוס הקטנה הגיעו לטמפרטורות מאוד נמוכות על ידי שימוש בתערובת מקררת. כאשר הוספנו את קוביית הקרח הקטנה יצרנו גרעין התעבות סביבו המים קפאו במהירות.
אוהבים ניסויים ? נסו את ערכות המדע של שיגעון המדעים
מה צריך לניסוי גשם מלאכותי: שימו לב ניסוי לביצוע בהשגחת מבוגר!
קלחת
פלטת חימום
מים
צלחת או מגש זכוכית חלק
אבקת צבע מאכל או אבקת קפה נמס
קוביות קרח
מה עושים בניסוי:
ניסוי יצירת גשם מלאכותי הוא ניסוי קצת מאתגר הדורש התאמות כדי לבצע אותו גם בבית. אתם מוזמנים לצפות בסרטון הניסוי ולהינות מהצפייה או לאתגר את עצמיכם ולנסות גם בבית.
שימו לב! הניסוי מתבצע תוך כדי חימום על פלטה ולכן דרושה השגחת מבוגר.
נכין בעמדת העבודה פלטת חימום, קלחת עם מים. לפני תחילת הניסוי נייצב את מגש/צלחת הזכוכית מעל פתח הקלחת בגובה של 1.5 ס"מ מעל פתח הכלי. *שימו לב לא להחזיק את הצלחת ביד בשעת הניסוי כדי לא לקבל כוויה. ראו את עמדת העבודה שבנינו בסרטון וצרו לכם את העמדה כך שצלחת תישאר מעל הקלחת ללא מגע יד אדם.
נרתיח את המים בקלחת.
בחלק העליון של הצלחת נניח מעט מים עם קוביות קרח ובחלק התחתון נפזר מעט אבקת צבע מאכל כך שהאבקה תידבק לצלחת. את האבקה נדביק בחלק שמקביל לפתח הקלחת.
נעמיד את הצלחת מעל הקלחת במתקן שיצרנו
נמתין שהמים בקלחת ירתחו.
שימו לב שאדי המים מהקלחת מתעבים בחלקה התחתון של הצלחת כמעט כמו ענן. ככול שהרתיחה תמשך יותר זמן נוכל לראות את אבקת צבע המאכל או אבקת הקפה מתעבים לטיפות מים צבעוניות שהולכות וגדלות וכמו טיפות הגשם כשהם כבדות מידי הן צונחות חזרה לקלחת.
מה קרה בניסוי גשם מלאכותי
הניסוי גשם מלאכותי מדמה את תהליך היווצרות העננים והתעבות אדי המים שבענן לטיפות גשם. המים הרותחים יוצרים בניסוי את האדים המדמים את יצירת אדי המים והלחות באוויר. הצלחת הקרה מהקרח יוצרת עבורינו את תנאי ההתעבות כפי שאדי המים פוגשים באטמוספירה טמפרטורות מאוד נמוכות. על הצלחת אנחנו רואים מעין התלכדות של עננים. אבקת צבע המאכל או הקפה יוצרים עבורינו את גרעיני ההתעבות סביבם אדי המים בענן מתעבים לטיפות גדולות יותר ויותר וכפי שראינו בניסוי כאשר טיפת המים כבדה היא מתנתקת מהצלחת או מהענן וצונחת לאדמה.
אהבתם את הניסוי?! שתפו!