زئولیت هاهمچنین در جذب و حذ ف آلاینده های محیط زیست ازجمله فلزات سنگین و مضر از آبهای آلوده و فاضلابهای شهری و صنعتی مورد استفاد ه قرارمی گیرند.فاضلابها ممکن است حاوی کاتیونهای عناصر سنگین مانند روی-کادمیوم-مس-آهن-جیوه وآنیونهای مضر چون سیانیدها باشند که می توانند موجب زیانهای اکولوژیکی و زیست محیطی فراوانی گردند و زئولیت ها نقش اساسی در پالایش این کاتیونها و آنیونها دارند.

تولید زئولیت ها

تولید زئولیت ها تحت شرایط گرمابی انجام می گیرد. اصطلاح گرمابی در اینجا به معنی تبلور زئولیت ها از محلول آب دار حاوی اجزای شیمیایی لازم است.  پلیمرهای آلومینا سیلیس آبدار با وزن مولکولی کم یعنی Si(OH)4 و Al(OH)3 مونومر هایی هستند که در اثر ترکیب با هم واحدهای ساختاری ثانوی را در فاز محلول به وجود می آورند ، واحدهای ثانوی یا به طور مستقیم به روی هسته یا وجهی از بلور در حال رشد می نشینند  و یا قبل از اتصال به صورت چند وجهی بزرگتر شکل می گیرند ، بسیاری از واحدهای ساختاری از این قبیل ممکن است در محلول شکل بگیرند ، لکن فقط تعداد معدودی از آن ها هستند که با موفقیت به بلور در حال رشد متصل می شوند  .نوع زئولیت به دست آمده توسط شرایط تولید تعیین می شود .از جمله ی این شرایط می توان به غلظت مواد واکنشگر ،pH ، دما و غلظت مواد افزودنی اشاره نمود.
فاکتور های موثر بر فرایند تولید عبارتند از :

1.طبیعت مواد شرکت کننده در واکنش و فرایند آماده سازی آن ها

2.روشی که از طریق آن، مخلوط واکنش آماده می شود و ترکیب کلی اجزای مخلوط پس از آماده شدن

3.همگن بودن یا غیر همگن بودن

4.pH مخلوط

5.زمان ماند در دمای پایین برای ژل ها

6.نطفه بندی ( هسته زایی )

7.اضافه کردن افزودنی های خاص

8.دما و فشار

فاکتور اول نشانگر این هستند که نطفه بندی به وسیله ی متغیر های ترمودینامیکی ای چون ترکیب ، دما یا فشار کنترل نمی شود .بلکه با فاکتورهای حساس محیطی کنترل می گردد. به طور کلی واکنشگر ها عبارتند از : سدیم آلومینات ، سدیم سیلیکات ؛ سیلیسیک اسید ، سدیم هیدروکسید که برای تنظیم pH اضافه می شود . زئولیتها به روش طبیعی دردریاچه‌های (قلیایی نمکی)، سیستم بازآبهای زیرزمینی، خاکهای محیط قلیایی و رسوبات عمیق دریا تشکیل می‌شوند.

خواص عمومی زئولیت ها

ازجمله خواص منحصر به فرد زئولیتها میتوان به موارد زیر اشاره نمود:

تبادل کاتیونی

این خاصیت به یونهای با اتصال ضعیف در زئولیت مربوط است که به آسانی با یونهای دیگر جابجا میشوند . زئولیت های مختلف ازنظر تبادل کاتیونی برای کاتیونهای مختلف ترتیب مشخصی دارند. در کلینوپتیولیت، جانشینی ازCs به سویMg  کاهش می یابد:

Cs>Rb>K>NH4>Ba>Sr>Na>Ca>Fe>Al>Mg>Li

در شابازیت، جانشینی ازK به سوی Ca کاهش می یابد:

Ti>Cs>K>Ag>Rb>NH4>Pb>Na=Ba>Sr>Ca>Li

زئولیت برای جداسازی یونهای منیزیم و کلسیم در پاک کننده ها، کود و خاک، غذای حیوانات و نیز برای جداسازی نیتروژن به صورت آمونیاک و فلزات سنگین در کشاورزی آبی،غذای حیوانات خانگی فاضلاب کشاورزی و جداسازی NH3،H2S ،SO2 ،CO2از فضولات جانوری ،گازهای زائد، گازطبیعی شور و آلوده به کار می رود.

فیلتر(غربال) مولکولی

چنانچه زئولیتها در دمای  350 تا 400  درجه سانتیگراد برای چند ساعت حرارت داده شوند، آب موجود در مجاری و فضای کانال مانند آنها آزاد میشود و زئولیتهای بی آب بدست می آیند. قطر فضاهای کانال مانند، مشخص و تابع ترکیب شیمیایی، زئولیتها است. قطر این فضاها در زئولیت های پتاسیمدار، سدیم دار و کلسیم دار به ترتیب 4،3 و5 آنگستروم است.موادی که ابعاد مولکولی آنها کمتر از قطر فضای زئولیت باشد، جذب میشوند و آنهایی که بزرگتر هستند، دفع خواهند شد.

قابلیت جذ ب سطحی بعضی از زئولیت ها تا 30درصد وزن آنها است . جانشینی کلسیم به جای سدیم به میزان 30 درصد قطر کانال های زئولیت را افزایش می دهد و جانشینی پتاسیم به جای سدیم موجب کاهش قطر کانال می شود. زئولیتها میتوانند مواد سمی یا مواد با فعل و انفعال زیاد را در خود جذب کنند و به این ترتیب استفاده از مواد سمی جذب شده امکان پذیرگشته است. از زئولیتها در پلیمریزه کردن پلیمرها ولاستیکها و همچنین در چاپهای رنگی استفاده می شود.

زئولیتها ترکیباتی عمدتا طبیعی، ارزان و در دسترس برای استفاده های مختلف بشمار می آیند. ویژگی هایی نظیر قدرت جذب و دفع یونی و نیز قابلیت جذب آب باعث شده است تا این کانی ها بطور فز آینده ای در کشاورزی و تصفیه آب وفاضلاب کاربرد جدی تری پیدا نماید

جذب و دفع          

کانالهای زئولیت پس از تخلیه آب، برای جذب سایر مولکولهای کوچک آماده میشوند.این مولکولهای کوچک، بی آنکه راهی برای مولکولهای بزرگتر وجود داشته باشد، به سوی داخل جذب میشوند . در روند رقابت در جذب مولکول ها،مولکولهای پلاریزه که نتیجه فعل و انفعالات الکترواستاتیک، پر شدن چارچوب و یونهای شناور است، بر سایر مولکول ها ترجیح داده میشود. اندازه حفره های مؤثر توسط ابعاد شبکه کنترل میشود. یک زئولیت ممکن است توسط تبادل یونی و نوع جذب تغییر کند. ظرفیت جذب و همچنین ثبات زئولیت، با استخراج یون آلومینیوم از چارچوب آن افزایش می یابد.

یون آلومینیوم خارج شده از این چارچوب جای خود را به یونهای هیدروژن می دهد. در نتیجه، ساختمان بدست آمده شبیه4 (oH)جایگزین شده برای sio4 است .یونهای جذب شده را میتوان با افزایش فشار یا حرارت بیرون کرد یا یونهای دیگر را جانشین آن کرد یا به آن افزود تا جایی که در اثر حرارت، تخریبی در این فعل وانفعال بوجود نیاید.

جذب آب و برخی ترکیبات آلی

قدرت جذب آب زئولیت و از دست دادن آن بدون تخریب ماتریکس میتواند سطح رطوبت را در مناطق کم رطوبت کنترل کند. با تغییر در مقدار رطوبت خاک انرژی گرمایی توده خاک نیز به مقدار قابل ملاحظه ای تغییر می کند. بنابراین نوسانات درجه حرارت در خاکهای مرطوب به مراتب کمتر از خاکهای خشک است. زئولیتها همچنین قادرند حمل کننده بسیاری ازحشره کشها، آفت کشها و قارچ کشها باشند.

جذب انتخابی

جذب و جانشینی یونی در زئولیتها انتخابی است. زئولیتها مولکولهایی را که دارای گشتاور قطبی دائمی باشند، در بیشترموارد جذب می کنند. شعاع و شکل هندسی مولکول و فضاهای خالی موجود در زئولیتها از عاملهای مهم در جذب وجانشینی به شمار می آیند.

زئولیتهای سدیم دار می توانند  H2o،Co2،So2  و هیدروکربنهایی را که دست کم دو اتم کربن داشته باشند، جذب کنند همچنین زئولیتهای کلسیم دار می توانند پارافین و الکل را جذب کنند.

اندازه گیری دما یکی از مهمترین مسائل چه در زندگی روزمره و چه در علوم است. بخاطر همین اهمیت در طول تاریخ روشهای مختلفی برای اندازه گیری دما ابداع شده است و به علت وجود نارسائیهایی در آنها همواره به تکامل آن اهتمام ورزیده شده است. در اینجا می‌خواهیم در مورد انواع یکاهای‌دما ، نارسائیهای آن و فرم تکامل یافته امروزی آنها بحث کنیم. مسیر تحولی و رشد در تمام وسایلی که در سده 18 برای اندازه گیری دما طراحی شد، در واقع اندازه گیریها عبارت بودند از پیدا کردن طول ستون آب – الکل و یا جیوه.

بدیهی است که می‌شد دو دماسنج یکسان ساخت و آنها را طوری تنظیم کرد که همواره قرائتهای یکسان داشته باشند، اما این دماسنجها فقط در گستره دمایی محدودی کار می‌کردند. مایعی که با آن دماسنج را پر می‌کردند یخ می‌بست یا به جوش می‌آمد. با چنین دماسنجهایی نمی‌توانستند دماهای خیلی بالا یا خیلی پایین را اندازه بگیرند. از طرفی رابطه میان درجات بین دماسنجها متفاوت بود پس نخستت لازم بود نقطه‌های مرجع ، یعنی شرایط متناظر با نقاط انتخابی معین روی مقیاس دماسنج ، مانند مبدا مقیاس ، انتخاب شوند. دوم آن که ضریبی برای درجه که به انتخاب دما بستگی نداشته باشد و بتوان برای بازسازی مقیاس در هر زمان و در هر نقطه از زمین ، استفاده کرد.

چگونه می‌توان دما را به طرز دقیقتر تعیین کرد، تا اینجا هنوز بدون پاسخ مانده است. اگر دما کمیتی فیزیکی است باید روشی برای تعیین آن وجود داشته باشد، روشی که حداقل در اصل مستقل از ماده‌ای باشد که در طراحی دماسنج بکار رفته است. این مساله بعد از ابداع ترمودینامیک حل شد. راه حل را در سال 1227/1848، رودلف ژولیوس امانوئل کلوزیوس ، با بهره گیری از نظریه کارنو درباره گرما پیدا کرد.

اندازه گیری دما

بسیاری خواص فیزیکی سنجش پذیر وجود دارند که همچنانکه ادراک فیزیولوژیکی ما از دما تغییر می‌کند، آنها هم تغییر می‌کنند. از جمله این خواص می‌توان از حجم یک مایع ، طول یک میله ، فشار یک گاز در حجم ثابت ، حجم یک گاز در فشار ثابت ، مقاومت الکتریکی یک سیم نام برد. هر یک از این خواص را می‌توان در ساختن یک دماسنج ، یعنی به وجود آوردن یک مقیاس “خصوصی دما” بکار برد. پس ابتدا باید یک ماده دماسنجی بخصوص با یک خاصیت دماسنجی خاصی از این ماده انتخاب کنیم.

سپس این مقیاس دمایی را توسط یک رابطه فرضی یکنوا و پیوسته بین خاصیت دماسنجی انتخاب شده و دمای اندازه گیری شده با مقیاس خصوصی ، تعریف کنیم. باید توجه کنیم که هر نوع انتخاب ماده و خاصیت دماسنجی ، همراه با رابطه‌های مفروض بین خاصیت و دما ، منجر به یک خاصیت دمایی خاص می‌شود که اندازه گیریهای آن الزاما با اندازه گیریهای حاصل از هر مقیاس دمایی دیگری که مستقلا تعریف شده است، توافق نخواهد داشت. فرض کنیم ماده دماسنجی را انتخاب کرده باشیم، خاصیتی از این ماده را که می‌خواهیم از آن در تدوین مقیاس دمایی استفاده کنیم بالا نشان می‌دهیم. به دلخواه ، یک تابع خطی از ، X را به عنوان دمای دماسنج مورد نظر و هر سیستمی که با آن در تعادل گرمایی است انتخاب می‌کنیم:

T(X) = ax

در این رابطه a مقدار ثابتی است که باید آنرا تعیین کنیم. با انتخاب این مشکل خطی برای (T(X ، آنرا طوری ترتیب داده‌ایم که اختلاف دماهای مساوی یا بازه‌های دمایی مساوی ، متناظر با تغییرات مساوی در X باشند. به این معنی که مثلا هر گاه طول ستون جیوه در لوله دماسنج جیوه‌ای به اندازه یک واحد تغییر کند، دما نیز به اندازه ثابت و معینی تغییر خواهد کرد و فرقی نمی کند که دمای شروع کار چه باشد. پس نسبت در دمای اندازه گیری شده توسط یک دماسنج ، مساوی با نسبت X های متناظر آنهاست. یعنی:

T(X1)/T(X2) = X1/X2

تعیین ثابت دماسنجی

برای تعیین ثابت a و در نتیجه درجه بندی کردن دماسنج ، نقطه استاندارد ثابتی را مشخص می‌کنیم که در آن تمام دماسنجها برای دمای T مقدار یکسانی را نشان بدهند این نقطه ثابت را نقطه سه گانه آب انتخاب می‌کنیم که در آن یخ ، آب و بخار آب باهم در حال تعادل هستند. این حالت فقط در فشار معینی حاصل می شود و یگانه است. فشار بخار آب در نقطه سه گانه 4?58 میلیمتر جیوه است. دما در این نقطه ثابت استاندارد ، به دلخواه مساوی با 273?16 درجه کلوین اختیار شده است که در ابتدا به صورت K273.16? نوشته می‌شد. بعدا نام کلوین (با نماد K) جای درجه کلوین (با نماد K?) را گرفت.

واحد دمای ترمودینامیکی

کلوین واحد دمای ترمودینامیکی است. کلوین یعنی واحد دمای ترمودینامیکی عبارت است از: 273?16/1 دمای ترمودینامیکی نقطه سه گانه آب.

دماسنجهای گوناگون را بسازیم؟

اگر مقادیر مربوط به نقطه سه گانه را با شاخص tr مشخص کنیم، در مورد هر دماسنجی داریم:

T(X)/T(XXtr)=X/XXtr

که برای تمام دماسنجها T(XXtr) = 273.16K است و در نتیجه:

T(X) = 273.16K X/TXtr

پس هر گاه مقدار خاصیت دماسنجی X باشد، با قرار دادن مقدار X و Xtr در سمت راست معادله فوق ، دمای (T(X در مقیاس خاصی که انتخاب کرده‌ایم، برحسب K بدست می‌آید. در مورد یک گاز با فشار ثابت ، X متناظر است با V یعنی حجم گاز و:

(P ثابت 273?16V/VXtr = T(V

در مورد یک گاز با حجم ثابت X متناظر با P، یعنی فشار گاز؛

(V ثابت 273?16K P/PXtr = T(P

در یک دماسنج مقاومتی پلاتینی ، X همان R یعنی مقاومت الکتریکی است.

T(R) = 273.16K R/RXtr

دماسنج استاندارد

دماسنجهایی که در مورد آنها صحبت کردیم همه در نقطه ثابت استاندارد یعنی سه گانه آب باهم توافق دارند، ولی مشکل آنجاست که آزمایش نشان می‌دهد که دماسنجها دمای یک سیستم معین را با مقادیر متفاوتی نشان می‌دهند. حتی هنگامی که دماسنجهایی از یک نوع ، مثلا دماسنجهای گازی ولی با گازهای متفاوت بکار برده می‌شوند باز هم مقادیر متفاوتی را برای یک سیستم اندازه گیری می‌کنند.

بنابراین، برای داشتن یک مقیاس دمایی قطعی باید یک دماسنج استاندارد انتخاب کرد. این انتخاب بر پایه تسهیلات تجربی صورت نمی گیرد، بلکه با تحقیق این نکته به عمل می اید که مقیاس دمایی تعریف نشده به وسیله یک دماسنج بخصوص، تا چه حد می تواند در فرمول بندی قوانین فیزیک مفید باشد. کوچکترین اختلالها در مقادیری مشاهده می‌شود که توسط دماسنجهای مختلف “گاز با حجم ثابت” خوانده شده اند، و این ما را بر آن می‌دارد که یک گاز را به عنوان ماده استاندارد دماسنجی انتخاب کنیم.

هر چه فشار گاز را کم کنیم، اختلاف مقادیر خوانده شده توسط دماسنجهایی که در آنها از گازهای متفاوت استفاده شده است نیز کلاهش می یابد. پس دماسنج گازی با حجم ثابت معیار خوبی خواهد بود.

مقیاس دمایی سیلسیوس

در مقیاس دمایی سیلسیوس ، از یکای “درجه سیلسیوس” (با علامت C?) استفاده می‌شود. در این مقیاس نقطه سه گانه آب (طبق تعریف مساوی با 237?16K) مطابق است با C 0.01?. نقطه پایینی در مقیاس سیلسیوس دمایی است که در آن یخ و آب اشباع شده از هوا در فشار جو باهم در تعادلند و نقطه ذوب یخ نامیده می‌شود. که 0?00 درجه سیلسیوس است و دمایی که در آن بخار و آب در فشار یک اتمسفر در حال تعادلند و نقطه بخار نامیده می‌شود و 100,00 درجه سسلسیوس است. بین این دو نقطه به صد قسمت مساوی تقسیم می‌شود که هر یک ، یک درجه سیلسیوس با یک درجه سانتیگراد نام دارد. اگر Tc دمای سیلسیوس باشد، معادله Tc =T – 273.15 ارتباط دمای سیلسیوس (Tc(?C را با دمای کلوین (T(K بیان می‌کند.

مقیاس دمای فارنهایت

در درجه بندی فارنهایت مایع دماسنجی جیوه اختیار می‌شود. نقطه پایینی دمای مخلوط یخ و نشادر و حد بالای آن دمای بدن انسان سالم اختیار می‌شود و آن را عدد 96 در نظر می‌گیرند و از صفر تا 96 را به 96 قسمت مساوی تقسیم می‌کنند و هر یک ، یک درجه فارنهایت نامگذاری می‌شود. از مقیاس فارنهایت که هنوز هم در بعضی از کشورهای انگلیسی نیز استفاده می‌شود، در کارهای علمی استفاده نمی‌شود (خود انگلیسیها در سال 1964 مقیاس سیلسیوس را برای استفاده‌های تجاری و غیر نظامی پذیرفتند). رابطه مقیاسهای فارنهایت و سیلسیوس به این صورت است:

Tf = 32 + 9/5Tc

از این رابطه می‌توان نتیجه گرفت که نقطه یخ (C 0.00?) معادل با 32?F 0? و نقطه بخار (100?C 0?) معادل با 212?F 0? و هر درجه فارنهایت دقیقا 5?9 برابر یک درجه سیلسیوس است.

مقیاس عملی بین المللی دما

دماسنج استاندارد عبارتست از دماسنج گازی با حجم ثابت. نقطه ثابت استاندارد در دماسنجی ، نقطه سه گانه آب است که برای آن به دلخواه مقدار273?16 K در نظر گرفته شده است. مقیاس گازی برای تعریف دمای گاز کامل از رابطه (T= 273.16 K (limp/P + r بکار می‌رود. این مقیاس در گستره‌ای که یک دماسنج گازی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد، با مقیاس کلوین (تومودینامیکی مطلق) یکسان است.

شناخت نوع ابرهای تشکیل شده در آسمان فواید زیادی برای طبیعت گردان و کوهنوردها دارد که مهمترین آن قدرت پیش بینی شرایط جوی و تصمیم گیری صحیح تر است. هر چند در ارتفاعات بلند سرعت شکل گیری و دگرگونی ابرها شاید انقدر سریع باشد که عملا فرصت چنین کاری را نداشته باشیم اما با داشتن این دانش می توانیم در برخی برنامه های کوهنوردی و سایر برنامه های طبعت گردی مثل جنگل نوردی ، دره نوردی و کویر نوردی هم بهتر تصمیم بگیریم و هم از دیدن ابرها و دانستن نام و عملکرد آنها لذت بیشتری از این زیبایی بالای سرمان ببریم. متن زیر حاصل تحقیق و ترجمه چند روزه در سایتهای معتبر هواشناسی و دانشنامه های مرجع است که جمع آوری و ترجمه کردم .امیدوارم لذت ببرید.

طبقه بندی عمومی ابرها بر اساس شکل :

چهار دسته بندی پایه برای ابرهای تشکیل شده در جو زمین وجود دارد که بدین شرح است:

Cirro-form(سیروس) :

سیرو در لاتین به معنای پیچ و تاب زلف است. این دسته ابرها در ارتفاع بالای جو زمین بالای 6 هزار متر تشکیل می شوند و عموما از کریستالهای بسیار ریز یخ به وجود می آیند. ظاهری عموما باریک و سفید دارند ولی به هنگامی که خورشید در افق ارتفاع کمی دارد می توانند دسته های رنگارنگ در آسمان تشکیل دهند. سیروس ها عموما در هوای صاف ظاهر می شوند و با شکل خود جهت حرکت جریانهای هوای بالایی جو را نشان می دهند.

Nimbo-form (نیمبو) :

نیمبو در لاتین به معنای باران است. این دسته ابرها عموما در ارتفاع مابین 2100 تا 4600 متر تشکیل می شوندو باعث بارش بارانهای یکنواخت و مداوم می شوند. چنانچه ابر ضخیم باشد به هنگام بارش قسمتهای پایینی ابر به سمت زمین می آیند.

Cumulo-form (کومولو) :

کومولو در لاتین به معنای توده و کپه است. این ابرها شبیه گلوله های پف کرده پنبه ای هستند و شکل آنها بیانگر حرکت عمودی جریانهای گرم به سمت بالای جو زمین است . مقدار تراکم و رطوبت ابر با پایین ابر که به شکل تخت است ارتباط دارد به این نحو که هرچه این ویژگیها بیشتر باشد ابر بلند قد تر است و پایین تخت ابر در قسمت پایین قرار می گیرد .گاهی قله این ابرها می تواند به بالای 18 هزار متری جو نیز برسد.

Starto-form (استراتو) :

استراتو در لاتین به معنای لایه ، پتو و روکش است. این ابرها می توانند مانند یک روکش کل آسمان را بپوشانند و آسمان را اغلب گرفته و خاکستری می کنند. پایین ان ابرها معمولا کمتر از 500 متر با زمین فاصله دارند و در تپه ها و کوهها ممکن است به آنها مه بگویند در صورتی که ابر هستند.

بر اساس این چهار شکل کلی ، ابرها به 10 گروه اصلی مختلف بر اساس شکل و ارتفاعی که تشکیل می شوند طبقه بندی شده اند. هرچند هر کدام از این گروهها خود دارای زیر گروههای مختلفی است که گاه به بیش از 10 زیر گروه هم میرسد اما در اینجا فقط به ذکر همین دسته های عمومی که برای شناسایی ابرها کفایت می کنند می پردازم و از بیان اسامی و توضیحات تخصصی هواشناسی پرهیز می کنم. فقط در مورد ابر خطرناک و متفاوت Cumulonimbus (کومولو نیمباس) چون اشکال زیرگروه آن تفاوتهای زیادی دارند آنها را نیز معرفی می کنم.

1. Cirrus (سیروس) :

بالای 6 هزار متری و از کریستالهای ریز یخ تشکیل می شود. شکل ظاهری آنها باریک و کشیده و کم پشت است شبیه رشته های نخی یا رشته های پر یا رشته های موی مجعد و سفید رنگ. اگر این نوع ابر به صورت تک تک و پراکنده در آسمان باشد به معنای هوای صاف و پایدار است اما دسته های انبوه این نوع ابر علامت نزدیک شدن باران است.

2. Cirrostratus (سیرو استراتوس):

این ابرها به شکل رشته های باریک سطح آسمان را می پوشانند و از کریستالهای یخ تشکیل شده اند. گاهی اوقات در اطراف ماه یا خورشید هاله نورانی به وجود می آورند . اغلب اوقات به خصوص زمانی که در آسمان هاله نورانی تشکیل می دهند علامت بارندگی در 8 تا 24 ساعت آینده هستند.

3. Cirrocumulus (سیرو کومولوس):

سیروکومولس ها به صورت پولکهای سفید تکه تکه بدون سایه های خکستری ، در ارتفاعات بالای جو همراه با قطرات ریز آب و کریستالهای یخ تشکیل می شوند. این ابرها معمولا خیلی پایدار نیستند و ممکن است به شکل Cirrostratus(سیرو استراتوس) تغیر شکل دهند. تکه های این نوع ابر از آجا که با زمین خیلی فاصله دارند به صورت تکه های کوچک کوچک دیده می شود بر خلاف ابر مشابه شان به نام Altocumulus (التو کومولوس) که در لایه های میانی جو و پایین تر تشکیل شده و تکه های درشت تری داشته و تشکیل سایه نیز می دهند و از طرفی سیرو کومولس ها معمولا با سایر ابرهای سیروس در آسمان ظاهر می شود.

4. Altocumulus (التو کومولوس):

این نوع ابر به شکل گلوله های سفید یا خاکستری در یک صفحه یا دسته های تکه تکه در لایه های میانی جو تشکیل می شوند و ظاهری پشمی و خشن دارند. این ابرها تیره تر و بزرگتر از Cirrocumulus (سیرو کومولوس) و کوچکتر از Stratocumulus (استراتو کومولوس) هستند. ظهور این نوع ابر در یک صبح گرم و مرطوب تابستان نشانه وقوع توفان همراه با آذرخش در ادامه روز است. همچنین اگر این ابر به قسمتهای بالاتر برود ممکن است باعث بارندگی شود. یک نکته جالب در مورد این ابر نوع تکه ای و لنزی شکل آن است که اغلب توسط مردم به اشتباه بشقاب پرنده گزارش می شود.

5. Altostratus (التو استراتوس):

به شکل لایه خاکستری یکنواخت در لایه های میانی جو تشکیل می شود و تابش نور خورشید را محدود می کند اما اغلب خورشید در آسمان قابل رویت است. به لحاظ رنگ روشن تر از Nimbostratus (نیمبو استراتوس) و تاریک تر از Cirrostratus (سیرو استراتوس) هستند. اگر این ابرها ضخیم باشند احتمال بارندگی وجود دارد.

6. Stratocumulus (استراتو کومولوس):

به شکل گلوله های تیره رنگ و گروهی در پایین جو تشکیل می شوند. این ابرها باعث بارندگی های سبک به صورت باران یا برف می شوند اما این نوع ابر غالب اوقات در ابتدا یا انتهای هوایی ناپایدار قرار می گیرد و از اینرو می تواند علامت نزدیک شدن توفان باشد و چنانچه بعد از یک توفان این ابرها ظاهر و شروع به ناپدید شدن کرد به معنای شروع هوایی پایدار و صاف است. به لحاظ ظاهری این نوع ابر با نوع Altocumulus (التو کومولوس) بسیار شبیه است و اغلب در تشخیص این دو اشتباه پیش می آید. یک راه ساده این است که دستمان را به سمت یک تکه ابر منفرد در آسمان بگیریم. چنانچه این تکه ابر اندازه شصت شما باشد ابر از نوع Altocumulus و اگر به انداز کل دست شما یا بزرگتر بود از نوع Stratocumulus است.

7. Stratus (استراتوس):

به صورت لایه ای خاکستری یکنواخت در پایین جو تشکیل می شود و معمولا باعث کدر یا محو کردن خورشید می شوند و بسیاری اوقات به دلیل اینکه از کریستالهای یخ تشکیل شده اند باعث تشکیل هاله نورانی اطراف ماه یا خورشید می شوند. این نوع ابر باعث بارندگی های نرم و لطیف باران یا برف شده و از بالا رفتن مه روی زمین یا پایین آمدن ابرهای قسمتهای بالایی به وجود می آید که خود می تواند باعث تشکیل مه نیز بشود.

8. Cumulus (کومولوس):

ابرهای تکه تکه گلوله ای شکل که در قسمتهای میانی و پایینی جو تشکیل می شوند. پایین آنها تخت است و بالای آنها شبیه گل کلم یا پنبه است . این ابرها به شکل عمودی رشد می کنند و بالا می روند. ممکن است تنها یا به شکل گروهی تشکیل شوند. این ابر ممکن است باعث بارش باران شود که البته همیشه اینطور نیست. اما این ابر ممکن است در صورت نفوذ پارامترهای جوی دما ، رطوبت و ناپایداری مقدمه تشکیل ابر خطرناک Cumulonimbus (کومولو نیمباس) شود.

9. Cumulonimbus (کومولو نیمبوس):

ابرهایی هستند به شکل پف کرده و اغلب تیره رنگ که باعث بروز بارش و توفان شده و در قسمتهای میانی و بالای جو تشکیل می شوند. اشکال مختلفی این نوع ابر دارد:

شکل رایج این نوع ابر به شکل سندان آهنگری است یعنی در بالای ابر مسطح و تخت و کشیده می شود :

به شکل قلمبه قلمبه که لبه های تیز آن نیز گرد شده و تا حدی شبیه Cumulus (کومولوس) شده اما پایین آن تیره رنگ و تاریک است:

به شکل کیسه های آویزان شده در زیر ابر

همراه با گردباد (تورنادو) در پایین ابر

و چندین شکل دیگر که همگی ظاهری مخوف و بزرگ دارند و رنگهای تیره در پایین دارند:

10. Nimbostratus (نیمبو استراتوس):

این نوع ابر در پایین جو به صورت لایه ای تاریک و خاکستری تشکیل می شود و یک ابر باران زا می باشد. به خاطر چگالی بالای این ابر اکثر تابش آفتاب را میگیرد و آسمان را تاریک می کند . این ابر نشانه بارندگی معتدل تا بارندگی سنگین می باشد. ممکن است زمانی که Cumulonimbus به صورت وسیع و در ارتفاع پایین آسمان را بپوشاند آنرا با Nimbostratus اشتباه کنید که وجه مشخصه Nimbostratus رنگ روشن تر و بارندگی یکنواخت است.

آژانس فضایی اروپا 10سال پیش ماهواره ای به وزن هشت تن را با نام Envisat به فضا فرستاد تا تصاویر زیبایی از سیاره زمین را از دید این ماهواره دریافت کند.

به گزارش خبرگزاری مهر، از آن زمان تا به امروز این ماهواره بیش از 50 هزار بار به دور زمین چرخیده است و دوبرابر مدت زمانی که برای آن در نظر گرفته شده بود به ماموریت خود ادامه داده است.

این ماهواره به بیش از هفت نوع تجهیزات خارجی مجهز است که می توانند با استفاده از رادار از میان ابرها زمین را مشاهده کرده و رنگ اقیانوسها و پوشش زمین را مشاهده کنند، لایه اوزون و آلاینده های اتمسفر را کنترل کرده و تشعشعات حرارتی فروسرخ را محاسبه کنند.

بر اساس گزارش وایرد، به مناسبت دهمین سالگرد فعالیت این ماهواره چند نمونه از برترین تصاویری که توسط این ماهواره از سیاره زمین به ثبت رسیده اند منتشر شده اند که در ادامه دیده می شوند:

گردآبهای "ون کارمن"
این تصویر با رنگهای غیر طبیعی در 6 ژوئن 2010 به ثبت رسیده و تشکیل ابرهایی را در جنوب جزایر قناری به تصویر کشیده است


مسیر شمال غرب
تصویری از تنگه "مک کلر" در مجمع الجزایر قطبی کانادایی که در 31 آگوست 2007 به ثبت رسیده است


جزایر گالاپاگوس
تصویری از مجمع الجزایر گالاپاگوس در هزار کیلومتری غرب اکوادور در اقیانوس آرام، پنج آتشفشان به نامهای "ولف"، داروین، "آلسدو"، "سیرا نگرا" و "سروآزول" از شمال به جنوب این جزایر دیده می شوند


کوهستان هیمالیا
قله های پربرف کوهستان هیمالیا در این تصویر به خوبی مشخص است، بافتهای گیاهی در این عکس که در فوریه 2009 به ثبت رسیده به رنگ قرمز دیده می شود


ایرلند
این تصویر که بیشتر به آثار نقاش مشهور فرانسوی "مونته" شباهت دارد، انبوهی از پلانکتونها را در الگویی مارپیچی در شمال اقیانوس اطلس در نزدیکی ایرلند نمایش می دهد


دیواره بزرگ مرجانی
دیواره بزرگ مرجانی در شرق سواحل کوئینزلند، محققان دریافتند این ماهواره می تواند سفیری مرجانها را تا عمق 10  متری ردیابی کند، این تصویر در 18 می 2008 و با وضوح تصویری 300 متری به ثبت رسیده است


تنگه "جبل طارق"
این تصویر ماهواره ای امواج بین المللی را در تنگه "جبل طارق" در میان سواحل اسپانیا و سواحل شمالی موروکو نمایش می دهد، این امواج با استفاده از تجهیزات ویژه ماهواره که SAR نام دارد ( رادار دیافراگم ترکیبی) با دقتی بالا دیده می شوند


رودخانه "سند"
این تصویر از غرب هند و جنوب پاکستان به ثبت رسیده و عبور رودخانه "سند" را پیش از رسیدن به دریای عرب در میان پاکستان نمایش می دهد


شکوفه های پلانکتونی
این تصویر که در دوم دسامبر 2011 به ثبت رسیده شکوفه های درهم پیچیده پلانکتونی را نمایش می دهد که در جنوب اقیانوس اطلس در 600 کیلومتری از شرق جزایر فالکلند به وجود آمده اند، گونه های مختلف پلانکتون رنگهای مختلفی را ایجاد می کنند، همانطور که در این تصویر پلانکتونها به رنگ آبی و سبز دیده می شوند

شناخت نوع ابرهای تشکیل شده در آسمان فواید زیادی برای طبیعت گردان و کوهنوردها دارد که مهمترین آن قدرت پیش بینی شرایط جوی و تصمیم گیری صحیح تر است. هر چند در ارتفاعات بلند سرعت شکل گیری و دگرگونی ابرها شاید انقدر سریع باشد که عملا فرصت چنین کاری را نداشته باشیم اما با داشتن این دانش می توانیم در برخی برنامه های کوهنوردی و سایر برنامه های طبعت گردی مثل جنگل نوردی ، دره نوردی و کویر نوردی هم بهتر تصمیم بگیریم و هم از دیدن ابرها و دانستن نام و عملکرد آنها لذت بیشتری از این زیبایی بالای سرمان ببریم. متن زیر حاصل تحقیق و ترجمه چند روزه در سایتهای معتبر هواشناسی و دانشنامه های مرجع است که جمع آوری و ترجمه کردم .امیدوارم لذت ببرید.

طبقه بندی عمومی ابرها بر اساس شکل :

چهار دسته بندی پایه برای ابرهای تشکیل شده در جو زمین وجود دارد که بدین شرح است:

Cirro-form(سیروس) :

سیرو در لاتین به معنای پیچ و تاب زلف است. این دسته ابرها در ارتفاع بالای جو زمین بالای 6 هزار متر تشکیل می شوند و عموما از کریستالهای بسیار ریز یخ به وجود می آیند. ظاهری عموما باریک و سفید دارند ولی به هنگامی که خورشید در افق ارتفاع کمی دارد می توانند دسته های رنگارنگ در آسمان تشکیل دهند. سیروس ها عموما در هوای صاف ظاهر می شوند و با شکل خود جهت حرکت جریانهای هوای بالایی جو را نشان می دهند.

Nimbo-form (نیمبو) :

نیمبو در لاتین به معنای باران است. این دسته ابرها عموما در ارتفاع مابین 2100 تا 4600 متر تشکیل می شوندو باعث بارش بارانهای یکنواخت و مداوم می شوند. چنانچه ابر ضخیم باشد به هنگام بارش قسمتهای پایینی ابر به سمت زمین می آیند.

Cumulo-form (کومولو) :

کومولو در لاتین به معنای توده و کپه است. این ابرها شبیه گلوله های پف کرده پنبه ای هستند و شکل آنها بیانگر حرکت عمودی جریانهای گرم به سمت بالای جو زمین است . مقدار تراکم و رطوبت ابر با پایین ابر که به شکل تخت است ارتباط دارد به این نحو که هرچه این ویژگیها بیشتر باشد ابر بلند قد تر است و پایین تخت ابر در قسمت پایین قرار می گیرد .گاهی قله این ابرها می تواند به بالای 18 هزار متری جو نیز برسد.

Starto-form (استراتو) :

استراتو در لاتین به معنای لایه ، پتو و روکش است. این ابرها می توانند مانند یک روکش کل آسمان را بپوشانند و آسمان را اغلب گرفته و خاکستری می کنند. پایین ان ابرها معمولا کمتر از 500 متر با زمین فاصله دارند و در تپه ها و کوهها ممکن است به آنها مه بگویند در صورتی که ابر هستند.

بر اساس این چهار شکل کلی ، ابرها به 10 گروه اصلی مختلف بر اساس شکل و ارتفاعی که تشکیل می شوند طبقه بندی شده اند. هرچند هر کدام از این گروهها خود دارای زیر گروههای مختلفی است که گاه به بیش از 10 زیر گروه هم میرسد اما در اینجا فقط به ذکر همین دسته های عمومی که برای شناسایی ابرها کفایت می کنند می پردازم و از بیان اسامی و توضیحات تخصصی هواشناسی پرهیز می کنم. فقط در مورد ابر خطرناک و متفاوت Cumulonimbus (کومولو نیمباس) چون اشکال زیرگروه آن تفاوتهای زیادی دارند آنها را نیز معرفی می کنم.

1. Cirrus (سیروس) :

بالای 6 هزار متری و از کریستالهای ریز یخ تشکیل می شود. شکل ظاهری آنها باریک و کشیده و کم پشت است شبیه رشته های نخی یا رشته های پر یا رشته های موی مجعد و سفید رنگ. اگر این نوع ابر به صورت تک تک و پراکنده در آسمان باشد به معنای هوای صاف و پایدار است اما دسته های انبوه این نوع ابر علامت نزدیک شدن باران است.

2. Cirrostratus (سیرو استراتوس):

این ابرها به شکل رشته های باریک سطح آسمان را می پوشانند و از کریستالهای یخ تشکیل شده اند. گاهی اوقات در اطراف ماه یا خورشید هاله نورانی به وجود می آورند . اغلب اوقات به خصوص زمانی که در آسمان هاله نورانی تشکیل می دهند علامت بارندگی در 8 تا 24 ساعت آینده هستند.

3. Cirrocumulus (سیرو کومولوس):

سیروکومولس ها به صورت پولکهای سفید تکه تکه بدون سایه های خکستری ، در ارتفاعات بالای جو همراه با قطرات ریز آب و کریستالهای یخ تشکیل می شوند. این ابرها معمولا خیلی پایدار نیستند و ممکن است به شکل Cirrostratus(سیرو استراتوس) تغیر شکل دهند. تکه های این نوع ابر از آجا که با زمین خیلی فاصله دارند به صورت تکه های کوچک کوچک دیده می شود بر خلاف ابر مشابه شان به نام Altocumulus (التو کومولوس) که در لایه های میانی جو و پایین تر تشکیل شده و تکه های درشت تری داشته و تشکیل سایه نیز می دهند و از طرفی سیرو کومولس ها معمولا با سایر ابرهای سیروس در آسمان ظاهر می شود.

4. Altocumulus (التو کومولوس):

این نوع ابر به شکل گلوله های سفید یا خاکستری در یک صفحه یا دسته های تکه تکه در لایه های میانی جو تشکیل می شوند و ظاهری پشمی و خشن دارند. این ابرها تیره تر و بزرگتر از Cirrocumulus (سیرو کومولوس) و کوچکتر از Stratocumulus (استراتو کومولوس) هستند. ظهور این نوع ابر در یک صبح گرم و مرطوب تابستان نشانه وقوع توفان همراه با آذرخش در ادامه روز است. همچنین اگر این ابر به قسمتهای بالاتر برود ممکن است باعث بارندگی شود. یک نکته جالب در مورد این ابر نوع تکه ای و لنزی شکل آن است که اغلب توسط مردم به اشتباه بشقاب پرنده گزارش می شود.

5. Altostratus (التو استراتوس):

به شکل لایه خاکستری یکنواخت در لایه های میانی جو تشکیل می شود و تابش نور خورشید را محدود می کند اما اغلب خورشید در آسمان قابل رویت است. به لحاظ رنگ روشن تر از Nimbostratus (نیمبو استراتوس) و تاریک تر از Cirrostratus (سیرو استراتوس) هستند. اگر این ابرها ضخیم باشند احتمال بارندگی وجود دارد.

6. Stratocumulus (استراتو کومولوس):

به شکل گلوله های تیره رنگ و گروهی در پایین جو تشکیل می شوند. این ابرها باعث بارندگی های سبک به صورت باران یا برف می شوند اما این نوع ابر غالب اوقات در ابتدا یا انتهای هوایی ناپایدار قرار می گیرد و از اینرو می تواند علامت نزدیک شدن توفان باشد و چنانچه بعد از یک توفان این ابرها ظاهر و شروع به ناپدید شدن کرد به معنای شروع هوایی پایدار و صاف است. به لحاظ ظاهری این نوع ابر با نوع Altocumulus (التو کومولوس) بسیار شبیه است و اغلب در تشخیص این دو اشتباه پیش می آید. یک راه ساده این است که دستمان را به سمت یک تکه ابر منفرد در آسمان بگیریم. چنانچه این تکه ابر اندازه شصت شما باشد ابر از نوع Altocumulus و اگر به انداز کل دست شما یا بزرگتر بود از نوع Stratocumulus است.

7. Stratus (استراتوس):

به صورت لایه ای خاکستری یکنواخت در پایین جو تشکیل می شود و معمولا باعث کدر یا محو کردن خورشید می شوند و بسیاری اوقات به دلیل اینکه از کریستالهای یخ تشکیل شده اند باعث تشکیل هاله نورانی اطراف ماه یا خورشید می شوند. این نوع ابر باعث بارندگی های نرم و لطیف باران یا برف شده و از بالا رفتن مه روی زمین یا پایین آمدن ابرهای قسمتهای بالایی به وجود می آید که خود می تواند باعث تشکیل مه نیز بشود.

8. Cumulus (کومولوس):

ابرهای تکه تکه گلوله ای شکل که در قسمتهای میانی و پایینی جو تشکیل می شوند. پایین آنها تخت است و بالای آنها شبیه گل کلم یا پنبه است . این ابرها به شکل عمودی رشد می کنند و بالا می روند. ممکن است تنها یا به شکل گروهی تشکیل شوند. این ابر ممکن است باعث بارش باران شود که البته همیشه اینطور نیست. اما این ابر ممکن است در صورت نفوذ پارامترهای جوی دما ، رطوبت و ناپایداری مقدمه تشکیل ابر خطرناک Cumulonimbus (کومولو نیمباس) شود.

9. Cumulonimbus (کومولو نیمبوس):

ابرهایی هستند به شکل پف کرده و اغلب تیره رنگ که باعث بروز بارش و توفان شده و در قسمتهای میانی و بالای جو تشکیل می شوند. اشکال مختلفی این نوع ابر دارد:

شکل رایج این نوع ابر به شکل سندان آهنگری است یعنی در بالای ابر مسطح و تخت و کشیده می شود :

به شکل قلمبه قلمبه که لبه های تیز آن نیز گرد شده و تا حدی شبیه Cumulus (کومولوس) شده اما پایین آن تیره رنگ و تاریک است:

به شکل کیسه های آویزان شده در زیر ابر

همراه با گردباد (تورنادو) در پایین ابر

و چندین شکل دیگر که همگی ظاهری مخوف و بزرگ دارند و رنگهای تیره در پایین دارند:

10. Nimbostratus (نیمبو استراتوس):

این نوع ابر در پایین جو به صورت لایه ای تاریک و خاکستری تشکیل می شود و یک ابر باران زا می باشد. به خاطر چگالی بالای این ابر اکثر تابش آفتاب را میگیرد و آسمان را تاریک می کند . این ابر نشانه بارندگی معتدل تا بارندگی سنگین می باشد. ممکن است زمانی که Cumulonimbus به صورت وسیع و در ارتفاع پایین آسمان را بپوشاند آنرا با Nimbostratus اشتباه کنید که وجه مشخصه Nimbostratus رنگ روشن تر و بارندگی یکنواخت است.

اعتبار اصل سیر مستقیم الخط نور

اجباری نیست بپذیرید که نور در خط مستقیم حرکت می‌کند، کافی است در یک صبحگاه مه آلود پرتوهای نور خورشید که از میان برگ درختان می‌گذرد را ببیند. این عقیده که نور به خط مستقیم حرکت می‌کند هنگامی درست است که طول موج تابش نور خیلی کوچکتر از گذرگاهها و سوراخهای محدود کننده مسیر نور باشد. هرگاه این شرایط برقرار نباشد باید پدیده پراش را به میان آوریم و اثر آنرا روی جهات ، شدت نور و ... تابش برررسی و محاسبه نماییم.

با این توضیح در تقریب اول ، وقتی بتوان پراش را نادیده گرفت می‌توان پیشروی نور در میان سیستم اپتیکی را بر مبنای پیروی از مسیرهای مستقیم الخط یا پرتوهای نور ردیابی نماییم تا این حد در حوزه تسلط اپتیک هندسی هستیم. نظیر هر بازی خوب زیباییهای اپتیک در این است که قوانین آن به قدری ساده و امکانات نتیجه گیری از آنها به قدری گوناگون و گاهی ماهرانه هستند، که هرگز کسی با بازی کردن با آنها خسته نمی‌شود. اپتیک هندسی را می‌توان بصورت مجموعه‌ای از سه قانون بنیادی زیر بیان کرد:

    قانون تراگسیل: در یک ناحیه با ضریب شکست ثابت ، نور به خط مستقیم انتشار می‌یابد (اصل بازگشت نور).

    قانون بازتابش: نور فرودی بر یک صفحه تحت زاویه بر یک صفحه تحت زاویه i نسبت به خط عمود بر آن صفحه ، با زاویه r مساوی با زاویه تابش ، بازتابش می‌کند (زاویه تابش مساوی زاویه بازتابش i = r).

    قانون شکست (قانون اسنل): در سطح جدایی دو محیط با ضرایب شکست n1 و n2 نور فرودی به سطح جدایی در محیط اول و تحت زاویه i نسبت به عمود بر سطح جدایی ، در محیط دوم تحت زاویه r نسبت به عمود بر سطح جدایی شکست می‌یابد بطوری که:

n1 sin i = n2 sin r

نتایج حاصل از قوانین

    یکی از نتایجی که از قوانین اخیر بدست می‌آید این است که پرتوهای تابش ، بازتابش ، تراگسیل و امتداد عمود بر سطح همگی در یک صفحه قرار دارند که صفحه تابش نامیه می‌شود.

    تعریف صفحه تابش: این صفحه بصورت صفحه شامل خط عمود بر سطح و امتداد تابش تعریف می‌شود.

    بهتر است رابطه اسنل را به فرم اخیر یاد بگیرید، اگر آنرا بصورت نسبت سینوس ها بیان کنید احتمال مبهم شدن ضریب شکست نسبی دو محیط نسبت به هم (n = n2/n1) بخاطر صفر شدن مخرج سینوسها وجود دارد که مفهوم فیزیکی ندارد.

    حالت ویژه‌ای را در نظر می‌گیریم که در آن اگر ضریب شکست محیط تابش بزرگتر از ضریب شکست محیط عبور باشد (n1 > n2) زاویه r از رابطه زیر تعیین می شود. (sin r = n1/n2 sin i) در این رابطه (n1/n2>1) و sin iمقداری بین صفر و یک دارد.

    بنابراین برای زوایای تابشی بزرگ به نظر می رسد، ممکن استsin r>1 باشد. در صورتیکه باید sin r کوچکتر از یک باشد، پس در اینجا یک زاویه بحرانی (زاویه حد i=c )وجود دارد که به ازای آن داریم: sin c = n2/n1 یعنی sin r = 1 و r = 90. این بدین معنی است که پرتو تراگسیلی (عبوری) مسیری قائم بر خط عمود یعنی موازی با سطح مشترک طی می‌کند این پدیده در امواج صوتی به امواج سطحی راله معروف است.

    بازتابش داخلی کلی: برای زوایای تابش i بزرگتر از c = arcsin n2/n1 هیچ نور عبوری بر محیط دوم نخواهیم داشت، در عوض نور در محیط تابش بطور کامل به عقب بازتابش می‌کند و هیچ نور و انرژی وارد محیط دوم نمی‌شود، این پدیده بازتابش داخلی کلی نام دارد.