ما هي النصال الجليدية؟ وكيف تتكون ؟

ما هي النصال الجليدية؟ وكيف تتكون ؟

النصال الجليدية،أو القمم الجليدية المدببة، او كما هو اسمها الأصلي Penitents، هي تركيب جليدي يتواجد في المناطق المرتفعة الباردة والجافة فقط. يأخذ شكل نصل (حد السيف ) طويل وقاس ورفيع من الثلج او الجليد، وتكون قريبةً من بعضها على شكل حقولٍ مترامية الأطراف من النصال، و تتجه كل قممها نحو الشمس.

   لمـــــاذا سميت Penitents ؟

كلمة Penitents  هي كلمةٌ اسبانية في الأصل ومعناها ( التائبون ). وقد أُخذت هذه الكلمة نسبةً إلى الاسبوع المقدس الاسباني؛ حيث تركع جماهير التائبين لأداء شعائر التكفير عن الذنوب والتوبة. وعادةً ما يرتدي من ينتمي إلى الأخوية الاسبانية ملابس مميزة لها قبعةٌ طويلة ذات رأس مدبب ( قديماً كانت القبعات ذات لون أبيض لكن اللون لم يعد مهماً في الوقت الحالي ) في شكل مشابهٍ لتلك التراكيب الجليدية التي وجدت لأول مرة في جبال الانديز.

تتواجد عادةً هذه النصال الجليدية أو الثلجية في المناطق الجافة والمرتفعة الباردة مثل منطقة جبال الانديز على ارتفاع يفوق 4000 متر،ويتراوح حجمها بين سنتيمتراتٍ قليلة إلى ارتفاع قد يصل إلى 5 امتار طولاً.

   كيف تتكون الـ Penitents ؟

في البداية كان أول وصف لهذا التركيب هو ما تحدث عنه تشارلز دارون في احدى محاضراته العلمية عام 1835، حيث كان يعبر ممراً بين تشيلي والأرجنتين وكان مغطىً بالنصال الجليدية التي يشاهدها اول مرة. وقد فسر الأمر في محاضرته كما يعتقد السكان المحليون ( حتى الآن! ) بأن هذه التراكيب هي بفعل الرياح الشديدة التي تمر على جبال الانديز .

لكن الحقيقة مختلفة عن هذا …

التفسير ابسط من هذا بكثيرٍ أيضاً…

تحدث هذه الظاهرة كما أسلفنا في المناطق الجافة والمرتفعة المغطاة بالثلوج، حيث يمكن لأشعة الشمس أن تحوّل الجليد إلى بخارٍ مباشرةً دون صهره، أي دون أن يمر بالحالة السائلة وهذا ما نعرفه جميعاً باسم "التسامي".

في البداية عندما يتسامى الثلج الهش الخارجي، ولأن العملية ليست منتظمة - أي ان معدل التسامي ليس متساوياً في جميع المناطق - فإن هناك مناطق يتبخر فيها الجليد بمعدل اسرع من مناطق أخرى، مما يُنشئ أماكن منخفضة أكثر من غيرها في الطبقة الجليدية.

هذه المناطق المنخفضة ذات المنحنيات تركّز طاقة الشمس فيها أكثر وأكثر، وهذا لأن شعاع الشمس ( يُحبس ) داخلها فيتعرض لأنعكاسات متتالية مما يجعلها وكأنها " جسم أسود " يشع حرارة فيما حوله مما يسرّع في معدل التبخر. وهذا يترك وراءه مناطق مرتفعة لم تتعرض للتبخر فتنشأ مشكلّةً قمماً مثل قمم الأشجار في الغابات.

ولا يعتمد تكوّن النصال الجليدية على نسبة رطوية الجو - في حدود 70% - وإنما على درجة الحرارة، حيث لو ارتفعت درجة الحرارة عن -4°س فإن معدل تكوّن هذه النصال يقل بشكل ملحوظ.

لمــاذا يضيء الناس الشموع للموتى؟

لماذا يضيء الناس الشمـــوع للموتى؟

تطالعنا في الكثير من الأخبار والأحداث والصور مشاهد العديدين وهم يضيئون الشموع في الصلوات وبعد وفاة أعزاء عليهم او اقرباء لهم.

ما أصل هذه العادة؟ وما معناها؟ وهل هي مجرد تقليد أم أن لها أصولاً دينية واجتماعية؟

معبد أبولو

إن استعمال الشموع له جذور قديمة للغاية في الكثير من الحضارات ذات الأصول الوثنية وحتى ما قبل المسيحية؛ حيث شاع استعمال الشموع في الشعائر - ومنها حرقها بعد الوفاة - في الكثير من الصلوات الوثنية التي سادت أوروبا ودخلت هذه العادة إلى المسيحية بعدما انتشرت في القارة وإن اكتسبت معنىً دينياً مختلفاً.

ولو أجرينا المزيد من البحث سنجد أن لإضاءة الشموع - مع اختلاف الشعيرة - اصولا في اليونانية والرومانية القديمة حيث كانوا يدفنون الشموع مع الموتى - وهي غير مضاءة بالطبع - وذلك حتى تنير للموتى الطريق إلى الدار الآخرة. كما كان معبد أبولو في الحضارة اليونانية مضاءً دائماً وله كاهنات عذراوات وظيفتهن الوحيدة هي العمل على ابقاء النار مشتعلة في المعبد، حيث لم تكن النار رمزية وإنما نذر للتقرب إلى الآلهة في السماء.

وفي الهندوسية تعتبر اضاءة النار - وليس فقط الشموع - طقساً يومياً له مكانة في كل شعائرهم وطقوس حياتهم، حيث ترمز الأضاءة وبقوة إلى قوى التنوير والأمل والازدهار.

وفي البوذية تعتبر اضاءة الشموع ومصابيح الزيت من الطقوس التقليدية وليس فقط بعد وفاة احدهم؛ حيث تضاء دائماً في معابدهم وصوامعهم قريباً من اوثان بوذا وصوره كتعبير عن الاحترام والتقدير.

وحتى في اليهودية تضاء الشموع ليلة السبت عادة كميلادٍ لأسبوع جديد، وهناك يوم في التقويم العبري يدعى ليلة الأرواح أو Yahrtzeit تُضاء فيه الشموع لمدة 24 ساعة متواصلة لإظهار المحبة والذكرى للموتى.

وحتى في العصور الوسطى كان لإضاءة الشموع معانٍ مختلفة، حيث كان الشمع نفسه يرمز لمريم العذراء وكانت أضواء الشموع هي الدليل إلى السماوات.

وعلى سبيل المثال تلعب الشموع دوراً كبيراً في معظم القداسات والصلوات في المسيحية الكاثوليكية، ففي المعتقدات الكاثوليكية يمثل النور المسيح نفسه كما يدل النص في الانجيل " أنا نور هذا العالم".

ويعتقد البعض أن اضاءة الشموع يعطي رسالة للراحلين بأننا لا زلنا نذكرهم وأنه بامكانهم الرحيل - فضلاً عن التجوال بغير هدىً - إلى منزلهم في الدار الآخرة.

على حين يعتبر بعض المسيحين أن حرق الشموع هي بمثابة صلوات مستمرة للرب والقديسين والموتى على حد سواء.

ويظن البعض أن النار - حتى ولو كانت من مصدر بسيط مثل الشمعة - لها القدرة على فصل أرواح الموتى وطاقة اجسادهم عن عالمها الأرضي وتسهيل انتقالها إلى الدار الآخرة.

وهناك من يؤمن أن انوار الشموع تُرسل اشارة إلى الموتى بأن أهل الأرض لا زالوا يذكرونهم ويحبونهم ويرسلون إليهم بصلواتهم، كما يعتقد في المسيحية ان نور الشموع هو تجسيد بسيط للمسيح نفسه الذي يمثل النور النقي في العالم، ويرسل برسالة حب للموتى لتستكين أرواحهم.

كيف انجبت الطبيعة الصخور المتوازنة المهتزة؟

صخور (لوجان) أو الصخور المتوازنة والمهتزة..كيف أنجبتها الطبيعة؟

 

الصخور المتوازنة، الصخور المهتزة، صخور لوجان كما يحلو لبعض الانجليز تسميتها..ما هي، وكيف تكونت، وما أصل هذه التسمية الغريبة؟

ببساطة، الصخور المتوازنة - صخور لوجان Logan Stones - هي تركيب جيولوجي غريب، نجد فيه صخرة متوازنة على صخرة أخرى وتكفي قوة بسيطة - تختلف باختلاف حجم الحجر المعلق العلوي - لجعلها تتحرك ذهاباً وإياباً.

قبل أن نتحدث عن أصل التكوين الجيولوجي، دعونا نعد إلى أصل التسمية.

قبل أن يتبين العلماء سبب التكوين العلمي لهذا التركيب في القرن التاسع عشر، كان الاعتقد السائد أن هذا التركيب الجيولوجي هو بناءٌ قام به كهنة وسحرة إلدرويد القدماء التابعين لديانة السلت المعروفة. ولغرابة هذا التركيب الجيولوجي فقد نُسبت إليه الكثير من القوى الخارقة وفوق الطبيعية خاصة فيما يتعلق بالسحر والساحرات.

كان يقال أن بعض هذه الصخور لا تتحرك إلا في منتصف الليل عند اجتماع الساحرات حولها، وبعض الناس في القرون الوسطى كانوا يعتقدون أنه إذا دققت هذه الصخور تسع مرات فإنك ستتحول إلى ساحر. إحدى هذه الاساطير المدونة أدبياً -  تقول ان هناك عملاقاً قد حمل احد هذه الجلاميد ووضعه بتلك الطريقة حتى يهتز تحته لينام.

كلمة لوجان Logan هي كلمة غريبة على اللغة الانجليزية وأصلها غير محدد بدقة، يُظن أن أصلها هو كلمة Log  بمعنى (يهز)، بينما يعتقد البعض أن للكلمة أصولاً دانيماركية من كلمة Lorge  بمعنى ( يهز ذيله ).

لكن، ما سبب اهتزاز هذه الصخور؟ ما أصل تكوينها؟

هناك عدة نظريات لتفسير أصل هذا التركيب الجيولوجي الغريب؛ أحد هذه النظريات يفترض أن صخور الأرض تعرضت لعمليات تجوية وتعرية بفعل الرياح ومياه الامطار، وبسبب اختلاف كثافة وصلابة طبقات الصخور فإن طبقات الصخور الأدنى - الاقل كثافة وصلابة - تتعرض للنحت أكثر من طبقات الصخور العلوية، مما يُبقي عنقا صغيراً من الصخور لا يلبث ان ينفصل ويتعلق فوق الصخرة الأصلية وتكفي أي قوة بسيطة خارجية لتحريكه وجعله يهتز.

احدى النظريات تشرح علاقة الانهار الجليدية بالصخور المتوازنة.

كانت الكثير من الجبال المعروفة محاطة ومغطاة بالانهار والجداول الجليدية، وعملت هذه الانهار على صقل وتدوير صخور هذه الجبال، ومع مرور الوقت اضمحلت هذه الانهار تاركةً وراءها مئات البرك والبحيرات. وتعتبر صخور اللوجان افرازاً طبيعياً لما كانت تقوم به الانهار الجليدية من تجوية وتعرية لصخور الجبال، وفي بعض الحالات فإن الانهار الجليدية كانت السبب في (حمل) هذه الصخور من مكانها ثم تركها معلقة فوق صخور أخرى في وضع متوازن قبل أن تجف تاركةً وراءها هذا التركيب الجيولوجي الغريب.

بعض النظريات الأخرى المتعلقة بالصخور الهزازة الجرانيتية تتحدث عن عمليات تجوية معينة ( رياح، امطار، صقيع) لصخور الجرانيت، استمرت حتى مرحلة تم فيها فصل بعض الصخور عن الصخرة الأم وأصبحت اي قوة - حتى قوة شخص واحد بالغ - قادرة على هزها وتحريكها حركة الارجوحة الشهيرة.

لكن هذا لا يعني ان كل هذه الصخور التي نراها معلقة هنا وهناك هي من صنع الطبيعة، هناك شواهد تاريخية كثيرة على تدخل الانسان بتحريك بعض الصخور ونقلها من مكان إلى آخر.

لغز " صخور وادي الموت المتحركة "

كيف تتحرك الصخور في " وادي الموت " ؟

لسنواتٍ طوال، حيرت صخور وادي الموت المتحركة العلماء.

وادي الموت هو وادٍ مشهور شرقي ولاية كاليفورنيا الامريكية، يشتهر بأنه اكثر المناطق جفافاً، وحرارة واخفض البقع في قارة امريكيا الشمالية. لاحظ العلماء - والزوار على حد سواء - وجود صخور مختلفة الاحجام - ابتداءً من الحصى وانتهاء بالجلاميد الصخرية العملاقة - تتحرك ببطئ شديد تاركة وراءها مسارات مستقيمة احيانا او مائلة بزوايا احياناً أخرى.

تسمى تلك المنطقة ( Racetrack Playa )، ولعقود كان الجيولوجيون اشبه بمن يطارد شبحاً.

نشر أول تحليل، علمي، للموضوع في عام 1948 واقترح واضعوه أن المسؤول عن تحريك هذه الصخور هو (شياطين الرمال)!، وعلى مر الزمن، اتُهم الكثير بأنهم وراء تلك الحركة غير المفهومة ابتداءً من الشياطين وانتهاءً بقوىً من الفضاء الخارجي وغرباء عن كوكبنا الأم.

وحديثاً، اقترح عالمان امريكيان ان رياحاً بقوة اعصار قد تكون المسؤولة عن تحريك هذه الصخور، لكنها لم تستطع تفسير تحريك جلاميد صخرية تفوق كتلتها الـ 300 كغم في تلك المسارات.

لكن التفسير كان اقرب مما يتصوره أحد…

    سر حركة صخور " وادي الموت " :

المشكلة التي واجهت العلماء أن هذه الصخور قد تمضي عقوداً واكثر دون ان تتحرك قيد أنملة.

نُشرت دراسة عام 2014 أوضحت ان لغز حركة هذه الصخور قد تم حله على يد العالمين جيمس وريتشارد نوريس، تضمنت الدراسة متابعة حركة 60 حجراً باستخدام نظام تحديد المواقع GPS ونظام التصوير الزمني.

قام الدكتور برايان كورن وفريق عمله الجامعي بتجربة محاكاة لمعرفة كيف تتحرك هذه الصخور. أوضحت هذه التجارب ان هذه الحركة تتطلب اجتماعاً نادراً لمجموعة عوامل معاً:

في البداية يجب ان تمتلئ تلك البحيرة الجافة بالماء، ويجب ان تكون كمية الماء كافية لتصنع طبقة طافية من الجليد لكنها ضحلة كفاية أيضا لتبقي جزءاً من الصخور مكشوفاً.

عندما تنحفض درجات الحرارة ليلاً - وخاصة في الشتاء - فإنها تصنع طبقة جليدية عملاقة طافية؛ رفيعة بما فيه الكفاية لتطفو وتتحرك، لكنها سميكة أيضا لتحتفظ ببعض الزخم والقوة لتحرك ما أمامها.

عندما تشرق الشمس في النهار وترتفع درجة الحرارة فإن الجليد يبدأ بالانصهار ويتكسر إلى قطع كبيرة طافية، ويكفي عندها أن تهب رياح خفيفة - او حتى نسيم - لتحرك تلك القطع الجليدية، التي تدفع أمامها تلك الصخور العملاقة تاركةً وراءها ذلك الذيل المستقيم حينا ( لو كانت الصخرة ملساء) والمتعرج المائل ( لو كانت الصخور خشنة ) حيناً آخر ، ويساهم الماء في تقليل قوة الاحتكاك بين الصخرة والارض

كان التفسير اقرب مما يتصور العلماء؛ لأن هذه هي الآلية التي تتحرك بها الجلاميد العملاقة في البحر المتجمد في انتاركتيكا.

يقول جيمس نوريس " كنت مذهولاً بمدى السخرية في كل هذا … ".

ففي منطقة لا يتجاوز معدل الهطل السنوي فيها 5سم طوال العام، نكتشف أن الصخور تتحرك فيها بنفس الطريقة التي تتحرك فيها الجلاميد في المنطقة المتجمدة، الغارقة بالماء.

هل عباءة الإخفاء..حقيقة؟

ما العلم المخبئ وراء أجهزة الإخفاء؟

لسنوات طوال، ظل الجدل قائماً حول ما إذا كانت عباءة الاخفاء، أو جهاز الاخفاء الذي ظهر في سلسلة حلقات المسلسل العلمي الشهير ( ستار ترك Star Trek ) ممكنة علمياً أم لا؛ حيث كان جهاز الاخفاء يخفي سفينة فضاء كاملة عن الانظار، او حتى عباءة هاري بوتر التي تُظهره وكأنه غير موجود.

اعتقد العلماء أن بامكانهم صنع مواد لها معامل انكسار سالب ( على الرغم من الاعتقاد بأن هذا مخالف لقوانين الفيزياء المعروفة)، وهذا ما قام به علماء من جامعة دوك حيث صنعوا ما يسمى بـ ( ما وراء المادة MetaMaterials ) او ما يترجمه بعض المعرّبين بلفظة (المواد الخارقة)، وهي مواد لها القدرة على (ثني الضوء) حولها ثم يجتمع وراءها وكأنها غير موجودة بالفعل، وهذا ما تم فقط على أشعة الميكروويف (ذات الطول الموجي الكبير).

لكن، ما هي المواد الخارقة (ما وراء المادة MetaMaterial )؟

   " المواد الخارقة هي مواد ذكية مصنّعة - غير موجودة في الطبيعة - يظهر تميزها في هندسة بنيتها التركيبية وليس في خواصها الكيميائية. يتم تصنيعها من تركيب مجموعة من المواد المعدنية او البلاستيكية؛ وعادة ما تترتب بحيث تتخذ نمطاً مكرراً، وبحجم اقل من الطول الموجي الذي صممت للتعامل معه. واعتماداً على شكلها الهندسي، وترتيبها، وحجمها، وطريقة دورانها فإن لها خاصية التعامل مع الأشعة الكهرومغناطيسية بصدها، او امتصاصها او ثنيها لنحصل على خواص ومميزات غير ممكنة في المواد الطبيعية".

ببساطة يوضع الجسم المراد اخفاؤه داخل ما يشبه الاسطوانة محاطة بالمواد الخارقة حيث تصنع بمقاييس صغيرة تتناسب والضوء المراد التعامل معه. فعلى سبيل المثال كانت دارات النحاس التي استخدمها فريق جامعة دوك ذات قطر 3ملم بينما الطول الموجي لأشعة الميكروويف هو 4سم (أي أن المسافة بين قمم الموجات اكبر من حجم الدارة فلا تستطيع "رؤيتها").

تعمل المواد المنفذة للضوء - الموجودة في الطبيعة - على كسر الضوء (إلى الأمام) حيث تتعامل هذه المواد جميعها مع الجزء الكهربائي من الضوء المرئي.

يتكون الضوء المرئي من مجال كهربائي متعامد على مجال مغناطيسي، وكل المواد في الطبيعة تتعامل مع الجزء الكهربائي فقط من الضوء. لكن ما يميز (ما وراء المواد) بأن لها القدرة على التعامل مع المجال المغناطيسي للضوء المرئي، وهذا يمنحها ميزات لا تملكها المواد العادية؛ مثل معامل انكسارها السالب الذي يجعلها تبدو وكأنها تكسر الضوء (إلى الداخل) وليس (إلى الامام).

لكن، ما يخفى على كثير من الناس - وهو عكس ما يظهر في المسلسلات والافلام - أن من يكون داخل منطقة الاخفاء لن يكون قادراً على رؤية أي شيء في الخارج لأن الضوء المرئي ينثني حوله. سيكون لا مرئياً لكنه، سيكون أعمىً كذلك!.

لماذا يتجمد الماء الساخـــــن أسرع من الماء البـــــارد؟؟

هل من الممكن أن يتجمد الماء الساخن أسرع من الماء البـــــارد؟

نعم، إنه تأثير مابيمبــــــــا!!

"مابيمبا وازبورن - لندن 2013"

"تأثير مابيمبا Mpemba Effect  هو ظاهرة فيزيائية خاصة - تحدث تحت ظروف محددة - يتجمد فيها الماء الساخن أسرع من الماء البارد. اكتشف هذه الظاهرة طالب افريقي - أريستو مابيمبا -  في مدرسة في تنزانيا عام 1963، حيث لاحظ أثناء حصة التدبير المنزلي ان المثلجات التي صنعها من الماء الساخن تجمدت اسرع من المصنوعة من الماء البارد. كان فضوله كافياً ليدون بعض الملاحظات في الذاكرة ويسأل عنها استاذاً جامعيا في الفيزياء - دينيس اوزبورن -  عام 1969، وعلى الرغم من سخرية زملائه في المدرسة ومعلمه منه وقتها، إلا ان سلسة من التجارب اجراها هذا الاستاذ الجامعي أقرت صحة ملاحظته وتم اعلان هذا الاكتشاف وتسميته باسمه.

لكن، لنفهم ما يحدث بالضبط علينا معرفة بعض النقاط الرئيسة المتعلقة بتجمد الماء:

دعونا لا ننس أن درجة حرارة الماء ما هي إلا مؤشر على مجموع الطاقة الحرارية التي تمتلكها جزيئات الماء الموضوعة في وعاء ما. وعندما نضع الماء في مجمد الثلاجة فإن مجموع الطاقة الحرارية التي تمتلكها الجزيئات يقل لذا تنخفض درجة حرارة السائل تدريجياً حتى تصل إلى الصفر المئوي، عندها تثبت درجة الحرارة ويبدأ السائل عندها التحول إلى الحالة الصلبة.

لكن، كيف يخسر السائل طاقته؟

هناك عدة طرق لانتقال الحرارة نعرفها جميعا وسوف نوجزها هنا فيما يخص الموضوع بعجالة؛

• التوصيل : نتيجة تلامس الوعاء الذي يحوي الماء الساخن مع السطح البارد لمجمد الثلاجة فإنه يخسر الكثير من طاقته.
• تيارات الحمــــل : نتيجة التبريد تختلف كثافة الماء؛ فالماء الساخن اقل كثافة من الماء البارد، لذا يهبط  الماء البارد (اعلى من درجة 4° مئوية) إلى الاسفل ويرتفع الماء الساخن الاقل كثافة إلى الاعلى مكوناً تيارات حمل.
• التبخـــــر : عندما يتبخر الماء فإن هذا يعني ان الجزيئات التي تحمل الطاقة الاعلى ستغادر السائل تاركةً خلفها الجزئيات الاقل طاقة مما سيجعل السائل يفقد حرارته أسرع.

ومما يؤثر أيضاً على درجة تجمد السائل نسبة الغازات الذائبة فيه مثل غاز الاوكسجين وثاني اوكسيد الكربون؛ حيث تقلل مثل هذه الغازات وغيرها من الشوائب على درجة تجمد الماء وتقللها إلى ما دون الصفر المئوي.

الآن، لماذا - وتحت ظروف محددة - قد يتجمد الماء الساخن أسرع من الماء البـــارد؟

ما الذي يحصل بالضبط؟

من المؤسف أن هذا التأثير يتناقض مع مفاهيم الديناميكا الحرارية، لذا لم تحدد الآلية الدقيقة لهذه الظاهرة، لكن هناك الكثير من التفسيرات المقترحة والتي تساهم في فهم أقرب لهذه الظاهرة:

•           الصقيع المتكون في مجمد الثلاجة يبطّئ عملية التبريـــد :
  
  

يعتبر العلماء ان الصقيع المتكون على سطح الوعاء المراد تبريده يصنع ما يشبه المادة سيئة التوصيل للحرارة،أي ما يشبه المادة العازلة التي تقلل من سرعة عملية التبريد وتجعلها ابطأ. لذا، وعندما يوضع

الماء الساخن في وعاء جيد التوصيل للحرارة فإن حرارة الماء ستذيب هذا الصقيع المتكون على الوعاء مما سيجعل عملية التبريد اسرع بسبب التماس المباشر مع سطح المجمد البارد.

•        طبقة الثلج المتكونة على سطح الماء عند درجة حرارة 4° مئوية تبطّئ عملية التبريد:

ظاهرة شذوذ الماء المعروفة والتي تقل فيها كثافة الماء البارد بدلاً من ان تزداد فيرتفع إلى الاعلى مكوناً طبقا جليدية في الاعلى تمنع استمرار التجمد. في حالة استخدمنا ماءً ساخناً فإن درجة حرارة الماء المرتفع ستكون كفيلة بإذابة طبقة الجليد وتمنع تكونها مما سيسرع عملية التجمد.

•         التبخـــــــــــر: عندما يكون الماء ساخناً فإن معدل التبخر سيزداد؛ أي ان عدد جزئيات الماء ذات الطاقة العالية سترتفع مغادرة الماء تاركة وراءها الجزيئات ذات الطاقة الاقل مما سيساهم في تبريد الماء بشكل اسرع.

كل هذه العوامل تساهم في فهمنا لهذه الظاهرة الغريبة.

وعلى الرغم من محاولات المجتمع العلمي فهم هذه الظاهرة بدقة وتعمق إلا ان تفسيراً محدداً لم يتفق عليه بعد.

وفي عام 2012، قامت الجمعية الملكية للكيمياء بنشر ورقة بحثية تنافسية لتفسير تأثير مابيمبا، وشارك في المسابقة ما يزيد على 22 الف متسابق من مختلف انحاء العالم، وفي النهاية اعلنت الجمعية - بمشاركة أريستو مابيمبا نفسه - ان الفائز هو نيكولا بريجوفتش، وان التفسير الدقيق هو بسبب عامليّ التبخـــــر، والتبريد الفائق Supercooling .

ما هو تأثيــــر ليدنفروســـــــت ؟

ما هو تأثيـــــــر ليدنفروســـــت Leidenfrost ؟

تأثير ليدنفروست هو ظاهرة فيزيائية تحدث للسوائل التي تلامس أجساماً ساخنة للغاية، وذات درجة حرارة أعلى من درجة غليان السائل. عندها، يصنع السائل طبقة عازلة من البخار بينه وبين السطح الساخن تمنع السائل من الغليان الفوري والتبخر مباشرة. وكنتيجة لقوى التنافر، تظل قطرة السائل تحوم فوق سطح الجسم الساخن دون ملامسته.

تُرى هذه الظاهرة بكثرة في المطبخ: عندما ترش ربة المنزل بضع قطراتٍ من الماء على المقلاة لتعرف شدة سخونتها: إذا كانت درجة حرارة المقلاة عالية كفاية (درجة ليندفروست) فإن نقطة الماء ستتحرك بسرعة وعلى عجل على المقلاة وتنتقل هنا وهناك آخذة وقتاً أطول حتى تتبخر.

يعتبر هذا التأثير مسؤولاً عن كثير من الشروح والتفسيرات مثل قدرة النيتروجين السائل على التنقل بسرعة فوق الاسطح، او - وهذا من الشروح الخطرة التي اعتمدت هذا التأثير كتفسير لها - هو أن يغمس احدهم مثلا اصبعاً مبللاً في صهير الرصاص!، او ان ينفث جرعة صغيرة من النيتروجين السائل من فمه، وكل هذا دون أن يصاب بأذى. لكن مثل هذه التجارب الخطرة قد تؤدي إلى كوارث، كأن يبتلع احدهم النيتروجين عن طريق الخطأ.

 

سميت هذه الظاهرة نسبةً إلى الطبيب الألماني جوهان جوتلوب ليدنفروست والذي وصف هذه الظاهرة عام 1756.

   كيف تحدث هذه الظاهـــــرة:

كما أسلفنا، يمكن رؤية هذه الظاهرة عندما تتقافز قطرات المياه على سطح مقلاة ساخنة للغاية .

في البداية وعندما تكون درجة حرارة المقلاة أقل من 100° مئوية (212° ف)، فإن قطرات الماء عند رشها تنتشر ببطئ ثم تتبخر بالتدريج.

مع ارتفاع درجة الحرارة شيئاً فشيئاً حتى تتعدى الـ 100° مئوية ( وهي درجة غليان الماء)، فإن قطرات الماء تصدر هسيساً عندما تلامس سطح المقلاة الساخن ثم تتبخر بسرعة.لاحقاً عندما ترتفع درجة الحرارة حتى تتجاوز درجة ليدنفروست هنا يبدأ تأثير ليدنفروست بالظهور والعمل، واذا استمرت درجة الحرارة بالارتفاع فإن تأثير ليدنفروست يختفي لأن قطرات الماء ستتبخر بسرعة هائلة.

     الآن، ماذا يحدث بالضبط :

عندما تلامس قطرة الماء سطح الماء الساخن، يتبخر الجزء السفلي من القطرة مباشرة وهذا يجعل الغاز الناتج عن التبخر يصنع طبقة عازلة تعلّق باقي القطرة فوقها وتمنعها من التلامس المباشر مع السطح الساخن. ولأن البخار سيء في توصيل الحرارة ونقلها فإن مقدار الحرارة الذي ينتقل من سطح المقلاة إلى باقي القطرة المعلقة سوف يقل بشكل ملموس مما يسمح لقطرة الماء بالتقافز هنا وهناك محمولة على طبقة البخار لفترة طويلة نسبياً، فيما يسمى Film Boiling .

  نقطة ليدنفروســــــت :

أما متى تحدث هذه الظاهرة بالضبط، أي متى يصل السطح إلى نقطة ليدنفروست فهذه مسألة صعبة التحديد وليس من السهل التنبؤ بها. وحتى لو بقي حجم قطرة السائل كما هو، فإن النقطة التي يبدأ عندها التأثير ليست ثابتة، فهي تعتمد على خصائص سطح المادة الساخن، وعلى إذا ما احتوى السائل على شوائب قد تؤثر في درجة الغليان. وكتقدير ليس دقيقاً يبدأ تأثير فروست عند درجة حرارة 193 ° مئوية.

وهناك الكثير من التطبيقات المتعلقة بهذا التأثير، منها ما يتعلق بفصل السيليلوز عن اوليجمر( عكس البوليمير) عند درجة غليانه.