השאלה המלאה: האם יודעים היום במדויק איך נוצרים עננים? האם יש לנו היכולת לעשות את זה באופן מלאכותי?



אודליה שלום,

ענן הוא צבר של טיפות מים או גבישי קרח קטנים שמרחף באטמוספרה של כדור הארץ. הוא יכול להיווצר בהרבה דרכים, שתלויות בגורמים סביבתיים כמו טמפרטורה, זרימת אוויר, כמות המים באוויר, עוצמת השמש באזור ועוד. עם זאת, יש בתהליך כמה שלבים חשובים שאפשר להסביר בפשטות.

השלב הראשון בהיווצרותו של ענן היא העלייה בכמות אדי המים באוויר (לחות): בדרך כלל בהשפעת קרני השמש שמחממות את האדמה או הים ומאדות את המים. קרני השמש מחממות גם את האוויר, שהופך דליל יותר ומתחיל לעלות למעלה ביחד עם אדי המים, לגובה שבו האוויר קר יותר. ככל שעולים בגובה, לחץ האוויר פוחת והוא מתפשט, ובמהלך ההתפשטות האוויר ואדי המים מתקררים. אם הם מתקררים מספיק, אדי המים יכולים להתעבות לטיפות או לגבישי קרח קטנים וליצור ענן.


זרימת אוויר חם (תרמיקה) יוצרת עננים | האיור לקוח מוויקיפדיה; נוצר בידי Dake

קיימות הרבה מאוד דרכים שבהן אוויר חם יכול לעלות למעלה. כשאוויר מתחמם, הצפיפות שלו קטנה ולכן הוא מתחיל לעלות באופן אנכי מעל האוויר הקר והצפוף, כמו שקורה כשבועת אוויר עולה במים מאחר שהמים צפופים יותר. הזרימה הזאת נקראת תרמיקה והיא מתרחשת בעיקר בחלק התחתון של האטמוספרה, כלומר קרוב לפני כדור הארץ. ציפורים נוהגות לרכוב על זרמי האוויר הללו כדי לעלות למעלה בקלות ולדאות למרחקים ארוכים, וגם אנשים עושים זאת בימינו עם מצנחי רחיפה.

באזורים הרריים התהליך שונה מעט – האוויר החם נע עד שהוא מגיע למדרונות ההרים ומתקרר כשהוא "מטפס" על צד ההר ובא במגע עם הקרקע הקרה. לכן עננים נוטים להיווצר בקרבת הרים ובאזורים כאלה יש יותר משקעים.

יצירת עננים בפסגת הר | התמונה לקוחה מוויקיפדיה

איך "עושים" גשם?

זה נשמע די פשוט, אך לא בכל פעם שאוויר עם אדי מים מתקרר נוצר ענן. אדי המים צריכים להתעבות וליצור טיפות וגבישי קרח קטנים. ההתעבות הזאת מתרחשת בקלות רבה יותר כשיש כבר באוויר גרעיני התעבות, כלומר חלקיקי אבק, פיח, אבקני צמחים וכדומה שסביבם יכולים המים להתעבות. תופעה דומה לזו אנו רואים כשאדי מים מהאוויר מתעבים על דופנותיה של כוס עם משקה קר.

בענן, טיפות המים וגבישי הקרח מתנגשים ומתאחדים לטיפות גדולות יותר. כוח המשיכה הפועל על כל טיפה מתגבר ככל שהיא גדולה יותר, ואם היא גדולה מספיק היא תרד למטה וירד גשם. בדרך למטה הטיפות יכולות לקפוא במעבר דרך שכבת אוויר קר ואז ירד ברד. אם הענן קר מאוד, הטיפות יקפאו כבר בו לגבישי קרח ויירד שלג.

אחת הדרכים שבה בני האדם מגדילים את כמות המשקעים בצורה מלאכותית היא באמצעות "זריעת עננים" – פיזור של חלקיקים קטנים בשמיים שישמשו כגרעיני התעבות באזור לח מספיק. כך מגדילים את הסיכוי שהמים יתעבו ויצרו עננים ואת הסיכוי שטיפות המים יתאחדו לטיפות גדולות יותר ויתקבלו משקעים.

ישראל היא אחת המדינות המובילות בעולם בתחום ובמחקרים שנעשו בארץ פוזרו חלקיקים של יודיד הכסף ממטוס לאורך קו החוף והביאו להצלחה חלקית בהגברה מלאכותית של הגשם. אחת הבעיות שבהן נתקלו החוקרים בזריעת העננים היא שאין לנו עדיין כיום מספיק ידע על כמות גרעיני ההתעבות הטבעיים ומקורותיהם, ולכן לא פעם הוספה של יודיד הכסף עלולה דווקא להפריע ליצירת העננים הטבעית ולא בהכרח להעלות את כמות העננים והמשקעים.

אף שאיננו יודעים הכול על זריעת עננים, והשליטה שלנו ביצירת משקעים מוגבלת, בהרבה מקומות בעולם משתמשים בזריעת עננים למטרות מגוונות: הגברת משקעים בתקופות של בצורת, מניעת סופות ברד כדי להגן על שטחים חקלאיים ואפילו זריעת עננים מחוץ לערים גדולות בחגים ואירועים מיוחדים (מצעדים, אולימפיאדות וכו') כדי להגדיל את הסיכוי שבזמן האירוע השמיים יהיו כחולים ונקיים.במקרים אלו יצירת העננים רחוק מהעיר ובשטחים החקלאיים מונעת מהם להיווצר בצורה טבעית.

בומרנג – בחזרה אליך
כשאנחנו מסתכלים על טיפת מים אחת היא נראית לנו שקופה, האם תוכלי לשער מדוע כשמסתכלים על ענן שמורכב מהרבה טיפות מים הוא נראה לבן?

חגי אדרי
המחלקה לפיסיקה של מערכות מורכבות
מכון ויצמן למדע



הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.

10 תגובות

  • מיכל

    שאלה

    כשהמים מיתעדים והם פוגשים את האוויר הקר אז זה היתהדות או היתהבות?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןחגי אדרי

    תשובה

    שלום מיכל, כשמים הופכים מנוזל לגז (מטיפות מים לאדי מים) זו התאדות. כאשר מים הופכים מגז לנוזל (מאדי מים לטיפות מים) זו התעבות. לכן כשאדי מים עוברים דרך אוויר קר הם יכולים להתעבות.

  • אורח

    שאלה

    מדוע הטיפות בענן לא מתאחדות אחת לשניה? כמו שמים נוטים לעשות
    נב
    תודה על ההסבר המעניין

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןחגי אדרי

    תשובה

    שלום אורח,

    בין מולקולות של מים יש כוחות משיכה הנובעים ממבנה המולקולה, אבל הם פועלים רק במרחקים קצרים, ולכן הם משמעותיים רק כשהטיפות קרובות מאוד ואין כוחות משיכה בטווחים ארוכים.
    בעננים המרחקים בין הטיפות משתנים, וישנם גם כוחות נוספים שיכולים להיות חזקים יותר כמו רוחות, הפרשי לחצים וכו'.

  • איתי

    שאלה

    אבל למה העננים מתקבצים בכלל? הרי המים מתאדים מהים אז היינו צריכים לצפות שתהיה שכבה דקה של מים מעל כל האדמה!

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןחגי אדרי

    תשובה

    שלום איתי,
    עננים מתקבצים כי הים, האדמה, והאטמוספירה הם לא אחידים (הומוגניים), יש רוחות וטמפרטורות שונות והלחץ משתנה ובכל אזור יקרה משהו אחר והכל מאוד דינמי. אפילו אם זה יהיה שונה רק במעט זה ייצור הבדלים וכך במקומות אחדים תהיה התקבצות של עננים ובמקומות אחרים לא.
    בנוסף ישנם גם עננים שכבתיים ויותר אחידים, הנקראים ענני סטראטוס.

  • אודליה

    תגובה לשאלה

    אשמח לדעת מדוע ענן נראה לבן ולא שקוף?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןחגי אדרי

    תשובה

    שלום אודליה,

    כשאור פוגע בטיפת מים חלק ממנו עובר ישר וחלק מתפזר, כשאנחנו מסתכלים על טיפה אחת מקרוב אפשר לראות את מה שאחוריה והיא שקופה. אבל אם יש הרבה מאוד טיפות בסביבה ,כמו בענן, האור מהשמש יעבור הרבה מאוד פיזורים ולא נוכל להבחין במה שמאחורי הענן כלומר הוא לא יהיה שקוף, במובן מסויים הפיזורים "מטשטשים" את התמונה. מאחר שהטיפות הם גדולות ביחס לאורכי הגל בתחום האור הנראה, כל האור הנראה מתפזר ואנחנו רואים את הענן בצבע לבן, דבר דומה קורה גם כשמסתכלים על הנקודה בה גלים נשברים בים או במפל מים.
    תהליך דומה קורה כשאור השמש מתפזר ממולקולות האוויר באטמוספירה, האם תוכלי לשער למה אנחנו רואים את השמיים בצבע כחול ולא לבן כמו הענן?

  • אסף

    לא הבנתי מה ההבדל בין ברד לשלג

    מדוע זה משנה אם הטיפות קופאות עוד בענן או בדרכן מטה, ואיך זה משפיע על צורתן

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןחגי אדרי

    אנסה להרחיב

    שלג הוא גביש קרח שנוצר כאשר אדי המים קופאים , זה בדרך כלל קורה כשהטמפרטורות נמוכות מאוד בענן עצמו.
    ברד נוצר כאשר טיפות מים מקוררות מאוד מתאספות וקופאות ביחד לכדור קרח, זה בדרך כלל קורה כשרוחות חזקות מסיעות את הטיפות באוויר ולכן ברד יורד הרבה פעמים במהלך סופות חזקות.
    בגלל התנאים השונים שבהם קופאים המים, הצורה שלהם תהיה שונה - פתיתי שלג הם הרבה פחות דחוסים מברד.