بررسی علل کاهش دما در سطح پس از کنتاکت سوم در گرفت های کلی خورشید

بررسی علل کاهش دما در سطح پس از کنتاکت سوم در گرفت های کلی خورشید
​

[HR][/HR] غلامحسین رستگار نسب،

مقدمه
درگرفت کلی خورشید، تغییر در روشنایی و دما مشاهده می شود. این تغییر شبیه انتقال از روز به شب نیست، زیرا در طول تغییرات روزانه، زاویه ارتفاع خورشید بزرگ و آهسته است. ولی در طول گرفت کلی خورشید، که خورشید در پشت ماه پنهان می‌شود، زاویه و ارتفاع خورشید چندان تغییر نمی‌کند و تاریک و روشن شدن و کاهش دما زود اتفاق می‌افتد. والتر فرناندز کاهش دما را در گرفت کلی 11 جولای 1991 در 9 منطقه اندازه گیری کرد. او کاهش دما را از 5/3 تا 5/8 درجه و طول زمان کاهش را از 10 تا 30 دقیقه ثبت کرد. در ثبت این گرفتها به زمان پایین‌ترین دما و دلایل این کاهش اشاره نشده است. گیاهی یزدی کاهش دما را تا 3 درجه نوشته است. در این پژوهش، کاهش دما از هنگام گرفت کلی، هر یک دقیقه یک بار ثبت شده است و تا پایین ترین دما بعد از کنتاکت سوم ادامه داشته است. مشاهده ی اتفاقی این پدیده در اولین ثبت، سبب شد تا این مسئله توسط پژوهشگرانش در گرفت های دیگر خورشید به صورت تجربی مورد مطالعه قرار گیرد.

مکانها و تاریخ اندازه گیری دما در گرفت خورشید
اولین مکان ثبت تغییرات دما، در سال 1378، سایت رصدی تربیت معلم شهید آیت، شهر نجف آباد اصفهان بود. دومین ثبت در سال 1385در روستای کمر که در کناره ی دریای مدیترانه و نزدیک شهر آنتالیای ترکیه است صورت پذیرفت. سومین و چهارمین ثبت به ترتیب درسالهای 1387 و 1388 در کشور چین و در شهر های تانگ چوان و تانگلینگ انجام شد. تصویرهای ا تا 4 مربوط به محلهای جغرافیایی شهرهای مورد اندازه گیری دما می باشد و از سایت ناسا گرفته شده است.


تصویر 1:نقشه جغرافیایی سایت رصدی شهر نجف آباد اصفهان

​

تصویر 2: نقشه جغرافیایی روستای کمر در نزدیک شهر آنتالیا ترکیه

​

تصویر3: نقشه جغرافیایی شهر تانگ چوان در چین

​

تصویر 4 : نقشه جغرافیایی شهر تانگلینگ در چین

​

اطلاعات اندازه گیری زمان
گرفت کلی اصفهان که در 20 مرداد 1378 به وقوع پیوست در ساعت 15:14 دقیقه شروع در ساعت 17:43 دقیقه پایان یافت. اطلاعات مربوط به طول و عرض جغرافیایی این مکان و دیگر مکانهای گرفت در جدول شماره 1 آمده است. گرفت دوم در نزدیکی آنتالیا ساعت 12:37 به وقت محلی شروع شد. به دلیل ابری شدن هوا در زمان گرفت خورشید، تعیین زمان پایان آن به روش تجربی امکان پذیر نبود. سومین خورشید گرفتگی که در شهر تانگ چوان چین اتفاق افتاد، در ساعت 18:29 به وقت محلی شروع شد. همانطور که در جدول1 مشخص شده است تماس چهارم این گرفت ثبت نشده است و علت آن غروب خورشید قبل از کنتاکت چهارم بود. شهر تانگلینگ چین چهارمین مکان ثبت اندازه گیری های دما است. خورشید گرفتگی در ساعت 8:18 به وقت محلی شروع شد و در ساعت 10:53پایان یافت. در گرفت های اول و چهام طول مدت گرفت مشخص است.

کنتاکتها
وقتی ماه و خورشید از روی زمین در یک راستا قرار می‌گیرند، آنها در حال برخورد با یکدیگر مشاهده می شوند. به این برخورد اصطلاحاً کنتاکت گفته می شود. هنگامی که ماه به سمت خورشید می‌رود و با آن مماس می‌شود، کنتاکت اول نامیده می‌شود. کنتاکت دوم زمانی روی می دهد که ماه روی خورشید را می پوشاند و از یک طرف مماس می شود.هنگامی که ماه بر روی خورشید حرکت می‌کند و از طرف دیگرمماس می‌شود کنتاکت سوم گفته می شود. هنگامی که ماه در حرکت خود، از خورشید جدا می شود، کنتاکت چهارم نامیده می شود. زمان شروع هر کتناکت در جدول1 مشخص شده است.


جدول1: اطلاعات مربوط به مکان های اندازه گیری زمان شروع کنتاکت ها در گرفت های خورشیدی

​

ابزارهای اندازه گیری
ابزارهای اندازه گیری، که برای ثبت تغییرات دما، دراین پژوهش استفاده شدند، عبارت از: دما سنج‌های الکلی، دماسنج‌های جیوه‌ای، دماسنج‌های مینیم ماکزیمم بودند. ابزارها و کالیبره کردن آنها، با دقت بسیار زیادی انجام شد. به منظور انتخاب دماسنج های مناسب، کارایی تمام دماسنج های موجود، با یک دما سنج دقیق و با حساسیت بالا، که توسط کارشناسان سازمان هوا شناسی تایید شده بود، مقایسه و دقت اندازه گیری دماسنج 5/0 درجه برآورد شد. از بین حدود 300 دماسنج جیوه‌ای والکلی، 50 دماسنج که دقیقاً دمای محیط را، مطابق استاندارد نشان می‌دادند انتخاب شد. از بین دماسنج های مینمم وماکزیمم نیز 10 دماسنج انتخاب شد. در زمان اندازه گیری‌ها، ضمن اینکه دماسنج‌ها با هوای آزاد در تماس بودند، ولی در معرض تابش مستقیم نور خورشید و وزش باد قرار نداشتند. در واقع هر 4 دماسنج در درون یک جعبه، بدون درب و رو به شمال قرار داشتند. همچنین شرایط جوی در هر چهار گرفت خورشید مناسب بود. در گرفت اصفهان هوا صاف و کاملا آرام بود، اما در سه گرفت دیگر، باد ملایمی می وزید و هنگام گرفت نیز سرعت باد قدری بیشتر شد، ولی شرایط به گونه ای نبود که بتواند روی نتایج، تاثیر چشمگیری داشته باشد. همکارانی که در ثبت دما، در گرفت های مختلف پژوهشگران را یاری دادند عبارتند بودند از: در گرفت اصفهان 6 دبیر و تعدادی از دانش آموزان، در گرفت ترکیه 6 دانشجو، آماتور در نجوم، در تانگ چوان 2 افسر محلی و در چهارمین گرفت،4 دانشجو از دانشگاه علم و تکنولوژی استان حیفی چین، کار ثبت دما را انجام دادند.

اندازه گیری دما و زمان در هنگام گرفت خورشید
اندازه گیری دما از کنتاکت اول تا کنتاکت دوم، هر 10 دقیقه یک بار انجام ‌گرفت. کاهش دما در همه گرفتها تقریبا آهسته بود. از کنتاکت دوم تا کنتاکت سوم و بعد از آن، تا هنگامی که دما به پایین ترین حد خود می رسید، هر یک دقیقه، ثبت دما انجام گرفت. کاهش دما از کنتاکت دوم تا سوم، طبق جدول شماره 2چشمگیر بود و بعد از کنتاکت سوم انتظار می رفت، دما متوقف و سیر صعودی دما آغاز شود. اما طبق جدول شماره 2 ، از 4 تا 8 دقیقه بعد از کنتاکت سوم، کاهش دما ادامه داشت. و این کاهش از 1 درجه الی 3 درجه ثبت شد و از آن به بعد، تا کنتاکت چهارم، هر 10دقیقه یک باردما ثبت شد. تغییرات دما بر حسب زمان، در طول خورشید گرفتگی، برای همه مناطق در جدول شماره 2، و نمودارهای 1 تا 4 ، مربوط به شهرهای اصفهان ، ترکیه ، تانگ چوان و تانگ لینگ می باشد.

جدول 2: اندازه گیری دما در 4 گرفت-

در جدول زیر دما بر حسب درجه، زمان بر حسب دقیقه و ثانیه است

​

نمودار1:تغییرات دما برحسب زمان در خورشید گرفتگی اصفهان

​

نمودار 2:تغییرات دما برحسب زمان در خورشید گرفتگی ترکیه

​

نمودار3: تغییرات دما برحسب زمان خورشید گرفتگی در تانگ چوان
[TABLE="class: ncode_imageresizer_warning"]
[TR]
[TD="class: td1, width: 20"][/TD]
[TD="class: td2"][/TD]
[/TR]
[/TABLE]

​

نمودار4: تغییرات دما برحسب زمان، خورشید گرفتگی در تانگلینگ

​

بحث وبررسی
با توجه به نمودارها، مشخص شد که کمترین کاهش دما، حدود هشت الی ده دقیقه بعد از کنتاکت سوم اتفاق می افتد. با اینکه دقت دماسنج ها در حد نیم درجه بود، ولی کاهش دما کاملا مشهود است. بنابراین، نتایج بدست آمده را نمی توان به خطاهای اندازه گیری نسبت داد. از آنجا که آزمایش در نقاط مختلف، و با شرایط اقلیمی و جغرافیایی خاص خود، انجام شده است، اما در تمام آنها نتیجه یکسان است، و کاهش دما بعد از کنتاکت چهارم تایید می شود. علاوه بر این، ثبت کنندگان دما نیز در نقاط مختلف، متفاوت بوده و شرایط متفاوتی نیز داشته اند. بنابراین خطای سیستماتیک ناشی از آزمایشگران را نیز می توان با احتمال بالا رد کرد. برای بررسی این پدیده، پژوهشگران به مطالعه و تحلیل پدیده پرداخته، و با متخصصان و صاحب نظران داخلی و خارجی در این حوزه، مکاتبه کرده، و به دلایل احتمالی تبیین کننده ی پدیده دست یافتند. برطبق این مطالعات، هنگامی که کنتاکت سوم پایان می پذیرد، سیر نزولی دماسنج ها متوقف نمی شود. این سیر نزولی تا حدود 8 دقیقه ادامه دارد، و سپس سیر صعودی آغاز می شود. در واقع، اگر چه «خورشید بخشی از انرژی خود را به صورت فرابنفش به زمین می دهد(UV) ، زمین انرژی خود را به صورت مادون قرمز (IR) از دست می دهد(» «زمین برای جبران گرمای از دست رفته در گرفت خورشید، ‌به میزان کافی، بعد از باز شدن خورشید زمان نیاز دارد. در واقع پس از کنتاکت سوم، چند ثانیه، برای جبران میزان و سرعتی که زمین انرژی خود را از دست می دهد کافی نیست و حدوداً 8 دقیقه وقت لازم است». چنانچه در نظر بگیریم که در حال گرفت خورشید، زمین به میزان E ژول بر ثانیه انرژی از دست دهد، و خورشید به میزان S ژول بر ثانیه انرژی دهد، زمانی که خورشید در حدود یک درصد باز می شود، مکان گرفت به میزان 1% × S ژول بر ثانیه انرژی دریافت می کند. اگر این مقدار کمتر از E باشد، دما هنوز هم به میزان اندکی کاهش پیدا خواهد کرد. بعد از 5 دقیقه 10 درصد خورشید باز می شود، در این هنگام مکان گرفت، 10%× S ژول بر ثانیه، انرژی دریافت خواهد کرد. بعد از 7 دقیقه و یا اندکی کمتر یا بیشتر 15% خورشید باز می شود. در این هنگام S = E می شود و دما ثابت می ماند و از این مرحله به بعد، دما افزایش می یابد. افزایش یا کاهش دمای هوا، تابعی از انرژی خالص دریافتی است (تفاضل انرژی دریافتی از خورشید و انرژی تابشی زمین ). افزایش دمای هوا به مفهوم مثبت بودن انرژی خالص دریافتی و کاهش دمای هوا گویای منفی بودن انرژی خالص است. بعد از کنتاکت سوم درگرفت کلی خورشید، با اینکه دریافت انرژی خورشید آغاز شده و روند افزایشی دارد، ولی هنوز این مقدار انرژی، کمتر از انرژی ارسالی از زمین به هوا است. به سبب اینکه توان تابشی خورشید خیلی بیشتر از زمین است، این توازن منفی به سرعت به حالت بی تفاوت و به توازن مثبت می رسد که افزایش دمای هوا را به دنبال دارد. مطابق تجربه ای که در 4 رخدادهای مختلف کسب شده ، زمان لازم برای عبور از توازن منفی حدود هشت دقیقه است.

نتیجه گیری
بر اساس اندازه گیریهای انجام شده در چهار خورشید گرفتگی، که در چهار منطقه مختلف جهان روی داده، پدیده ی تغییر دمایی، قبل، بعد و در طول گرفتگی خورشید، مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که همواره، کمترین میزان دمای ثبت شده، توسط ابزارهای اندازه گیری، در حدود 7 دقیقه بعد از کنتاکت سوم روی می دهد . انتظار می رود بعد از کنتاکت سوم، دماسنج ها افزایش دما را نشان دهند، اما به دلیل تبادل گرمایی زمین و خورشید، حدود 7 دقیقه طول می کشد، تا میزان انرژی که زمین از دست می دهد (E) با میزان انرژی دریافتی از خورشید (S) برابر گردد. با توجه به متفاوت بودن شرایط آزمایش و دستیابی به نتایج یکسان، منسوب کردن این پدیده به خطاهای اندازه گیری می تواند نادرست باشد.





----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------