راز ابرهای رنگین کمانیِ قطبی چیست؟

برترین ها: گاهی اوقات در روزهای زمستانی، پس از غروب یا قبل از طلوع آفتاب، صفحاتی از ابرهایی که به طرز باورنکردنی روشن و رنگارنگ هستند در آسمان گرگ و میش و به نسبت تاریک به وضوح دیده می شود. این نوع نادر از تشکل های ابری «ابرهای استراتوسفری قطبی» یا «ابر ناکرئوس» نامیده می شوند و فقط می توانند در مناطقی با عرض جغرافیایی بالا مثل ایسلند، آلاسکا، شمال کانادا، کشورهای اسکاندیناوی و قطب جنوب دیده شوند.

مردم اسکاندیناوی آن ها را به خاطر رنگ های رنگین کمانی جذابشان «مادر مرواریدها» می نامند. ابرهای ناکرئوس که یکی از زیباترین فرم های ابری هستند برای اتمسفر بسیار مخرب هم هستند. حضور آن ها باعث یک واکنش شیمیایی می شود که در نتیجه آن لایه ازن که سپر حفاظتی زمین در مقابل پرتوهایمضر خورشید است، شکسته می شود.

ابرهای ناکرئوس در ارتفاعات بسیار بالا توسعه تشکیل می شوند یعنی در استراتوسفر پایین تر در ارتفاع ۲۱۳۳۶ متری از زمین یا بالاتر. برای این که بهتر درک کنید، برخی از بلندترین ابرها در تروپوسفر حداکثر ۱۳۰۰۰ متر از زمین فاصله دارند. معمولا در استراتوسفر ابر تشکیل نمی شود زیرا رطوبت به اندازه کافی وجود ندارد. اما ابرهای نوکرئوس فرق دارند. آن ها به طور کامل از قطرات ریز آب تشکیل نشده اند و مخلوطی طبیعی از آب و اسیدنیتریک هستند که از منابع صنعتی می آید.

چند دهه پیش استفاده از موادی مثل کلروفلوئوروکربن ها را در اسپری ها و یخچال ها آغاز کردیم. استفاده از این مواد شیمیایی به تدریج متوقف شد اما آن قدر پایدار هستند که تا به امروز هم باقی بمانند. سال ها طول می کشد تا کلروفلوئوروکربن ها از تروپوسفر بالا بروند و به استراتوسفر برسند و در آنجا توسط اشعه ماوراءبنفش شکسته شده و اتم کلر آزاد کنند. مانند هر رادیکال آزاد دیگر، یون های کلرید بسیار واکنش پذیر هستند و به لایه ازن حمله کرده و آن را نابود می کنند.

خوشبختانه ازن تنها مولکولی نیست که اتم کلر با آن واکنش برقرار می کند. آن ها با سایر مواد شیمیایی موجود در اتمسفر هم واکنش می دهند تا دو ترکیب بسیار پایدار هیدروکلریک اسید و نیترات کلر ایجاد کنند. این دو ترکیب اکثر اتم های کلر را در استراتوسفر به دام می اندازند و اثر مخرب آن ها را خنثی می کنند. اما در ماه های زمستانی طولانی در مناطق قطبی که نور خورشید کمی وجود دارد، دما آن قدر در استراتوسفر پایین می آید که ابرها باوجود خشک و رقیق بودن هوا تشکیل می شوند. این ابرهای ناکرئوس از کریستال های یخ زده آب، نیتریک اسید و گاهی سولفوریک اسید به وجود می آیند و سطح ایده آلی برای واکنش های شیمیایی که در آن ها اتم کلر در اتمسفر آزاد می شود فراهم می کنند. نور خورشید برای این معادله ضروری است، بنابراین این اتفاق در طول بهار که نور خورشید به مناطق قطبی باز می گردد اتفاق می افتد و اشعه ماورابنفش پیوند بین اتم های کلر را می شکند. این فرآیند تنها زمانی متوقف می شود که ابرهای ناکرئوس با جریان های هوایی که از عرض های جغرافیایی پایین تر می آیند، نابود شوند.

چنین واکنش های شیمیایی هیچ جای دیگری در اتمسفر اتفاق نمی افتد. به همین دلیل است که حفره لایه ازن در مناسق قطبی نسبت به جاهای دیگر بیشتر است. هم چنین ابرهای ناکرئوس بیشتر در نیمکره جنوبی قابل مشاهده هستند. از این رو لایه ازن بر فراز قطب جنوب در مقایسه با قطب شمال تهی تر است.