چگونه باد میتواند زمین را تغییر دهد؟
باد: یک مجسمهساز نامرئی
باد با حرکت خود میتواند ذرات ریز خاک و ماسه را از زمین بلند کند، آنها را با خود حمل کند و در جای دیگری دوباره رها سازد. به این سه فرآیند، به ترتیب فرسایش، انتقال و نهشتگذاری میگویند. برای این که باد بتواند ذرهای را بلند کند، باید سرعت آن از یک حد آستانه بیشتر باشد. این سرعت آستانه به اندازه و وزن ذره بستگی دارد.
ذرات ماسه معمولاً با روش پرش حرکت میکنند. در این روش، ذره توسط باد بلند میشود، مسیر کمانی شکلی را در هوا طی میکند و دوباره به زمین برخورد میکند. این برخورد میتواند ذرات دیگر را نیز به حرکت درآورد. ذرات ریزتر مانند سیلت و رس میتوانند مسافتهای بسیار طولانیتری را به صورت شناور در هوا طی کنند.
زایش یک تپهٔ ماسهای: از ذره تا تپه
وقتی باد از روی یک سطح ماسهای مثل ساحل دریا یا یک بیابان میوزد، ذرات ماسه را حرکت میدهد. اگر در مسیر حرکت این ذرات، مانعی مانند یک تختهسنگ یا حتی یک گیاه کوچک وجود داشته باشد، سرعت باد کاهش یافته و ذرات پشت آن مانع جمع میشوند. به تدریج و با انباشته شدن ذرات بیشتر، یک تپهٔ ماسهای کوچک تشکیل میشود. این تپهٔ کوچک خود به عنوان یک مانع جدید عمل میکند و ذرات بیشتری را به دام میاندازد و به این ترتیب، یک تپهٔ ماسهای بزرگتر شکل میگیرد.
شکل تپههای ماسهای به جهت وزش باد و مقدار ماسهٔ موجود بستگی دارد. معروفترین شکل آنها تپههای هلالی یا برخان هستند که شبیه به یک ماه نو هستند و دو شاخ آنها در جهت باد قرار دارد.
| نوع تپه ماسهای | شکل ظاهری | شرایط تشکیل |
|---|---|---|
| برخان | هلالی شکل با دو شاخ باریک | مناطق با ماسهٔ کم و بادهای یکجهته |
| تپههای طولی | ریلمانند، موازی با جهت باد | بادهای قوی و دو جهته، ماسهٔ زیاد |
| تپههای ستارهای | چندین بازو، هرمی شکل | مناطقی با بادهایی که از چند جهت مختلف میوزند |
توفانهای ماسه و گردوغبار: زمانی که باد خشن میشود
گاهی اوقات، باد با سرعت بسیار زیاد و به صورت توفانهای عظیم میوزد. این توفانها میتوانند مقادیر باورنکردنی از ماسه و گردوغبار را به هوا بلند کنند و آنها را صدها یا حتی هزاران کیلومتر دورتر ببرند. یک مثال معروف، توفانهای گردوغباری است که از صحرای بزرگ آفریقا بلند میشوند و حتی تا قارهٔ آمریکا حرکت میکنند!
این پدیدهها، اگرچه در انتقال مواد مغذی به نقاط دیگر جهان مفید هستند، اما میتوانند اثرات مخربی نیز داشته باشند. آنها دید را به صفر میرسانند، تنفس را دشوار میکنند و پس از نشستن، میتوانند روی همه چیز از جمله خانهها، مزارع و جادهها را بپوشانند.
نبرد همیشگی: جادهها در برابر پیشروی ماسهها
در مناطق خشک و بیابانی، یکی از بزرگترین چالشها، محافظت از جادهها در برابر پیشروی تپههای ماسهای است. باد دائماً ماسه را روی جاده میریزد و اگر این ماسهها به طور منظم پاکسازی نشوند، میتوانند مسیر را کاملاً مسدود کنند که برای حملونقل بسیار خطرناک است.
برای مقابله با این مشکل، راهکارهای هوشمندانهای ابداع شده است. یکی از این راهکارها، کاشت بادشکنهای زنده از درختان و درختچههای مقاوم در اطراف جاده است. این گیاهان سرعت باد را کاهش میدهند و باعث میشوند ماسهها قبل از رسیدن به جاده، در پای آنها انباشته شوند. راهکار دیگر، نصب موانع فیزیکی مانند نردههای مشبک است که همان کار گیاهان را انجام میدهند.
تهدیدی برای سفرههای غذایی: فرسایش بادی و کشاورزی
خاک حاصلخیز سطح مزارع، دقیقاً از همان ذرات ریز (سیلت و رس) تشکیل شده که به راحتی توسط باد بلند میشوند. وقتی بادهای شدید از روی یک زمین کشاورزی بدون پوشش گیاهی (مثلاً پس از برداشت محصول) بوزد، میتواند لایهٔ غنی و ارزشمند خاک را کنده و با خود ببرد. به این فرایند فرسایش بادی خاک میگویند.
از دست رفتن این خاک به معنای از بین رفتن حاصلخیزی زمین است. کشاورز مجبور میشود هزینهٔ بیشتری برای کودهای شیمیایی بپردازد تا محصول خوبی به دست آورد. علاوه بر این، ذرات خاکی که توسط باد حمل میشوند، میتوانند روی مزارع دیگر و جوانههای تازه رسته بنشینند و آنها را نیز از بین ببرند.
| نوع زمین | تأثیر باد | شدت اثر |
|---|---|---|
| زمین کشاورزی بدون پوشش | فرسایش شدید خاک | زیاد |
| جادههای بیابانی | پوشیده شدن با ماسه | زیاد |
| مرتع با پوشش گیاهی | فرسایش بسیار کم | کم |
ریاضیات باد: محاسبهٔ قدرت فرسایش
دانشمندان برای پیشبینی میزان فرسایش بادی از فرمولهایی استفاده میکنند. یکی از معروفترین آنها معادلهٔ جهانی فرسایش بادی (WEQ) است. یک بخش سادهشده از آن به این صورت است: میزان فرسایش به سرعت باد، قابلیت فرسایشپذیری خاک و طول زمین بستگی دارد. هرچه سرعت باد بیشتر و زمین بلندتر و بدون مانع باشد، فرسایش شدیدتر خواهد بود.
میتوانیم به صورت ساده بگوییم که انرژی باد با $ E \propto v^3 $ رابطه دارد. یعنی اگر سرعت باد (v) دو برابر شود، انرژی آن برای بلند کردن ذرات 8 برابر میشود (چون 2^3 = 8).
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاسخ: خیر. این یک اشتباه رایج است. تنها حدود 20% از سطح بیابانهای جهان را تپههای ماسهای تشکیل میدهند. بخش عمدهٔ بیابانها از سطوح سنگی، ریگزار (دشتهای پوشیده از شن) و خاکهای فشرده تشکیل شده است.
پاسخ: خیر. باد علاوه بر ماسه، ذرات بسیار ریزتر یعنی گردوغبار را نیز منتقل میکند. ذرات گردوغبار به دلیل سبکی میتوانند مسافتهای بسیار طولانیتری را طی کنند. یک ذرهٔ گردوغبار از صحرای آفریقا ممکن است پس از عبور از اقیانوس اطلس، به آمریکا برسد!
پاسخ: خیر. فرآیند شکلگیری یک تپهٔ ماسهای بزرگ میتواند دهها یا حتی صدها سال طول بکشد. البته تپههای کوچکتر میتوانند در طی یک توفان شدید تشکیل شوند یا جابهجا شوند.
پاورقی
1برخان (Barchan): نوعی تپهٔ ماسهای هلالی شکل که در مناطق با ماسهٔ کم و بادهای یکجهته تشکیل میشود.
2پرش (Saltation): روش اصلی حرکت ذرات ماسه توسط باد، که در آن ذره پس از بلند شدن، یک مسیر کمانی را طی میکند.
3تاغ (Haloxylon spp.): یک درختچهٔ مقاوم به خشکی که به طور گسترده در ایران برای تثبیت تپههای ماسهای و ایجاد بادشکن استفاده میشود.
4اسکنبیل (Calligonum spp.): گیاهی بوتهای و مقاوم که در کنترل فرسایش بادی در مناطق کویری نقش دارد.
