چشمه و سراب و کویر
چشمه، سراب و کویر
جشمه چیست ؟
هرگاه آبهای زیرزمینی از
راههای طبیعی به خارج راه پیدا کنند چشمهها را تشکیل میدهند. بعضی از چشمهها
برای چشمه با تمام سال و بعضیها برای مدت کوتاه و یا بطور متناوب جاری هستند.
مقدار آب چشمهها مخصوصا آنهایی که در تمام سال جاری میگردند در فصول سال متغیر
میباشد و بستگی به آب و هوا و بخصوص شرایط زمین شناسی ناحیه دارد. غالب چشمهها
دارای مواد معدنی محلول در آب بوده و این مواد محلول در آب پس از رسیدن به مظهر
چشمه در کنارهای آن رسوب میکند. چشمههای آهکی ، گوگردی و غیره در اطراف چشمه
رسوبی این مواد را بر جا میگذارند.
● تشکیل چشمهها
معمولا چشمهها وقتی تشکیل میشوند که رسوبات نفوذپذیر مانند قلوه سنگ ، شن و ماسه
، ماسه سنگ ، کنگلومرا و غیره روی رسوبات غیر قابل نفوذ قرار گرفته باشد و همچنین
آبهای زیرزمینی از محلهایی که دارای مقاومت کمتری بوده مانند درز ، شکاف و یا گسلها
خارج میشوند. و البته نوع گسل و وضع زمین شناسی در تعیین این مسیر اهمیت خیلی
زیادی دارد.
اکثر چشمهها در دامنه کوهها و یا در کف درهها تشکیل میشوند. گاهی اوقات ممکن
است چشمههایی که دارای فشار خیلی زیادی هستند در کف دریاها ظاهر شوند و قبل از
اینکه آب این چشمهها با آب شور دریا مخلوط میشود به سطح دریا میرسد. بدین طریق
یک محوطه آب شیرین در داخل آب دریا بوجود میآید. در سواحل یونان در فاصله خلیج
آراگوس (Argos)
چنین آب شیرین به قطر ۱۵ متر دیده میشود.
● انواع چشمهها
چشمهها انواع مختلفی دارند که آنها را بطور کلی میتوان به ۳ دسته تقسیم کرد.
۱) چشمههایی که در جهت امتداد دامنه کوه به طرف پایین جریان دارند و دارای انواع
مختلفی هستند که عبارتند از:
▪ در این نوع چشمهها که بیشتر از انواع دیگر دیده میشود آب
از طبقات سست رسوبی خارج میگردد. این طبقات رسوبی ممکن است به صورت افقی یا درای
شیب کمی باشند.
▪ نوع دیگر از این چشمهها ، چشمههای مطبق میباشد یعنی
اینکه چشمه های متعددی در فصل مشترک دو سری از طبقات نفوذپذیر ظاهر میشوند.
▪ چشمههایی که در آب آنها در اثر زیاد شدن و یا بالا آمدن
سطح آب به خارج راه پیدا میکنند و اکثرا در محلهایی که ناودیس شکل بوده و در ضمن
سنگهای زیرین غیر قابل نفوذ باشند بوجود میآیند. در اینجا آب تا سطح ناودیس بالا
آمده و سپس به صورت چشمه ظاهر میگردد.
▪ چشمههایی که در اثر وقوع گسل بوجود می آیند. در نتیجه
وقوع گسلهای عمودی و یا کمی زاویهدار که باعث قرار گرفتن لایههای نفوذپذیر در
مقابل لایههای نفوذ ناپذیر میشود. در جاهایی که طبقات دارای شیب هستند و اختلاف
ارتفاع نیز کافی میباشد آب وارد گسل شده و از آن خارج میگردد.
▪ چشمههایی که از درزها و یا شکافها خارج میگردند، در
سنگهای غیر قابل نفوذ که دارای شکاف میباشند آب از بین این شکافها عبور کرده و از
یک نقطه به صورت چشمه ظاهر میگردد.
▪ آنهایی که در اثر فشار ایستایی (Hydrostatic) به طرف بالا حرکت میکنند،
یعنی در حقیقت از نوع آرتزین میباشند.
▪ بالاخره آنهایی که آب با سرعت و فشار زیاد به علت داشتن
گاز به خارج فوران میکند مانند آبفشانها (Geysers).
۲) چشمههای آب گرم (Thermal Springs)
تعداد زیادی از چشمههای آب گرم ، با فعالیتهای آتشفشانی در ارتباط دارند و در
بسیاری موارد مقدار زیادی املاح و گازهای مختلف همراه با آب این چشمهها به سطح
زمین آورده میشود. درجه حرارت این چشمهها متفاوت است و گاهی به حوالی ۱۰۰ درجه
سانتیگراد خواهد بود. در نواحی آتشفشانی ، به علت وجود آنومالی های حرارتی ،
افزایش حرارت نسبت به عمق از میزان متوسط آن زیادتر است و بنابراین عمق چشمهها در
این نواحی کمتر خواهد بود. چشمههای آب گرم نیز تا مدتها بعد از فعالیتهای
آتشفشانی جریان دارند.
۳) آبفشانها (Geyser)
آبفشانها چشمههای آبگرمی هستند که از آنها (در فواصل زمانی معین) آب داغ همره با
بخار آب فوران مینماید آبفشانها بیشتر در مناطقی که بتازگی فعالیت آتشفشانی داشتهاند،
مشاهده میشوند و از جمله این مناطق میتوان نواحی آتشفشانی ایسلند، ایتالیا و
نیوزیلند را نام برد. درجه حرارت آب آبفشانها در نواحی مختلف از ۸۰ تا ۱۰۰ درجه
سانتیگراد در تغییر است و ارتفاع فوران آب و بخار گاهی به ۵۰ متر نیز میرسد.
مکانیسم آبفشانها بدین ترتیب است که در اعماق زمین ، مجاری و منافذ از آب پر شده و
حرارت این آبها در حدود نقطه جوش آب در تحت فشار موجود میباشد. هنگامی که فشار به
حد معینی میرسد، آب از طریق منافذ به بالا حرکت کرده و در نتیجه فشار کاهش مییابد
و همین کاهش فشار باعث تبخیر مقدار زیادی آب شده و در نتیجه ، فشار حاصله همراه با
آب داغ به بیرون فوران میکند و بدین ترتیب این سیکل مرتبا تکرار میگردد.
کویر چیست ؟
به چه مناطقی
کویر گفته می شود: کویر به زمینهای گلی و شور نمکزاری گفته می شود که اشباع از
املاح و نمکهای مختلف بوده و برای زراعت مناسب نمی باشند. هر جا که بافت خاک ریز
دانه و نمک به مفهوم عام وجود داشته باشد با حضور آب به هر شکل (باران ـ جاری ـ
زیرزمینی ) کویر تشکیل می شود و معمولاً در انتهای میسل ها و در پست ترین نقطه یک
حوضه قرار دارد، از آنجا که شرایط حاکم بر بیابانها اغلب مساعد پیدایش کویر است
لذا این دو پدیده بیشتر با هم وجود دارند. در واقع کویر عارضه ای در یک بیابان است
نه خود بیابان. لازم بیاد آوری است منابع خارجی در این زمینه اصطلاحات دیگری نظیر
سبخا یا شوت[1] نیز بکار برده اند که هر یک از این دو اصطلاح تعریف خاص خود را
دارد؛
سبخا: فرو رفتگی بسته ای است که معمولا در زمستان پوشیده از آب شور است ولی در
تابستان خشک شده و پودر سفید نمک در آن نمایان می شود زیرا جریان آب قابل توجهی به
آن نمی رسد. شوری آن یا مربوط به نفوذ آبهای زیرزمینی شور است و یا حاصل تبخیر
آبهایی است که بر اثر گذشتن از رخنمون های نمکدار شور شده اند و یا اینکه مربوط به
وجود زمین شور در داخل خود فرو رفتگی است و آبها در آنجا قبل از تبخیر نمکدار می
شوند.
شوت نیز همان چاله ها یا فرورفتگی های زمین است اما با گسترش بیشتر که به دیواره های کم و بیش قائم (فالز) ختم می شود. گاه ممکن است تماما یا قسمتی از آن در ماههای بدون باران خشک شده باشد. خاک آن غالبا و حتی در تابستان حالت سیالی و روانی بیشتری دارد و امکان فرو رفتن انسان در آن نیز وجود دارد. گاهی اصطلاح شوت را برای نشان دادن کناره های کمتر شور و پوشیده از علف سبکا نیز بکار برده اند. اختلاف شوت و سبخا را در کناره های آن فرض کرده اند که در اولی دیوار قائم و در دومی بصورت شیب ملایمی است. در منابع ایرانی نیز تقسیم بندی هایی در مورد کویر (مانند کویرهای شخم خورده، پف کرده، چربه، زرده و امثال آن) نیز دیده می شود.
سَراب چیست ؟
سراب خیال و تصویر آب یا آبادی یا واحهای است که در بیابان به چشم شخص میآید. اغلب در جادههای آسفالته مستقیم یا در بیابانها، منظره آب یا برکهای دیده میشود. که وقتی به سوی آن حرکت می کنیم، آن هم با همان سرعت و در همان جهت پیش می رود، یا وقتی نزدیکش می شویم، از نظر محو می گردد. این منظره سراب است. سراب یک فریب طبیعت است. که در شرایط معین جوی چشم ما را دچار خطای دید میکند
چرا سراب پدید می آید؟
علت پیدایش سراب این است که در روزهای گرم، پرتوهای خورشید که به سطح زمین می رسند، آن را گرم می کنند. لایههای هوایی که نزدیک سطح زمین قرار دارند، نسبت به لایههای بالایی، گرمتر و در نتیجه رقیقتر می شوند. حال پرتوهای خورشید برای رسیدن به سطح زمین باید از محیط غلیظ وارد محیط رقیق شوند، لذا پرتوهای شکست مربوط به آنها از خط عمود دورتر می شوند. زمانی که پرتوهای تابشی خورشید به زاویه حد می رسند. دیگر وارد لایه رقیق نخواهند شد. در نتیجه بازتابش داخلی کلی رخ داده و این پرتوها به سمت بالا برمی گردند. پرتوهای بازتابی ضمن برخورد با ذرات هوا، رنگ آبی را بیش از سایر رنگها پراکنده کرده و موجب می شوند، که ناظر رنگ آبی را روی سطح زمین ببیند. و تصور کند که آنجا برکه ای وجود دارد. به بیان ساده تر لایه هوا مانند آینه عمل کرده و آسمان را در خود منعکس میکند و آن را به شکل برکه آبی در برابردیدگان ما هویدا می سازد. در این هنگام است که با یک سراب روبرو می شویم. در زمین هایی که بطرف بالا شیب دارند، پرتوهای بازتابی بیشتری به ما می رسد و احتمال رویت سراب افزایش می یابد. هنگامی که خورشید با حرارت بتابد به دلیل گرما میزان غلظت هوا در لایههای نزدیک به زمین تغییر میکند. در نتیجه شکست نور ایجاد میشود که این شکست طبقهای است و در پایان به زاویه حد شکست (i c) میرسد و دوباره بر میگردد، در نتیجه تصویر مجازی آسمان بر اثر این جابجایی بر روی زمین تشکیل میشود که به علت تشابه رنگ آسمان و آب تصور میشود که آن پایین انعکاس آب است.
سراب در دریا
سراب در دریا نیزبصورت معکوس دیده می شود. البته این در جایی است که هوای مجاور آب، سرد بوده و در بالای آن نیز هوای گرمی قرار گرفته باشد، آنگاه کشتیهایی که از دور می آیند و در پشت افق پنهانند، بوسیله این هوای گرم طوری منعکس می شوند. که ما آنها را در آسمان شناور می بینیم. یکی از سرابهای معروف در جزیره سیسیل در تنگه مسینا رخ می دهد. در شرایط جوی مذ کور شهر مسینا در آسمان منعکس میشود و افرادی که در آبهای تنگه مجاور کشتیرانی می کنند، این شهر را درهوا شناور می بینند. ایتالیاییها نام این سراب را فاتامورگانا گذاشته اند، زیرا گمان می کنند که جنی به نام مورگان آن را پدید آورده است
سراب کیهانی
با وجود پیشرفتهای زیادی در زمینه کیهانشناسی، معمایی که هنوز هم حل نشده، مقدار چگالی ماده موجود در جهان است. چون قسمت نامشخصی از ماده بصورت نامرئی است، امکان دستیابی به مقدار آن برای اخترشناسان تقریبا غیر ممکن است. ولی اخیرا آنها پدیده تازهای کشف کردهاند که نوید روشن کردن بسیاری پرسشها را پیرامون مقدار تام ماده مرئی و نامرئی در کائنات و پراکندگی آن را در فضا به ما میدهد. این کشف عبارتست از پدیده سرابهای جاذبهای.
سرابهای گرانشی
"سرابهای جاذبهای" زمانی حاصل میشوند که دو ستاره یا بیشتر که در فاصلههای متفاوتی از زمین واقع شدهاند، بصورت کامل با کره زمین روی یک خط قرار گیرند و بنظر برسد که در آسمان باهم برخورد کردهاند. روشنایی دورترین ستاره برای رسیدن به ما باید از میدان گرانشی نزدیکترین ستاره بگذرد و در این عبور منحرف میشود. این انحراف روشنایی یک تغییر شکل و حتی نوعی تکثیر تصویر از ستاره پدید میآورد
پیش بینی سراب جاذبهای
آلبرت انیشتین در سال ۱۹۳۶ با استفاده از نسبیت عمومی نشان داد که اگر از دید ناظر رصد کننده، دو ستاره با کره زمین روی یک خط قرار گیرند، دورترین ستاره علاوه بر تصویر عادی خود که یک نقطه است، تصویر دیگری به شکل یک حلقه نورانی در اطراف آن نقطه روشن، پیدا خواهد کرد. این حلقه نورانی، نوعی سراب کیهانی و نوعی توهم بصری است زیرا در عالم حقیقت وجود ندارد. آلبرت انیشتین همخط شدن دو ستاره با زمین را امری بسیار غیر محتمل میدانست و این پدیده را فقط بصورت تئوری ارایه داده بود.
عدسی گرانشی
در پدیده سراب کیهانی، ستاره نزدیکتر که قوه جاذبه آن، روشنایی ستاره دورتر را منحرف میکند، "عدسی جاذبهای" نامیده میشود. این ستاره مانند عدسی عینک، روشنایی ستاره را منحرف میکند تا سراب جاذبهای را پدید آورد. یک سال بعد از ارایه نظریه آلبرت انیشتین ، "فریتز زوایکی" همان کسی که موضوع ماده نامرئی را مطرح کرد با قبول تئوری آلبرت انیشتین، به جای ستاره ها، کهکشانها و انبوههای کهکشانی را به عنوان عدسی گرانشی پیشنهاد کرد.
کشف سراب کیهانی
۴۲ سال بعد از ارائه این نظریات، در سال ۱۹۷۹ یک جفت کویزار اجسام ستاره مانند بسیار دور کشف شد که خیلی به هم نزدیک و شبیه بودند. فیزیکدانان بر این اعتقاد شدند که این شباهت حیرت انگیز حاصل تصادف نیست، یکی از این کویزارها می تواند سراب گرانشی کویزار دیگری باشد. ولی در این مورد می باید عدسی گرانشی آن را هم کشف می کردند. پس از رصدهای دقیق، کهکشانی کشف شد که روی یکی از کویزارها قرار گرفته بود. بدین ترتیب نخستین سراب کیهانی کشف شد. در آنچه دیده می شد، یک کویزار بیش نبود، و کهکشانی که بین این کویزار و زمین بصورت هم خط واقع شده بود، به عنوان عدسی گرانشی عمل کرده و دومین کویزار را بصورت سراب پدید آورده بود. پس از آن سرابهای دیگری نیز کشف شد. حتی حلقههای نورانی که آلبرت اینشتین پیش بینی کرده بود، در جهت انبوههای کهکشانی دیده شدند.
رابطه بین سراب کیهانی و ماده نامرئی
یک سراب کیهانی، حاصل و نتیجه تداخل عمل پیچیده میان روشنایی یک جسم نورانی سماوی ستاره، کویزار، کهکشان یا انبوه کهکشانها) و میدان گرانشی یک عدسی گرانشی است. میدان جاذبه به توده تمام ماده (مرئی یا نامرئی) و تقسیم پراکندگی فضایی آن در عدسی بستگی دارد. از طرف دیگر، مسیر روشنایی نیز تحت تاثیر میدان جاذبه گرانشی تمام مواد بین کهکشانی )مرئی یا نامرئی) است و تقسیم پراکندگی فضایی آن در عدسی بستگی دارد. از طرف دیگر، مسیر روشنایی نیز تحت تاثیر میدان جاذبه گرانشی تمام مواد بین کهکشانی (مرئی یا نامرئی) است که میتواند میان جسم نورانی و عدسی و میان عدسی و زمین وجود داشته باشد. بنابراین سرابهای کیهانی قادرند مارا نه تنها در مورد توده نامرئی در عدسیها، بلکه درباره فضای میان کهکشانی نیز آگاه سازند. لی یافتن سرابهای کیهانی کار آسانی نیست و مقدار سرابهایی که تا کنون یافته شده انگشت شمار است. این کمیابی دلیل آنست که فضای میان کهکشانی نمی تواند پر از سیاهچالههای یک تکه توده دار (حدود یک میلیارد برابر توده خورشید) باشد. زیرا این سیاهچالهها عدسیهای گرانشی بسیار خوبی هستند. فیزیکدانها امیدوارند با کشف سرابهای کیهانی، بیشتر اسرار توده نامرئی کائنات را آشکار کنند.
- ۹۲/۱۲/۱۲