ما المقصود بظاهرة شذوذ الماء؟

بواسطة: - آخر تحديث: ١١:١٤ ، ٩ يونيو ٢٠٢٠
ما المقصود بظاهرة شذوذ الماء؟

ظواهر تحدث للماء

يذهب الكثير من الأشخاص إلى ركوب القوارب من أجل قضاء الوقت داخل المحيط، ويلاحظون ظهور بعض الظواهر الغريبة، ومن أهم هذه الظواهر ظهور وميض بلون أخضر في الأفق، ويظهر هذا اللون عند شروق الشمس أو غروبها، إذ يصنع الغلاف الجوي منشورًا على طول الماء، مما يؤدي إلى ظهور لون أخضر لمدة ثانيتين كحد أقصى، ومن الظواهر الأخرى التلألؤ البيولوجي الذي يحدث نتيجة صدور ضوء من العوالق الموجودة في الماء، مما يؤدي إلى خلق توهج أخضر أو أزرق مرئي في الليل، لذلك يُعد التجديف من الأنشطة المميزة في ليالي الصيف، بالإضافة إلى الظاهرة المعروفة بحريق القديس إلمو التي تحدث أثناء العواصف الكهربائية والعواصف الرعدية، إذ يظهر توهج غريب نتيجة تأين الهواء حول الصواري على سبيل المثال.


تُعد ظاهرة الحيوانات الماطرة من أكثر الظواهر غرابةً، وقد عرفت هذه الظاهرة في مصر، إذ أمطرت السماء الضفادع، والديدان، وقناديل البحر، والعناكب، وتحدث هذه الظاهرة بسبب رياح المحيطات، كما يمكن حدوث العديد من الظواهر الأخرى مثل الشذوذ المغناطيسي الذي يحدث بسبب بعض عيوب المجال المغناطيسي الخاص بالأرض، وتحدث هذه الظاهرة نتيجة وجود تركيزات عالية للأرض الممغنطة، ويُعتقد أنّها قد تسببت بالكثير من الكوارث مثل تحطم الطائرات والسفن في مثلث برمودا[١].


ما هي ظاهرة شذوذ الماء؟

توجد الكثير من الخصائص الاستثنائية للماء، وهذا ما يميزه عن غيره من السوائل، ومن أهم هذه الخصائص شذوذ الماء، إذ يسلك سلوكًا مختلفًا عند درجات الحرارة المختلفة، فعادةً إن تسخين المواد يزيد من حجمها، لكن عند تسخين الماء من صفر درجة مئوية لا يزيد حجم السائل، بل يصبح أصغر، وعند وصول الماء إلى أربع درجات مئوية يبدأ بالانقباض، ثم يزداد حجمه مثل السوائل الأخرى، ممّا يعني أن للماء كثافةً أعلى عند درجة الحرارة 4 مئوية.


يسهم شذوذ الماء في الحفاظ على حياة الأسماك في الشتاء، إذ تعيش الأسماك أسفل الماء لأن درجة حرارة سطح الماء تبلغ 4 درجات مئوية، مما يجعل السطح أبرد من القاع، وتبدأ البحيرة من الأعلى إلى الأسفل بالتجمد، مما يؤدي إلى تكوين طبقة جليدية أعلى البحيرة، ثم تبرد الطبقات الموجودة تحت طبقة الجليد، لكن تبقى سائلةً، وتبقى الحيوانات المائية أسفل البحيرة طوال فصل الشتاء لكي تبقى على قيد الحياة، ولكن إن استمرت درجة حرارة الماء بالانخفاض فسرعان ما يتجمد الماء بأكمله، ولن توجد أي فرصة لبقائها على قيد الحياة.


توجد فوائد أخرى لشذوذ الماء، فمن الممكن أن يسهم وجود الماء داخل وعاء مغلق إلى انفجار الوعاء أثناء التجمد، إلا أن شذوذ الماء يسهم في الحفاظ على حجم الماء وانقباضه بدلًا من تمدده، كما تلعب هذه الخاصية دورًا مهمًا في منع الشقوق الصخرية من تكسير الصخور بعد دخول الماء إليها وتجمده داخلها، كذلك الماء الذي يتسرب إلى شقوق سطح الشوارع، ويمنع أنابيب المياه من الانفجار خلال فصل الشتاء[٢].


ما هي مظاهر شذوذ الماء؟

يمتلك الماء العديد من الخصائص الاستثنائية التي تميزه عن السوائل الأخرى، إذ إن سلوكه مختلف، ويظهر شذوذ الماء في العديد من المظاهر التي تتلخص في العديد من العوامل مثل درجة الحرارة، والكثافة، والضغط، بالإضافة إلى الحجم، وغيرها من العوامل[٣]، ومن مظاهر شذوذ الماء:

  • يتمدد الماء عند التبريد أو التسخين عند 4 درجات مئوية، إذ إن الماء يصل إلى درجة الحرارة هذه قبل أن يتجمد كليًا، وتسهم هذه الظاهرة في منع البيئة السفلية من المياه من التجمد، الأمر الذي يسهم في الحفاظ على حياة الكائنات الحية التي تعيش في البحار، والأنهار، والمحيطات، ويسهم الحمل الحراري في إيصال الأكسجين إلى الأعماق، كما تسهم السعة الحرارية في حفظ الحرارة داخل المستودعات.
  • تختلف خصائص الماء البارد عن خصائص الماء الساخن كثيرًا، إذ إن تبريد الماء يسهم في تقليص جزيئات الماء الفردية، ويزيد من مؤشر الانكسار، وتصبح الغازات فيه أقل قابليةً للذوبان، وتزداد داخله سرعة الصوت، بينما يسهم تسخين الماء في انخفاض مؤشر الانكسار، وتمتلك الغازات قابليةً أكبر للذوبان، بالإضافة إلى أن سرعة الصوت تقل فيه.
  • يظهر شذوذ الماء عند وصول الماء إلى درجة حرارة +43 مئويةً وأقصى كثافة، إذ إن ارتفاع الكثافة مع زيادة الضغط هو السبب في حدوث هذه الظاهرة، كما أن انخفاض درجة الحرارة ووصولها إلى درجة التنوي الجليدية المتجانسة يسهم في حدوث تقلبات في الحجم والإنتروبيا، فالعلاقة بين الإنتروبيا ودرجة الحرارة علاقة عكسية.
  • توجد العديد من المظاهر التي تدل على حدوث ظاهرة شذوذ الماء وهي وصول الماء إلى درجة غليان غير طبيعية، وتحديد نقطة حرجة عالية جدًا، بالإضافة إلى وجود المياه الصلبة داخل مجموعة من الهياكل البلورية المتبلورة وغير المتبلورة من المواد الأخرى، وانخفاض سرعة الصوت والموصلية الحرارية مع زيادة الضغط، ومن الممكن تبريد الماء السائل وتسخينه بسهولة، كما يتغير هيكل الماء عند الضغط العالي.


الخصائص الكيميائية للماء

تحتوي الصيغة الكيميائية لجزيء الماء على ذرة من الأكسجين مرتبطة بذرتين من الهيدروجين، وتسهم الإلكترونات الذرية ذات الشحنة السالبة في إنشاء الروابط بينهم، إذ إن الأكسجين يمتلك شحنةً سالبةً، والهيدروجين يمتلك شحنةً موجبةً، مما يجعل الجزيئات تتجاذب مع بعضها البعض، وتميل الجزيئات الموجودة في الماء إلى الالتحام كما يحدث في المغناطيس.


يُعد الماء هو المذيب الشامل للكثير من المواد، ويُعد هذا السبب بظهور مياه البحيرات والأنهار والمحيطات والبحار نقيةً عند النظر إليها النظرة الأولى، بينما تحتوي على الكثير من المعادن والعناصر الذائبة فيها، والمصدر لهذه المعادن والعناصر الغلاف الجوي أو الصخور، ويحمل الماء نسبةً عاليةً من المواد الذائبة فيه، لذلك يؤدي مهمةً ثمينةً جدًا.


يختلف الماء في درجة حموضته من شكل إلى آخر، إذ إن درجة حموضة الماء النقي والماء المقطر هي 7 درجات، ودرجة حموضة الماء الموجود في البحر 8 درجات تقريبًا، وهي مياه قلوية في الأساس، كما تتميز المياه العذبة بدرجة حموضتها التي تتراوح بين 6و8 درجات، ولا يمكن أن يصل الرقم الهيدروجيني للأمطار الحمضية إلى أكثر من 7 درجات[٤].


المراجع

  1. "Strange Natural Phenomena Found on the Water", getmyboat,2015-10-16، Retrieved 2020-6-8. Edited.
  2. "The Anomaly of Water", vias, Retrieved 2020-6-3. Edited.
  3. John Canton, "Anomalous properties of water"، lsbu, Retrieved 2020-6-5. Edited.
  4. "Chemical properties of water", eniscuola, Retrieved 2020-6-5. Edited.