سردترین نقطه جهان کجاست؟ رازهای سرمای منفی ۹۳ درجه ایستگاه وستوک
سردترین نقطه جهان کجاست؟ رکورد رسمی کمترین دمای ثبت‌شده روی زمین به ایستگاه وستوک در قطب جنوب با دمای منفی ۸۹.۲ درجه سانتی‌گراد تعلق دارد، در حالی که سنجنده‌های ماهواره‌ای ناسا در فلات شرقی قطب جنوب دمای منفی ۹۳.۲ درجه را نیز ثبت کرده‌اند. همچنین روستای اویمیاکون در سیبری روسیه با منفی ۶۷.۷ درجه، سردترین نقطه مسکونی کره زمین است.
کره زمین سیاره شگفتی‌ها و تضادهای اقلیمی است. همان‌طور که در مناطق استوایی و بیابان‌های سوزان شاهد دماهای بالاتر از ۷۰ درجه سانتی‌گراد هستیم (چنانچه در بررسی گرم‌ترین نقطه جهان کجاست خواندیم)، در سوی دیگر این کره خاکی مناطقی وجود دارند که سرمای مرگبار و منجمدکننده آنها تصور انسان را به چالش می‌کشد. به گزارش سازمان جهانی هواشناسی (WMO) و مقالات منتشرشده در ScienceDaily، درک فیزیک سرما در این نقاط بینش بی‌نظیری درباره اقلیم سیارات دوردست نظیر مریخ به دانشمندان می‌بخشد.
در این سفر علمی جذاب، تفاوت‌های علمی میان قطب سرمای بدون سکنه و سردترین سکونتگاه‌های دائمی انسان، رازهای بقا در سرمای منفی ۶۰ درجه و پدیده‌های شگفت‌انگیز فیزیکی در دل یخ‌های باستانی را مرور خواهیم کرد.
ایستگاه تحقیقاتی وستوک (Vostok Station)؛ قطب سرمای مطلق زمین
در ۲۱ جولای ۱۹۸۳، دماسنج‌های مستقر در پایگاه پژوهشی وستوک شوروی در شرق قاره جنوبگان عددی را ثبت کردند که تا امروز به عنوان رکورد رسمی زمینی شکسته نشده است: منفی ۸۹.۲ درجه سانتی‌گراد (منفی ۱۲۸.۶ درجه فارنهایت).
ایستگاه وستوک در ارتفاع ۳,۴۸۸ متری از سطح دریا واقع شده است. ترکیب سه عامل طبیعی باعث خلق این یخچال طبیعی غول‌پیکر می‌شود:
- ارتفاع فوق‌العاده بالا از سطح دریا: هرچه ارتفاع بیشتر باشد، فشار هوا کاهش یافته و توانایی اتمسفر در نگهداری گرما به شدت افت می‌کند.
- دوری از هرگونه توده آبی تعدیل‌کننده: وستوک در قلب پوسته یخی جنوبگان قرار دارد و هزاران کیلومتر با اقیانوس‌های آزاد فاصله دارد.
- شب‌های قطبی طولانی‌مدت: در طول ماه‌های زمستان نیمکره جنوبی، خورشید برای ماه‌ها طلوع نمی‌کند و سطح پوشیده از برف، تمام تابش فروسرخ باقی‌مانده را بدون هیچ مانعی به فضا بازمی‌تاباند (اثر آلبدو).
ثبت رکورد منفی ۹۳.۲ درجه توسط ماهواره‌های ناسا در فلات قطبی
با پیشرفت فناوری‌های سنجش از دور و پرتاب ماهواره‌های لندست ۸ ناسا (Landsat 8)، پژوهشگران مرکز ملی داده‌های برف و یخ آمریکا (NSIDC) توانستند دمای سطح یخ را در گستره‌هایی که هیچ پایگاه انسانی در آن وجود ندارد اندازه‌گیری کنند. در سال ۲۰۱۰ و مجدداً در ۲۰۱۳، داده‌های حرارتی فروسرخ ماهواره‌ای نشان داد در خط‌الرأس‌های بین گنبد آرگیوس (Dome Argus) و گنبد فوجی در فلات شرقی جنوبگان، دمای سطح برف به رقم غیرقابل باور منفی ۹۳.۲ درجه سانتی‌گراد (منفی ۱۳۵.۸ درجه فارنهایت) رسیده است.
دانشمندان توضیح می‌دهند که در این دره‌های کم‌عمق یخی، هوای سرد به دلیل چگالی بالا در فرورفتگی‌ها به دام می‌افتد و آسمان کاملاً صاف و بدون رطوبت اجازه می‌دهد تابش حرارتی به حداکثر برسد. درست همان‌طور که در مقاله خشک‌ترین نقطه جهان کجاست دیدیم، فلات قطب جنوب در حقیقت یک بیابان بسیار خشک است که رطوبت نسبی آن تقریباً به صفر می‌رسد.
اویمیاکون و ورخویانسک؛ زندگی روزمره در سردترین سکونتگاه‌های بشری
اگرچه قطب جنوب پادشاه سرمای مطلق است، اما هیچ سکونتگاه بومی و دائمی در آن وجود ندارد و تنها دانشمندان با لباس‌های مخصوص در پایگاه‌های ایزوله زندگی می‌کنند. اما آیا انسان‌ها توانسته‌اند در سرمای منجمدکننده زندگی عادی تشکیل دهند؟ پاسخ مثبت است!
روستای اویمیاکون (Oymyakon) واقع در جمهوری ساخا (یاقوتستان) در شمال شرق فدراسیون روسیه، با جمعیتی حدود ۵۰۰ نفر، به عنوان «قطب سرمای مسکونی کره زمین» شهرت جهانی دارد. در ۶ فوریه ۱۹۳۳، دمای این روستا به منفی ۶۷.۷ درجه سانتی‌گراد رسید که کمترین دمای ثبت‌شده برای یک منطقه مسکونی در طول تاریخ است.
عجایب زندگی روزمره در اویمیاکون:
- خاموش نشدن موتور خودروها: در فصل زمستان، رانندگان خودروهای خود را در طول ۲۴ ساعت شبانه‌روز روشن نگه می‌دارند؛ زیرا اگر موتور خودرو خاموش شود، روغن موتور و سیالات هیدرولیک منجمد شده و روشن کردن مجدد آن غیرممکن خواهد بود.
- پدیده «نجوای ستارگان»: وقتی دمای هوا به زیر منفی ۵۰ درجه می‌رسد، بخار برآمده از بازدم انسان در کسری از ثانیه منجمد شده و کریستال‌های ریز یخ به یکدیگر برخورد می‌کنند که صدایی شبیه به خش‌خش آرام یا نجوای شیشه‌ای تولید می‌کند.
- تعطیلی مدارس فقط در منفی ۵۲ درجه: کودکان این منطقه تا زمانی که دماسنج به منفی ۵۲ درجه سانتی‌گراد نرسد به مدرسه می‌روند و زندگی آموزشی با روال طبیعی ادامه دارد!
- رژیم غذایی تمام گوشتی: کشاورزی در خاکی که لایه پرمافراست (خاک دائماً منجمد) است غیرممکن است. مردم این دیار از گوشت اسب، گوزن شمالی و ماهی خام منجمد (استروگانینا) تغذیه می‌کنند تا کالری مورد نیاز بدن را تأمین نمایند.
جدول رکوردهای سرمای تاریخ کره زمین
در جدول زیر، مهم‌ترین نقاط سردسیر جهان بر اساس کمترین دمای ثبت‌شده و وضعیت جغرافیایی مقایسه شده‌اند:
| نام منطقه / پایگاه | موقعیت جغرافیایی | کمترین دمای ثبت‌شده (°C) | نوع ثبت داده | وضعیت سکونت |
|---|---|---|---|---|
| فلات شرقی قطب جنوب (Ridge A) | قاره جنوبگان | ۹۳.۲- درجه سانتی‌گراد | سنجش ماهواره‌ای ناسا | کاملاً خالی از سکنه |
| ایستگاه وستوک (Vostok) | فلات مرکزی جنوبگان | ۸۹.۲- درجه سانتی‌گراد | دماسنج ایستگاه زمینی (رسمی) | پایگاه پژوهشی فصلی |
| ایستگاه آموندسن-اسکات | نقطه جغرافیایی قطب جنوب | ۸۲.۸- درجه سانتی‌گراد | دماسنج ایستگاه زمینی | پایگاه علمی دائمی |
| گنبد سی (Dome Concordia) | جنوبگان (ایتالیا/فرانسه) | ۸۴.۶- درجه سانتی‌گراد | دماسنج ایستگاه زمینی | پایگاه تحقیقاتی علمی |
| روستای اویمیاکون (Oymyakon) | سیبری، روسیه | ۶۷.۷- درجه سانتی‌گراد | دماسنج ایستگاه هواشناسی | سکونتگاه دائمی روستایی |
| شهر ورخویانسک (Verkhoyansk) | یاقوتستان، روسیه | ۶۷.۸- درجه سانتی‌گراد | دماسنج ایستگاه هواشناسی | شهر کوچک مسکونی |
| کلاینیک (Klinck Station) | گرینلند (شمالگان) | ۶۹.۶- درجه سانتی‌گراد | ایستگاه خودکار هواشناسی | خالی از سکنه |
چرا قطب جنوب بسیار سردتر از قطب شمال است؟
بسیاری از مردم گمان می‌کنند دو قطب شمال و جنوب سرمایی مشابه دارند، اما از نظر اقیانوس‌شناسی و توپوگرافی، قطب جنوب به مراتب خشن‌تر و سردتر از قطب شمال است. دلایل این تفاوت بنیادین عبارتند از:
- قاره در برابر اقیانوس: قطب شمال یک اقیانوس منجمد است که توسط خشکی‌ها احاطه شده است. آب اقیانوس گرما را درون خود ذخیره می‌کند و مانع از افت فاجعه‌بار دما می‌شود. اما قطب جنوب یک قاره خاکی مرتفع و عظیم است که توسط اقیانوس‌ها احاطه شده و هیچ مخزن حرارتی داخلی ندارد.
- میانگین ارتفاع: میانگین ارتفاع قاره جنوبگان بیش از ۲,۵۰۰ متر است، در حالی که یخ‌های قطب شمال درست در سطح تراز آب‌های آزاد شناور هستند. این تفاوت ارتفاع، اختلاف دمایی حدود ۲۰ تا ۳۰ درجه ایجاد می‌کند.
- جریان پیراقطبی جنوبگان: گردابه‌های جوی و بادهای غربی نیرومند دور قطب جنوب همانند یک دیوار عایق عمل کرده و مانع از ورود هوای معتدل استوایی به درون قاره می‌شوند. این شگفتی‌های اقلیمی در کنار رکوردهای زمین‌شناسی مانند عمیق‌ترین نقطه جهان کجاست نشان‌دهنده پیچیدگی بی‌انتهای دینامیک زمین هستند.
شگفتی دریاچه پنهان وستوک: درست در زیر ایستگاه فوق‌منجمد وستوک و در عمق ۴ کیلومتری یخ‌ها، یکی از بزرگ‌ترین دریاچه‌های آب شیرین جهان به نام «دریاچه وستوک» وجود دارد! این دریاچه به دلیل گرمای زمین‌گرمایی کف و فشار عظیم صفحات یخی، مایع باقی مانده و برای بیش از ۱۵ میلیون سال از اتمسفر زمین ایزوله بوده است؛ اکوسیستمی باستانی که نمونه‌ای مشابه برای جستجوی حیات در قمر اروپای سیاره مشتری به شمار می‌رود.
فیزیولوژی بدن انسان در سرمای قطبی؛ با یخ‌زدگی چه بر سر بدن می‌آید؟
در مواجهه با سرمای زیر منفی ۴۰ درجه، بدن انسان وارد وضعیت اضطراری می‌شود. مغز به منظور محافظت از اندام‌های حیاتی (قلب، ریه و مغز)، عروق خونی دست‌ها، پاها، گوش‌ها و بینی را مسدود می‌کند. در دمای منفی ۶۰ درجه، اگر پوستی بدون پوشش در معرض باد قرار گیرد، ظرف کمتر از ۶۰ ثانیه دچار سرمازدگی (Frostbite) شدید و مرگ بافت می‌شود. مایعات درون سلولی منجمد شده و مانند بلورهای شیشه‌ای سلول‌ها را پاره می‌کنند.
قانون بقا در سرمای یاقوتستان: در چنین مناطقی، استفاده از عینک با فریم فلزی می‌تواند پوست صورت را بکند! بومیان یاقوت از پوستین‌های چندلایه گوزن و نمد ضخیم استفاده می‌کنند که جریان هوای گرم را در اطراف بدن حبس می‌نماید.
اکتشافات علمی در اعماق یخ‌های ۴۰۰ هزار ساله وستوک
پایگاه وستوک فراتر از یک رکورددار دماسنجی، یکی از مقدس‌ترین معابد علم دیرینه‌اقلیم‌شناسی (Paleoclimatology) جهان است. دانشمندان روس و بین‌المللی با حفاری عمودی در پوسته یخی وستوک تا عمق ۳,۷۰۰ متری، هسته‌های یخی استوانه‌ای عظیمی (Ice Cores) را بیرون کشیده‌اند که حاوی حباب‌های هوای فسیل‌شده از ۴۰۰ هزار سال گذشته زمین هستند.
با آنالیز ایزوتوپی گازهای به دام افتاده در این حباب‌های میکروسکوپی، دانشمندان توانستند غلظت کربن دی‌اکسید و متان را در طول ۴ دوره عصر یخبندان متوالی تاریخ سیاره ما اندازه‌گیری کنند. این داده‌ها قوی‌ترین شواهد تجربی تاریخ علم را در اثبات پیوند مستقیم میان افزایش گازهای گلخانه‌ای و گرمایش زمین به جامعه بین‌المللی ارائه دادند.
شهر یاکوتسک؛ کلان‌شهری شگفت‌انگیز ساخته‌شده روی پایه‌های بتنی
در حالی که اویمیاکون یک روستای کوچک است، در فاصله چند صد کیلومتری آن شهر یاکوتسک (Yakutsk) با بیش از ۳۵۰ هزار نفر جمعیت قرار دارد که بزرگ‌ترین کلان‌شهر جهان بر روی خاک کاملاً منجمد (Permafrost) است. میانگین دمای یاکوتسک در ماه ژانویه به حدود منفی ۴۲ درجه می‌رسد.
معماری یاکوتسک یک معجزه مهندسی عمران است. به دلیل وجود پرمافراست که تا عمق صدها متری زمین یخ زده است، اگر ساختمانی مستقیماً روی زمین ساخته شود، گرمای شوفاژ و لوله‌کشی ساختمان خاک یخی زیرین را ذوب کرده و پی ساختمان در باتلاق گل فرو می‌رود! به همین دلیل، تمامی ساختمان‌ها، برج‌ها و مجتمع‌های مسکونی یاکوتسک بر روی پایه‌های بتنی (Stilts) به ارتفاع ۲ تا ۳ متر بالاتر از سطح زمین بنا شده‌اند تا جریان هوای منجمد قطبی از زیر ساختمان عبور کند و خاک زیرین هرگز گرم نشود. همچنین تمامی لوله‌های آب گرم، گاز و فاضلاب نه در زیر خاک، بلکه به صورت خطوط لوله روگذر عظیم با عایق‌های چندلایه در سطح خیابان‌ها کشیده شده‌اند.
پرسش‌های متداول درباره سردترین نقاط کره زمین
۱. آیا ممکن است دمای یک نقطه از زمین به صفر مطلق برسد؟
خیر. صفر مطلق فیزیکی برابر با منفی ۲۷۳.۱۵ درجه سانتی‌گراد است؛ نقطه‌ای که در آن تمام حرکات ارتعاشی ذرات اتمی متوقف می‌شود. کمترین دمای قابل تصور روی زمین حتی در سردترین دره‌های جنوبگان به منفی ۱۰۰ درجه نیز نمی‌رسد، زیرا تابش اتمسفر، گرمای پوسته زمین و گردش جو مانع از افت بیشتر دما می‌گردد.
۲. چرا تنفس در دمای منفی ۵۰ درجه می‌تواند ریه‌ها را بسوزاند؟
هوای به شدت سرد رطوبت ندارد و بسیار خشک است. ورود هوای منفی ۵۰ درجه به مجاری تنفسی بدون ماسک یا شال‌گردن، باعث تبخیر سریع مخاط مرطوب نای و برونش‌ها شده و اسپاسم شدید ریوی و سوختگی حرارتی سلول‌های پوششی ایجاد می‌کند. بنابراین در سرمای شدید، تنفس باید آرام و منحصراً از پشت لایه‌های پشمی ضخیم انجام گیرد.
۳. آیا در ایستگاه وستوک بارش برف سنگین رخ می‌دهد؟
خیر، برعکس تصور عموم، وستوک یکی از کم‌بارش‌ترین نقاط زمین است! میانگین بارش سالانه برف در وستوک کمتر از ۲ سانتی‌متر است. به دلیل سرمای مفرط، هوای منجمد توانایی حمل بخار آب را ندارد؛ بنابراین این فلات در واقع یک بیابان یخی خشک است و برف‌های موجود انباشت میلیون‌ها سال بلورهای ریز معلق هستند.
۴. آیا فلزات در سرمای اویمیاکون دچار تغییر خواص فیزیکی می‌شوند؟
بله، پدیده‌ای به نام «انتقال داکتیل به بردیل» (Ductile-to-Brittle Transition) در فولاد و فلزات رخ می‌دهد. در دماهای کمتر از منفی ۵۰ درجه، فولاد معمولی خاصیت ارتجاعی خود را از دست داده و مانند شیشه شکننده می‌شود. در این دما یک چکش فولادی با ضربه زدن به سنگ می‌تواند خرد شود و لاستیک خودروها نیز مانند پلاستیک خشک می‌شکنند.
۵. سردترین نقطه در کل منظومه شمسی کجاست؟
سردترین نقطه شناخته‌شده در منظومه شمسی، دهانه‌های همیشه در سایه قطب جنوب کره ماه (مانند دهانه هرمیت) با دمای منفی ۲۴۷ درجه سانتی‌گراد است! از آنجا که ماه فاقد جو است و نور خورشید هرگز به کف این دهانه‌ها نمی‌تابد، سرمای آنها حتی از سطح دوردست سیاره پلوتو نیز شدیدتر است.
نکات پایانی و جمع‌بندی کاربردی
سردترین نقاط کره زمین چه در بیابان‌های بی‌کران و خالی از حیات جنوبگان و چه در روستاهای مقاوم سیبری، یادآور توانایی شگفت‌انگیز طبیعت در خلق سرماهای حد نهایی و قدرت انطباق‌پذیری بی‌نظیر اراده انسان هستند. شناخت فلات منجمد وستوک و سکونتگاه‌های یاقوتستان نه تنها حس کنجکاوی علمی را سیراب می‌کند، بلکه قدردانی ما را نسبت به تعادل حیات‌بخش و شکننده اقلیم زمین دوچندان می‌سازد.
