עננים, כפי שאפשר לראות לא אחת באזורנו, לא תמיד מורידים גשם.
חוקרים רבים בתחום פיסיקת העננים, במקומות שונים בעולם, מנסים
למצוא ולפתח שיטות ש"ישכנעו""את העננים להמטיר גשם רב יותר.
הניסיונות האלה מבוססים על אחת מהתכונות הייחודיות של המים. מתברר
שלמרות שטמפרטורת הקיפאון של המים היא אפס מעלות צלסיוס, טיפות מים
יכולות להמשיך ולהתקיים במצב נוזלי, גם באיזור שהטמפרטורה השוררת בו
נמוכה מאפס מעלות צלזיוס. טיפות אלה מכונות "טיפות מקוררות ביתר".
ענן טיפוסי מכיל תערובת של טיפות מים קפואות וטיפות מים
נוזליות מקוררות ביתר. הטיפות המקוררות ביתר הן זעירות מאוד,
וקוטרן נע בין עשרה לעשרים מיקרון. לכן, מהירות הנפילה שלהן היא
אטית מאוד, כך שבמשך חיי הענן, הן אינן נופלות מרחק משמעותי, ואינן
מגיעות לקרקע.
מבחינה מעשית, משמעות הדבר היא שענן המכיל כמות גדולה של מים
מקוררים ביתר, פשוט "שט לו בשמיים" ואינו מוריד גשם. מצב זה יכול
להתקיים עד לטמפרטורה של מינוס 40 מעלות צלזיוס. כדי שהענן
יוריד משקעים, צריכה להתחולל התלכדות של הטיפות הזעירות, המקוררות
ביתר, עד שהן יוצרות טיפות גדולות יותר וכבדות יותר, שבהגיען לקוטר
מינימלי של עשירית מילימטר, הן מתחילות ליפול במהירות מספקת (קוטרה
של טיפת גשם טיפוסית נע בין מילימטר אחד לשני מילימטרים). כדי ליצור
טיפה בקוטר של מילימטר אחד, יש צורך במיליון טיפות מקוררות ביתר,
שקוטר כל אחת מהן הוא כעשרה מיקרון.
התהליך הזה עשוי להתחולל בשתי דרכים. האחת: התנגשויות של טיפות
זעירות המקוררות ביתר והתלכדות, עד ליצירת חלקיק בגודל המתאים.
השנייה: קפיאת כמות מסוימת של טיפות בענן. במצב זה, נצמדות הטיפות
המקוררות ביתר לגבישי הקרח הזעירים, וכך נוצרות טיפות גדולות
שמהירות נפילתן עשויה להביאן אל הקרקע. ההיצמדות וההתלכדות במקרה
זה נובעות מנדידה שח אדים מטיפות המים הנוזליות המקוררות ביתר, אל
דפנותיהם של גבישי הקרח. תהליך זה נובע מההפרש בין קצב האידוי של
הטיפות הנוזליות (המהיר יחסית), לקצב האידוי של גבישי הקרח הזעירים
(האטי יחסית).
הניסיונות להגברת גשם באמצעים מלאכותיים, מבוססים על יצירת
ארגון התחלתי בתוך הענן, הדומה לארגון ההתחלתי של גבישי הקרח
הנוצרים באופן טבעי. מתברר שחומרים שונים ניחנו ביכולת לארגן כך את
טיפות הענן הזעירות המקוררות ביתר. יכולת הארגון וההקפאה של החומרים
הללו (המכונים "נבטי קיפאון"), נמדדת לפי הטמפרטורה שבה החומרים
הללו מקפיאים מים המקוררים ביתר. ככל שהחומר מסוגל להקפיא את
הטיפות הללו בטמפרטורה הקרובה יותר לאפס מעלות צלזיוס, הוא נחשב נבט
קיפאון מוצלח יותר.
נבט קיפאון נפוץ, הוא יודיד הכסף המסוגל לארגן ולהקפיא את
הטיפות המקוררות ביתר, בטמפרטורה של מינוס 5 – 7 מעלות
צלזיוס. הגבישים הזעירים של יודיד הכסף (גרם אחד של החומר מכיל
עשרת אלפים טריליוני גבישים כאלה), "נזרעים" בעננים באמצעות מטוס
המפזר אותם תוך כדי טיסתו. גבישי יודיד הכסף מקפיאים כמות מסוימת
של טיפות, אלה מתלכדות עם טיפות אחרות ומקפיאות גם אותן, עד ליצירת
גביש קרח קטן שמהירות נפילתו עולה בקצב מהיר. כשכדור הקרח הזעיר
מגיע בנפילתו לגובה שבו הטמפרטורה גבוהה מספיק, הוא הופך לטיפת
נוזל, ואז, האנשים שעל הקרקע פותחים את מטריותיהם.
בארץ יורד גשם כאשר אוויר קר ממזרח אירופה עובר מעל
לים התיכון. מכיוון שהאוויר קר במידה משמעותית מהים, הוא אוסף לחות
שמקורה במי הים, וכך נוצרים עננים יציבים המגיעים לארץ בתנועה ממערב
למזרח. לעומת זאת, האוויר שבשולי המעגל המתואר, המגיע לישראל לאחר
שעבר מעל לצפון אפריקה, הוא יבש. ההבדל בין שני סוגי האוויר הללו
יוצר את "קו הבצורת" ה"חותך" את הארץ לרוחב, באזור עזה. לכן, כאשר
מצפון לקו הזה יורדים גשמים, מתחוללות מדרומו סופות חול.
בעבר נעשו כמה ניסיונות להגביר את כמות הגשם בארץ באמצעות
פיזור של גבישי יודיד הכסף בעננים. בניסוי הראשון שבוצע בארץ
בשנות ה-60, הושגה עלייה בכמות הגשם הכללית בשיעור של 16%.
אבל, בשל שיטת עריכת הניסוי, אי-אפשר היה למקם במדויק את
האיזורים שבהם חל הגידול הרב ביותר. בניסוי השני (שהתבצע בשנות
ה-70), נבחרו איזורי ביקורת שהעננים מעליהם לא נזרעו
בנבטי קיפאון. תוצאת הניסוי היתה דומה בקווים כלליים לתוצאות של
הניסוי הקודם, אבל הניתוח לפי איזורים הראה שכמעט כל הגידול בכמות
הגשם הושג בצפון הארץ, בעוד שבדרום היה אפילו חשש (שלא נתמך
במובהקות סטטיסטית) להקטנת כמות הגשם. הניסוי השלישי, שהתקיים
בשנות ה-80 וה-90, אישר את התוצאות האלה. כלומר, נראה
שזריעת עננים בנבטי קיפאון, אינה מגבירה את כמות המשקעים הכוללת
בדרום הארץ.
הסבר אפשרי לתופעה הזאת, נובע מתכונותיו המיוחדות של
האבק המדברי בדרום הארץ, ובאיזורי המדבר הסמוכים לנו. מתברר
שהגבישים הזעירים של האבק המדברי, הנישאים ברוח בעת שמתחוללות
סופות חול בדרום, מכילים חרסיות מסוימות, המקנות להם, כנראה,
תכונות של נבטי קיפאון יעילים למדי (כאמור, במקרים רבים, כאשר בצפון
יורדים גשמים, מתחוללות בדרום סופות חול). מתברר גם שחלקיקי האבק
הנישאים ברוח מכילים, בין היתר, חומר מסיס, כך שייתכן שהם יוצרים
בעננים טיפות מים גדולות יחסית, הגדלות כתוצאה מהתנגשויות בטיפות
מים סמוכות.
לפי השערה זו, חלקיקי האבק יוצרים בעננים מעין רוויה של נבטי
קיפאון, ולכן, זריעה מלאכותית של נבטי קיפאון נוספים (יודיד הכסף)
אינה מביאה להגברת כמות הגשם בדרום. במצב כזה, זריעת גבישים של
יודיד הכסף עלולה ליצור מצב שבו התחרות של נבטי קיפאון על הטיפות
תהיה קשה כל-כך, עד שהטיפות שתיווצרנה לא תגענה לגודל מספיק ,
ומהירות הנפילה שלהן לא תביא אותן אל הקרקע. במלים אחרות, כך עלולה
להיגרם ירידה מסוימת בכמות הגשם, כפי שאכן נצפה בניסוי השני
שהתבצע בישראל.
ובינתיים נמשכים המאמצים בתחום הפיתוח של חומרים העשויים לשמש
"נבטי קיפאון" יעילים בטמפרטורות גבוהות. במקביל, מפותחות שיטות חדשות
לזריעת עננים בנבטי קיפאון. שיטה אחת, הקרויה "זריעה דינמית", מכוונת
לעננים שאינם מתאימים בהכרח לזריעה בשיטה המקובלת כיום בארץ, ואינם
מגבירים את יבול הגשם שלהם כתוצאה מזריעה כזאת. שיטת הזריעה החדשה
עשויה גם להתאים לחלק מסוגי העננים האופייניים לדרום הארץ. עכשיו
מבקשים החוקרים לפתח שיטה לזיהוי העננים הללו, כך שאפשר יהיה לזרוע
אותם באופן סלקטיבי.
