چگونه مهندسان ایرانی باد را به خدمت گرفتند؟

از میان نیروهای طبیعی مؤثر بر زندگی انسان، آب وهوا از اهمیت ویژه ای برخوردار است. جایگاه ایران در نیم کره شمالی، و طول و عرض جغرافیایی خاص باعث ایجاد چهارفصل مشخص و همچنین تغییرات شدید دما در طول سال شده است. از طرف دیگر ایران در کمربند تبادل بادها قرار دارد. بادها معمولاً در سراسر سال از سمت شمال غرب و یا شمال شرق بر فلات ایران می وزند. مجاورت و نزدیکی کوه های بلند ایران با پهنه گسترده کویرهای خشک، همراه با دیگر عوامل طبیعی، خود تولیدکننده انواع بادهای شدید است. مانند بادهای منجیل در گیلان و بادهای 120 روزه در سیستان؛ شدت جریان این بادها، به ویژه در سیستان، به ایرانیان امکان داده است تا برای نخستین بار در جهان دست به ساخت آسباد (آسیاهای بادی) بزنند. آسباد (آس + باد) آس یعنی دو سنگ گرد و مسطح برهم تکیه نهاده که به وسیله آن غلات را آرد کنند. سنگ زیرین ساکن و سنگ بالایی متحرک می باشد. حال اگر این مجموعه با آب به کار افتد (آس + آب) یا آسیاب و اگر باد به کار افتد (آس + باد) یا آسباد خوانده می شود. یونان و روم نتوانستند همان طور که دکتر دانالد هیل در کتاب مهندسی در جهان کلاسیک و قرون وسطی آورده: یونانیان و رومی ها از وسیله ای به نام آسیای بادی آگاهی نداشته و از نیروی باد در زمین سود نمی بردند. نخستین مرجعی که به طور روشن به آسیاهای بادی اشاره می کند، نوشته های استخری (330 ه. ق.) است که او از آسیاهای بادی در سیستان نام برده است. آسیاهای بادی ایرانی به میله ای بلند با پره های چندگانه شباهت دارد. میله را به صورت قائم بر زمین استوار می کردند و بر پره ها حصیر و تخته های باریکی نصب می شد که با وزش باد، پره ها بر گرد محور عمودی به گردش درمی آمدند. این دستگاه دارای قدرت کافی بود تا سنگ آسیا را بچرخاند و گندم و غلات دیگر را آرد کند. اروپا و چین از ایران یاد گرفتند احتمالاً فکر سود جستن از قدرت باد برای چرخاندن آسیا از ایران به چین و اروپا رسیده است. آر.جی.فوربس در کتابش با عنوان مطالعات فن آوری در جهان باستان یادآوری می کند: آسیای بادی از حدود 1150 میلادی به شمال اروپا راه یافت و گسترش پیدا کرد. نخستین نمونه های آن آسیای ستونی بود؛ به این معنی که تنه درختی را به صورت قائم بر زمین استوار کرده، بادبان هایی بر آن تعبیه کرده بودند که با وزش باد، گرد آن ستون به چرخش می افتادند. از این آسیاها برای آرد کردن غلات استفاده می کرده اند. بعدها در هلند آسیاها بادبان های چرخنده به گرد کلاهکی می گشتند. این دستگاه ها در حدود سده چهاردهم به انگلستان رسید. نخستین تصویر اروپایی از آسیای بادی، تاریخ 1578 میلادی را دارد. ازآن پس این ماشین به سرتاسر اروپا راه یافت. بادگیرهای ایرانی از دیرباز در نقاط گرم ایران برای خنک کردن خانه ها و ساختمان ها از بادگیر یا کولر طبیعی استفاده می کردند. در شهرهای گوناگون بادگیرها را به شکل و اندازه و با طرح های مختلف می سازند، اما اساس کارشان یکی است؛ باد را بگیرد، جهتش را تغییر دهد، آن را به پایین و درون خانه هدایت کند و با به گردش درآوردن هوا خانه را خنک کند. اگر باد نوزد تکلیف چیست؟ دکتر مهدی بهادری نژاد، دانشگاه صنعتی شریف می گوید: اما درزمانی که باد نمی وزد نقش بادگیر چیست؟ دیواره های ستون بادگیر شب هنگام که هوا خنک است، سرما را در خود ذخیره می کنند. درنتیجه، زمانی که باد نمی وزد، مانند برخی از روزهای گرم تابستان، هوایی که وارد بادگیر می شود در اثر تماس با دیواره درونی بادگیر خنک شده و چون هوای سرد، چگالی بیشتری دارد و سنگین تر است رو به پایین و درون ساختمان حرکت می کند و براثر اختلاف نیروی شناوری از در و پنجره های ساختمان بیرون می رود و درنتیجه تهویه هوا انجام می پذیرد. البته این پتانسیل رانش در اثر اختلاف چگالی، محدود است و فقط در ساعات اولیه روز کار آیی دارد. بااین حال، عملکرد اصلی بادگیر درزمانی است که باد می وزد. حرکت باد باعث ایجاد اختلاف فشار بین ورودی بادگیر در بالای بام و در و پنجره های ساختمان در پایین می گردد و همین موضوع باعث ایجاد گردش هوا یا جریان هوا می گردد و تهویه انجام می شود. یزد را به عنوان شهر بادگیرها هم می شناسند. در این شهر انواع مختلف بادگیرها را می توان مشاهده کرد که تاریخ ساخت بعضی از آن ها به زمان تیموریان می رسد. در این شهر، بادگیرها که معمولاً آجری اند چند متر ارتفاع دارند معمولاً بر روی بام قرار می گیرند. و اما بلندترین بادگیر ایران که در باغ دولت آباد یزد ساخته شده 5/33 متر ارتفاع دارد. بلندترین بادگیر ایرانی دکتر محسن میرجانی، استاد دانشگاه یزد معتقد است: بادگیر باغ دولت آباد با ارتفاع بیش از 33 متر، بلندترین بادگیر در ایران است که ازنظر تکنیکی و موقعیت ویژه ای که در آن ساخته شده، می تواند خنکی، نسیم و تهویه مطبوع را به داخل فضاهای بسته هدایت کند. باد هنگامی که وارد مجرای اصلی می شود، با توجه به اختلاف فشار بین بالا و پایین، از ستون یا میله بادگیر به طرف پایین حرکت می کند؛ بعد با آب حوضی که در زیر میله قرار دارد و معمولاً در مناطق کویری از آب قنات تأمین می شود، برخورد می کند و اگر ناخالصی یا گردوغباری در هوا باشد، گرفته می شود. بدین ترتیب هوای مرطوب و خنک در داخل اتاق ها جریان می یابد. بادگیر نشانه آن است که ما ایرانیان در این مناطق کویری و گرم و خشک توانسته ایم با این فن آوری، هوای پاک و خنک را بدون هزینه به داخل منازلمان بیاوریم. دکتر مهدی بهادری نژاد، استاد دانشگاه صنعتی شریف می گوید: و اما هنگام شب درصورتی که باد نوزد، بادگیر برعکس عمل می کند و مانند یک دودکش هوای گرم درون اتاق ها که سبک تر است را تخلیه می نماید. در این شرایط بادگیر باعث می شود تا هوای خنک بیرون، از داخل پنجره ها و درها وارد اتاق شده و گرمای درون اتاق ها و ستون بادگیر بالا رفته و تخلیه گردد و درنتیجه تهویه مطلوب هوا انجام پذیرد. بادگیرها در بالا معمولاً یک یا دو و برخی تا هشت هواکش دارند، که با آجر، یا با گچ تزئین شده اند. بادگیر را برای اتاق های نشیمن کاروانسراها، شبستان مساجد، و آب انبارها هم می سازند. بادگیرها نشانگر آن اند که ایرانیان در میان کویرهای خشک و سوزان برای آوردن هوایی پاک و خنک و دلپذیر به خانه هایشان از هیچ کوششی فروگذار نکرده اند.