الثلاثاء، يوليو 17، 2012
قد يتغير
الطقس بشكل سريع ، فيكون مشمساً و هادئاً في الصباح ،
ثم يتحول إلى عاصف في الليل . يتغير الطقس عندما تدخل
كتلة هوائية مختلفة إلى المنطقة . و تتكون
الكتل
الهوائية عادة فوق مناطق محددة من سطح الأرض .
أنواع الكتل الهوائية :
تكتسب الكتلة الهوائية التي تبقى فوق منطقة لعدة أيام
خصائص هذه المنطقة . فإذا بقيت كتلة هوائية مثلاً فوق
منطقة استوائية فإنها تصبح حارة و رطبة . توضح الصورة التالية
مواقع الكتل الهوائية الرئيسة التي تؤثر في الطقس في
منطقة الشرق الأوسط .
الجبهات الهوائية
عندما تلتقي كتل هوائية مختلفة في درجة حرارتها تتكون
عند الحد الفاصل بينها
جبهة هوائية
. لا يختلط الهواء على طول منطقة
الجبهة الهوائية ، و يعود السبب إلى أن الهواء البارد
الأكثر كثافة ينتقل إلى أسفل الهواء الدافئ الأقل
كثافة ، و يدفعه ليرتفع إلى أعلى ، فتتكون الرياح . و
هناك أنواع من الجبهات الهوائية ، نتحدث باختصار عن
أهمّها .
الكتل الهوائية المؤثرة في منطقة الشرق الأوسط . |
الجبهات الباردة :
عندما تتقدم كتلة هوائية باردة و تندفع إلى أسفل كتلة
دافئة تُرغَم الأخيرة على الارتفاع إلى أعلى . و يسمى
الحد الفاصل بين الكتلتين جبهة باردة
( انظر الشكل 11 )
. و مع ارتفاع الهواء الدافئ فإنه يبرد و يتكاثف و
تسقط الأمطار .
الجبهات الدافئة :
عندما تندفع كتلة هوائية دافئة إلى منطقة أكثر برودة ،
تتكون جبهة دافئة ، و تتجه الكتلة الدافئة الأقل كثافة
إلى أعلى منزلقة فوق الكتلة الباردة . و مع ارتفاع
الكتلة الدافئة إلى أعلى فإنها تبرد ، و يتكاثف بخار
الماء فيها ، و تسقط الأمطار . قال الله تعالى :
الروم .
الجبهات الثابتة ( الرابضة ) :
تتكون
الجبهات الثابتة
( انظر الصور التالية )
، عندما تلتقي كتلة هوائية دافئة مع أخرى باردة ، دون
أن تتقدم إحداهما على الأخرى . و يمكن أن يبقى هذا
النوع من الجبهات في المكان نفسه عدة أيام .
و في هذه
الحالة ، تتشكل الغيوم ، و تهطل الأمطار على طول
الجبهة ، و في بعض الأحيان يكون الهطول غزيراً بسبب
بطء حركة الجبهة .
غالباً ما يؤدي تكون الجبهة الباردة إلى هطول أمطار غزيرة لفترة قصيرة . و بعد مرور الجبهة تصفو السماء و تقل درجة الحرارة . |
يؤدي تكون الجبهة الدافئة عادة إلى هطول أمطار منتظمة ، تدوم فترة طويلة فوق منطقة واسعة . و بعد مرور الجبهة تصفو السماء و ترتفع الحرارة . |
الشكل 11 يمكن أن تسبب الجبهة الثابتة هطولا مطريا مستمرا ثابت الشدة ، يدوم عدة أيام فوق منطقة محددة. |
مراكز الضغط المرتفع و المنخفض
ينزل الهواء
إلى أسفل في مناطق الضغط المرتفع ، و عندما يصل إلى
سطح الأرض يعود فينتشر مبتعداً عن المركز . و يؤدي
تأثير كوريولوس إلى دوران الهواء في اتجاه عقارب
الساعة في مراكز الضغط المرتفع في النصف الشمالي من
الكرة الأرضية . يبقى الهواء جافّاً بالقرب من هذه
المراكز ؛ لأنه يهبط إلى أسفل باستمرار ، و من ثم لا
يحدث فيه أي تكاثف .
من جهة أخرى
، عندما يتحرك الهواء نحو مركز ضغط منخفض يرتفع و يبرد
، و يصل إلى درجة الندى ، فيتكاثف و تهطل الأمطار . و
بسبب تأثير كوريولوس فإن الهواء يدور عكس عقارب الساعة
في مراكز الضغط المنخفض في النصف الشمالي من الأرض .
الأحوال
الجوية القاسية
تؤدي الأحوال
الجوية القاسية إلى حدوث رياح قوية و أمطار غزيرة ، مع
إمكانية إصابة البشر و تدمير المنشآت . و حتى تعرف
كيف يمكنك إعداد نفسك لمواجهة هذه الأحوال يجب أن
تتعرفها و تفهمها أولاً .
العواصف الرعدية :
تتكون العواصف الرعدية في مناطق الجبهات الباردة .
فعندما يُرغم الهواء على الصعود بسرعة إلى أعلى يبرد ،
و تتشكل قطرات الماء ، فتتحد أثناء سقوطها بقطرات أخرى
، و تصبح أكبر . و بسقوط حبات المطر الكبيرة تتسبب في
تبريد سريع لمحيطها ، مكوّنة تيارات هوائية نازلة ،
تنتشر فوق السطح على شكل رياح عنيفة ، و تلازم عادة
العواصف الرعدية . و قد يتكون أثناء هذه العواصف
بَرَدٌ كبير الحجم ، قد تنشأ عنه أضرار أو مخاطر .
يتكون البرق
نتيجة التدفق السريع للطاقة الكهربائية بين المناطق
المختلفة الشحنة ( بين الوجه السفلي للغيوم ذي الشحنة
السالبة ، و سطح الأرض ذي الشحنة الموجبة )
. و قد يكون البرق أعلى حرارة من سطح الشمس بخمس مرات
، مما يؤدي إلى تسخين سريع للهواء الملامس له .يتمدد
الهواء نتيجة ارتفاع الحرارة الكبير و المفاجئ ، بسرعة
أكبر من سرعة الصوت ، و ينجم عن ذلك انفجارٌ صوتي ، و
هذا هو صوت الرعد الذي يتبع البرق .
الأعاصير القمعية ( تورنادو ) :
تتكون في بعض
مناطق الجبهات تيارات هوائية صاعدة تبدأ بالدوران على
شكل دوامة مكونة غيمة تشبه القمع
( انظر الصور التالية ) .
و تعرف
بالأعاصير
القمعية
( تورنادو )
تتكون التورنادو بقطر لا يزيد على 200 م ، و لا تتحرك
لمسافات أكثر من 10 كم أو مدة أكثر من 15 دقيقة . و مع
ذلك فهي تعمل كمكنسة هوائية ضخمة تحمل كل ما في طريقها
.
تتكون تيارات صاعدة و تيارات هابطة داخل الغيوم التراكمية ، حيث يتقابل الهواء الساخن الرطب مع الهواء البارد الجاف . |
تسبب حركة الرياح خلال الغيوم دوران الهواء بسرعة أكبر و أكبر . |
يتكون قمع من الهواء المتحرك و يهبط من قاعدة الغيمة باتجاه سطح الأرض . |
الاثنين، يوليو 16، 2012
استقصاء الهواء من حولنا
الحياة على سطح الأرض غير ممكنة دون وجود الهواء . يقوم الغلاف الجوي - و هو طبقة الغازات المحيطة بالأرض - بتزويد الأرض بجميع الغازات اللازمة للحياة ، إضافة إلى حماية المخلوقات الحية من التأثير الضار للأشعة فوق البنفسجية و الأشعة السينية . و في الوقت نفسه ، يقوم بامتصاص الحرارة و توزيعها .
كان غاليليو غاليلي ( 1564 م - 1642 م ) يرى أن الهواء أكثر من مجرد فراغ ، بعكس الاعتقاد الذي كان سائداً في عصره . و لإثبات ذلك قاس كتلة دورق مغلق بإحكام ، ثم حقن فيه كمية إضافية من الهواء ، ثم قاس كتلتة مرة أخرى . يبين الشكل 1 أن كتلة الدورق الذي حقن بالهواء أكبر من كتلة قبل الحقن . استنتج غاليليو من تجربته أن للهواء كتلة ، و من ثم فهو يحتوي على مادة . أما اليوم فقد أصبح معروفاً للعلماء أن للهواء خصائص أخرى ، منها أنه يخزن الحرارة و يطلقها ، و يحمل البخار ، و يوليد ضغطاً بسبب وزنه . و تسهم جميع هذه الخصائص مع الطاقة القادمة من الشمس ، في تكوين الطقس اليومي لمنطقة ما على الأرض .
مكوّنات الغلاف الجوي
ما الذي يعرفة العلماء أيضاً عن الغلاف الجوي ؟ يتأثر الغلاف الجوي بالجاذبية ؛ لأنه يتكون من مادة , و له كتلة . و هذا ما يبقي الغلاف الجوي قريباً من الأرض ، و يمنعه من الانفلات . تصعب ملاحظة الغلاف الجوي أو الإحساس به ؛ لأنه يولد ضغطاً في جميع الاتجاهات . يُعادل وزن الغلاف الجوي وزن طبقة ماء سُمكها 10 أمتار تغلّف الأرض . و يعتقد العلماء أنه خليط من غازات ، و ماء ، و دقائق مجهرية الحجم من مواد صلبة و سائلة .
مكوّنات الغلاف الجوي
ما الذي يعرفة العلماء أيضاً عن الغلاف الجوي ؟ يتأثر الغلاف الجوي بالجاذبية ؛ لأنه يتكون من مادة , و له كتلة . و هذا ما يبقي الغلاف الجوي قريباً من الأرض ، و يمنعه من الانفلات . تصعب ملاحظة الغلاف الجوي أو الإحساس به ؛ لأنه يولد ضغطاً في جميع الاتجاهات . يُعادل وزن الغلاف الجوي وزن طبقة ماء سُمكها 10 أمتار تغلّف الأرض . و يعتقد العلماء أنه خليط من غازات ، و ماء ، و دقائق مجهرية الحجم من مواد صلبة و سائلة .
الشكل 1 كتلة الدورق المحقون بالهواء أكبر من كتلته قبل الحقن |
|
الغازات : يتكون 99 من الغلاف الجوي من غازين ، هما : النيتروجين و الأكسجين . و نلاحظ من الشكل 2 أن النيتروجين هو أكثر الغازات وفرة في الغلاف الجوي ، و يشكل 78 منه . و يليه الأكسجين الضروري للحياة ، و يشكل 21 منه ، أما باقي الغلاف فيتكون من غازات مختلفة بنسب ضئيلة جدًّا .
و من بين هذه الغازات الضئيلة التركيز غازات تؤدي دوراً مهمًّا في الطقس . فبخار الماء الموجود بتركيز يتراوح بين 0 - 4 هو المسؤول عن تكوّن الغيوم و الأمطار . و يُعد غاز ثاني أكسيد الكربون الغازَ الثاني من حيث الأهمية . إذ تحتاج إليه النباتات بشدة من أجل عملية البناء الضوئي و صنع الغذاء . كما يقوم ثاني أكسيد الكربون بامتصاص الحرارة ، و بثها من جديد باتجاه سطح الأرض . و هذه العملية مهمة جدًّا في المحافظة على دفء كوكب الأرض .
الهباء الجوّي : يتكون الهباء الجوي من مواد صلبة ، مثل الغبار و الأملاح و حبوب اللقاح ، و مواد سائلة مثل القطيرات الحمضية . يدخل الغبار إلى الغلاف الجوي بوساطة الرياح التي تقوم بحمل و بعثرة دقائق التربة ، أو بفعل البراكين التي تقذف عند ثورانها كميات هائلة من الرماد البركاني في الهواء . و تدخل الأملاح إلى الغلاف الجوي عندما تتحرك الرياح فوق المحيطات . أما حبوب اللقاح فتدخل الغلاف الجوي مباشرة من النباتات ، و تضيف بعض نشاطات الإنسان ( مثل حرق الوقود الأحفوري ) الهباء الجوي إلى الغلاف الجوي . تعكس بعض دقائق الهباء الجوي ( و منها تلك التي تقذفها البراكين ) الطاقة الشمسية ، مما يؤثر في الطقس و المناخ الأرضي .
طبقات الغلاف الجوّي
يُقسم الغلاف الجوي إلى طبقات كما هو موضح في الشكل 3 . و يعتمد تقسيم هذه الطبقات على تغير درجة الحرارة مع اختلاف الارتفاعات ، كما أنَّ لكل طبقة خصائص مميزة . تتضمن الطبقات السفلى التْرُوبوسفير و الِسْتراتوسفير , بينما تتضمن الطبقات العليا الميزوسفير و الثيرموسفير و الإكسوسفير .
يعيش الإنويت lnuite ، و هم إحدى قبائل الإسكيمو ، في منطقة القطب الشمالي منذ آلاف السنين . و في مطلع القرن العشرين ( 1900 م ) أمضى عالم أمريكي متخصص في التاريخ الطبيعي فترة من الزمن معهم في شمال كندا ، و راقب طريقة حفظهم للأسماك و اللحوم و تجميدها ، بوساطة تعريضها للرياح الشمالية الشديدة البرودة . و بعد أشهر ، عندما قام هؤلاء الناس بتسخين هذه الأطعمة و طبخها عادت طرية و طازجة إلى درجة أثارت إعجاب العالم الأمريكي ، فقرر بعد عودته إلى أمريكا الإفادة من هذه التقنية البسيطة في حفظ الأطعمة . فقام بعملية التجميد السريع للمواد الغذائية ، و بدأ بتسويقها . و بعد ذلك وجد مخترعون أخرون طريقة أخرى لإزالةأغلب الماء من الأغذية المجمدة . و سميت هذه التقنية بالتجميد الجاف ، حيث تنتج بوساطتها مواد غذائية خفيفة الوزن لا تتلف عند حفظها في درجة الحرارة العادية للغرفة . المواد الغذائية المحفوظة بهذه الطريقة تستخدم اليوم في جميع أنواع الرحلات ، بما فيها رحلات رواد الفضاء .
الاشتراك في:
الرسائل (Atom)