منو
 کاربر Online
489 کاربر online

گردش جهانی جو

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > فیزیک > نجوم و اختر فیزیک > فیزیک فضا
علوم طبیعت > فیزیک > نجوم و اختر فیزیک > فیزیک جو
علوم طبیعت > فیزیک > فیزیک محیط زیست > هواشناسی
(cached)

مقدمه

انرژی خورشید با انرژی سطح زمین و جو آن ترکیب شده تا خصوصیات اصلی و اساسی گرمایش تابشی کره زمین را تشکیل دهند. الگوی منتجه به صورت کلی با ماهیت بودجه تابشی جهانی بیان می‌شود که در شکل نمودار (a) نشان داده شده است. نمودار a نموداری است که دو مشخصه را نشان می‌دهد اول اینکه تابش خورشیدی موج کوتاه ورودی جذب شده بطور قابل توجهی با عرض جغرافیایی تغییر می‌کند. نواحی حاره‌ای ، سالانه بطور متوسط حدود 5/2 برابر مناطق قطبی ، انرژی خورشیدی دریافت می‌کنند.

مشخصه دوم این است که توزیع تابش طول موج بلند به فضا از سیستم زمین - جو نیز با عرض جغرافیایی به صورت نسبتا منظم تغییر می‌کند. این مشخصه ناشی از تغییرات نسبتا کوچک دمای کل جو از استوا به قطبین در سطوحی که بیشترین برگشت تابش به فضا وجود دارد، است. نتیجتا در نواحی حاره ، در رفت کم تابش خروجی ، مازاد انرژی را تولید می‌کند و برعکس در نواحی قطبی تابش ورودی از تابش خروجی کمتر است. بنابراین یک "مخزن گرما" در نواحی حاره و دو "مخزن سرما" در قطبین خواهیم داشت. در هر دو نیمکره شمالی و جنوبی ، منطقه‌ای وجود دارد که بین تابش ورودی و خروجی توازن برقرار است و همانطوری که در شکل نشان داده شده و سریعا با عرض جغرافیایی تغییر می‌کند.



تصویر

چون کره زمین و یا قسمتی از آن تدریجا گرم و گرمتر و یا سرد و سردتر نمی‌شود، پس انرژی باید به گونه‌ای از نواحی حاره که مخزن گرما هستند به سمت نواحی قطب انتقال یابد (شکل نمودار b)، این انتقال انرژی بوسیله فرآیِند گردش اقیانوسها و جو صورت می‌گیرد گردش جوی در قسمتهای وسیعتری عمل می‌کند. در حقیقت برآوردها نشان داده است که از کل انتقال انرژی حدود 60% و یا بیشتر آن توسط جو ، انجام می‌شود. به این ترتیب اهمیت گردش جوی در تعیین مشخصات اقلیم جهانی مشخص می‌شود.

انتقال همرفتی انرژی

ساختار اصلی انتقال انرژی ، همرفت است. یعنی هنگامی که یک سیال گرم می‌شود یک جریان حرکتی بوجود آمده و گرما توسط حرکت ماده گرم شده ، انتقال می‌یابد. در این مورد فعلی ، سیال هوا و منبع اصلی حرارت ، مناطق حاره نمی‌باشند. به ویژه مخزن گرمایی بزگ اقیانوسهای مناطق حاره ، که نقش اول را ایفا می‌نمایند. زیرا فرآیِند همرفت انرژی را به سمت بالا تلمبه نموده و یکنواخت بودن این فرآیِند اصلی گرمایش می‌توانست در نواحی حاره به خوبی یک سیستم گردش همرفتی ساده‌ای بوجود بیاورد.

هوای سردتر و سنگین‌تری که از نواحی شمالی و جنوبی می‌آیند جایگزین هوای گرم صعودی در نواحی حاره‌ای می‌گردد. بنابراین در طبقات فوقانی جو الگوی گردش به صورت وزش هوای صعودی نواحی حاره به سمت قطب وجود خواهد داشت و در نزدیکی سطح ، هوای سرد و کم ارتفاع قطب به سمت استوا بر می‌گردد. با توجه به این حقایق که زمین به دور خود می‌چرخد، اینکه انرژی ورودی در نواحی مختلف بر حسب روزها و فصول متفاوت بوده و اینکه سطح زین با اقیانوسها و خشکیها پوشیده شده ، عملا این الگوی ساده به صورت یچیده‌ای در آمده است. این شرایط موقعیت پیچیده‌ای را ایجاد کمرد بطوری که دانشمندان برای درک جزئیات این مسئله سخت در کوشش و تلاشند.

گردش جوی بر روی کره زمین در حال دوران (اثر کوریولیس)

مفهوم کوریولیس به این معناست که چگونه در نبود اصطکاک به جای اینکه هوا خطوط هم فشار را در مسیر شیب فشار قطع کند مانند بادهای زمین گرد موازی با خطوط هم فشار می‌وزد. در گردش اثر کوریولیس هوایی را که به سمت قطب حرکت می‌کند، به سمت شرق منحرف می‌نماید. بنابراین بادهای غربی بوجود می‌آیند. هوایی که به استوا می‌وزد به سمت غرب منحرف شده و بادهای شرقی را بوجود می‌آورد. بنابراین بدون اثر اصطکاک سطح نیروی کوریولیس همراه با بودجه حرارتی جهانی ، نهایتا بادهای غربی در سطوح فوقانی جو برای تمام عرضها و بادهای شرقی را در سطوح تحتانی جو بوجود می‌آورد. هر چند اصطکاک سطحی اجازه نمی‌دهد چنین تعادل کاملی به انتها برسد.

به علت اصطکاک ، جریان نزدیک به سطح زمین با زاویه‌ای نسبت به استوا شیبهای فشار را قطع خواهد کرد. هوایی که گرم شده و صعود کرده در بالای زمین نیروی شیب فشاری کمی بزرگتر از نیروی کوریولیس شده و سپس به سمت قطب رانده می‌شود. در عرضهای بالاتر این جریان هوا سرد خواهد شد و منجر به این می‌شود که نشست کرده و به این وسیله جریان نصف النهاری کامل می‌گردد. بنابراین با وجود تمایل نیروی کوریولیس برای تشکیل یک جریان کامل مداری ، یک گردش نصف النهاری یا تبادل هوا در مسیر شمال - جنوب هنوز برقرار خواهد بود.



img/daneshnameh_up/c/cf/visual_animate.gif

گردش نصف النهاری از این نوع در حقیقیت در فاصله حدود 15 درجه تا 20 درجه از دو سمت استوا وجود دارد و اجزای آن در هر نیمکره به افتخار جرج هادلی (Gerge Hadley) ، سلول هالدی نامیده می‌شود. وی در سال 1735 بادهای تجارتی شرق در عرضهای پایین را ، ناشی از گرم شدن نابرابر سطح زمین و ترکیب آن با چرخش زمین ، تشریح نمود. او در مطالعاتش حدس زد که لازم است یک حرکت جهت برقراری تعادل از غرب به شرق وجود داشته باشد. این بدان معنا است که وجود بادهای غربی یا مخالف تجارتی برای حصول اطمینان از این است که توزیع جرم زمین (سطح + جو) بطور متوسط در اطراف محور زمین ثابت مانده و حفظ شود. در غیر این صورت چرخش زمین به دور محورش غیر یکنواخت و شبیه لنگ زدن فرفره‌ای که بد می‌چرخد خواهد بود.

اثر نیروی پایستاری (Conservation)

تداوم گردش زمین به دور محورش بدان معناست که با وجود کلیه حرکتهای جوی نظیر - بادهای قوی و ضعیف ، روزهای آرام ، بادهای شمالی ، شرقی و جنوبی و نظایر آن بطور متوسط باید یک تعادل وجود داشته باشد. یعنی در سیستم جوی فرآیندهای بقایی در کار است. دو فرآیندی که برای درک مفهوم بقا مهم است عبارتند از: پایستاری تکانه زاویه‌ای مطلق و دوم پایستاری تاوایی مطلق ، تا آنجائی که به خصوصیات گردش جهانی مرتبط است هر دو این قوانین مورد توجه قرار می‌گیرند.

مباحث مرتبط با عنوان



تعداد بازدید ها: 23579


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..