Günəşin Atmosfer Dinamikası üzərində Təsiri
Günəş Yer kürəsinin əsas enerji mənbəyidir. Bulud əmələ gəlməsindən, yağışdan və küləkdən qlobal hava dövranına qədər demək olar ki, bütün hava və iqlim prosesləri Yer səthi və atmosferi tərəfindən qəbul edilən günəş enerjisinin paylanması və dəyişkənliyindən qaynaqlanır. Bu enerji müxtəlif fiziki mexanizmlər vasitəsilə udulduqca, əks olunduqca və ötürüldükcə atmosfer daim hərəkətdə olan "maşın"a çevrilir. Bu məqalədə günəşin atmosfer dinamikasına gündəlik, mövsümi və uzunmüddətli miqyasda necə təsir etdiyi araşdırılır.
1. Günəş radiasiyası atmosferin əsas hərəkətverici qüvvəsi kimi
Günəşin enerjisi Yerə qısa dalğalı radiasiya şəklində, əsasən görünən və ultrabənövşəyi diapazonlarda çatır. Bu radiasiyanın bir hissəsi buludlar, aerozollar və buz kimi parlaq səthlər tərəfindən kosmosa geri əks olunur (bu əks olunma prosesi albedo ilə əlaqəlidir). Qalan hissəsi quru səthləri, okeanlar və müəyyən atmosfer komponentləri tərəfindən udulur və burada istiliyə çevrilir.
Günəş radiasiyasından qaynaqlanan istilik qeyri-bərabərdir. Yer kürəsinin forması sferikdir, buna görə də tropik bölgələr yüksək enliklərə nisbətən daha çox radiasiya alır. Bundan əlavə, Yer kürəsinin oxunun əyilməsi mövsümi dəyişikliklərə səbəb olur: yayda bir yarımkürə daha çox enerji alır, digəri isə daha az enerji alır. İstilikdəki bu balanssızlıq atmosfer hərəkətini gücləndirir: isti hava yüksəlməyə, soyuq hava isə batmağa meyllidir və nəticədə yaranan təzyiq fərqləri küləklərə səbəb olur.
2. Diferensial isitmə və təzyiq qradiyentinin əmələ gəlməsi
Atmosfer dinamikasının əsas anlayışlarından biri təzyiq qradiyentidir (regionlar arasında təzyiq fərqi). Bir ərazi isindikdə hava genişlənir, sıxlığı azalır və müəyyən bir hündürlükdə təzyiq dəyişə bilər. Quru və dəniz, tropiklər və qütblər arasında və ya gündüz və gecə arasında istilik fərqi hava axınını idarə edən təzyiq qradiyenti yaradır. Külək, əsasən, atmosferin bu fərqləri "tarazlaşdırmaq" üçün verdiyi cavabdır.
Sahil ərazilərində buna bariz nümunə var: gündüzlər quru dənizdən daha tez isinir və bu da quru üzərindəki havanın yüksəlməsinə və nisbi təzyiqin azalmasına səbəb olur. Dənizdən soyuq hava quruya doğru hərəkət edərək dəniz küləyi əmələ gətirir . Gecələr quru daha tez soyuyur, nisbi təzyiq artır və küləyin qurudan dənizə (quru küləyi) keçməsi müşahidə olunur. Bu gündəlik dövr günəş radiasiyasındakı dəyişikliklərin yerli hava dinamikasını necə tənzimlədiyinə dair sadə bir nümunədir.
3. Qlobal dövriyyə: Hadley, Ferrel və Polar hüceyrələri
Qlobal miqyasda tropiklər və qütblər arasındakı enerji balanssızlığı əsas sirkulyasiya sistemi yaradır. Ekvator ətrafında isti hava yüksəlir və aşağı təzyiq və intensiv konveksiya sahələri əmələ gətirir . Daha sonra bu yüksələn hava yuxarı troposferdə daha yüksək enliklərə doğru hərəkət edir, soyuyur və hər iki yarımkürədə təxminən 30° enlik eninə enir. Bu model Hadley hüceyrəsi kimi tanınır.
Orta enliklərdə daha mürəkkəb Ferrel hüceyrəsi mövcuddur və fırtına sistemləri və reaktiv axınla qarşılıqlı təsirlərdən güclü şəkildə təsirlənir. Yüksək enliklərdə Qütb hüceyrəsi soyuq hava qütb bölgələrinə enəndə, səthə yaxın aşağı enliklərə doğru hərəkət etdikdə və sonra qütb cəbhəsində isti hava ilə qarşılaşdıqda əmələ gəlir.
Günəşin tropiklərdə qütblərdəkindən daha böyük enerjisi olmasaydı, bu qlobal sirkulyasiya bizim bildiyimiz kimi mövcud olmazdı. Bu sistem həmçinin qlobal yağıntının paylanmasının əsasını təşkil edir : ekvatorial bölgələr rütubətli və yağışlı olmağa meyllidir, 30° enlik ətrafındakı bölgələr isə daha quru olur (bu zonada bir çox böyük səhralar yerləşir).
4. Yer kürəsinin fırlanmasının və Koriolis effektinin rolu
Günəş temperatur və təzyiq fərqlərinə səbəb olur, lakin nəticədə yaranan külək modelləri yüksək təzyiqdən aşağı təzyiqə düz xətt üzrə hərəkət etmir. Yer kürəsinin fırlanması hava kütlələrini şimal yarımkürəsində sağa, cənub yarımkürəsində isə sola yönəldən Koriolis effektinə səbəb olur. Bu, tropiklərdə ticarət küləklərinin, orta enliklərdə qərb küləklərinin və yuxarı atmosferdə reaktiv axınının əmələ gəlməsinə səbəb olur.
Reaktiv axınlar atmosfer dinamikası üçün çox vacibdir , çünki onlar fırtına izlərini istiqamətləndirir və aşağı və yüksək təzyiqli sistemlərin hərəkətinə təsir göstərir. Koriolis effekti Yer kürəsinin fırlanmasından qaynaqlansa da, reaktiv axınların gücü və mövqeyi sonda günəş enerjisinin paylanması ilə müəyyən edilən temperatur qradiyentləri ilə sıx bağlıdır.
5. Su buxarı, buludlar və gizli istilik yayılması
Günəş enerjisi ilə isitmə həmçinin hidroloji dövrü də idarə edir . Okeanlar və yaş səthlər enerjini udduqda, su buxarlanır. Daha sonra yüksələn su buxarı buludlar və yağış əmələ gətirmək üçün kondensasiya olunur. Bu kondensasiya prosesi atmosferə gizli istiliyi buraxaraq konveksiyanı gücləndirir və fırtınaların əmələ gəlməsinə səbəb ola bilər.
Tropiklərdə Günəş enerjisinin böyük bir hissəsi buxarlanma üçün istifadə olunur, sonra yağış zamanı gizli istilik kimi yayılır. Tropik fırtınaların və böyük konvektiv sistemlərin bu qədər güclü olmasının bir səbəbi də budur: Günəş sistemi isti okeanlar vasitəsilə "yükləyir" və kondensasiya zamanı atmosfer enerjini "geri qaytarır".
Buludlar həmçinin ikili rol oynayır: onlar günəş radiasiyasını əks etdirir və beləliklə, səthi soyudur və səthdən gələn infraqırmızı şüalanmanı tutur və beləliklə, atmosferi istiləşdirir (istixana effekti). Bu qarşılıqlı təsir Günəşin atmosferə təsirini daha mürəkkəb edir, çünki buludlar növündən, hündürlüyündən və qalınlığından asılı olaraq istiliyi gücləndirə və ya azalda bilər.
6. Günəş dəyişkənliyi və onun atmosferə təsiri
Yer kürəsinin həndəsəsinə görə gündəlik və mövsümi dəyişikliklərə əlavə olaraq, Günəşin özü də nisbətən kiçik olsa da, enerji çıxışında da dəyişir. Günəş aktivliyi təxminən 11 illik bir dövr izləyir və günəş ləkələrinin sayında və ultrabənövşəyi axında dəyişikliklərlə xarakterizə olunur. Bu dəyişikliklər səthə nisbətən yuxarı atmosferə (stratosfer və termosfer) daha çox təsir göstərə bilər, çünki ultrabənövşəyi şüalanma yüksək hündürlüklərdə ozon və digər qazlar tərəfindən udulur.
Stratosfer istiləşməsindəki dəyişikliklər atmosfer küləyi və dalğa modellərinə təsir göstərə bilər və sonra müəyyən şərtlər altında troposferə "damcılayır". Lakin, müasir iqlim dəyişikliyi kontekstində günəş dəyişkənliyinin uzunmüddətli qlobal istiləşmə tendensiyasına verdiyi töhfə antropogen istixana qazlarının təsirindən daha az hesab olunur. Buna baxmayaraq, günəş dəyişkənliyi təbii iqlim dəyişkənliyini və yuxarı atmosfer dinamikasını anlamaq üçün vacib olaraq qalır.
7. Günəşin maqnitosfer və kosmik hava ilə qarşılıqlı təsiri
Günəş təkcə işıq və istilik yaymır, həm də Yer kürəsinin maqnitosferi ilə qarşılıqlı təsir göstərə bilən günəş küləyi və yüklü hissəciklər yayır. Geomaqnit fırtınaları kimi hadisələr ionosferə, radio rabitəsinə, peyk naviqasiyasına və səthdəki induksiya edilmiş elektrik cərəyanlarına təsir göstərə bilər. Onların troposferdəki gündəlik havaya təsiri dolayı olsa da və mürəkkəb tədqiqat sahəsi olaraq qalsa da, yuxarı atmosfer dinamikasına təsirləri açıq şəkildə əhəmiyyətlidir.
Geomaqnit aktivliyi zamanı termosferdə istilik yuxarı atmosferin sıxlığını dəyişə bilər ki, bu da peyk müqavimətinə təsir göstərir. Bu, "atmosfer dinamikasının" yalnız səthdə yaşadığımız hava ilə deyil, həm də atmosferin daha yüksək yerlərindəki şəraitlə əlaqəli olduğunu göstərir.
8. Kesimpulan
Atmosfer dinamikası əsasən Yer kürəsinin hava sisteminin günəş enerjisinə reaksiyasıdır. İstilik balanssızlığı təzyiq qradiyentləri yaradır, küləklər və qlobal sirkulyasiya yaradır, konveksiyanı gücləndirir, su dövranını idarə edir və bulud və fırtınanın əmələ gəlməsinə təsir göstərir. Yer kürəsinin fırlanması hava axınını pozaraq külək modellərini mürəkkəbləşdirir, günəş aktivliyindəki dəyişikliklər isə atmosfer şəraitini, xüsusən də yuxarı atmosferdə modulyasiya edir.
Günəşin atmosferə təsirini anlamaq bizə hava şəraitini oxumağa , iqlim dəyişikliklərini şərh etməyə və hətta kosmik hava şəraitinin müasir texnologiyaya təsirinə hazırlaşmağa kömək edir. Başqa sözlə, külək, yağış və fırtınalardan danışarkən, əslində atmosferin hər gün Yerə düşən günəş enerjisini necə "emal etdiyini" müzakirə edirik.
