Kenningin um snúning jarðar og áhrif hennar á veður
Snúningur jarðar er ein af grundvallarhreyfingum sem móta líf á þessari plánetu. Án snúnings væru dags- og næturmynstur ekki til eins og við þekkjum þau og andrúmsloftið væri gjörólíkt. Í landafræði og veðurfræði er snúningur jarðar ekki bara að jörðin „snúist um möndul sinn“ heldur hefur hann einnig áhrif á vindátt, skýjamyndun, hafstraumahringrás og daglegt og árstíðabundið veðurmynstur. Þessi grein fjallar um kenninguna um snúning jarðar, sönnunargögn fyrir honum og áhrif hans á veður á ýmsum svæðum.
Að skilja snúning jarðar
Snúningur jarðar er snúningur jarðar um möndul sinn (ímyndaðan ás sem tengir Norðurpólinn og Suðurpólinn). Jörðin snýst frá vestri til austurs. Þar af leiðandi virðist sólin rísa í austri og setjast í vestri. Einn heill snúningur miðað við sólina tekur að meðaltali um 24 klukkustundir (nákvæmlega 23 klukkustundir, 56 mínútur og 4 sekúndur miðað við stjörnurnar, kallað stjörnudagur, en meðal sólardagur er 24 klukkustundir).
Snúningshraði jarðar er breytilegur eftir yfirborði jarðar. Við miðbaug hreyfist yfirborð jarðar hraðast (um 1.670 km/klst.) en nálægt pólunum minnkar hraðinn niður í næstum núll. Þessi hraðamunur hefur áhrif á gang andrúmsloftsins, sérstaklega myndun hnattrænna vinda.
Snúningskenning jarðar: Vísindaleg rammi og sönnunargögn
Nútíma skilningur á snúningi jarðar þróaðist út frá stjarnfræðilegum athugunum, eðlisfræði og tilraunum. Vísindalega er snúningur jarðar útskýrður með tregðureglunni (fyrsta lögmál Newtons): hlutur á hreyfingu heldur hreyfingu sinni nema utanaðkomandi kraftur verki á hann. Jörðin, sem hluti af sólkerfinu, viðheldur snúningi sem er afleiðing af hornmómentum myndunar hennar fyrir milljörðum ára.
Meðal helstu sönnunargagna fyrir snúningi jarðar eru:
1. Breyting dags og nætur
Snúningur jarðar veldur því að sá hluti jarðar sem snýr að sólinni upplifir dag og sá hluti sem snýr frá henni upplifir nótt. Þessi reglulegi snúningur myndar grunninn að mælingum á tíma.
2. Sýnileg dagleg hreyfing himintungla
Stjörnurnar og sólin virðast hreyfast um himininn frá austri til vesturs. Þetta er afleiðing af snúningi jarðar, ekki vegna þess að himininn snýst í raun í kringum okkur.
3. Pendúlltilraun Foucaults
Foucault-pendúllinn sýnir að sveifluflötur pendúlsins breytir stefnu hægt og rólega með tímanum. Þessi breyting á sér stað vegna þess að jörðin snýst undir pendúlnum. Á pólunum er stefnubreytingin hraðast.
4. Coriolis-áhrif
Frávik í hreyfingarstefnu hluta (þar á meðal loftmassa) á yfirborði jarðar er óbein vísbending um snúning. Stefna fráviksins er mismunandi á norður- og suðurhveli jarðar.
5. Jörðin er flöt við pólana
Snúningur jarðar skapar miðflóttaafl sem veldur því að jörðin bungast örlítið út við miðbaug og flatist út við pólana. Þetta fyrirbæri hefur einnig áhrif á dreifingu þyngdaraflsins.
Tengslin milli jarðarsnúnings og veðurs
Veður er ástand lofthjúpsins á tilteknum stað og tíma, þar á meðal hitastig, raki, loftþrýstingur, vindur, ský og úrkoma. Snúningur jarðar hefur aðallega áhrif á veður með þremur meginferlum: myndun sólarhrings, Coriolis-áhrifum á vinda og samspili við mismunandi hitaleiðni sólar.
1. Daglegur hringrás hitastigs og staðbundinnar vindmyndunar
Snúningur jarðar skapar dag-nætur hringrás sem veldur því að yfirborð jarðar hlýnar og kólnar reglulega. Á daginn taka land og höf upp sólarorku. Á nóttunni losar yfirborðið hita (innrauða geislun) og hitastig lækkar.
Þessi hringrás veldur nokkrum staðbundnum veðurfyrirbærum, til dæmis:
– Landgola og sjávargola
Á daginn hitnar landið hraðar en sjórinn. Loftið fyrir ofan landið rís vegna þess að það er hlýrra og léttara og loft frá sjónum færist í átt að landinu og myndar sjávargola. Á nóttunni er hið gagnstæða satt: landið kólnar hraðar og loft færist frá landi til sjávar og myndar landgola.
– Myndun morgunþoku
Á nóttunni getur kólnun yfirborðs valdið því að vatnsgufa þéttist í þoku, sérstaklega í dölum eða á svæðum með mikla raka.
– Breytingar á varmaburðarskýjum
Hiti á daginn getur kallað fram uppstreymi (varmaflutning) sem myndar cumulusský og möguleika á staðbundinni rigningu, sérstaklega á hitabeltissvæðum.
Án snúnings væri enginn reglulegur daglegur taktur eins og nú er, þannig að upphitunar- og kælingarmynstur yrðu mjög ólík og staðbundið veður myndi breytast verulega.
2. Coriolis-áhrifin: Hnattræn vindátt
Ein mikilvægasta áhrif jarðarsnúnings á veðurfar eru Coriolis-áhrifin, sem eru þegar loftmassar sveigjast frá vegna jarðarsnúnings. Almennt séð:
- Á norðurhveli jarðar beinist lofthreyfing til hægri.
- Á suðurhveli jarðar beinist lofthreyfing til vinstri.
Coriolis-áhrifin eru lykilatriði í myndun hnattrænna vindkerfa eins og:
– Viðskiptavindar
Þessir vindar, sem blása frá hitabeltinu í átt að miðbaug, hreyfast ekki í beinni línu heldur víkja frá hvor annarri, sem leiðir til ríkjandi austanvindmynsturs í hitabeltinu.
– Vestanátt (vestanátt)
Þessir vindar, sem blása frá hitabeltinu niður á miðbreiddargráður, gegna mikilvægu hlutverki í veðurfari í tempruðum svæðum og valda framanverðum vindum og stormum.
– Austurvindar á norðurhveli
Kemur fyrir á háum breiddargráðum og hefur áhrif á myndun kaldra loftmassa.
Án Coriolis-áhrifanna myndu vindar færast beint frá svæðum með háan þrýsting til lágan þrýstings og hnattræn lofthjúpshringrás yrði mun einfaldari en gæti valdið mismunandi öfgum í veðri.
3. Snúningur og myndun fellibylja, storma og lofthvirfla
Snúningur jarðar hefur einnig áhrif á snúningsátt lágþrýstikerfa eins og hitabeltisfellibylji og fellibylji. Loft streymir inn á við umhverfis miðju lágþrýstisins, en vegna kóríólisáhrifa myndar straumur þess hringlaga mynstur:
– Fellibyljir á norðurhveli jarðar snúast rangsælis.
– Fellibyljir á suðurhveli jarðar snúast réttsælis.
Þetta mynstur er mikilvægt til að skilja stormbrautir, úrkomudreifingu og svæðin sem verða fyrir mestum áhrifum af sterkum vindum. Snúningur jarðar hjálpar til við að „skipuleggja“ hreyfingu lofthjúpsins, sem gerir stormum kleift að þróast í stöðug, stór kerfi. Hins vegar er mikilvægt að hafa í huga að á mjög litlum skala (t.d. vatni í vaski) er stefna hvirfilsins ekki alltaf ákvörðuð af Coriolis-áhrifum, þar sem staðbundnir þættir eru ráðandi.
4. Áhrif snúnings á hafstrauma og veður
Veðurfar er ekki aðeins undir áhrifum frá andrúmsloftinu heldur einnig frá höfum. Snúningur jarðar hefur áhrif á hafstrauma í gegnum Coriolis-áhrif og myndun hafstrauma (hvirfilvinda). Hafstraumar flytja varma frá hitabeltinu til hærri breiddargráðu og öfugt, og hafa þannig áhrif á lofthita og úrkomumynstur á landi.
Til dæmis geta hlýir straumar aukið uppgufun og aukið framboð vatnsgufu út í andrúmsloftið, sem eykur líkur á skýjamyndun og rigningu. Aftur á móti geta kaldir straumar gert andrúmsloftið stöðugra og bælt niður myndun regnskýja á ákveðnum strandsvæðum.
5. Þrýstisvæði og fyrirkomulag regnbeltis
Snúningur jarðar hefur áhrif á mismunandi sólarhita milli miðbaugs og pólanna. Þessi munur myndar helstu þrýsti- og hringrásarbelti eins og Hadley-frumuna, Ferrel-frumuna og pólfrumuna. Í þessu kerfi hefur miðbaugssvæðið almennt lágan þrýsting og hækkandi loftþrýsting, sem myndar svæði með tíðri rigningu og raka. Ein áhrif eru myndun hitabeltissvæðisins (ITCZ), sem gegnir mikilvægu hlutverki í hitabeltisveðri, þar á meðal í Indónesíu.
Niðurstaða
Kenningin um snúning jarðar útskýrir snúning jarðar um möndul sinn sem stöðuga hreyfingu, sem sannað er með ýmsum eðlisfræðilegum og stjarnfræðilegum fyrirbærum, svo sem Foucault-pendúlnum, sýnilegri hreyfingu himintungla og Coriolis-áhrifum. Áhrif hans á veður eru mikil: snúningur skapar daglegar hitastigshringrásir sem knýja staðbundna vinda, stýra hnattrænum vindmynstrum, stuðla að myndun fellibylja og fellibylja, hafa áhrif á hafstrauma og móta þrýstisvæði og regnbelti um allan heim. Að skilja snúning jarðar þýðir að skilja grundvallar „vélina“ sem knýr andrúmsloftið, sem gerir okkur kleift að spá betur fyrir um og túlka daglegar veðurbreytingar.
Ef þú vilt get ég bætt við sérstökum kafla um áhrif snúnings jarðar á veður í Indónesíu (t.d. tengsl hans við monsúnvinda, alþjóðlega sólarhringinn og svæðisbundin úrkomumynstur).
