Абанын температурасы менен аба басымынын ортосундагы байланыш
Абанын температурасы жана аба басымы атмосферадагы аба ырайына жана климатка олуттуу таасир этүүчү эки маанилүү элемент. Алар жөн гана термометрге же барометрге жазылган сандар эмес; алар физикалык жактан тыгыз байланышта жана газдардын жүрүм-туруму аркылуу түшүндүрүлүшү мүмкүн. Температура менен аба басымынын ортосундагы байланышты түшүнүү бизге аба ырайынын схемаларын чечмелөөгө, шамалдын пайда болушун түшүнүүгө жана ал тургай тоолордогу аба басымы эмне үчүн түздүктөрдөгүдөн айырмаланарын түшүндүрүүгө жардам берет. Бул макалада негизги түшүнүктөр, байланыштын механизмдери жана реалдуу дүйнөдөгү мисалдар талкууланат.
Абанын температурасын жана басымын түшүнүү
Абанын температурасы - абанын канчалык ысык же муздак экенин өлчөөчү каражат , ал адатта Цельсий (°C), Кельвин (K) же Фаренгейт (°F) градустары менен көрсөтүлөт. Температура аба молекулаларынын орточо кинетикалык энергиясын көрсөтөт. Температура канчалык жогору болсо, аба молекулалары ошончолук тез кыймылдайт; температура канчалык төмөн болсо, алар ошончолук жай кыймылдайт.
Аба басымы – бул жер бетинин үстүндөгү аба мамычасы тарабынан бирдик аянтка карата колдонулган күч. Бул басым абанын массасы болгондуктан жана ошондуктан тартылуу күчү менен тартылып, Жер бетине басым жасагандыктан пайда болот. Абанын басымы, адатта, гектопаскалдар (гПа), миллибарлар (мб) же мм. рт.ст. менен өлчөнөт. Деңиз деңгээлиндеги орточо басым болжол менен 1013 гПа түзөт.
Негизги физика: аба газ катары
Аба көпчүлүк атмосфералык шарттарда идеалдуу газ принциптерине баш ийген газдардын (негизинен азот жана кычкылтек) аралашмасы катары түшүнүлүшү мүмкүн. Газдын басымы, температурасы жана көлөмүнүн ортосундагы байланыш көбүнчө идеалдуу газ теңдемесинде кыскача баяндалат:
PV = nRT
Маалымат:
– P = басым
– V = көлөм
– n = газдын мол саны
– R = газ туруктуусу
– T = Кельвин боюнча температура
Бул теңдеме басым менен температуранын байланышы бар экенин көрсөтүп турат. Эгерде газдын көлөмү (n) туруктуу жана көлөмү (V) туруктуу деп эсептелсе, анда басым температурага түз пропорционалдуу болот. Бул температура жогорулаган сайын басым жогорулайт дегенди билдирет; температура төмөндөгөн сайын басым төмөндөйт. Бирок, реалдуу атмосферада абанын көлөмү дайыма эле туруктуу боло бербейт, анткени аба кеңейип, кысылып, көтөрүлүп жана төмөндөй алат. Ошондуктан атмосферадагы температура-басым байланышы дайыма эле "температуранын жогорулашы → басымдын жогорулашы" сыяктуу жөнөкөй эмес, тескерисинче, айлана-чөйрөнүн шарттарына көз каранды.
Температура атмосферадагы басымга кандай таасир этет?
1. Абаны жылытуу кеңейүүгө жана тыгыздыктын азайышына алып келет.
Аба ысыганда, анын молекулалары тезирээк кыймылдап, бири-биринен алыстайт. Натыйжада, абанын көлөмү чоңоёт (кеңейет) жана тыгыздыгы азаят. Бул жумшак аба айланадагы абага караганда жеңилирээк болуп калат, ошондуктан ал көтөрүлүүгө умтулат (конвекция).
Аба көтөрүлгөн сайын, анын астындагы бетке "баскан" аба массасынын көлөмү азаят. Бул жер бетиндеги аба басымынын төмөндөшүнө алып келет, натыйжада төмөнкү басымдуу аймак пайда болот.
Бул эмне үчүн катуу ысыган аймактарда — мисалы, күндүз кургактыкта же экватордук аймактарда — көбүнчө төмөн басым жана булуттардын жана жамгырдын пайда болуу мүмкүнчүлүгү менен байланыштуу экенин түшүндүрөт.
2. Аба муздашы кичирейүүгө жана тыгыздыктын жогорулашына алып келет.
Тескерисинче, аба муздаганда, анын молекулалары жайыраак кыймылдайт жана көлөмү кичирейет. Абанын тыгыздыгы жогорулап, аны оорлотот жана чөгүп кетиши ыктымалдуулугу жогорулайт.
Төмөн түшкөн аба жер бетине жакын жердеги абага масса кошуп, жер бетиндеги аба басымынын жогорулашына алып келет. Ошондуктан, муздак аймактар көп учурда жогорку басымдын борборлоруна айланат, бул адатта ачык, туруктуу аба ырайы менен байланыштуу (бирок дайыма эле эмес, нымдуулукка жана башка динамикага жараша).
Вертикалдык (бийиктик) перспективадагы температура-басым байланышы
Атмосферада аба басымы бийиктик менен төмөндөйт, анткени бизден жогору аба азыраак. Бирок, температура да бийиктик менен өзгөрөт. Тропосферада (аба ырайы пайда болгон катмар) температура жалпысынан 1000 метрге болжол менен 6,5°C төмөндөйт (орточо ылдамдык учуу ылдамдыгы деп аталат).
Бул температуранын өзгөрүшү бийиктик менен басымдын канчалык тез төмөндөшүнө таасир этет. Жылуу аба кеңейип, калыңыраак "аба мамычасын" түзөт. Натыйжада, белгилүү бир бийиктикте жылуу аймактын үстүндөгү басым муздак аймактын үстүндөгү басымга караганда жогору болушу мүмкүн, бирок жылуу аймактын бетиндеги басым чындыгында төмөн болушу мүмкүн. Бул кубулуш метеорологияда маанилүү, анткени бийиктиктеги басымдын айырмачылыктары жогорку атмосферадагы шамал агымдарын калыптандырат, бул аба ырайынын үлгүлөрүнө таасир этет.
Башкача айтканда, температура менен басымдын ортосундагы байланыш ар кандай болушу мүмкүн:
– жер бетине жакын катмар (көбүнчө: жылуу → аба көтөрүлгөн сайын басымдын төмөндөшү) жана
– жогорку катмарлар (жылуу аба мамычалар көбүрөөк "кеңейет" жана ошондуктан басымдын бөлүштүрүлүшүнө ар кандай таасир этиши мүмкүн).
Чыныгы мисалдар: деңиз жели жана кургактык жели
Температура менен басымдын ортосундагы байланыш жээк аймактарындагы жергиликтүү шамал кубулуштарында даана байкалат.
Деңиз жели (күндүз)
Күндүз кургактык океанга караганда тезирээк ысыйт. Кургактыктын үстүндөгү аба жылып, кеңейип, көтөрүлөт. Бул кургактыкка төмөн басымды жаратат. Ошол эле учурда, океандын үстүндөгү аба салыштырмалуу муздак жана тыгызыраак, ошондуктан басым салыштырмалуу жогору. Аба жогорку басымдан төмөнкү басымга жылат. төмөнкү басым, андан кийин шамал деңизден кургактыкка согот. Бул деңиз жели.
Жердин жели (түнкү)
Түнкүсүн кургактык деңизге караганда тезирээк муздайт. Кургактыктын үстүндөгү аба муздап жана тыгыз болуп, басым жогорулайт, ал эми деңиздин үстүндөгү аба салыштырмалуу жылуу жана басымы төмөн болот. Натыйжада, шамал кургактыктан деңизге согот. Бул кургактыктын жели.
Бул кубулуш кыйыр байланышты көрсөтөт: температура тыгыздыкка, тыгыздык абанын өйдө-ылдый кыймылына жана акырында шамалдын агымынын басымына жана багытына таасир этет.
Чоң масштабдагы температура жана басым байланыштары: муссондор жана глобалдык циркуляция
Кеңири масштабда алганда, континенттер менен океандардын, ошондой эле экватор менен уюлдардын ортосундагы бирдей эмес жылытуу сезондук шамалдарды жана глобалдык циркуляцияны шарттаган чоң басым айырмачылыктарын жаратат.
Мисал катары Азия муссонун келтирүүгө болот. Жайында Азия кургактыгы ысып, аба көтөрүлүп, жер үстүндөгү басым төмөндөйт жана океандан соккон нымдуу шамал кургактыкка жылып, жамгыр жаашы мүмкүн. Кышында кургактык муздайт, аба тыгызыраак болуп, төмөндөйт, басым жогорулайт жана шамал кургактыктан океанга жылып, көптөгөн аймактарда кургактыкка алып келет.
Экватордун айланасындагы Хадлинин циркуляциясы тропиктерде күчтүү ысытуу менен байланыштуу, ал төмөнкү басымды жана көтөрүлүүчү агымдарды пайда кылат, андан кийин аба субтропиктерге жылып, муздайт, ылдый түшөт жана субтропикалык жогорку басым алкагын түзөт.
Температура менен басымдын ортосундагы байланышка таасир этүүчү башка факторлор
Температура чоң роль ойногону менен, атмосферадагы аба басымына төмөнкүлөр да таасир этет:
1. Абанын нымдуулугу: Нымдуу аба ошол эле температурада кургак абага караганда жеңилирээк болот, анткени суу буусунун молекулалары (H₂O) азот менен кычкылтекке караганда кичине молекулярдык массага ээ. Бул тыгыздыкка жана басымга динамикалык түрдө таасир этиши мүмкүн.
2. Топография: Тоолор, өрөөндөр жана бийиктиктер аба массаларынын таралышын жана жергиликтүү шамалдын схемаларын өзгөртөт.
3. Атмосфералык динамика: Абанын горизонталдык кыймылы (адвекция), Жердин айланышы (Кориолис күчү) жана атмосфералык толкундар жергиликтүү температуранын чоң өзгөрүүлөрүсүз басым системаларын түзө алат.
4. Күн радиациясы жана булут каптоосу: Булуттар күндүзгү жылуулукту токтотуп, түнкү жылуулуктун бөлүнүп чыгышын азайтып, күнүмдүк температуранын жана басымдын өзгөрүшүнө таасир этиши мүмкүн.
Корутунду
Абанын температурасы менен аба басымынын ортосундагы байланыш жакын, бирок реалдуу атмосферада көп учурда кыйыр түрдө болот. Физикалык жактан алганда, температура аба молекулаларынын энергиясына жана кыймылына таасир этет. Жылуу аба кеңейет, тыгыздыгы азаят жана көтөрүлүүгө умтулат, көп учурда жер үстүндөгү басымды төмөндөтөт. Тескерисинче, муздак аба кысылып, тыгыздыгы жогорулайт жана чөгөт, жер үстүндөгү басымды жогорулатат. Бул байланыш шамалдын, жогорку жана төмөнкү басымдагы системалардын жана деңиз-кургактык сыяктуу жергиликтүү масштабдардан тартып муссондор жана глобалдык циркуляция сыяктуу чоң масштабдарга чейин ар кандай аба ырайынын калыптанышынын негизинде жатат. Температура менен басымдын ортосундагы байланышты түшүнүү менен, биз аба ырайынын күнүмдүк өзгөрүүлөрүн жана атмосфералык динамикаларды оңой чечмелей алабыз.
Кааласаңыз, мен жөнөкөй иллюстрацияларды (диаграммаларды) кошо алам же бул макаланы презентация материалдары үчүн пункттарда кыскача баяндай алам.
