Агаарын температур ба агаарын даралтын хоорондын хамаарал
Агаарын температур болон агаарын даралт нь агаар мандлын хоёр чухал элемент бөгөөд цаг агаар болон уур амьсгалд мэдэгдэхүйц нөлөөлдөг. Эдгээр нь зүгээр л термометр эсвэл барометр дээр бичигдсэн тоо биш; тэдгээр нь физикийн хувьд нягт холбоотой бөгөөд хийн зан төлөвөөр тайлбарлаж болно. Температур болон агаарын даралтын хоорондын хамаарлыг ойлгох нь бидэнд цаг агаарын хэв маягийг тайлбарлах, салхины үүслийг ойлгох, тэр ч байтугай уулархаг газрын агаарын даралт нам дор газрынхаас яагаад ялгаатай болохыг тайлбарлахад тусалдаг. Энэ нийтлэлд үндсэн ойлголтууд, хамаарлын механизм, бодит жишээнүүдийг авч үзэх болно.
Агаарын температур ба даралтын тухай ойлголт
Агаарын температур нь агаар хэр халуун эсвэл хүйтэн байгааг хэмжих хэмжүүр бөгөөд ихэвчлэн Цельсийн (°C), Кельвин (K) эсвэл Фаренгейт (°F) градусаар илэрхийлэгддэг. Температур нь агаарын молекулуудын дундаж кинетик энергийг заана. Температур өндөр байх тусам агаарын молекулууд хурдан хөдөлдөг; температур бага байх тусам удаан хөдөлдөг.
Агаарын даралт гэдэг нь гадаргуугийн дээгүүр байрлах агаарын баганаас нэгж талбайд ногдох хүч юм. Энэ даралт нь агаар масстай тул таталцлын хүчээр татагдан дэлхийн гадаргуу дээр дарамт үзүүлдэг тул үүсдэг. Агаарын даралтыг ерөнхийдөө гектопаскаль (hPa), миллибар (mb) эсвэл мм м.у.б-ээр хэмждэг. Далайн түвшний дундаж даралт нь ойролцоогоор 1013 hPa байдаг.
Физикийн үндэс: агаарыг хий болгон хувиргах
Агаарыг ихэнх агаар мандлын нөхцөлд идеал хийн зарчмыг дагаж мөрддөг хийнүүдийн (голчлон азот ба хүчилтөрөгч) холимог гэж ойлгож болно. Хийн даралт, температур, эзэлхүүний хоорондын хамаарлыг ихэвчлэн идеал хийн тэгшитгэлд нэгтгэн харуулдаг:
PV = nRT
Мэдээлэл:
– P = даралт
– V = эзэлхүүн
– n = хийн молийн тоо
– R = хийн тогтмол
– T = Келвин дэх температур
Энэ тэгшитгэл нь даралт ба температур нь хамааралтай болохыг харуулж байна. Хэрэв хийн хэмжээ (n) тогтмол бөгөөд эзэлхүүн (V) тогтмол гэж үзвэл даралт нь температуртай шууд пропорциональ байна. Энэ нь температур нэмэгдэх тусам даралт нэмэгдэх хандлагатай байдаг; температур буурах тусам даралт буурах хандлагатай байдаг гэсэн үг юм. Гэсэн хэдий ч бодит агаар мандалд агаарын хэмжээ үргэлж тогтмол байдаггүй, учир нь агаар тэлж, агшиж, өсөж, буурч чаддаг. Тийм ч учраас агаар мандал дахь температур-даралтын хамаарал нь үргэлж "температур нэмэгдэх → даралт нэмэгдэх" шиг энгийн биш, харин хүрээлэн буй орчны нөхцөл байдлаас хамаардаг.
Агаар мандлын даралт температурт хэрхэн нөлөөлдөг вэ?
1. Агаарыг халаах нь тэлэлт болон нягтрал буурахад хүргэдэг.
Агаар халахад түүний молекулууд илүү хурдан хөдөлж, бие биенээсээ холдох хандлагатай байдаг. Үүний үр дүнд агаарын эзэлхүүн нэмэгдэж (тэлж), нягтрал нь буурдаг. Энэхүү сул агаар нь хүрээлэн буй агаараас хөнгөн болдог тул дээшлэх хандлагатай байдаг (конвекц).
Агаар дээшлэх тусам түүний доорх гадаргуу дээр "дарагдаж" буй агаарын массын хэмжээ буурдаг. Энэ нь гадаргуу дээрх агаарын даралт буурах хандлагатай болж, нам даралтын бүс үүсгэдэг.
Энэ нь яагаад хүчтэй халалттай байгаа газрууд, жишээлбэл, өдрийн цагаар хуурай газар эсвэл экваторын бүс нутаг нь ихэвчлэн бага даралттай, үүл, бороо үүсэх боломжтой холбоотой болохыг тайлбарлаж байна.
2. Агаарын хөргөлт нь агшилт болон нягтралыг нэмэгдүүлдэг.
Үүний эсрэгээр, агаар хөрөх үед түүний молекулууд илүү удаан хөдөлж, эзэлхүүн нь багасдаг. Агаарын нягтрал нэмэгдэж, хүндэрч, живэх (буурах) магадлал өндөр байдаг.
Буурах агаар нь гадаргуугийн ойролцоох агаарт масс нэмж, гадаргуугийн агаарын даралтыг нэмэгдүүлдэг. Тиймээс хүйтэн бүс нутгууд нь ихэвчлэн өндөр даралтын төв болдог бөгөөд энэ нь ихэвчлэн цэлмэг, тогтвортой цаг агаартай холбоотой байдаг (гэхдээ үргэлж биш, чийгшил болон бусад динамикаас хамаарна).
Босоо (өндөр) хэтийн төлөв дэх температур-даралтын хамаарал
Агаар мандал дахь агаарын даралт өндрөөр буурдаг, учир нь бидний дээр агаар бага байдаг. Гэсэн хэдий ч температур нь өндрөөр хэлбэлздэг. Тропосферт (цаг агаар үүсдэг давхарга) температур ерөнхийдөө 1000 метр тутамд 6,5°C орчим буурдаг (дундаж хурдыг нисэлтийн хурд гэж нэрлэдэг).
Эдгээр температурын өөрчлөлт нь өндрөөс хамааран даралт хэр хурдан буурдагт нөлөөлдөг. Дулаан агаар тэлж, илүү зузаан "агаарын багана" үүсгэдэг. Үүний үр дүнд тодорхой өндөрт дулаан бүсийн дээрх даралт хүйтэн бүсийн дээрх даралтаас өндөр байж болох ч дулаан бүсийн гадаргуу дээрх даралт үнэндээ бага байж болно. Энэ үзэгдэл цаг уурын хувьд чухал ач холбогдолтой, учир нь өндрийн даралтын зөрүү нь дээд агаар мандлын салхины урсгалыг бүрдүүлдэг бөгөөд энэ нь цаг агаарын хэв маягт нөлөөлдөг.
Өөрөөр хэлбэл температур ба даралтын хоорондын хамаарал дараах байдлаар ялгаатай байж болно.
– гадаргуугийн ойролцоох давхарга (ихэвчлэн: дулаан → агаар хөөрч байхад даралт буурдаг), болон
– илүү өндөр давхаргууд (дулаан агаарын багана нь илүү "өргөжсөн" тул даралтын тархалтад өөр өөрөөр нөлөөлж болно).
Бодит жишээ: далайн болон хуурай газрын сэвшээ салхи
Температур ба даралтын хоорондын хамаарал нь эргийн бүс нутгийн салхины үзэгдлүүдэд тодорхой харагдаж байна.
Далайн сэвшээ салхи (өдрийн цагаар)
Өдрийн цагаар хуурай газар далайгаас илүү хурдан халдаг. Газрын дээрх агаар дулаарч, тэлж, дээшээ гардаг. Энэ нь хуурай газар дээр бага даралт үүсгэдэг. Үүний зэрэгцээ далайн дээрх агаар харьцангуй сэрүүн, нягт байдаг тул даралт харьцангуй өндөр байдаг. Агаар өндөр даралтаас нам даралт руу шилждэг. нам даралт, дараа нь салхи далайгаас эх газар руу үлээнэ. Энэ бол далайн сэвшээ салхи юм.
Газрын сэвшээ салхи (шөнийн)
Шөнөдөө хуурай газар далайгаас илүү хурдан хөрдөг. Газрын дээрх агаар илүү хүйтэн, нягт болж, даралт өндөр болдог бол далайн дээрх агаар харьцангуй дулаан, даралт бага байдаг. Үүний үр дүнд салхи газраас далай руу үлээдэг. Энэ бол хуурай газрын салхи юм.
Энэ үзэгдэл нь шууд бус хамаарлыг харуулж байна: температур нь нягтралд, нягтрал нь агаарын дээш доош хөдөлгөөнд, эцэст нь салхины урсгалын даралт болон чиглэлд нөлөөлдөг.
Том хэмжээний температур ба даралтын хамаарал: муссон ба дэлхийн эргэлт
Илүү өргөн хүрээнд авч үзвэл, тив ба далай тэнгисийн хооронд, мөн экватор ба туйлуудын хооронд жигд бус халаалт нь улирлын чанартай салхи болон дэлхийн эргэлтийг өдөөдөг даралтын их зөрүүг бий болгодог.
Үүний нэг жишээ бол Азийн муссон юм. Зуны улиралд Азийн эх газар дулаарч, агаар нэмэгдэж, гадаргын даралт буурч, далайн чийглэг салхи дотогшоо шилжиж, бороо орох магадлалыг нэмэгдүүлдэг. Өвлийн улиралд эх газар хөрч, агаар нягтарч, доошилж, даралт нэмэгдэж, салхи эх газраас далай руу шилжих хандлагатай байдаг тул олон бүс нутагт хуурайшилт ихэсдэг.
Экваторын эргэн тойрон дахь Хадлийн эргэлт нь халуун орны хүчтэй халаалттай холбоотой бөгөөд энэ нь нам даралт болон өсөн нэмэгдэж буй урсгалыг үүсгэдэг бөгөөд дараа нь агаар нь субтропик руу шилжиж, хөрч, доошилж, субтропикийн өндөр даралтын бүс үүсгэдэг.
Температур ба даралтын хоорондын хамааралд нөлөөлдөг бусад хүчин зүйлүүд
Температур нь чухал үүрэг гүйцэтгэдэг боловч агаар мандлын агаарын даралтад дараахь зүйлс нөлөөлдөг.
1. Агаарын чийгшил: Усны уурын молекулууд (H₂O) нь азот болон хүчилтөрөгчөөс бага молекул масстай байдаг тул чийглэг агаар нь ижил температурт хуурай агаараас хөнгөн байх хандлагатай байдаг. Энэ нь нягтрал болон даралтад динамикаар нөлөөлж болно.
2. Топографи: Уулс, хөндий, өндөрлөг нь агаарын массын тархалт болон орон нутгийн салхины хэв маягийг өөрчилдөг.
3. Агаар мандлын динамик: Хэвтээ агаарын хөдөлгөөн (адвекц), Дэлхийн эргэлт (Кориолис хүч) болон агаар мандлын долгион нь орон нутгийн температурын томоохон өөрчлөлтгүйгээр даралтын системийг бий болгож чадна.
4. Нарны цацраг болон үүлэн бүрхүүл: Үүл нь өдрийн халаалтыг саатуулж, шөнийн дулаан ялгаралтыг бууруулж, улмаар өдөр тутмын температур болон даралтын өөрчлөлтөд нөлөөлдөг.
Дүгнэлт
Агаарын температур ба агаарын даралтын хоорондын хамаарал нь ойрхон боловч бодит агаар мандалд ихэвчлэн шууд бус байдаг. Физикийн хувьд температур нь агаарын молекулуудын энерги болон хөдөлгөөнд нөлөөлдөг. Дулаан агаар тэлж, нягтрал нь багасч, дээшлэх хандлагатай байдаг бөгөөд энэ нь ихэвчлэн гадаргуугийн даралтыг бууруулдаг. Үүний эсрэгээр, хүйтэн агаар агшиж, нягтрал нь нэмэгдэж, живэх хандлагатай байдаг тул гадаргуугийн даралтыг нэмэгдүүлдэг. Энэхүү хамаарал нь салхи, өндөр ба нам даралтын систем, далайн хуурай газрын салхи зэрэг орон нутгийн хэмжээнээс эхлээд муссон болон дэлхийн эргэлт зэрэг том хэмжээс хүртэл янз бүрийн цаг агаарын хэв маягийн үүсэх үндэс суурь болдог. Температур ба даралтын хоорондын хамаарлыг ойлгосноор бид өдөр тутмын цаг агаарын өөрчлөлт болон агаар мандлын динамикийг илүү хялбар тайлбарлаж чадна.
Хэрэв та хүсвэл би энгийн чимэглэл (диаграм) нэмж оруулах эсвэл энэ нийтлэлийг танилцуулгын материалын жагсаалтад нэгтгэн дүгнэж болно.
