Таъсири Офтоб ба динамикаи атмосфера
Офтоб манбаи асосии энергияи Замин аст. Қариб ҳамаи равандҳои обу ҳаво ва иқлим — аз пайдоиши абрҳо, борон ва шамол то гардиши ҳавои ҷаҳонӣ — ба тақсимот ва тағйирёбии энергияи офтобӣ, ки сатҳи Замин ва атмосфераи он қабул мекунад, асос ёфтаанд. Ҳангоми ҷаббида, инъикос ва интиқоли ин энергия тавассути механизмҳои гуногуни физикӣ, атмосфера ба як "мошин"-и доимӣ табдил меёбад. Дар ин мақола таҳлил карда мешавад, ки чӣ гуна Офтоб ба динамикаи атмосфера дар миқёси ҳаррӯза, мавсимӣ ва дарозмуддат таъсир мерасонад.
1. Радиатсияи офтобӣ ҳамчун омили асосии ҳаракати атмосфера
Энергияи Офтоб ба Замин дар шакли радиатсияи мавҷҳои кӯтоҳ, асосан дар диапазонҳои намоён ва ултрабунафш, мерасад. Қисме аз ин радиатсия аз ҷониби абрҳо, аэрозолҳо ва сатҳҳои дурахшон ба монанди ях (ин раванди инъикос бо албедо алоқаманд аст) ба фазо бармегардад. Қисми боқимонда аз ҷониби сатҳҳои заминӣ, уқёнусҳо ва баъзе ҷузъҳои атмосфера ҷаббида мешавад ва дар он ҷо ба гармӣ табдил меёбад.
Гармкунӣ аз радиатсияи офтоб нобаробар аст. Шакли Замин курашакл аст, аз ин рӯ, минтақаҳои тропикӣ нисбат ба арзҳои баланд радиатсияи бештар мегиранд. Ғайр аз ин, майли меҳвари Замин боиси тағйироти мавсимӣ мегардад: дар тобистон як нимкураи замин энергияи бештар мегирад, дар ҳоле ки нимкураи дигар камтар мегирад. Ин номутавозинӣ дар гармкунӣ ҳаракати атмосфераро афзоиш медиҳад: ҳавои гармтар майл ба болоравӣ дорад, ҳавои хунуктар майл ба ғарқшавӣ дорад ва фарқиятҳои фишори бадастомада боиси вазидани бодҳо мегарданд.
2. Гармидиҳии дифференсиалӣ ва ташаккули градиенти фишор
Яке аз мафҳумҳои асосии динамикаи атмосфера градиенти фишор (фарқияти фишор байни минтақаҳо) мебошад. Вақте ки минтақа гарм мешавад, ҳаво васеъ мешавад, зичии он кам мешавад ва фишор дар баландии муайян метавонад тағйир ёбад. Ин фарқият дар гармкунӣ байни хушкӣ ва баҳр, байни тропикҳо ва қутбҳо ё байни рӯз ва шаб градиенти фишорро ба вуҷуд меорад, ки сипас ҷараёни ҳаворо ба вуҷуд меорад. Шамол асосан вокуниши атмосфера барои "мувозинат"-и ин фарқиятҳо мебошад.
Мисоли равшани ин дар минтақаҳои соҳилӣ рух медиҳад: дар давоми рӯз, замин нисбат ба баҳр зудтар гарм мешавад, ки боиси болоравии ҳавои болои замин ва коҳиши фишори нисбӣ мегардад. Ҳавои хунуктар аз баҳр ба самти хушкӣ ҳаракат мекунад ва насими баҳриро ташкил медиҳад. Шабона, замин зудтар хунук мешавад, фишори нисбӣ меафзояд ва шамол аз хушкӣ ба баҳр ҳаракат мекунад (нами хушкӣ). Ин давраи ҳаррӯза як мисоли оддии он аст, ки чӣ гуна тағирёбии радиатсияи офтоб динамикаи маҳаллии ҳаворо танзим мекунад.
3. Гардиши глобалӣ: ҳуҷайраҳои Ҳадли, Феррел ва Полар
Дар миқёси ҷаҳонӣ, номутавозинии энергия байни тропикҳо ва қутбҳо системаи асосии гардишро ба вуҷуд меорад. Ҳавои гарм дар атрофи экватор боло меравад ва минтақаҳои фишори паст ва конвексияи шадидро ташкил медиҳад. Сипас, ин ҳавои болорав ба арзҳои баландтар дар тропосфераи болоии замин ҳаракат мекунад, хунук мешавад ва дар ҳарду нимкура тақрибан 30° арзро фаро мегирад. Ин намуна бо номи ҳуҷайраи Ҳадли маълум аст.
Дар арзҳои миёна, ҳуҷайраи мураккабтари Феррел вуҷуд дорад, ки аз таъсири системаҳои тӯфон ва таъсири мутақобила бо ҷараёни реактивӣ шадидан вобаста аст. Дар арзҳои баланд, ҳуҷайраи қутбӣ вақте ташкил мешавад, ки ҳавои хунук дар минтақаҳои қутбӣ фуруд меояд, ба самти арзҳои пасттар дар наздикии сатҳ ҳаракат мекунад ва сипас дар фронти қутбӣ бо ҳавои гармтар дучор мешавад.
Агар энергияи бештари Офтоб дар тропикҳо нисбат ба қутбҳо набошад, ин гардиши ҷаҳонӣ он тавре ки мо медонем, вуҷуд намедошт. Ин система инчунин тақсимоти боришоти ҷаҳониро дар бар мегирад: минтақаҳои экваторӣ майл ба намнокӣ ва боронӣ доранд, дар ҳоле ки минтақаҳои тақрибан 30° арзи ҷуғрофӣ аксар вақт хушктаранд (бисёре аз биёбонҳои калон дар ин минтақа ҷойгиранд).
4. Нақши гардиши Замин ва таъсири Кориолис
Офтоб боиси тафовут дар ҳарорат ва фишор мегардад, аммо шакли бодҳои ҳосилшуда аз фишори баланд ба фишори паст дар хати рост ҳаракат намекунанд. Гардиши Замин боиси таъсири Кориолис мегардад, ки массаҳои ҳаворо дар нимкураи шимолӣ ба тарафи рост ва дар нимкураи ҷанубӣ ба тарафи чап равона мекунад. Ин боиси пайдоиши бодҳои тиҷорӣ дар тропикҳо, самтҳои ғарбӣ дар арзҳои миёна ва ҷараёнҳои реактивӣ дар қабатҳои болоии атмосфера мегардад.
Ҷараёнҳои реактивӣ барои динамикаи атмосфера муҳиманд, зеро онҳо роҳҳои тӯфонро роҳнамоӣ мекунанд ва ба ҳаракати системаҳои фишори паст ва баланд таъсир мерасонанд. Гарчанде ки таъсири Кориолис аз гардиши Замин бармеояд, қувват ва мавқеи ҷараёнҳои реактивӣ бо градиентҳои ҳарорат, ки дар ниҳоят аз рӯи тақсимоти энергияи офтоб муайян карда мешаванд, зич алоқаманданд.
5. Буғи об, абрҳо ва ҷудошавии гармии пинҳонӣ
Гармидиҳии офтобӣ инчунин давраи гидрологиро ба вуҷуд меорад. Вақте ки уқёнусҳо ва сатҳҳои тар энергияро фурӯ мебаранд, об бухор мешавад. Сипас буғи об, ки боло меравад, конденсатсия шуда, абрҳо ва боронҳоро ба вуҷуд меорад. Ин раванди конденсатсия гармии пинҳониро ба атмосфера хориҷ мекунад, ки конвексияро тақвият медиҳад ва метавонад боиси пайдоиши тӯфон гардад.
Дар тропикҳо, қисми зиёди энергияи Офтоб барои бухоршавӣ истифода мешавад ва сипас ҳангоми боришот ҳамчун гармии пинҳонӣ хориҷ мешавад. Ин яке аз сабабҳоест, ки чаро тӯфонҳои тропикӣ ва системаҳои калони конвективӣ ин қадар пурқувватанд: Офтоб системаро тавассути уқёнусҳои гарм "пур мекунад" ва атмосфера ҳангоми конденсатсия энергияро "бармегардонад".
Абрҳо инчунин нақши дугона доранд: онҳо радиатсияи офтобро инъикос мекунанд ва бо ин васила сатҳро хунук мекунанд ва радиатсияи инфрасурхро аз сатҳ нигоҳ медоранд ва бо ин васила атмосфераро гарм мекунанд (эффекти гулхонаӣ). Ин таъсири мутақобила таъсири Офтобро ба атмосфера мураккабтар мекунад, зеро абрҳо метавонанд вобаста ба намуд, баландӣ ва ғафсии худ гармиро тақвият ё суст кунанд.
6. Тағйирпазирии офтоб ва таъсири он ба атмосфера
Илова бар тағйироти ҳаррӯза ва мавсимӣ аз сабаби геометрияи Замин, худи Офтоб низ дар истеҳсоли энергия фарқ мекунад, гарчанде ки нисбатан хурд аст. Фаъолияти Офтоб тақрибан 11 солро дар бар мегирад, ки бо тағйирот дар шумораи доғҳои Офтоб ва ҷараёни ултрабунафш тавсиф мешавад. Ин тағйирот метавонанд ба атмосфераи болоии Замин (стратосфера ва термосфера) нисбат ба сатҳ таъсири назаррастар расонанд, зеро радиатсияи ултрабунафш аз ҷониби озон ва дигар газҳо дар баландиҳои баланд ҷаббида мешавад.
Тағйирот дар гармшавии стратосфера метавонад ба намунаҳои бод ва мавҷҳои атмосфера таъсир расонад, ки сипас дар шароити муайян ба тропосфера "мерезанд". Аммо, дар заминаи тағйирёбии иқлими муосир, саҳми тағйироти офтобӣ дар тамоюли дарозмуддати гармшавии глобалӣ нисбат ба таъсири газҳои гулхонаии антропогенӣ камтар ҳисобида мешавад. Бо вуҷуди ин, тағйироти офтобӣ барои фаҳмидани тағйироти табиии иқлим ва динамикаи қабатҳои болоии атмосфера муҳим боқӣ мемонанд.
7. Таъсири мутақобилаи Офтоб бо магнитосфера ва обу ҳавои кайҳонӣ
Офтоб на танҳо рӯшноӣ ва гармӣ мебарорад, балки шамоли офтобӣ ва зарраҳои заряднокро низ мебарорад, ки метавонанд бо магнитосфераи Замин ҳамкорӣ кунанд. Ҳодисаҳо ба монанди тӯфонҳои геомагнитӣ метавонанд ба ионосфера, алоқаи радиоӣ, навигатсияи моҳвораӣ ва ҷараёнҳои электрикии индуксияшуда дар сатҳ таъсир расонанд. Гарчанде ки таъсири онҳо ба обу ҳавои ҳаррӯза дар тропосфера ғайримустақим аст ва як соҳаи мураккаби тадқиқот боқӣ мемонад, таъсири онҳо ба динамикаи қабатҳои болоии атмосфера ба таври возеҳ назаррас аст.
Гармкунӣ дар термосфера ҳангоми фаъолияти геомагнитӣ метавонад зичии қабати болоии атмосфераро тағйир диҳад, ки ба муқовимати моҳвораӣ таъсир мерасонад. Ин нишон медиҳад, ки "динамикаи атмосфера" на танҳо ба обу ҳавое, ки мо дар сатҳ дучор мешавем, балки ба шароити болотар дар атмосфера низ алоқаманд аст.
8. Кесимпулан
Динамикаи атмосфера асосан вокуниши системаи ҳавоии Замин ба энергияи офтоб аст. Номутавозинии гармидиҳӣ градиентҳои фишорро ба вуҷуд меорад, бодҳо ва гардиши ҷаҳониро ба вуҷуд меорад, конвексияро тақвият медиҳад, гардиши обро ба вуҷуд меорад ва ба пайдоиши абрҳо ва тӯфонҳо таъсир мерасонад. Гардиши Замин ҷараёни ҳаворо бозмедорад ва намунаҳои бодро мураккаб мегардонад, дар ҳоле ки тағирёбии фаъолияти офтоб шароити атмосфераро, бахусус дар қабатҳои болоии атмосфера, танзим мекунад.
Фаҳмидани таъсири Офтоб ба атмосфера ба мо кӯмак мекунад, ки нақшаҳои обу ҳаворо бихонем, тағйироти иқлимро тафсир кунем ва ҳатто барои таъсири обу ҳавои кайҳонӣ ба технологияи муосир омода шавем. Ба ибораи дигар, вақте ки мо дар бораи шамол, борон ва тӯфонҳо сухан меронем, мо дар асл дар бораи он сӯҳбат мекунем, ки чӣ гуна атмосфера энергияи офтобиро, ки ҳар рӯз ба Замин меафтад, "коркард" мекунад.
