المناطق الحرارية العامة

المناطق الحرارية العامة
مدخل
...
المناطق الحرارية العامة:
بعد أن عرفنا سابقا أن الأساس في توزيع الحرارة على سطح الأرض هو مقدار تعامد الشمس على دوائر العرض المختلفة، فإن الأقاليم الاستوائية تكون حارة، أما الأقاليم القطبية فهي باردة، وفيما بين هذه الأقاليم تتدرج درجة الحرارة تبعا لبعد الإقليم عن خط الاستواء أو القرب من القطبين. ولما كانت خطوط العرض لا تكون فواصل دقيقة بين المناطق الحرارية على سطح الأرض، لذا فقد قسم الجغرافيون سطح الأرض إلى مناطق حرارية على أساس المتوسط السنوي لدرجة الحرارة، ويمكن أن نلخص هذه المناطق الحرارية العامة فيما يلي "انظر الخريطة شكل 108":
1- المنطقة الحارة:
وهي المنطقة فيما بين مداري السرطان والجدي. وتمتاز بقلة التغيرات بين فصول السنة، ويبلغ فيها المتوسط السنوي لدرجة الحرارة 20 درجة مئوية أو أكثر، إلا أن الحرارة تزداد في فصلي الربيع والخريف نظرا لتعامد الإشعاع الشمسي عليها.
2- المنطقتان المعتدلتان:
المنطقة الأولى شمالية فيما بين مدار السرطان والدائرة القطبية الشمالية، أما الثانية فهي فيما بين مدار الجدي والدائرة القطبية الجنوبية.
ومتوسط الحرارة السنوي بهما 15 درجة مئوية، وكل منهما حارة في الصيف ومعتدلة في الشتاء.
"شكل 108": المناطق الحرارية
3- المنطقتان الباردتان:
وتقع المنطقة الأولى شمال الدائرة القطبية الشمالية، والثانية جنوب الدائرة القطبية الجنوبية ولا يتعدى المتوسط الشهري للحرارة فيهما 10 درجات مئوية إلا في أربعة أشهر.
4- المنطقتان القطبيتان:
وفيهما يقل المتوسط الشهري للحرارة عن 10 درجات مئوية على مدار السنة.
الفَصلُ الثَّاني: الضّغط الجَوّي وعلاقته بالدورة الهوائية العامة
الضغط الجوي:
الهواء كسائر المواد له وزن وثقل معين، ويمكنك أن تثبت ذلك عن طريق وزن زجاجة مملوءة بالهواء ثم وزنها بعد تفريغ الهواء منها. فتجد أن وزنها في الحالة الأولى أكبر من وزنها في الحالة الثانية. وكلما كان الجسم ثقيلا كلما كان ضغطه كبيرا، والعكس صحيح.
ويعرف مقدار وزن الهواء فوق أي مكان بالضغط الجوي وهو يعادل عمودا من الزئبق ارتفاعه 76 سنتيمترا أو 30 بوصة، ويحسب متوسطه إما بالسنتيمتر أو الملليمتر أو بالبوصة وأجزائها، أو بالمليبار وهو يساوي "0.75من الملليمتر أو 0.03 من البوصة تقريبا". وتبعا لذلك يكون ضغط الهواء على سطح الأرض كبيرا عند مستوى سطح البحر، ويقل تبعا للارتفاع. وذلك لتناقص ثقل الهواء بالارتفاع لتخلخله، وقلة كثافته في الطبقات العليا عنه في الطبقات السفلى.

العوامل التي تؤثر في الضغط الجوي
درجة الحرارة
...
وهناك عدة عوامل تؤثر في الضغط الجوي هي:
1- درجة الحرارة:
فإذا ارتفعت تمدد الهواء وانخفض ضغطه، والعكس صحيح، لذلك يكون الضغط مرتفعا في الصباح والشتاء لانخفاض الحرارة، ومنخفضا عند الظهر وأثناء الصيف لارتفاع الحرارة. ولهذا فإن توزيع الحرارة على سطح الأرض من أهم العوامل التي تتحكم في توزيع الضغط الجوي.
2- كمية بخار الماء العالق بالجو:
من المعروف أن بخار الماء أخف من الهواء في الطبقات السفلى من الغلاف لجوي. فإذا كثر في الهواء خف وزنه وانخفض ضغطه، وإذا قل وجوده في الهواء ارتفع الضغط.
2- كمية بخار الماء العالق بالجو:
من المعروف أن بخار الماء أخف من الهواء في الطبقات السفلى من الغلاف لجوي. فإذا كثر في الهواء خف وزنه وانخفض ضغطه، وإذا قل وجوده في الهواء ارتفع الضغط.
4- الارتفاع عن مستوى سطح البحر:
فكلما زاد الارتفاع كلما نقص وزن الهواء وقل ضغطه، بسبب تناقص سمك الغلاف الجوي. وتخلخل الهواء وقلة كثافته.
5- توزيع اليابس والماء:
ينخفض الضغط على اليابس نهارا وصيفا، وعلى المسطحات البحرية والمحيطية ليلا وشتاء، والعكس صحيح. وذلك لأن توزيع اليابس والماء يؤثر في درجة الحرارة، وهذه تؤثر بدورها في الضغط. لذلك يختلف الضغط على اليابس والماء في نفس خطوط العرض وهذا واضح جدا في النصف الشمالي في يوليو بين خطي عرض 40 - 70 درجة شمالا حيث يزداد تداخل اليابس والماء.

قياس الضغط الجوي وتسجيله:
يقدر الضغط الجوي بواسطة:
1- البارومتر الزئبقي.
2- البارومتر المعدني.
وهما جهازان للقياس.
3- الباروجراف: وهو جهاز للتسجيل.
ويتكون البارومتر الزئبقي كما في شكل "109".
شكل "109": البارومتر الزئبقي
أ- أنبوبة بها زئبق طرفها الأعلى مقفل، وطرفها الأسفل مفتوح ومنكس في حوض به زئبق.
ب- حوض به زئبق سطحه معرض للجو.
وكلما زاد الضغط الجوي على سطح الحوض ارتفع الزئبق في الأنبوبة، ويحدث العكس إذا انخفض الضغط الجوي.
أما البارومتر المعدني: فهو يشبه الساعة شكل "110" وهو عبارة عن صندوق معدني مستدير، تستخدم به صفائح معدنية مفرغة من الهواء. تتأثر بالضغط الجوي فتحرك المؤشر الذي يبين مقدار الضغط الجوي على قرص مدرج.
ويتركب جهاز الباروجراف الذي يسجل بنفسه الضغط الجوى مما يأتي "شكل 111":
1- صفائح معدنية تتأثر بالضغط الجوي، فتتحرك إلى أسفل إذا زاد الضغط وإلى أعلى إذا قل هذا الضغط.
شكل "110": البارومتر المعدني
2- عدة روافع تنقل حركة الصفائح إلى ذراع متصل بها.
3- ذراع في نهايته ريشة، ويتحرك الذراع تبعا لحركة الصفائح فيرتفع إلى أعلى أو إلى أسفل.
4- اسطوانة تدور بواسطة ساعة دورة كاملة كل أسبوع، وتثبت عليها ورقة بيانية خاصة، ترسم عليها الريشة خطا يبين سير الضغط الجوي خلال الأسبوع.
كيفية إعداد الباروجراف للاستعمال:
يتبع في إعداد الباروجراف للاستعمال نفس الخطوات التي اتبعت في إعداد جهاز الترموجراف.
خطوط الضغط المتساوي:
وهي الخطوط التي تصل بين الأماكن التي يتساوى فيها الضغط الجوي في ساعة معينة من اليوم كما هو الحال في خرائط الطقس أو في شهر أوفي سنة وذلك بعد تعديله إلى مستوى سطح البحر، كما هو الحال في خطوط الحرارة المتساوية، حيث إن الضغط يقل بالارتفاع بمقدار ملليبار واحد لكل ارتفاع مقداره 9 أمتار "انظر شكل 111- أ، ب".
شكل "111": جهاز الباروجراف "مسجل الضغط الجوي"
الضغط الجوي والدورة الهوائية العامة:
أجرِ التجربة الآتية لمعرفة مدى العلاقة بين الضغط الجوي والدورة الهوائية العامة فالشكل رقم "112" يمثل صندوقا زجاجيا مقفولا ومملوءا بالماء، وضع تحته جهاز اشتعال في منتصفه فينشأ عن ذلك تحرك المياه في هيئة تيارات مائية، الساخن منها يصعد إلى أعلى، والبارد يهبط إلى أسفل.
والهواء على سطح الأرض مثل الماء في الصندوق الزجاجي، وجهاز الاشتعال يمثل الشمس التي ترسل أشعتها عمودية على الجهات الاستوائية، وعن طريق تأثير درجة الحرارة ينخفض الضغط الجوي على هذه الجهات عن الضغط الواقع على الجهات الواقعة حول خطي عرض 30 درجة شمالا وجنوبا، فتحدث دورة هوائية عامة تشمل العالم بأكمله.
شكل "111 أ": خطوط الضغط المتساوي على قارة آسيا شتاء
شكل "111 ب": خطوط الضغط المتساوي على قارة آسيا صيفا
شكل "112": تحرك التيارات نتيجة لارتفاع درجة الحرارة
ذلك أن الهواء عند المنطقة الاستوائية يسخن وتزيد كمية بخار الماء فيه بسبب كثرة التبخر، ومن ثم تقل كثافته، وينخفض ضغطه، وتنشط التيارات الهوائية الصاعدة، ويرتفع الهواء إلى طبقات الجو العليا، فيتجه قسم منه نحو الشمال وقسم آخر نحو الجنوب في شكل رياح عليا. لكن انتقاله في الطبقات العليا الباردة يؤدي إلى برودته وتكاثف جو من بخار الماء فيه، وعندئذٍ تزداد كثافته، ويرتفع ضغطه فيهبط جزء منه نحو سطح الأرض حول خط عرض 30 درجة شمالا وجنوبا "عروض الخيال" وينشأ عن ذلك تشكيل منطقتين للضغط المرتفع إحداهما في النصف الشمالي والثانية في النصف الجنوبي. بينما يتابع الجزء الباقي من الهواء تحركه في الطبقات العليا متجها نحو القطبين. وهناك تشتد برودته، ويزداد ضغطه، فيهبط عندهما على شكل تيارات هوائية هابطة تساعد في تكوين منطقتين من الضغط المرتفع.
وتتشعب التيارات الهابطة عند كل من خطي عرض 30 درجة شمالا وجنوبا إلى شعبتين قرب سطح الأرض، تتجه إحداهما نحو خط الاستواء على شكل رياح سطحية هي التي تعرف بالرياح التجارية أو الشرقية، وتتجه الشعبة الأخرى نحو كل من الدائرتين القطبيتين على شكل رياح سطحية أيضا تعرف بالرياح العكسية أو الغربية.
أما التيارات الهابطة عند القطبين فتتجه في هيئة رياح سطحية نحو كل من الدائرتين القطبيتين، هي الرياح القطبية. وتتقابل الرياح القطبية مع الرياح العكسية بالقرب من كل من الدائرتين القطبيتين. وينشأ عن تقابلهما تيارات هوائية صاعدة هي المسئولة، مع زيادة كمية بخار الماء في الهواء في تلك العروض، عن تشكيل منطقتي الضغط المنخفض حول الدائرتين القطبيتين الشمالية والجنوبية.
وتتشعب هذه التيارات الصاعدة في طبقات الجو العليا، فتتجه شعبة منها نحو كل من القطبين، حيث تبرد ويزداد ثقلها فتهبط إلى سطح الأرض، بينما تتجه شعبة أخرى نحو كل من خطي عرض 30 درجة شمالا وجنوبا حيث تبرد وتقل كمية الرطوبة بها فيزداد ثقلها وتهبط إلى سطح الأرض. وتعرف هذه الدورة بدورة الهواء العامة حول الكرة الأرضية.
ومن الشكل رقم "113" نتبين في الدورة الهوائية أربع مناطق تمتاز بالحركة الرأسية وهي تقع حول خط الاستواء، وخط عرض 30 درجة، 60 درجة تقريبا شمالا وجنوبا، ثم عند القطبين، والهواء يصعد في الأولى والثالثة فيساعد على وجود ضغط منخفض، ويهبط في الثانية والرابعة فيساعد على وجود ضغط مرتفع.
شكل "113": الدورة الهوائية ومناطق الضغط
والخلاصة هي أنه يوجد على سطح الأرض مناطق ذات ضغط منخفض وأخرى ذات ضغط مرتفع، وأن الرياح السطحية تهب من الضغط المرتفع إلى الضغط المنخفض، ومناطق الضغط المنخفض والمرتفع هذه تسمى بمناطق الرهو أو الركود لهدوء الهواء عندها. حيث تكون حركة الهواء إما صاعدة أو هابطة.
المناطق الرئيسية للضغط الجوي