الرياح وقوة تدرج الضغط، الرياح هي واحدة من أقوى الطاقات على سطح الكرة الأرضية، حيث تعبر الرياح عن حركة الهواء ويمكن أن تتولد عن ضغط الهواء من منطقة إلى أخرى، يمكن أن تختلف قوة الرياح اعتمادًا على ضغط جوي. هناك رياح خفيفة وعواصف أخرى في الغلاف الجوي. هذا يمكن أن يسبب الدمار، فالرياح لها أهمية كبيرة لأنها تلعب دورًا مهمًا في إنتاج الكهرباء، واليوم سنناقش موضوعًا يسمى الرياح وقوة تدرج الضغط.
الرياح وقوة تدرج الضغط
تدرج الضغط هو التغيير في الضغط الجوي عبر المسافة، والتغيرات الكبيرة على مسافات أقصر تساوي سرعة رياح أعلى، في حين أن البيئات التي تظهر تغير ضغط أقل مع المسافة تولد رياحًا أقل أو لا تولد رياحًا لأن الضغط الأعلى يتحرك دائمًا نحو ضغط هواء منخفض. في محاولة لتحقيق التوازن في الغلاف الجوي، تخلق التدرجات الحادة زخمًا أقوى.
ماذا يعني نشاط الرياح؟
ينتج عن صعود الهواء الدافئ المملوء بالرطوبة لرفع الهواء البارد وخفضه في طبقة التروبوسفير نشاط الرياح والسحب والأمطار الغزيرة بسبب الاختلافات في درجة الحرارة والضغط الجوي، ويمكن أن تكون هذه الرياح غير منتظمة وغير منتظمة. في حالات أخرى شديدة جدًا، عندما يكون ضغط الهواء منخفضًا نوعًا ما ويمنع سطح الهواء الدافئ تيارات الحمل الحراري، ويكون الطقس أكثر استقرارًا، لأنه في هذه الحالة لا يوجد تقريبًا أي اضطراب بسبب حركات الهواء الرأسية والتيار فالرياح، رغم قوتها، ثابتة وتسير في اتجاه أفقي، فنجد الطائرات. يطير الهواء التجاري في طبقة الستراتوسفير السفلى لتجنب الاضطراب، تحتوي هذه الطبقة أيضًا على حوالي 70 بالمائة من الغازات في الغلاف الجوي، بينما طبقة الستراتوسفير التي لها حجم أكبر، وبالتالي فإن ضغط الهواء في الستراتوسفير يصبح أقل، وطبقة الأوزون، والتي تتمحور في الأعلى. من الستراتوسفير، وهي واحدة من أهم الخصائص في هذه الطبقة من الغلاف الجوي، تقوم بتصفية الأشعة فوق البنفسجية. من الشمس، والتي بدورها يمكن أن تلحق الضرر بالحياة على السطح. قم بقياس طبقة التروبوسفير لأن الهواء القريب من الأرض يكون أكثر دفئًا من الهواء على الارتفاعات العالية ؛ هذه الظاهرة ناتجة عن امتصاص الأرض للحرارة والإشعاع من الشمس. بسبب هذا التدرج السلبي في درجة الحرارة فيما يتعلق بالارتفاع، يمكن أن يرتفع الهواء الدافئ ويولد تدفقًا حراريًا، مما يخلق رياحًا وسحبًا في الستراتوسفير تمتد حوالي 50 كيلومترًا (31 ميلًا) فوق مستوى سطح البحر عندما يتم امتصاص طبقة الأوزون بواسطة طبقة الستراتوسفير العليا. ينبعث ضوء الشمس من الحرارة، وتشع الحرارة إلى الأسفل، وترتفع درجات الحرارة مع الارتفاع.
المقياس الجغرافي لتدرج الرياح والضغط
الرياح وقوة تدرج الضغط، على خرائط الطقس الأرضية، يُصوَّر الضغط الجوي على أنه خطوط متساوية الضغط أو متساوية الضغط. هذه الخطوط، المعروفة أيضًا باسم خطوط الضغط، تكون متباعدة عادةً بمقدار أربعة مليبار (mbar). تشكل هذه المخططات دوائر حول أنظمة الضغط المرتفع والمنخفض على الخريطة. تشير الخطوط المتباينة إلى رياح قوية جدًا، وبما أن الضغط عادة ما ينخفض مع الارتفاع، يتم استخدام طريقة تنعيم تحول جميع المحطات إلى ضغط مستوى سطح البحر القياسي يبلغ 1013 ميجا باسكال أو 29.92 بوصة زئبق (بوصة زئبقية). منخفضة على المقاييس السينوبتيكية مثل تلك الموضحة على الخرائط التقليدية للأسطح، ويمكن أن تحدث التدرجات أيضًا على نطاقات أصغر بكثير من الأنظمة العالية والمنخفضة المرتبطة بخطوط العرض الوسطى، ومثال على ذلك اندلاع صغير يحدث أثناء عاصفة رعدية واحدة، وهو عمود من تدرج الضغط الناجم عن الهواء الجاف. تحت أو أثناء عاصفة رعدية. يتبخر المطر في هذا الهواء الجاف، مما يؤدي إلى التبريد، ويصبح الهواء الأكثر برودة أكثر كثافة، مما يؤدي إلى اندفاع ضغط هواء أعلى إلى السطح.
العلاقة بين سرعة الرياح وتدرج الضغط
يتم تحديد سرعة الرياح من خلال تدرج الضغط. ما هو التدرج اللوني لسرعة رياح معينة؟ وفقًا لكتيب جاك ويليامز للأرصاد الجوية، فإن “فرق الضغط بمقدار نصف رطل لكل بوصة مربعة بين المواقع التي تفصل بينها 500 ميل سيؤدي إلى تسارع الهواء الثابت إلى 80 ميلاً في الساعة خلال ثلاث ساعات”. المنطقة بالطبع، يمكن تقدير سرعة الرياح من خلال النظر إلى مسافات متساوية، ومن الصعب أن تكون دقيقة لأن عوامل أخرى مثل الاحتكاك وتأثير كوريوليس و “الدوران الخارجي” وخط العرض تؤثر على السرعة.
العلاقة الفيزيائية بين سرعة الرياح وتدرج الضغط
هناك نوعان من الضغط: الضغط الساكن هو ما يتم قياسه بواسطة البارومتر ويرجع ذلك أساسًا إلى وزن كل الهواء فوق النقطة. لا يتغير مع زيادة سرعة الرياح، لكن الاختلاف في الضغط الساكن بين المنطقتين يجعل الرياح كما هي، والضغط الديناميكي هو ما تشعر به عندما تقف في رياح قوية تدفع الأشياء بعيدًا أو تهبها بعيدًا، بشكل متناسب إلى مربع سرعة الهواء، ترتبط سرعة الرياح والضغط الجوي ارتباطًا وثيقًا، ويسمى أيضًا الضغط الجوي. تنشأ الرياح عن طريق تدفق الهواء من مناطق الضغط العالي إلى مناطق الضغط المنخفض، عندما يتغير ضغط الهواء فجأة على مسافة قصيرة، مما يؤدي إلى رياح قوية، وببساطة شديدة، يُطلق على معدل تغير ضغط الهواء بين مكانين “تدرج الضغط” أو يمكننا القول أيضًا أن الفرق بين الخطين متساويين الضغط يُعرف باسم تدرج الضغط. يكون اتجاه التدرج الضغطي بزاوية قائمة على خطوط متساوية الضغط، يتحرك الهواء (الرياح) من منطقة الضغط العالي إلى منطقة الضغط المنخفض، وتعتمد سرعة الرياح على فرق الضغط بين المكانين، وسرعة الرياح أعلى عندما يكون الضغط أعلى أو أكثر حدة، وتكون سرعة الرياح أقل، عندما يكون تدرج الضغط أقل أو ضحلاً.
العلاقة بين الرياح وقوة تدرج الضغط والأعاصير
العلاقة بين سرعة الرياح وقوة انحدار الضغط هي سبب الأعاصير، والرياح العاتية أثناء الإعصار ناتجة عن ضغط منخفض للغاية في مركز العاصفة، فعندما ينخفض الضغط أثناء الإعصار، سترتفع سرعة الرياح قريبًا اتبع، ورياح الإعصار القوية تقابل أدنى ضغط محلي.
ما هو تأثير كوريوليس؟
عندما يتدفق الهواء من ضغط مرتفع إلى ضغط منخفض لمسافة طويلة، ستدور الأرض تحتها، مما يتسبب في انحراف الهواء. يُعرف هذا بتأثير كوريوليس، وهذا هو سبب هبوب العواصف في اتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الشمالي وعكس اتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الجنوبي. غالبًا ما يعرض المتنبئون خريطة الضغط الجوي لشرح الطقس الحالي والمتوقع. يشير أي مكان به العديد من الخطوط المتشابكة معًا إلى تدرج ضغط كبير وبالتالي رياح قوية. في المناطق التي تكون فيها الخطوط متباعدة، ستكون هناك رياح خفيفة للغاية.
في نهاية مقالنا سوف نتعرف على الرياح وقوة انحدار الضغط، وكذلك نوع العلاقة بينهما، حيث أن هذه الرياح هي نتاج ضغط الهواء، وبالتالي فإن تدرج الضغط يلعب دورًا مهمًا في القوة. الرياح، وتجدر الإشارة إلى أنه إذا كان التدرج مع ضغط قوي، فقد يتسبب في حدوث أعاصير ورياح عاصفة، كذلك بينا الرياح وقوة تدرج الضغط.