بخشی از مقاله
انواع رطوبت سنج
1- سايكرومتر
معمولي‌ترين دستگاهي است كه از دو دماسنج دقيق جيوه‌اي تشكيل شده است. دور مخزن يكي از دماسنجها لاية نازك موسلين (Muslin) پيچيده شده كه به آن دماسنج مرطوب گفته ميشود و در هنگام كار دستگاه با يستي هميشه مرطوب بماند.
دماسنج خشك در دستگاه سايكرومتر درجه معمولي هوا را نشان مي‌دهد. وقتي رطوبت دور دماسنج بخار ميشود گرماي نهان جذب مولكولهاي آب گرديده و در نتيجه با بخار شدن آب دور پارچه، درجه حرارت در دماسنج تر كاهش مي‌يابد. اختلاف درجه حرارت دماسنج تر و خشك معياري براي محاسبه رطوبت نسبي است.
قرائت دماسنج تر بايستي در فاصله‌هاي ده تا بيست ثانيه صورت گيرد تا اين كه در دو قرائت متوالي درجه حرارت يكسان خوانده شود.
2- رطوبت نگار
اين دستگاه ثبت مداوم رطوبت هوا را انجام مي‌دهد. جسم حساس در اين دستگاه چند تار موي معمولي ميباشد كه با زيادشدن رطوبت هوا طول آن زياد شده و با كاهش رطوبت طول آن كم ميشود. به وسيله چند فنر و اهرم بسيار ظريف تغييرات طول مو به يك قلم كه روي بازوي فلزي نصب ميباشد، منتقل شده و اين قلم تغييرات رطوبت را روي يك استوانه چرخان يا ثبات رسم مي‌كند. طرز كار اين دستگاه مشابه دستگاه حرارت نگار ميباشد.
3- رطوبت- دمانگار
اين دستگاه به منظور اندازه‌گيري‌هاي دما و رطوبت نسب در كشتي‌هاي تجارتي به كار برده ميشود و تركيبي از دو دستگاه دمانگار و رطوبت نگار است كه در يك محفظه تعبيه شده‌اند. نوار كاغذي اين دستگاه به دو قسمت دما و رطوبت تقسيم شده است. قسمت بالايي نوار كاغذي تغييرات دما و قسمت پايين تغييرات رطوبت نسبي را نشان مي‌دهد. قلم‌هاي ترسيم كننده منحني‌هاي تغييرات دما و رطوبت نسبي به اجسام حساس به اين دو كميت مرتبط ميباشد و حركات آنها تابعي از حركات اجسام حساس است كه تغييرات آنها را بر روي كاغذ ترسيم مي‌نمايند.
توده‌هاي هوا (Air mass)
يك توده هوا عبارت است از حجم عظيمي از هوا كه خصوصيات فيزيكي آن بويژه از نظر دما و رطوبت و آهنگ كاهش دما (Lapse rate) در سطح افقي براي صدها كيلومتر تقريبا همسان باشد.
توده‌هاي هوا، خصوصيات اصلي خود را از سطحي كه بر روي آن تشكيل مي‌شوند، كسب مي‌كنند. براي اينكه توده‌هاي هوا شكل بگيرند لازم است هوا به مدت طولاني در يك منطقه ثابت باقي بماند، در نهايت گردش معمولي هوا موجب به حركت در آمدن آنها مي شود.
توده‌هاي هوا معمولا در بعضي از نقاط دنيا بيشتر از ساير مكانها تشكيل مي شوند به اين مناطق سرچشمه (Source region) گفته ميشود.
توده‌هاي هوا را با توجه به منشاء تشكيل آنها، طبقه بندي و نامگذاري مي‌كنند و با توجه به منشاء، نشانه‌هاي معيني را براي آنها به كار مي‌برند.
طبقه بندي توده هاي هوا
نام و نشانه مناطق منشاء خصوصيات
آركتيك A مناطق قطبي سردترين توده هواي زمستان
قطبي بري cP خشكي هاي جنب قطبي سرد و خشك و بسيار پايدار
قطبي بحري mP جنب قطبي و آركتيك سرد و مرطوب و ناپايدار
حاره اي بري cT بيابانهاي عرضهاي پايين بويژه صحرا و استراليا بسيار گرم و خشك و پايدار
حاره بحري mT اقيانوس هاي منطقه جنب حاره گرم و مرطوب، ناپايداري شديدتر به جهت كناره غربي اقيانوسها
استوايي E درياهاي استوايي و حاره گرما و رطوبت زياد
راديوسوند ( Radiosonde )
راديوسوندها از دستگاه هاي هواشناسي هستند كه براي اندازه گيري دما، رطوبت، فشار، سمت و سرعت باد در جو بالا بكار مي‌روند. دو عنصر ازن و تابش نيز مي تواند توسط اين دستگاه ها اندازه گيري شود.
راديوسوند يك سيستم سنجش از راه دور است و از دو لغت "Radio" به معناي انتشار دهنده راديويي و "Sonde" به معني پيام آور در زبان انگليسي قديم، تشكيل شده است.
دستگاه راديوسوند از دو قسمت اصلي «سنجش» و«فرستنده» تشكيل شده است، فرستنده ها پارامترهاي اندازه گيري شده را به گيرنده اي كه در سطح زمين قرار دارد، منتقل مي‌كنند.
راديوسوندها گاهي به وسيله هواپيما و گاهي به وسيله راكت به جو فرستاده مي شوند. اما معمولا آن ها را به زير بالون هاي هواشناسي كه تا ارتفاع 20 تا 30 كيلومتري صعود مي‌نمايند نصب و در جو رها مي‌كنند.
نمونه اي تصاوير راديوسوندها در آسمان
وقتي كه راديوسوند به ارتفاع تقريبي 30 كيلومتري بالاي سطح دريا مي رسد بالون مي تركد و راديوسوند همراه با نخ و بالون تركيده شده به طرف زمين به پائين مي افتد. پس از زمان 2 ساعت از پرتاب و در طول اوج گيري، راديوسوند به طور ثابت جريان پيوسته اطلاعات شامل دماي اتمسفر، رطوبت، داده فشار، سمت و سرعت باد در سطوح مختلف جو (تا ارتفاع تقريبي 30 كيلومتري) را از طريق شبكه ارتباطات به تجهيزات خودكار گيرنده درسطح زمين مي فرستد. مشاهدات راديوسوند Radio Observation يا به اختصار RAOB ناميده مي شود .
در تصوير زير مولفه هاي يك راديوسوند آورده شده است:
زماني كه دو توده هواي با دماي مختلف، در مسير حركتشان به هم مي‌رسند، حالت انتقال شديدي (از لحاظ دما، فشار، رطوبت، باد و غيره) در مرز بين آنها بوجود مي‌آيد.
اگر يك نفر همراه با توده هواي گرم به سمت شمال حركت كند، به تدريج و به طور يكنواخت با كاهش دما مواجه ميشود؛ سپس با برخورد به يك توده هواي سرد، دما به طور ناگهاني و شديد افت مي‌كند يعني تغييرات آهسته و يكنواخت در محل برخورد با توده سرد، به تغيير ناگهاني و غير مداوم تبديل ميشود. به اين خاطر اصطلاح خط ناپيوستگي (Line Of Discontinuity) در مورد مركز توده هوا به كاربرد، ميشود. عبارت جبهه (Front)
مترادف با خط ناپيوستگي است و امروزه به خوبي جانشين آن شده است. در واقع جبهه‌ها مرزهاي بين توده‌هاي هوا هستند. بر روي نقشه‌هاي هواشناسي جبهه‌ها را با يك خط نشان مي‌دهند.
سطحي كه دو توده هواي مجاور را از هم جدا مي‌كند سطح جبهه (Frontal Surface) ناميده مي شود.
انواع جبهه ها
بسته به حركت توده هاي هوا، انواع مختلف جبهه ها كه هر كدام خواص خود را دارند تشكيل مي شوند. اين جبهه‌ها عبارتند از:
- جبهه هاي گرم (warm fronts)ه
- جبهه هاي سرد (Cold fronts)ه
- جبهه هاي ساكن (Stationary fronts)ه
- جبهه هاي بند آمده (Occluded fronts)ه
انواع فشارسنج
ابزارهاي فشارسنجي
- فشار سنج جيوه اي
- فشار سنج فلزي
- فشار نگار
- فشار سنج جيوه اي( Mercury Barometer)
اين فشار سنج اساساً از يك لوله خالي از هوا درست شده است كه يك طرف آن مسدود و طرف ديگر آن كه باز است در ظرف پر از جيوه فرو برده شده است. فشار هواي بيرون، جيوه را از منبع به سمت داخل لوله مي راند. جيوه تا حدي كه وزن آن در داخل لوله، دقيقاً معادل نيروي ناشي از فشار هوا گردد در لوله فشار سنج بالا مي رود و سپس در حالت تبادل و سكون باقي مي ماند. با تغيير فشار هوا، سطح جيوه در داخل لوله نيز بالا و پايين خواهد رفت.
در شرايط نرمال جيوه به اندازه 92/29 ايچ يا 760 ميلي متر در لوله بالا مي آيد كه فشاري معادل 15/1013 ميلي بار است. جيوه در داخل لوله فشارسنج به دليل خاصيت كشش سطحي داراي يك سطح محدب است كه هنگام تعيين فشار، بايد بالاترين سطح محدب قرائت شود.
- فشار سنج فلزي (Aneroid)
فشار سنج فلزي وسيله اي است مكانيكي كه از يك محفظه قوطي شكل استوانه اي بدون هوا تشكيل شده است؛ با تغيير فشار هوا اين محفظه منقبظ يا منبسط مي شود.
با يك سيستم نسبتاً پيچيده كه مركب از تعدادي اهرم و قرقره است اين تغييرات بزرگ شده و به يك عقربه كه بر روي صفحه مدرجي حركت مي كند، منتقل مي شود. يك شاخص متحرك كه مي تواند در يك نقطه ثابت شود بر روي فشار سنج تعبيه شده است تا بتوان تغييرات فشار را نسبت به آخرين قرائت اندازه گيري كرد.
- فشار نگار (Barograph)
فشار نگار مشابه فشار سنج فلزي است با اين تفاوت كه اثر تغييرات فشار در محفظه بدون هوا، به يك قلم انتقال داده شده و قلم بر روي كاغذي كه دور يك استوانه چرخان پيچيده شده است خط پيوسته اي را رسم مي كند.
محور عمودي اين صفحه بر حسب واحد فشار و محور افقي آن بر حسب ز
مان مدرج شده است كه معمولاً براي هر دو ساعت يك خط وجود دارد. فشار نگارهاي دقيقي هم ساخته شده است كه قادرند تغييرات فشار را تا يك دهم ميلي بار اندازه گيري نمايند اين دستگاهها ميكروباروگراف ناميده شده اند.
سيكلون ها و آنتي سيكلون ها
- چرخند يا سيكلون (Cyclone)
يك چرخند يا سيكلون، منطقه اي است از هواي كم فشار و تقريبا دايره اي شكل كه قطر آن ممكن است به صدها كيلومتر برسد. اين منطقه از هوا در نيمكره شمالي در خلاف جهت عقربه هاي ساعت و در نيمكره جنوبي در جهت حركت عقربه هاي ساعت در چرخش م
ي باشد؛ در چنين ناحيه اي كمترين مقدار فشار جوي در مركز بوده و در امتداد شعاع و به طرف خارج از مركز مقدار فشار افزايش مي يابد؛ در واقع سيكلون يك مركز كم فشار است.
هرچند باد تحت تاثير گراديان فشار (اختلاف فشار بين دو مركز فشار) به جريان مي افتد اما در سيكلون، جريان هوا تحت تاثير نيروي اصطكاك، كوريوليس و نيروي گريز از مركز به جاي اينكه به طور مستقيم به سمت مركز كم فشار باشد در امتداد خطوط هم فشار مي وزد و با جهت گراديان فشار زاويه نسبتا بزرگي مي سازد.
در نيمكره شمالي به حركت پادساعتگرد، گردش چرخندي (Cyclonic Circulation) گفته مي شود نكته قابل توجه اينكه چرخند بر خلاف آنچه از نامش تداعي ميشود هيچ توفان مخرب و خطرناكي را ايجاد نمي كند بلكه تنها يكي از الگوهاي متعارف آب و هوايي عرض هاي مياني است. گرچه گراديان هاي شديد فشار در مناطق كم فشار عرض هاي مياني، وزش بادهاي شديدي را يه دنبال مي آورد؛ اما اين بادها را نبايد با توفندها و يا چرخند هاي حاره اي يكي دانست.
- واچرخند يا آنتي سيكلون(Anticyclone)
مناطق پرفشار، مدور و غيرمنظم را كه جهت حركت آنها در جهت حركت عقربه هاي ساعت است، واچرخند يا آنتي سيكلون مي نامند.
از آنجا كه جهت حركت باد در آنتي سيكلون ها بر خلاف جهت حركت باد در سيكلون ها مي باشد بنابراين به آن حركت، واچرخندي و چنين سيستمي را سيستم واچرخندي مي گويند.
آنتي سيكلون ها در شرايط هوا و اقليم نقش بسيار مهمي دارند.
از نظر ديناميك، آنتي سيكلون ها از بسياري جهات شبيه سيكلون ها هستند. در واقع مي توان گفت آنتي سيكلون ها مراكز پرفشار بوده و حركت هوا در آنها از مركز به اطراف و از بالا به پايين بوده و در نيمكره شمالي گردش هوا در آن در جهت حركت عقربه هاي ساعت و در نيمكره جنوبي بر خلاف جهت حركت عقربه هاي ساعت ميباشد.
همانطور كه فعاليتهاي چرخندي توام با ايجاد بادهاي نسبتا قوي مي باشند، واچرخندهاي قوي نيز با جريان هاي هواي سرد و چگالي كه از قطب به طرف عرض هاي جغرافيايي پايين حركت مي كنند، به راه مي افتند و بادهاي قوي را در اين مدارها ايجاد مي كند كه به آن باد شمالي (Norther) گفته مي شود.
ساختار اتمسفر
اتمسفر زمين را بر حسب چگونگي روند دما، اختلاف چگالي، تغييرات فشار، تداخل گازها و سرانجام ويژگيهاي الكتريكي به لايه‌هاي زير تقسيم كرده‌اند:
1- تروپوسفر (Troposphere)
2- استراتوسفر (Stratosphere)
3- مزوسفر (Mesosphere)
4- يونسفر (Ionosphere)
5- اگزوسفر (Exosphere)
