دما - temperature
دما – هوا شناسی در پرواز – درس 2
جولای 16, 2018

جو زمین – هواشناسی در پرواز و خلبانی

 

1- ساختار و خصوصیات جو کره زمین ( Composition of Atmosphere )

به هوای اطراف کره زمین یا به عبارتی به لایه گازی شکل موجود در اطراف سیاره زمین جو یا آتمسفر ( Atmosphere )  می گویند. آتمسفر دارای وزن است که وزن این لایه گازی برابر است با 58 x 1014 تن می باشد. به دلیل وجود جاذبه ( Gravity ) حدودا نصف کل وزن آتمسفر تا ارتفاع 18000ft پایی قرار دارد. وجود آتمسفر در اطراف سیاره زمین یک موهبت محسوب می شود چراکه چنانچه اتمسفری در اطراف زمین وجود نداشت حیاتی در زمین شکل نمی گرفت، اقیانوسی وجود نداشت و همچنین دمای هوا در روزها به مثبت 122 درجه سانتیگراد و در شب ها به منفی 152 درجه سانتیگراد می رسید.

 

گازهای تشکیل دهنده اتمسفر

1- گاز نیتروژن (  N) حدود 78%

2- گاز اکسیژن ( O2 )  حدود 21%

3- گاز آرگون ( Ar )  در حدود %0.9

4- گاز های دیگر در حدود 0.1%  مثل بخار آب، گاز هلیوم، گاز نئون، منواکسید کربن، گاز متان و …

 

گازهای تشکیل دهنده اتمسفر

گازهای تشکیل دهنده اتمسفر

 

همانطور که در قسمت بالا اشاره کردیم تقریبا حدود 99 درصد گازهای جو زمین را گاز نیتروژن و گاز اکسیژن تشکیل می دهند و تنها 1 درصد شامل گازهای دیگرمی شود. وجود این گازها به تناسب نقش مهمی را در حفظ تعادل گرمایی کره زمین بازی می کند. به طور مثال افزایش بی رویه ی گاز دی اکسید کربن موجب گرم شدن جو کره زمین می شود و در طولانی مدت سبب بروز مشکلات اساسی برای محیط زیست و اکو سیستم کره زمین می شود. امیدواریم که دولتمردان و مردم به این موضوع بیشتر فکر کنند و در حفظ اکو سیستم کره زمین بیشتر بکوشند چراکه تنها خانه ی ما کره زمین است.

 

2- ساختار جو زمین – Structure of Atmosphere

جو کره زمین بر حسب دما ( Temperature ) به قسمت های مختلف تقسیم می شود که به بررسی آنها می پردازیم.

 

ساختار جو زمین - Structure of Atmosphere

ساختار جو زمین

 

الف- تروپوسفیر ( Troposphere )

ارتفاع لایه تروپوسفیر تحت شرایط اتمسفر استاندارد بین المللی ( ISA ) در استوا به 60 هزار پا، در عرض متوسط به 36 هزار پا و در قطب ها به 20  هزار پا می رسد که ارتفاع تروپوسفیر به دو عامل عرض جغرافیایی ( Latitude )  و فصل سال ( Season ) بستگی دارد. لازم به ذکر است که همان طور که اشاره کردیم در فصول مختلف ارتفاع این لایه متغییر می باشد. به طور مثال تروپوسفیر در تابستان ها به دلیل هوای گرم دارای ارتفاع بیشتری است نسبت به زمستان ها که هوا سرد می باشد. دلیل این موضوع هم واضح است، چون هوای گرم منبسط شده و به سمت ارتفاعات صعود میکند و برعکس هوای سرد دارای تراکم بیشتری می شود و کمتر میل به صعود پیدا می کند.

 

خصوصیات لایه تروپوسفیر به شرح زیر می باشد:

1- نزدیک ترین لایه به سطح کره زمین میباشد

2- بیشترین تغییرات آب و هوای یا به عبارتی جوی از قبیل طوفان ها، تشکیل ابر، حرکات عمودی و افقی هوا، باران و … در این لایه شکل می گیرد.

3- دمای هوا با افزایش ارتفاع کاهش پیدا می کند و با کاهش ارتفاع افزایش پیدا می کند که به این حالت و تغییر دما به دلیل افزایش و یا کاهش ارتفاع را لپس ریت ( Lapse Rate ) می گویند.

4- فشار هوا با افزایش ارتفاع کاهش پیدا می کند و بالعکس.

5- سرعت حرکت باد با افزایش ارتفاع افزایش پیدا می کند.

6- ضخامت این لایه در فصول گرم بیشتر است از ارتفاع آن در فصول سرد سال.

7- حدود 75 درصد از جرم کل اتمسفر در این لایه می باشد.

 

ب- لایه پلنتری باندری (( Planetary Boundary Layer ( PBL )

پایین ترین قسمت لایه تروپوسفیر ( Troposphere ) را Planetary Boundary Layer می گویند. همچنین این لایه را با نام ( (Atmospheric Boundary Layer (ABL) نیز می شناسند. ارتفاع این لایه ثابت نیست اما به طور میانگین ما بین 1000 متر تا 3000 متر می باشد.

پ- تروپوپاز ( Tropopause )

به مرز بین لایه تروپوسفیر که دارای هوای مرطوب و فعال می باشد با هوای پایدار و خشک لایه استراتوسفیر ( Stratosphere ) را تروپوپاز ( Tropopause ) می نامند.

تحت شرایط اتمسفر استاندارد بین المللی ( ISA ) تروپوپاز در قطبین از ارتفاع 20 هزار پایی، در عرض متوسط از ارتفاع 36 هزار پایی و در استوا از ارتفاع 60 هزار پایی شروع می شود و دما در این لایه 56- درجه سانتی گراد می باشد. محدوده تروپوپاز مکانی مناسب برای پرواز هواپیماهای مسافربری هست چراکه در این محدوده با افزایش ارتفاع دیگر دما کاهش محسوسی پیدا نمیکند که این موضوع سبب کارایی بالای هواپیما می شود و سوخت کمتری برای پرواز در این محدوده مصرف می شود. همچنین پدیده شدید بادهای فوقانی یا همان جت استریم ( Jet Stream ) در این قسمت اتقاق می افتد. لازم به ذکر است که در محدوده تروپوپاز معمولا ابری شکل نمیگیرد اما گاهی قله ابر های CB  و TS به این محدوده وارد می شود.

 

تروپوسفیر

تروپوسفیر

 

ت- استراتوسفیر ( Stratosphere )

بعد از تروپوپاز لایه استراتوسفیر ( Stratosphere ) شروع می شود که این لایه از سطح دریا حدودا 11 کیلومتر فاصله دارد و ارتفاع آن تا 50 کیلومتری سطح دریا یا به عبارتی تا 160 هزار پایی ادامه دارد. در استراتوسفیر ابتدا دما با افزایش ارتفاع کاهش می یابد ( تا 25 کلیومتری از سطح زمین ) و سپس در قسمت بالای لایه دما با افزایش ارتفاع افزایش می یابد به طوری که در بالاترین قسمت این لایه میانگین دما تنها مقداری کمتر از صفر درجه سانتی گراد می باشد و این امر به دلیل وجود گاز ازن O3 می باشد.

لازم به ذکر است که یکی از معجزه های طبیعت در این لایه اتفاق می افتد و آن چیزی نیست جز تشکلیل گاز ازن. گاز ازن به واسطه ترکیب فتوشیمی در ارتفاع 25 تا 35 کیلومتری از سطح زمین در این لایه شکل می گیرد.

 

ج- استراتوپوز ( Stratopause )

به مرز میان استراتوسفیر و مزوسفر ( Mesosphere )، استراتوپوز می گویند و حدودا در 50 کیلومتری از سطح زمین قرار دارد.

 

خ- مزوسفر ( Mesosphere )

به لایه ای از اتمسفر که در میان استراتوسفیر و ترموسفیر ( Thermosphere )  واقع شده است مزوسفر می گویند که ارتفاع این لایه از 50 کیلومتری سطح زمین تا 90 کیلومتری ( 290 هزار پایی ) آن ادامه دارد. در این لایه با افزایش ارتفاع دما کاهش می یابد تا جایی که در بالاترین قسمت آن شاهد دمای -100 درجه سانتی گراد هستیم. همچنین در این لایه از اتمسفر لایه های نازک از ابر، که به ابرهای کریستالی ( Noctilucent Clous )  معروف هستند شکل می گیرد.

 

د- مزوپاز ( Mesopause )

به مرز بین مزوسفر و ترموسفر که در حدود 90 کیلومتری بالای سطح زمین واقع شده است مزوپاز می گویند.

 

ذ- ترموسفر ( Thermosphere )

نام دیگر این لایه، کره حرارتی است و این لایه از حدود 90 کیلومتری سطح زمین آغاز و تا 10,000 کیلومتری سطح زمین امتداد می یابد. در ترموسفر دما با افزایش ارتفاع افزایش می یابد که این موضوع به دلیل وجود اشعه ماورای بنفش است. در این لایه دما گاهی تا 1500 درجه سانتی گراد می رسد.

 

س- یونیسفر ( Ionosphere )

به سطح پایینی ترموسفر که از  مزوپاز شروع می شد و در تا ارتفاع 600 کیلومتری از سطح زمین امتداد دارد یونیسفر می گویند. در این لایه، گازهای موجود در اثر تابش اشعه خورشید و اشعه کیهانی ( Cosmic Ray ) یونیزه می شوند که این امر از ورود اشعه های خطرناک همچون اشعه ماورای بنفش و پرتوی ایکس به سطح زمین جلوگیری می کند. همچنین به دلیل محیط الکتریکی موجود در این لایه، از این لایه برای بازتاب امواج رادیویی بهره می گیرند.

یونسفر خود به چهار قسمت تقسیم می شود که عبارتند از:

D، E، F1 و F2 تقسیم می شوند.

 

ش- اگزوسفر ( Exosphere )

بالاترین قسمت ترموسفر که بالای لایه ی یونسفر ( Ionosphere ) واقع شده است را  اگزورسفر می گویند که این لایه از حدود 600 کیلومتری سطح زمان آغاز و تا 10,000 کیلومتری امتداد دارد. در این قسمت از جو، شهاب سنگ ها پس از برخورد با این لایه شکسته شده و در اثر ایجاد اصطکاک به وجود آمده از خود نور متساعد می کنند.

 

ساختار جو زمین بر حسب ارتفاع لایه های اتمسفر

ساختار جو زمین بر حسب ارتفاع لایه ها – آموزش خلبانی

 

 

ارائه شده توسط مرکز آموزش خلبانی پایلوتس کالج

خلبان امیری

Sharing is caring!

2 دیدگاه ها

  1. alireza گفت:

    به نکته ریزی اشاره کردی!!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

shares