فصل اول - آب و هوا

[Dr Ernesto]

چرخه آب

در اواسط قرن هفدهم ،دانشمندان توانستند مقدار آب دريافت زمين را به دقت اندازه گيرى کنند ومقايسه اى ميان مقدار آن ،با مقدار آبى که در رودها جريان دارد به عمل آورند.اين اندازه گيرى ها نشان داد که زمين شايد 5 برابر بيشتر از آنچه که در رودها جريان دارد،آب دريافت مى کند. در اين صورت مسئله ،پيچيده تر شد((بقيه آب ها به کجا مى رود؟))
آب در حرکتى مداوم است و از هوا به زمين واز زمين به هوا مى رود. به اين حرکت دوره اى ،چرخه آب مى شود. همه ساله حدود 500 هزار کيلومتر مکعب آب تبخير مى شود وبه هوا مى رودکه در حدود 86 درصد آن ،از سطح اقيانوسهاست.بقيه از سطح خاک ،درياچه هاى ورودها به هوا بر مى خيزد.

متجاوز از 97 درصد ذخيره آب زمين در اقيانوسهاست و3 درصد باقى مانده ،مقدار زيادى در قطبين به صورت يخ ذخيره است.مقدار آب زير زمين در مقايسه با آب هاى سطحى ،بسيار زيادتر است در اين صورت آبى که در اتمسفر وجود دارد در مقايسه با بقيه بسيار اندک است، زيرا کم بودن ظرفيت هوا براى نگهدارى بخار آب سبب کاهش آب در اتمسفر مى شود.
- آب ها از طريق ((فرسايش)) ،((حمل)) و((رسوبگذارى)) بيشترين تغييرات را در سطح زمين به وجود مى آورند.آبها به کمک ديگر عوامل طبيعى مثل باد، دائماً‌سنگ هاى سطح زمين را مى فرسايندوآنها را در گوديهاى زمين ته نشين مى کنند.اين رسوبات سرانجام سنگ هاى رسوبى را به وجود مى آورند.
- آبکره از نظر تامين آب آشاميدنى وکشاورزى ،توليد انرژى وحمل نقل ،فراهم آوردن غذا ومواد معدنى ،نقش مهمى در زندگى انسان دارد.

هوا
حياتى ترين ماده اى که همواره با آن سروکار داريم ،هوا است.هر کس معمولاً‌در طول روز 3 وعده غذا مى خورد وچند بارهم آب مى نوشد ولى به طور دائم به هوا نياز دارد.تحمل يک روز تشنگى وگرسنگى براى اغلب ما آسان است وحتى مى توان چندين روز بدون غذا زنده ماند .ولى هيچکس نمى تواند بيش از چند دقيقه بدون هوا زنده بماند.

ترکيب هوا
هوا در واقع مجموعه اى از گازها ،بخار آب وذرت گردغبار است.
بايد بگوييم که ترکيب هواى فعلى در قشرهاى مختلف آن متفاوت است ومقصود ما از ترکيب هوا، قسمتى از هوا است که روزانه با آن سروکار داريم.
ترکيب هوا معمولى را مى توان به دودسته گازها ، بخارها وذرات جامد معلق تقسيم بندى کرد.


لايه هاى هوا
ضخامت موثر هوا بر اساس عوامل مختلف مثل ترکيب شيميايى،دما و ويژگيهاى الکترومغناطيسى تقسيم بندى مى کنند.

1- ترکيب شيميايى

هوموسفر- ترکيب اين لايه از هوا ،همان است که قبلاٌ بررسى کرديم.ضخامت آن 80 تا 100 (به طور متوسط 90) کيلومتر است.

هتروسفر- از ارتفاع متوسط 90 کيلومترى به بعد ،ترکيب هوا تغيير مى کند وگازها، به لايه هاى مختلف تفکيک مى شوند.


2- تغييرات دما(تقسيم بندى لايه هاى هوائى)

هوا بر اساس دما، به چهار لايه تروپوسفر ،استراتوسفر، مزوسفر، وترموسفر تقسيم مى شود. اين چهار لايه به وسيله سه سطح موسوم به تروپوپوز،استراتوپوز ومزوپوز از هم
جداشده اند.

تروپوسفر- اين لايه هوا،از سطح زمين تا ارتفاع 18-8 کيلومتر ادامه دارد وسنگين ترين قشر هوا است.دماى هوا در اين قشر با افزايش ارتفاع کاهش مى يابد .ابرها معمولاٌ در اين لايه متمرکزند .اين لايه به سطح تروپوپوز محدود مى شود.

استراتوسفر-اين لايه روى تروپسفر قرار مى گيرد وتا ارتفاع متوسط 52 کيلومتر ،گسترش دارد وبه سطح استراتوپوز محدود است.در وسط اين لايه ،قشرى به نام ازونوسفر وجود دارد که حاوى اوزون است. از آنجا که قشرهاى بالايى استراتوسفر گرمتر وبنابراين سبکترند، ،لذا قشرهاى اين قسمت از هوا ،پايدارند ووطبقه بندى خوبى دارند وبه همين جهت به نام استراتوسفرنامگذارى شده اند

مزوسفر – اين لايه از ارتفاع 52 تا 80 کيلومترى گسترش دارد وچون در فرآيند حرارت زايى انجام نمى گيرد .دماى آن با افزايش ارتفاع کاهش مى يابد ودر قسمت هاى بالايى اين لايه يعنى در سطح مزوپوز،به 90- درجه سانتى گراد مى رسد.

ترموسفر- اين لايه قسمت فوقانى هوا را تشکيل مى دهد وبه علت جذب پرتوهاى فرابنفش با طول موج کوتاه ،دماى آن با افزايش ارتفاع ،افزايش مى يابد ودر قشرهاى بالايى به 1000 درجه سانتيگراد مى رسد.


لايه اوزون

در ارتفاعى بين 20 تا 50 کيلومترى (يعنى در استراتوسفر) لايه اى از گاز ازون قرار دارد که نه در دسترس ونه قابل مشاهده است .با اين حال،زندگى کاملاً‌به وجود آن بستگى دارد.لايه ازون مانند سپرى بين ما واشعه خطرناک فرابنفش خورشيد قرار گرفته است اين اشعه پوست را بشدت مى سوزاند ودر صورت تابش مداوم وشديد ،سرطان پوست ايجاد مى کند.اشعه فرابنفش براى گياهان وجانوران هم مضر است وبر سلامت آنها تاثير مى گذارد.
در سال 1986 ،دانشمندان به قسمت هايى استراتوسفر برخورد کردند که در آنجا اصلاً ازون وجود نداشت .يکى از اين مناطق ،بالاى قطب جنوب بود.منطقه کوچکترى هم در بالاى قطب شمال يافت شد. از آن سال به بعد ،اين سوراخ ها در فصلهاى معينى ظاهر مى شوند ودر طول فصل هاى بعدى از ميان مى روند.


ويژگى هاى الکترومغناطيسى هوا
امواج راديو در لايه هاى مختلف هوا به طور مداوم منعکس مى شوند وبه اين ترتيب انتشار مى يابند. لايه هاى مختلف هوا،امواج مختلفى را منعکس مى کنند وعلاوه بر آن ،ويژگيهايى دارند که بر اساس آنها،هوا را به دولايه موسوم به يونسفر وماگنتوسفر تقسيم مى کنند.

يونسفر- بخشى از هوا را که در ارتفاع 80 تا 400 کيلومترى قرار دارد وحاوى ذرات با بارالکتريکى است،به نام يونسفر مى خوانند. البته ضخامت قسمتى از هوا که در آن يون ها تشکيل مى شوند،بيشتر است وتا ارتفاع 1000 کيلومترى مى رسد،ولى عملاً‌ تمرکز يونها در بخشى است که گفته شد وبه همين خاطر اين قسمت را يونسفر مى گويند.

ماگنتوسفر- زمين همانند يک آهنرباى قوى در اطراف خود يک ميدان مغناطيسى ايجاد مى کند.شعاع عمل اين ميدان ،محدود به هواى کره نيست وتا فواصل خيلى دورتر نيز،گسترش دارد. خطوط نيروى اين ميدان مغناطيسى ماگنوسفر را مى سازند.
ماگنوسفر زمين را در برابر ذرات باردار خطرناکى که از ساير نقاط فضا به سمت زمين مى آيند محافظت مى کند.

دماى هوا
منبع اصلى گرماى هواى خورشيد است. البته زمين نيز به عنوان يک منبع گرما،از خود انرژى حراراتى منتشر مى کند،ولى نقش آن در برابر نقش خورشيد ناچيز است.نور خورشيد،به جو زمين مى رسد،ولى هوا قادر نيست تمامى انرژى حرارتى خورشيد را به خود جذب کند ،بلکه بيشتر انرژى خورشيد از هوا عبور مى کند وبه زمين مى رسد وپس از انعکاس مقدارى از آن سبب گرم شدن هوا مى شود.


عوامل موثر بر تغييرات دماى هوا
دماى هوا،دايم در حال تغيير است عواملى چون ارتفاع ،عرض جغرافيايى وچرخش بر ميزان دماى هوا موثرند.

1- ارتفاع
به طور کلى در لايه هاى زيرين هوا يعنى تروپسفر که در زندگى روزمره با آن سرکار داريم ،دماى هوا با افزايش ارتفاع از سطح زمين ،کاهش مى يابد


2- عرض جغرافيايى
علت تفاوت دما در عرض هاى جغرافيايى مختلف، نحوه تابش نور خورشيد است در عرض هاى جغرافيايى کم ونواحى استوا،نور خورشيد تقريباً به حالت قائم مى تابد.اما هر قدر به عرض هاى جغرافيايى بالاتر نزديک مى شويم،زاويه تابش کمتر مى شود. به عبارت ديگر ،مقدار معينى از انرژى خورشيد در منطقه استوا ،به يک متر مربع از سطح زمين مى تابد وآن را به خوبى گرم مى کند،در صورتى که در عرض هاى جغرافيايى بالاتر نزديک مى شويم،زاويه تابش کمتر مى شود


3-چرخش زمين
با طلوع خورشيد انرژى آن به زمين مى رسد وزمين شروع به گرم شدن مى کند.کمى طول مى کشد تا تشعشع حرارتى زمين آغاز شود واين پديده در تمام طول روز ادامه دارد.دماى روزانه در يک روز آفتابى در ساعت 14 به حداکثر خود مى رسد وپس از آن ،شدت تابش کم شده وبعد از غروب آفتاب متوقف مى شود.



اثر گلخانه اى
هواى داخل گلخانه ها ،((دم کرده)) است وحالت شرجى دارد. علت آن است که سقف گلخانه با شيشه پوشيده شده وهواى گرمى که به بالا مى رود، به آن برخورد مى کند ونمى تواند خارج شود. در نتيجه گرماى محيط حفظ مى شود.

نظير چنين پديده اى ،در هوا نيز اتفاق مى افتد. امواج کوتاهى که از خورشيد منتشر مى شود،به آسانى از لايه هاى هوا مى گذرد وجذب زمين مى شود ولى زمين پس از گرم شدن ،انرژى حرارتى خود را فقط به صورت امواج با طول موج بلند منتشر مى سازد.وجود بخار آب ودى اکسيد کربن در هوا، تا حد زيادى مانع از عبور امواج بلند منتشره از سوى زمين شمى شود وبنابراين ،دماى هوا در طول شب يا زمستان افت زيادى نمى کند.در واقع بخار آب ودى اکسيد کربن هوا مانند شيشه سقف گلخانه ها عمل مى کنند وبه همين دليل،اين اثر را پديده گلخانه اى مى نامند.


وارونگى دمايى
کسانى که در شهر تهران زندگى مى کنند،مى دانند که در بعضى از روزها وبه ويژه در فصل زمستان ،رسانه ها اعلام مى کنند که به علت پديده وارونگى ،آلودگى هوا شهر بيشتر خواهد شد. آيا مى دانيد اين پديده چيست؟
در حالت عادى ،با افزايش ارتفاع از سطح زمين ،دماى تروپوسفر کاهش مى يابد وهواى مجاور سطح زمين گرمتر وبنابراين سبکتر از قشرهاى بالايى است که اين امر سبب حرکت صعودى وجابجايى هوا مى شود.اما گاهى وضعيت برعکس مى شود،يعنى در قشرهاى مجاور سطح زمين، با افزايش ارتفاع،دما هم افزايش مى يابد.در چنين مواردى،به علت سرد تر وسنگين تر بودن هواى پايين حرکت صعودى وجابجايى هوا وجود ندارد وهوا به حالت سکون در مى آيد.چنين وضعيتى را وارونگى مى نامند


گرم شدن هواى زمين
در طول قرن اخير ،ميانگين دماى هوا زمين معادل 5/. درجه سانتيگراد بالارفته است. با آنکه ممکن است فکر کنيد اين مقدار ناچيز است،اما همين مقدار هم نشان مى دهد که زمين در حال گرم شدن است.


فشار هوا
طبق تعريف ،فشار هوا عبارت از نيرويى است که هوا در هر نقطه ،بر واحد سطح وارد مى کند،به عنوان مثال در کنار دريا ،بر هر سانتى متر مربع از هر سطحى،تقريباً‌ نيروى معادل يک کيلوگرم نيرو با 8/9 نيوتون اثر مى کند.


عامل فشار هوا چيست؟
فشار هوا ناشى از ضربات مولکولهاى هوا بر هر سطحى است که در مجاورت هوا قرار دارد.(بنابراين هر چه تعداد ضرباتى که به واحد سطح مى خورد بيشتر باشد،به همان نسبت فشار هوا هم بيشتر است).




باد
حرکت هوا را باد مى گوييم.علت وزش باد،اختلافات فشار هوا در دونقطه مجاور هم است و اين امر به نوبه خود ،به علت اختلاف دماى هوادر دوقسمت پيش مى آيد. در هواى آزاد،هرجا که هوا سرد باشد،سنگين تر است وفشار بيشترى دارد وبه سوى قسمت هايى که هوا گرم است،جريان مى يابد.به کمک دستگاههاى بادنما وبادسنج مى توان جهت وسرعت باد را
مشخص کرد.

بادهاى عمومى
هواى کره تحت تاثير انرژى حراراتى خورشيد،به طور دائم در حرکت است.هواى نواحى استوايى که عرض جغرافيايى کمترى دارند ،بيشتر از هواى نواحى با عرض جغرافيايى بالا گرم مى شود. به علت سبک تر بودن هواى گرم نسبت به هواى سرد تصور مى رود که هواى گرم نواحى استوا بايد به طرف بالا برود ودر اين حالت هواى سرد قطبى جاى آن را بگيرد. اگر زمين حول محور خود نمى چرخيد،چنين واقعه اى رخ مى داد.اما چرخش زمين،حرکت ساده اى را که گفتيم تحت تاثير قرار مى دهد.چرخش زمين سبب مى شود که جريان هوا به طور ساده ،مرکب از دومرکز پرفشار قطبى وکم فشار استوايى نباشد. بلکه در فاصله استوا تا قطب ،چندين مرکز پر فشار وکم فشار متوالى به وجود مى آيد وبا توجه به حرکت وضعى زمين مجموعه بادهاى ايجاد مى شود.

بادهاى موسمى
علاوه بر بادهاى دائمى که عملاً‌به طور مداوم مى وزند،بعضى بادها در طول سال وضعيت ثابتى ندارند .مثلاً‌فصل تابستان ،به علت گرم شدن هوا در بالاى قاره ها، مناطق کم فشار ايجاد مى شود، حال آنکه در سطح اقيانوس ها که دماى هواکمتر است ،مراکز پرفشار به وجود مى آيد ومجموعه آن سبب وزش بادهاى نسبتاً قوى از اقيانوس ها به قاره ها مى شوند.در زمستان ،وضعيت بر عکس مى شودويعنى دماى قاره کمتر از دماى اقيانوس ها است وبنابراين جهت اين بادها از قاره به اقيانوس خواهد بود.

نسيم دريا و نسيم خشکى
خشکى ها نسبت به درياها،زودتر گرم مى شوند وزودتر هم حرارت خود را از دست مى دهند.در طول روز، بر اثر تابش خورشيد،خشکى به سرعت گرم مى شود،حال آنکه هواى دريا نسبت به خشکى سردتر است وبنابراين در سطح دريا مرکزپرفشار ودر سطح خشکى مرکز کم فشار ايجاد مى شودکه نتيجه آن ،وزش نسيم از دريا به خشکى است.در شب زمين به سرعت سرد مى شود،حال آنکه دريا هنوز گرماى خود را از دست نداده است. بنابراين جاى مراکز کم فشاروپرفشار تغيير مى کندونسيم ،از خشکى به سطح دريا مى ورزد.

[Dr Ernesto]

بخار آب در هوا


تقريباً در تمام نقاط زمين،هوا هميشه مقدارى بخار آب همراه دارد ومى توان گفت که هواى خشک عملاً وجود ندارد.ولى مقدار بخار آب موجود در هوا در نقاط مختلف ،متفاوت است. براى بيان وضعيت بخار آب موجود در هوا در نقاط مختلف متفاوت است.براى بيان وضعيت بخار آب موجود در هوا از دو اصطلاح رطوبت مطلق، ورطوبت نسبى استفاده مى کنند.


رطوبت مطلق- جرم بخار آب موجود در واحد حجم هوا را ،رطوبت مطلق مى گويند. بايد توجه داشت که ظرفيت جذب بخار آب هوا محدود است ودر هر دما ،هوا قادر است مقدار مشخصى بخار آب را به خود جذب کند . اعداد به خوبى نشانگر اين واقعيت اند که هر چه دماى هوا بالاتر باشد،قابليت جذب بخار آن نيز بيشتر مى شود.


رطوبت نسبى- رطوبت مطلق هوا براى بيان کيفيت هوا کافى نيست،زيرا گاهى در هوايى که رطوبت آن 5 گرم در متر مکعب است ،به آسانى تنفس مى کنيم ،حال آنکه ممکن است در دماى بالاتر، با رطوبت 8 گرم در متر مکعب ،احساس خشکى کنيم.براى بيان کيفيت هوا از نقطه نظر مقايسه آن با حالت اشباع ،از اصطلاح رطوبت نسبى استفاده مى کنند.


اندازه گيرى رطوبت نسبى هوا
ساده ترين روش براى اندازه گيرى رطوبت نسبى هوا، استفاده از دو دماسنج مشابه است که در کنار هم قرار گرفته اند.
مخزن جيوه يکى از دو دماسنج را در پارچه اى مى پيچيند وپارچه را داخل ظرف آب قرار مى دهند وبه آن دماسنج تر مى گويند.اين دماسنج معمولاً دماى کمترى را نسبت به دماسنج ديگر(دماسنج خشک) نشان مى دهد،زيرا آبى که اطراف پارچه تبخير مى شود،مقدارى گرما از مخزن مى گيرد.

نقطه شبنم- در بعضى روزها در صبح زود ،بر روى برگ گياهان وگلبرگ گلها ،قطرات ريز آب را مى بينم که به آن شبنم مى گويند.در واقع بدون آنکه باران باريده باشد،زمين خيس است، علت تشکيل شبنم چيست؟
مقدار رطوبت لازم براى اشباع هوا در دماهاى مختلف فرق مى کند. فرض مى کنيم که در ابتداى شب،دماى هوا 20 درجه سانتيگراد ورطوبت مطلق آن 8/12 گرم در متر مکعب باشد. واضح است که چنين هوايى اشباع نيست.درطول شب دما کاهش مى يابد.هنگامى که دما به 15 درجه سانتيگراد برسد ،رطوبت موجود در هوا ورطوبت لازم براى اشباع آن در اين دما برابر مى شون.بنابراين ،هوا به حالت اشباع در مى آيد.دمايى را که در آن ،هواى غير اشباع با حالت اشباع در مى آيد ،نقطه شبنم مى گويند.




ابر و مه


ابر ومه - ابر، مجموعه اى از قطرات خيلى ريز آب با تکيه هاى کوچک يخ است .براى تشکيل ابر، بايد هواى مرطوب، سرد شود ودکاى آن به پايين تر از نقطه شبنم برسد .با تشکيل قطرات آب يا تکه هاى بخ ،اين ذرات در هوا معلق مى مانند ومجموعه آنها ،ابرها را تشکيل مى دهند.
از نظر کلى،ابر و مه تفاوتى ندارند ،فقط مه در قسمت هاى پايين وابر در نواحى بالا تشکيل مى شود.


اقسام ابر- ابرها در آسمان به شکلهاى مختلف ديده مى شوند ،از نظر ارتفاع با هم تفاوت دارند واز نظر توليد برف وباران نيز متفاوت اند.
اصولاً ابرها را به سه دسته کلى لايه اى (استراتوس)،توده اى (کومولوس) وپر مانند (سيروس) تقسيم مى کنند .ابرى که مشخصات دو دسته از اين ابرها را داشته باشد به نام هر دو ناميده مى شود (مثل ابرهاى سيرواستراتوس وسيروکومولوس )،از سوى ديگر ،اگر ارتفاع تشکيل ابر بيش از ارتفاع معمولى ابرها باشد در جلو نام آن پيشوند آلتو قرار مى دهند واگر ابر قدرت بارندگى داشته باشد،در جلو نام آن کلمه نيمبوس را به کار مى برند.

مه دود وباران اسيدى

در بالاى شهرهاى صنعتى بزرگ مانند تهران، در بيشتر روزهاى سال ساختمان هاى دوردست يا کوهها را به آسانى نمى توان ديد،زيرانوعى مه قهوه اى رنگ برفراز شهر قرار گرفته است.چنين وضعى را بويژه در مواقعى مى توان يافت که هواساکن وبدون باد باشد.به اين پديده مه دود فتو شيميايى مى گويند ،زيرا به کمک نور تشکيل مى شود.



نوع ديگرى از مه دودها ،محتوى گوگردند.اين مواد،از سوختن نفت وگاز در نيروگاههاى برق وخانه هاى پديد مى آيندودر هواى ساکن ،چندين روز همچنان در بالاى شهر مى مانند.بروز حالت وارونگى ،توقف اين گازها را تشديد مى کند.اگر ترکيبات نيتروژنى يا گوگردى هوا به رطوبت مخلوط شوند وهمراه باران به سطح زمين برسند،گفته مى شود که باران حالت اسيدى دارد .البته باران اسيد ،به صورت برف وحتى مه هم اثر خود را ظاهر مى کندولزومى نداردحتماً‌ ((باران)) باشد.بديهى است چنين بارانى براى محيط زيست ،بسيار مضر است وبيشتر از همه ،گياهان را از بين مى برد.باران اسيد ،مواد غذايى مفيد خاک را هم تجزيه مى کند واز مقاومت گياه در برابر بيمارى وحشرات مى کاهد. اگر اين آب اسيدى وارد نهرها ورودها شود ،به جانداران آن آسيب مى رساند.حتى باران اسيدى بر رنگ خودروها وروى کار ساختمان ها هم آسيب وارد مى آورد.



توده هوا وجبهه هوا

حجم بزرگى از هوا که رطوبت و دماى آن در جهت افقى يکنواخت باشد توده هوا نام دارد.وسعت توده هاى هوا به صدها کيلومتر مربع وارتفاع آنها به هزاران متر مى رسد.بسيارى از پديده هاى هواشناسى از قبيل گرم وسردن شدن شبانه روزى هوا، طوفان ها ونظاير آنها ،مربوط به توده هاى هواوحرکت آنها است.
معمولاً‌توده هاى هوا را برحسب مناطق جغرافيايى منشاء‌آنها در کره زمين، نامگذارى مى کنند(مثل توده هواى قطبى وتوده هواى استوايى که اولى از نواحى قطبى ودومى از نواحى گرم منشاء مى گيرند وهر دو در دو جهت مخالف به سوى عرضهاى جغرافيايى متوسط ،حرکت مى کنند.)


پيش بينى وضع هوا

معمولاً‌در پايان اخبار راديو وتلوزيون ،گزارشى از پيش بينى اداره هواشناسى درباره وضعيت هواى يکى ،دو روز آينده،ارائه مى شود.اگر چه بعضى وقتها اين پيش بينى ها دقيقاً اتفاق نمى افتند،اما بيشتر اوقات ،در حد چشمگيرى با آنچه که واقعاً رخ مى دهد ،انطباق دارند.پيش بينى هوا به کمک نقشه هاى هواشناسى انجام مى گيرد. براى تهيه اين نقشه ها ،در نقاط مختلفى از کشورها ايستگاههاى هواشناسى احداث مى کنند ودر اين ايستگاهها ،روزانه چند بار دما وفشار هواى محل را اندازه مى گيرند. به معلوم بودن فشار ودماى هوا در نقاط مختلف ،مى توان منحنى هاى هم فشار وهم دما را رسم کرد. در يک منحنى هم دما، نقاطى را که دماى يکسانى دارند،به هم وصل مى کنند.
نقشه هم فشار نيز مشابه نقشه هم دما است. با رسم نقشه هاى هم فشار وهم دما در سطح کشورمى توان انتظار داشت که هوا از قسمت هاى پرفشار وسرد به سوى قسمت هاى کم فشار وگرم حرکت کند وبا توجه به سرعت هوا،مى توان پيش بينى کردکه توده هواى موجود در مناطق پرفشار در چه زمانى به مناطق ديگر خواهد رسيد.

[Dr Ernesto]

آب وهوا (اقليم)

آب وهوا يا اقليم هر منطقه ،تابع دو عامل اصلى دما وبارش است. از آنجا که مقدار بارندگى رطوبت ودماى هوا در قسمت هاى مختلف متفاوت است.در مناطق مختلف زمين ،آب وهواهاى متفاوتى وجود دارد.

در اطراف استوا،مقدار بارندگى بيشتر از ميزان تبخير است.اين وضعيت در عرضهاى جغرافيايي40 تا 50 درجه نيز ديده مى شود.علت آن برخورد بادهاى مخالفى است که از جانب قطب ومنطقه معتدله مى وزند .در اين مناطق جبهه هاى پربارانى را تشکيل مى دهند.

عوامل موثر بر آب وهوا

عوامل موثر بر آب وهواى مناطق مختلف زمين عباراتند از:

◄ عرض جغرافيايى محل

◄ ارتفاع محل

◄ فاصله از محل دريا

◄ پستى وبلندى محل

◄ جهت ومنشاء وزش بادهاى عمومى


انواع آب وهوا

با توجه به عواملى که بر آب وهوا موثرند ،سطح زمين را به 3 منطقه به شرح زير تقسيم مى کنند.
- منطقه حاره يا گرمسيرى ،که بين مدارهاى 23/5 درجه شمالى وجنوبى قرار دارد.
- مناطق معتدله (شمالى وجنوبى) که بين مدارهاي23/5درجه و66/5 درجه شمالى وجنوبى واقع اند
- مناطق قطبى (شمالى وجنوبى) ،که در عرض هاى جغرافيايى بالاتر از 66/5 درجه تاقطب قرار دارند

آب دريا

اولين فضانوردانى که از فاصله هاى دور زمين را ديدند به آن نام((سياره آبى)) دادند .زيرا بيشتر سطح زمين را آب پوشانده است. آب اقيانوسها،درياها ودرياچه ها ،رودها ،آبهاى زيرزمينى ،توده هاى يخ وبرف وحتى بخار آب موجود در هوا را که پوشش ناپيوسته اى از آب در سطح يا در نزديک سطح زمين تشکيل داده اند مجموعاً‌((آب کره))مى گويند.

اقيانوسها
97/2 درصد حجم آب کره زمين در اقيانوسها ودرياها ذخيره است.اقيانوسها ودرياها از جهات مختلف در زمين شناسى اهميت دارند.امواج اقيانوسى موجب تغيير شکل سواحل مى شوند. جريان هاى اقيانوسى در تعديل آب وهواى خشکيهاى مجاور موثرند.اقيانوس ها محل ته نشست نهايى بيشتر رسوباتى هستند که از خشکى هاى زمين حل مى شوند.

ويژگيهاى آب دريا
گرچه ممکن است خصوصيات آب دريا به طور محلى تغييرات چندانى نشان ندهد،ولى در مقياس وسيع، اين تغييرات زياد است. گذشته از نوع جانداران،آب دريا از نظر ترکيب ،شورى،گازهاى محلول،دما چگالى وميزان ذرات معلق تغيير مى کند.
املاح- تقريباً تمام عناصر موجود در پوسته زمين هر چند به مقدار ناچيز، در آب اقيانوسها هم يافت مى شود.
مقدار نمک هاى محلول در اقيانوسها به طور متوسط به طور ساليانه .اگر يک ليتر آب دريا تبخير مى شود ،به طور متوسط حدود 5/34 گرم نمک به جاى مى ماند.فراوانى نمک هاى مختلف آب دريا را در جدول زير مى بينيد.
مقدار نمک هاى محلول در آب اقيانوسها را معمولاً برحسب گرم بر کيلوگرم آب بيان مى کنند وبه آن((درجه شورى)) مى گويند. بنابراين شورى ،متوسط آب اقيانوسها 5/34 گرم برکيلومتر است.

گازها- گازها هم مانند مواد جامد در آب دريا يافت مى شوند ودر اين ميان اکسيژن ودى اکسيد کربن مهمتر از بقيه اند. وجود اين گازها براى جانداران ساکن آب اهميت بسيار دارد.

دما- در درياهاى باز ،دماى سطحى آب از حدود 3- درجه سانتيگراد در نواحى قطبى تا 32+ درجه سانتيگراد در مناطق استوايى مى رسد.عامل اصلى گرم کننده آب دريا اشعه خورشيد است که تا عمقى متجاوز از صدمتر در آب دريا نفوذ مى کند وبيشتر گرماى آن در نزديکى سطح آب جذب مى شود.

فشار- فشار آب با افزايش عمق،زياد مى شود. در مقابل هر ده متر عمق،يک اتمسفر بر فشار آب اضافه مى شود.با اين ترتيب،در نقاط عميق اقيانوس ،فشار بسيار زياد است.

چگالى- چگالى آب درياها به عوامل مختلفى مثل شورى ،دما ومقدار مواد معلق در آن بستگى دارد.هرچه آب شورتر ،سردتر وداراى مواد معلق بيشترى باشد چگالتر است.

حرکات-آب اقيانوسها ودرياها عمدتاٌ‌در حال حرکت است.اين حرکت علل مختلفى دارد که از ميان آنها مى توان اثر بد (موج)،نيروى گرانشى ماه وخورشيد(جزر ومد) را نام برد.

امواج- موج آن عبارت از حرکت منظم ذرات آب به طرف بالا وپايين است که به صورت چين هايى در سطح آب ديده مى شود.وقتى که باد بر سطح آب مى وزد،در اصطکاک اين دوباهم،چين هايى در سطح آب پديد مى آيد که در جهت باد پيوسته به جلو رانده مى شود.

جريان هاى اقيانوسى- عوامل مختلفى موجب مى شوند که توده هاى آب در امتداد سطح يا در عمق اقيانوسها به حرکت درآيند.اين گونه حرکات آب را در جريان هاى سطحى وعمقى مى خوانند.

جريان هاى سطحى- عامل مهم جريان هاى سطحى اقيانوسها، بادهاى عمومى کره زمين اند. زمانى که باد در امتداد سطح آب مى وزد ،علاوه بر توليد موج ،مى تواند آبهاى سطحى را به آهستگى به جلو براند وجريان هاى اقيانوسى ايجاد کند.اين جريانها وسعت بسيار ولى معمولاً‌عمق کمى دارند.درايجاد جريان هاى سطحى اقيانوسى عوامل ديگرى از قبيل حرکت وضعى زمين،اختلاف چگالى آب وشکل بستر اقيانوسها نيز موثرند.

جريان هاى عميق- چنانکه ديديم ،چگالى آب درياها واقيانوس هابه علت تغيير دما،شورى ميزان مواد معلق موجود در آنها در نقاط مختلف متفاوت است.اختلاف چگالى آب اقيانوسها در نقاط مختلف ،موجب جابجايى آب وتشکيل جريان هاى قائم مى شود.


شکل شناسى بستر اقيانوسها

از اواسط قرن بيستم ميلادى با استفاده از دستگاههايى که زمان رفت وبرگشت امواج صوتى را از سطح تا کف دريا به آسانى تعيين مى کرد.دانشمندان توانستند ژرفاى آب اقيانوسها را در هر نقطه به آسانى وبه سرعت اندازه گيرى کنند. به اين ترتيب نقشه بستر اقيانوسها تهيه شد. همچنين با بهره گيرى از وسايل نمونه گيرى از رسوبات بستر اقيانوسها،زيردريايى هاى کوچک تحقيقاتى ودستگاههاى حفارى پيشرفته که قادرند تا اعماق چند هزارمترى زير کف دريا را حفر کنند.اطلاعات با ارزشى از رسوبات وسنگهاى بستر اقيانوسها به دست آمد.
مطالعات واندازه گيريها نشان مى دهدکه بستر اقيانوسها مانند سطح خشکى ها داراى پستى وبلنديها وعوارض متنوعى است. برخى ازمهمترين بخش هاى تشکيل دهنده بستر اقيانوس ها عبارتند از:

◄ فلات قاره ،سراشيب قاره وخيزقاره- فلات قاره بخش کم شيب حاشيه قاره هاست که از خط ساحلى تا سراشيب قاره ،يعنى جايى که شيب بستر دريا ناگهان تغيير مى کند ادامه دارد. شيب فلات قاره در حدود 1/. درجه است. فلات قاره در اطراف برخى قاره ها داراى پهناى زياد(بيش از 1000 کيلومتر) ودر برخى مناطق بسيار باريک است.

فلات قاره به بخش نسبتاً پرشيب ترى از بستر اقيانوس(با شيب حدود 2 تا 6 درجه) منتهى مى شود که به آن((سراشيب قاره)) مى گويند. در دامنه سراشيب قاره نيز معمولاً منطقه اى با شيب نسبتاً آرام، به نام ((خيز قاره)) وجود دارد که سراشيب قاره را به حوضه عميق اقيانوسى متصل مى کند.

◄ دشت مغاکى- دشت مغاکى مسطح ترين بخش حوضه هاى اقيانوسى را تشکيل مى دهد.هموار وعميق بودن اين مناطق باعث شده است که به آنها دشت مغاکى گفته شود.

◄ پشته هاى اقيانوسى-کف اقيانوس به تدريج از دشت مغاکى هزاران متر بالا مى آيد وکوههاى زيردريايى طويلى را مى سازد که به آن پشته هاى اقيانوسى مى گويند. پشته هاى اقيانوسى واقع رشته کوههاى خطى بزرگى هستند که به طول حدود 60 هزار کيلومتر در کف اقيانوس ها امتداد دارند. پشته ميانى اقيانوس اطلس به طول 21000کيلومتر از شمال تا جنوب اين اقيانوس گسترده شده است.
◄ درازگودالهاى اقيانوسى- بستر اقيانوس آرام کاملاً‌با بستر اقيانوس اطلس متفاوت است به جاى فلات هاى قاره اى با شيب آرام، گودالهاى عميقى در امتداد حاشيه اقيانوس آرام يافت مى شودکه آن را درازگودال هاى اقيانوسى مى گويند.

◄ کوههاى دريايى- کوههاى آتشفشانى بستر اقيانوسها را کوه دريايى مى خوانند کوههاى دريايى اغلب مخروطى شکل اند وبر اثر فعاليت هاى آتشفشانى زيردريايى تشکيل شده اند


آب در خشکى

آبهاى جارى

گرچه مقدار آبى که در هر لحظه در روى زمين جريان دارد در مقايسه با حجم آب کره بسيار ناچيز است ،ولى بسيارى از تغييرات سطح زمين توسط همين آبها انجام مى گيرد. بخشى از باران را که در سطح زمين به سوى مناطق پست تر جارى مى شود((رواناب)) مى گويند. عوامل مختلفى بر ميزان رواناب حاصل از يک بارندگى موثر است.

حوضه آبريز
بدنه اصلى هر رودخانه مرکب از تعدادى رودهاى کوچک است واين رودها هر يک به نوبه خود از انشعابات کوچکترى تشکيل شده اند که روانابها قسمت اعظم آب آنها را تامين مى کنند.همه شاخه ها وانشعابات يک رود،به صورت يک مجموعه،موجب تخليه يا زهکشى آب از سطح زمين مى شوند.منطقه اى که به وسيله يک رود وشاخه هاى آن زهکشى مى شود((حوضه آبريز)) نام دارد.

سرعت آب
سرعت آب ،يعنى فاصله اى که هر ذره آب در واحد زمان طى مى کند،در نقاط مختلف يک رودخانه در طول يا عرض وعمق آن متغير است.
در مقطع يک رودخانه مستقيم، بيشترين سرعت جريان آب در وسط ونزديک سطح آب است ولى نزديک کف وديواره ها،به علت اصطکاک آب با بستر وديواره ها ،سرعت آب به ميزان حداقل است.علت کاهش ناچيز سرعت از وسط رودخانه به طرف ديواره مقعر آن منتقل مى شود.

آبدهى
حجم آبى که در واحد زمان از مقطع عرضى يک رودخانه عبور مى کند (دبى)) خوانده مى شودکه آن را معمولاً به متر مکعب در ثانيه بيان مى کنند.

[Dr Ernesto]

آب زيرزمينى

بخش بزرگى از آب مورد استفاده انسان از زيرزمين تامين مى شود.حجم آب زيرزمينى قابل بهره بردارى ،گرچه فقط حدود3% درصد آب کره را تشکيل مى دهد ،ولى همين مقدار ،بزرگترين ذخيره آب شيرين وتقريباً‌ معادل 35 سال بارندگى در سطح خشکيهاى زمين است(با فرض بر آنکه تمام باران به زمين نفوذ کند)به همين جهت امروز بهره بردارى از آب زيرزمينى ،به ويژه در کشور ما که با کمبود آبهاى سطحى مواجه است،براى مصارف مختلف گسترش زيادى يافته است.

سطح ايستابى

پس از هر بارندگى قسمتى از آب باران به زمين نفوذ مى کند.بخشى از آب نفوذى ،به علت وجود نيروهاى جاذبه مولکولى ،به صورت معلق در فضاهاى خالى خاک ها وسنگها چسبيده به ذرات خاک يا سنگ باقى مى ماند.در نتيجه،منطقه اى در بالا به وجود مى آيد که در آن منافذ خالى ،هم با آب هوا پر شده است.اين منطقه را اصطلاحاً ((منطقه تهويه)) مى گويند.
بخشى از آب نفوذى نيز از لابلاى منافذ خاک وسنگ به راه خود به طرف پايين ادامه مى دهد.تا جايى که تمام فضاهاى خالى از آب پر شود. اين منطقه((منطقه اشباع)) خوانده مى شود .سطح فوقانى منطقه اشباع را ،اگر بالايه نفوذ ناپذيرى محصور نشده باشد،
((سطح ايستابى)) مى گويند .

تخلخل ونفوذ پذيرى
براى تشکيل منبع آب زيرزمينى ،لازم است که سنگ ها ورسوبات داراى فضاهاى خالى باشند. اين فضاهاى خالى،يا مانند منافذ يک رسوب رودخانه از ابتداى تشکيل در آن وجود داشته (منافذ اوليه) يا پس از تشکيل سنگ بر اثر شکستگى ،هوازدگى، انحلال وغيره در آن به وجود آمده اند (منافذ ثانويه) .مقدار فضاهاى خالى يک رسوب يا سنگ را به اصطلاح ((تخلخل)) بيان مى کنند.
تخلخل عبارت است از حجم فضاهاى خالى يک نمونه سنگ يا رسوب به حجم کل آن ، که معمولاً به صورت درصد بيان مى شود.
100* حجم فضاهاى خالى/ حجم کل= تخلخل

حرکت آب زيرزمينى
آب زيرزمينى تقريباً در همه در جا در حرکت است،ولى اين حرکت خيلى کندتر از حرکت آب در رودخانه هاست.حرکت آب در منطقه اشباع مخازن آب زيرزمينى از کمتر از 1 تا بيش از 500 متر در سال تغيير مى کند. آب از جايى که ارتفاع وفشار بيشترى دارد به سمت منطقه اى که ارتفاع وفشار آن کمتر است حرکت مى کند.


آبخوان(لايه آبدار)
وقتى بخواهيم مقدار قابل توجهى آب از زير زمين برداشت کنيم ،به دنبال يک آبخوان مى گرديم. آبخوان ((لايه آبدار)) يا((سفره آب زيرزمينى)) عبارت است از لايه يا لايه هايى از رسوبات با سنگ هاى نفوذى اشباع از آب در زير زمين است که آب بتواند نسبتاً‌ به آسانى در آن حرکت کند رسوبات سخت نشده ماسه، شن،ريگ وغيره معمولاً از نظر تشکيل آبخوان بسيار مناسب اند.



ترکيب شيميايى
آب چاهها وچشمه هاى بسيارى که مورد تجزيه قرار گرفته ،نشان مى دهد که آب زيرزمينى عمدتاً حاوى کلريدها،سولفات ها وبيکربناتهاى کلسيم،منيزيم،سديم،پتاسيم وآهن است. البته بسيارى از عناصر ومواد ديگر نيز به مقدار بسيار کم در آب وجود دارد. ترکيب آب زيرزمينى از محلى به محل ديگر تغيير مى کند.غلظت نمکهاى محلول در آب زيرزمينى به جنس کانيها وسنگها ،سرعت نفوذ آب ومسافت طى شده توسط آب بستگى دارد.



يخچال

حدود دو درصد آبهاى روى زمين ،به صورت يخ 10 درصد از سطح خشکيها را مى پوشانند اين مقدار يخ، بزرگترين ذخيره آب شيرين زمين را تشکيل مى دهد. بزرگترين پوشش يخى زمين در قاره قطب جنوب قرار داردوبامساحتى در حدود 13 ميليون کيلومترمربع،86 درصد وسعت يخچالهاى زمين را تشکيل مى دهد.يخچالهاى جزيره گرينلند ده درصد از سطح يخچالهاى زمين را تشکيل داده اند.

تشکيل يخچال
يخچالها در مناطق سردى که در آنها برف دايمى وجود دارد تشکيل مى شوند.در اين مناطق،مقدار برفى که در سال مى بارد،بيش از مقدارى است که ذوب مى شود.در نتيجه،هرسال مقدارى برف به بازمانده برف سالهاى قبل افزوده مى شود. بنابراين ،پس از مدتى دره ها وشيارهاى کوه از برف پر مى شوندوضخامت برف در اين نقاط به صدها متر مى رسد.


عصرهاى يخبندان
زمين شناسان معتقدند که در گذشته،در روى زمين يخبندان هاى شديدى اتفاق افتاده است و گسترش يخچالها بسيار بيشتر از امروز بوده و آن يخچالها چندين بار نيز پيشروى وپسروى کرده اند.آنچه عقيده وجود يخچالهاى قديمى را محکم مى کند،اين است که بعضى از پديده ها در طبيعت وجود دارند که فقط توسط يخچال ممکن است رخ دهند.مثلاً هيچ جريان آبى قادر نيست بعضى از قطعه سنگهاى بسيار بزرگ را به حرکت درآورد،به ويژه آنکه بعضى از اين قبيل سنگها در بالاى ارتفاعى قرار دارند که آب فقط به هنگام طغيان مى تواند تا آن حئ بيايد.
بعضى از محققان ثابت کرده اند که يخچالها در طى يک ميليون سال گذشته چهار بار گسترش يافته اند ومتناوباً عصرهاى يخبندان وبين يخبندان را پيش آورده اند. هر عصر يخبندان 30 تا 100 هزار سال وهر عصر بين يخبندان از 100 تا200 هزار سال طول کشيده است.برخى از زمين شناسان بر اين عقيده اند که آخرين عصر يخبندان يازده هزار سال قبل تمام شده وما اکنون در حال گذراندن يک عصر بين يخبندان هستيم وبار ديگر پس از پنچاه هزار سال عصر يخبندان ديگرى آغاز خواهد شد.اما عده اى ديگر معتقدند که اين عصر بين يخبندان ميليونها سال طول خواهد کشيد.

علل يخبندانها


تاکنون فرضيه هاى زيادى در مورد چگونگى به وقوع پيوستن يخبندان ها بيان شده است که هيچ يک قانع کننده نيست .مهمترين آنها عبارت است از:


1- شمال اروپا وامريکاى شمالى که در گذشته از يخچالها پوشيده شده بودند، نسبت به بقيه نقاط دنيا مرتفع تر ودر نتيجه سردتر بوده اند.

2- آبهاى حاصل از ذوب يخ اقيانوس منجمد شمالى تبخير وسبب ريزش برف هاى زيادى شده است. از اين برف ها يخچالهايى تشکيل شده اند.

3- پيدايش انحراف محور زمين نسب به سطح مدارش ،علت سرد شدن بعضى از مناطق زمين وتشکيل يخچالها در آن مناطق بوده است.

4- خاکسترها وغبارهاى آتشفشانى فراوان که همزمان با تشکيل يخچالها پراکنده شده اند، جلو نوروگرماى خورشيدرا گرفته وسبب سرد شدن مناطقى از زمين شده اند.

5- مقدار انرژى گرمايى که از خورشيد به زمين مى رسد، در زمان هاى مختلف فرق مى کند.وقتى که اين انرژى به حداقل برسد، يخبندان اتفاق مى افتد.


درياچه ها

آبهاى ساکن داخل خشکيها را که ارتباط مستقيم با درياها ندارند درياچه مى گويند. درياچه هادر فرورفتگيها ونواحى پست زمين، در قله کوهها وبه طور کلى در همه جا ودر شرايط زمين شناسى گوناگون ممکن است تشکيل شوند. درياچه ها به همراه باتلاقها ومردابها از نظر تشکيل بعضى از انواع رسوبات وپاره اى از مواد با ارزش اقتصادى مثل نمک طعام،کربنات سديم، سولفات سديم، گچ، زغال سنگ وغيره اهميت خاصى دارند.درياچه ها از راههاى گوناگونى به وجود مى آيند.

ترکيب شيميايى آب درياچه ها
آب درياچه ها از نظر مقدار نمک هاى محلول بسيار متفاوتند ممکن است شيرين يا بسيار شور باشد. نوع ترکيب آب درياچه ها وميزان شورى آنها به عوامل مختلفى بستگى دارد:
1- جنس سنگهايى که آب رودها وآبهاى زيرزمينى براى تغذيه درياچه، از آنها عبور مى کند وهمچنين بسترخود درياچه
2- ميزان تبخير در منطقه
3- ميزان آبهاى ورودى وخروجى
4- پوشش گياهى منطقه