معلومات راجع به هوا و علم هواشناسی(2)

هوا : شرایط جوی موقت و معینی که برای مدتی کوتاه در یک مکان معین غالب می‌گردد هوا نامیده می‌شود.(Weather)
آب و هوا : به مجموعه‌ایی از میانگین‌های شرایط جوی دراز مدت برای یک منطقه «آب و هوا» گفته می‌شود.
Climate)متئورا : (Meteoreبه مجموعه پدیده‌های اتمسفری نظیر ابر‌ـ مه‌ـ باران‌ـ برف‌ـ باد‌ـ طوفان و رعد و برق نور قطبی ......... متئورا گفته می‌شود (این کلمه در یونان باستان به آسمان اطلاق می‌شده است)
هواشناسی : در مقیاس جهانی ترکیبی از مطالعات فیزیکی اتمسفر و پدیده‌های آنهاست و به دو بخش اصلی تقسیم می‌شود.بقیه در ادامه مطلب... 

زکات علم در نشر آن است. امام علی(ع)

هواشناسی

 


 

 


از هوا و هواشناسی چه میدانید؟(2)

 

تهیه کنندگان : عبدالامیر کربلایی و ف. مدرک
منبع: راسخون

آشنایی با لایه های جو

اتمسفر زمین را بر حسب چگونگی روند دما، اختلاف چگالی، تغییرات فشار، تداخل گازها و سرانجام ویژگیهای الکتریکی به لایه‌های زیر تقسیم کرده‌اند:
1- تروپوسفر (
Troposphere)
2- استراتوسفر (
Stratosphere)
3-مزوسفر (
Mesosphere)
4-یونسفر (
Ionosphere)
5- اگزوسفر (
Exosphere)

1-تروپوسفر

تروپوسفر پایین ترین لایه اتمسفر است که خود از لایه های کوچکتری تشکیل شده است.
وجه تمایز این لایه با دیگر لایه های اتمسفر، تجمع تمامی بخار آب جو زمین در آن است؛ به همین دلیل بسیاری از پدیده های جوی که با رطوبت ارتباط دارند و عاملی تعیین کننده در وضعیت هوا به شمار می آیند (از قبیل ابر، باران، برف، مه و رعد و برق) تنها در این لایه رخ می دهند.
منبع حرارتی لایه تروپوسفر انرژی تابشی سطح زمین است. از این رو با افزایش ارتفاع با کاهش دما مواجه خواهیم بود.
ضخامت تروپوسفر، از شرایط حرارتی متفاوتی که در عرضهای جغرافیایی مختلف حاکم است تبعیت می کند. این ضخامت معمولاً از 17 تا 18 کیلومتر در استوا به 10 تا 11 کیلومتر در مناطق معتدل و 7 تا 8 کیلومتر در قطبها تغییر می کند.

2-استراتوسفر

لایه استراتوسفر بر روی لایه تروپوسفر قرار دارد و ضخامت متوسط آن حدود 23 کیلومتر است. در 3 کیلومتر اول استراتوسفر، دمای هوا ثابت است اما در قسمتهای بالاتر دمای هوا با ارتفاع افزایش می یابد.
در استراتوسفر به ندرت ابر تشکیل می شود و تنها در شرایط ویژه ای ممکن است ابرهای کوهستانی به نام ابرهای مرواریدی در ارتفاع 21 تا 29 کیلومتری از سطح زمین ظاهر شوند که علت وجود آنها حرکات موجی شکل هوا از سوی موانع می باشد.
از دیگر ویژگیهای مهم استراتوسفر وجود ازن در این لایه است که بخصوص در ارتفاع 20 تا 30 کیلومتری سطح زمین بر اثر واکنشهای مختلف فتوشیمیایی بدست می آید. مقدار ازن در این لایه معمولاً روند فصلی دارد حداکثر آن در بهار و حداقل آن در پاییز مشاهده می شود.

3-مزوسفر

در بالای لایه گرم ازن لایه مزوسفر قرار دارد که دما در آن متناسب با افزایش ارتفاع با آهنگ 3/0 سانتیگراد به ازای هر 100 متر کاهش می یابد به طوریکه دما در مرز فوقانی آن در ارتفاع 80 تا 90 کیلومتری به 80- درجه سانتیگراد می رسد. و نتیجه این دمای پایین انجماد بخار آب ناچیز موجود در این لایه است که باعث بوجود آمدن ابرهای شب تاب می شوند. این ابرها درتابستان و در عرضهای بالا دیده می شوند. مزوسفر سردترین لایه اتمسفر تلقی می شود.

4-یونوسفر

از بخش فوقانی مزوسفر تا ارتفاع تقریبی 1000 کیلومتری اتمسفر زمین، بار الکتریکی شدیدی حاکم است که زاییده وجود یونها و الکترونهای آزاد است. در حقیقت پرتوهای پر انرژی خورشید که از فضای خارج به طبقات بالایی اتمسفر وارد می شوند باعث گسستگی پیوند یا یونیزاسیون مولکولها و اتمها می شوند. بر اثر یونیزاسیون، الکترون آزاد می شود و باقی مانده اتم به صورت یون در می آید؛ به همین علت این لایه از جو را یونوسفر نامیده اند.
شدت یونیزاسیون در تمام ارتفاعات یونسفر یکسان نیست؛ بنابراین لایه های متفاوت با تراکم الکترون و یون متفاوت با ارتفاعات مجاور خود در یونسفر وجود دارد؛
این لایه ها در ارتباطات رادیویی اهمیت بسیاری دارند. این لایه ها عبارتند از لایه های
D,E,F .

5-اگزوسفر

شرایط موجود در یونوسفر در این لایه نیز حاکم است؛ بدین معنی که گازها در این لایه همچنان قابلیت هدایت الکتریکی خود را حفظ می کنند. سرعت ذرات در این لایه بسیار زیاد است و در مواردی به 2/11 کیلومتر در ثانیه می رسد.
اگزوسفر لایه گذار جو به فضای کیهانی به شمار می آید که بخش فوقانی آن را در ارتفاع بیش از سه هزار کیلومتری از سطح زمین برآورد کرده اند.

دما و لایه‌های جوی

دمای جو زمین همراه با ارتفاع تغییر می‌کند؛ رابطه ریاضی بین دما و ارتفاع مابین لایه‌های مختلف جو متغیر است:
تراپوسفر ، 0- 7.17 کیلومتر ، دما با افزایش ارتفاع کم می‌شود.
استراتوسفر ، 7.17 - 50 کیلومتر ، دما با افزایش ارتفاع زیاد می‌شود.
مزوسفر ، 50 – 80.85 کیلومتر ، دما با افزایش ارتفاع کم می‌شود.
ترموسفر ، 80.85 - + 640 کیلومتر دما با افزایش ارتفاع زیاد می‌شود.
اگزوسفر
مرزهای بین این مناطق تروپوپوز ، استراتوپوز و مزوپوز نامگذاری شده‌اند. میانگین دمای جو در سطح زمین 14 درجه سانتیگراد است.

 

فشار

فشار جو نتیجه مستقیمی از وزن هواست. این به این معنی است که به همراه مکان و زمان تغییر می‌کند چون مقدار (و وزن) هوای بالای زمین به همراه مکان و زمان تغییر می‌کند. فشار جوی در اتفاع حدود 5 کیلومتری تقریبا به اندازه 50% سقوط می‌کند. میانگین فشار جو در سطح دریا حدود 101.3 کیلو پاسکال است. (حدود 14.7 پوند بر اینچ مربع)

جرم و جرم حجمی

جرم حجمی هوا در سطح دریا حدود 1.2 کیلو گرم بر متر مکعب است. این جرم حجمی با افزایش ارتفاع کم و به همین صورت فشار آن کاهش می‌یابد. مجموع جرم جو زمین در حدود 5.1 × 1018 کیلوگرم است که بخش بسیار ناچیزی از کل جرم زمین را تشکیل می‌دهد. جرم حجمی فشار جو زمین با افزایش ارتفاع تغییر می‌کنند. این تغییر تقریبا می‌تواند نمونه کاربردی Barometric formula باشد.

مناطق مختلف جوی

مناطق جوی به چند طریق نامگذاری می‌شوند:
یونوسفر: منطقه‌ای که شامل یونها می‌شود: تقریبا مزوسفر و ترموسفر تا حدود 550 کیلومتر.
اگزوسفر: بالای یونوسفر ، جایی که جو به طرف فضا رقیق می‌شود.
لایه اوزون: یا اوزونوسفر ، حدود 10 - 50 کیلومتری جایی که اوزون استراتوسفری یافت می‌شود. باید توجه داشت در داخل این منطقه اوزون از نظر حجم یک عنصر فرعی است.
مگنتوسفر: این منطقه جایی است که میدان مغناطیسی زمین با بادهای خورشیدی مقابله می‌کند. این لایه برای دهها هزار کیلومتر در فاصله زیادی از خورشید ادامه دارد.
کمربندهای تشعشعی وان آلن: مناطقی هستند که ذرات از طرف خورشید متراکم می‌شوند

هوا و هوا شناسی

در قدیم‌ترین ادوار زندگی، بشر با عوامل طبیعی در پیکار و ستیز بود و چون در این کشاکش ظفری نمی‌یافت و مأیوس می‌گردید آنرا خشم خدایان می‌دانست.
ناآگاهی مردم ازمنۀ قدیم از باران و باد و طوفان و نظایر آن سبب شد تا برای هر عامل طبیعی خدایی خلق شود و در هر اقلیمی فراخور آن محیط بت هایی تراشیده شد و ربه‌النوعی به‌وجود آمد. پلوتن (خدای دریا) وستا (خدای آتش) و ده ها خدای دیگر.
اولین اقوامی که دربارۀ شناسایی هوا و عوامل آن دست‌اندر کار بوده‌اند باید مردم جزایر دریای اژه و دریای مدیترانه را دانست و به دنبال آن دریانوردان کارتاژ و دریای شمال دربارۀ مسیر باد و مواقع طوفانی و جریانات دریایی و حوادث جوی تجربه‌هایی اندوختند. اصولاً ملوانان به علت نوع کار خود مجبور بودند که از استادان و پیش‌کسوتان خویش امور دریا‌داری را که قسمت مهم آن شناخت عوامل آسمانی بود بیاموزند، در این خصوص حق بزرگی در امر هواشناسی بر گردن ما دارند.
ادموند هالی اولین شخصی است که به سال 1688 نقشه‌ای از مسیر بادهای ترید (
Trade) شمال شرقی و ترید جنوب شرقی تهیه کرد و آنرا به‌طبع رساند. گرچه این نقشه کاملاً ابتدایی و خلاصه بود ولی می‌شود هالی را اولین طراح نقشه‌های اقلیمی و پیشقدم علم هواشناسی دانست. پیشرفت اصلی هواشناسی را باید در حقیقت پس از اختراع تلگراف در سال 1849 دانست چه بعد از آن امکان داشت به موقع و سریع اتفاقات و پیش‌آمدهای جوی را برای مراکز هواشناسی فرستاد و مورد استفاده قرار داد. هواشناسی چنانکه بعداً گفته خواهد شد کاری نیست که یک کشور یا یک منطقه به تنهایی انجام بدهد و تا تمام کشورها با هم همکاری لازم را به‌عمل نیاورند نتیجه‌ای حاصل نخواهد شد. دو کشوری که در این راه پیشقدم شدند انگلیس و فرانسه بودند که در اواسط قرن نوزدهم اخبار مربوط به هوا را با یکدیگر مبادله نمودند و بعدها کشور اسپانیا و دولتهای سوئد، آلمان و به‌تدریج سایر ملل اروپایی و امریکای شمالی در امر هواشناسی با یکدیگر تماس و ارتباط برقرار کردند. امروزه در اروپا بیش از 600 ایستگاه مهم هواشناسی مشغول کار است و در هر 24 ساعت 4 بار اتفاقات و حوادث و احتمالات جوی را بازگو و پیش‌بینی نموده و از فرستنده‌های خود به‌خارج جهت اطلاع دیگران مخابره می‌کنند.
آنچه هواشناس و علم هواشناسی با آن سروکار دارد دنیایی است بی‌رنگ و اقیانوسی است بی‌انتها که گرداگرد کرۀ ارض را فراگرفته و خارج شدن از آن کاری است بس مشگل و دشوار و شناختن رموز آن علمی است بس پیچیده و پر از استثناء که ما آنرا بی‌دردسر در سه حرف تلفظ می‌کنیم «هوا».

مفاهیم آب و هوا و هواشناسی

هوا : شرایط جوی موقت و معینی که برای مدتی کوتاه در یک مکان معین غالب می‌گردد هوا نامیده می‌شود.(Weather)
آب و هوا : به مجموعه‌ایی از میانگین‌های شرایط جوی دراز مدت برای یک منطقه «آب و هوا» گفته می‌شود.(
Climate)
متئورا : (
Meteore) به مجموعه پدیده‌های اتمسفری نظیر ابر‌ـ مه‌ـ باران‌ـ برف‌ـ باد‌ـ طوفان و رعد و برق نور قطبی ......... متئورا گفته می‌شود (این کلمه در یونان باستان به آسمان اطلاق می‌شده است)
هواشناسی : در مقیاس جهانی ترکیبی از مطالعات فیزیکی اتمسفر و پدیده‌های آنهاست و به دو بخش اصلی تقسیم می‌شود.
هواشناسی دینامیک‌ : بوسیله قوانین مکانیک و ترمنودینامیک حالات اتمسفر مطالعه می‌شود.
هواشناسی سینپوتیک : از طریق تجربی و تهیه نقشه‌های سینپوتیک که در ساعات معینی تهیه می‌شود. اوضاع هوا مورد بررسی قرار می‌گیرد و یکی از کارهای عمده آن پیش‌بینی هوای آینده است.
اقلیم شناسی : با استفاده از نتایج ارقام و داده‌ها شرایط محیط جغرافیایی و زمینی را مورد مطالعه قرار می دهد. در حقیقت اقلیم‌‌‌شناسی روابط حیات و حوادث دیگر طبیعی را با حوادث اتمسفری بررسی نموده و اثرات پدیده‌های جوی را در حیات موجودات زنده از جمله انسان معین می‌کند.
هوا چیست؟ جو (اتموسفر
Atmosphere) یا هوایی که در هر 24 ساعت ما آنرا 21600 بار تنفس می‌کنیم سراسر کرۀ زمین را فرا گرفته است و ادامۀ حیات هیچ موجود زنده‌ای بدون آن ممکن نیست. ارتفاع جو را تا 400 کیلومتر می‌توان به‌حساب آورد اما برخی آثار جوی و ارتعاشات نوری باعث شده است که تا 1000 کیلومتری هم بشود وجود هوا را تخمین زد (وجود هوا هیچگاه یک‌مرتبه قطع نمی‌گردد آنقدر از غلظت آن کاسته می‌شود تا به‌جایی که دیگر هوا خاصیت اصلی خود را از دست می‌دهد. بدین لحاظ برای آن مرز مشخصی نمی‌توان تعیین کرد) ترکیبات هوا در مجاورت زمین تا ارتفاع 20 کیلومتری تقریباً ثابت است و برای اولین بار در نیمۀ دوم قرن هیجدهم لاووزایه دانشمند و شیمیدان معروف فرانسوی ثابــــت کــرد کــه هوا از 78% آزت و 21% اکسیژن و ٩ / ٠ (نُه دهم) آرگون و چند گاز دیگر و مقداری بخار آب تشکیل شده است.
عناصری که ترکیبات فوق را تکمیل می‌کنند عبارتند از: گاز کربنیک، هیدروژن، آرگون، نئون، هلیوم، گریپتون و گزنون که مجموعاً 1% ترکیبات هوا را تشکیل می‌دهند. هریک از عناصر فوق نقشهای مهمی در حفظ و حراست کرۀ ارض به‌عهده دارد که بحث در آن از حوصلۀ مقاله ما خارج است.
هر قدر از سطح زمین بالاتر رویم در ازاء هر 100 متر هوای معمولی حدود یک درجه از حرارت هوا کاسته می‌شود. این حالت فقط تا ارتفاع 30 کیلومتری زمین ادامه دارد و در این ارتفاع درجۀ حرارت به 50 درجه زیر صفر می‌رسد از این پس گاهی درجۀ حرارت بالا آمده و زمانی باز به زیر صفر می‌رود.

 

نموداری از طبقات مختلف جو، تغییرات درجه حرارت و فشار هوا
هوا چون پوششی زمین را از سرما و گرمای شدید حفظ می‌کند چه اگر وجود نداشت صرف‌نظر از قطع تنفس و عدم انجام عمل احتراق تابش شدید و مستقیم نور خورشید و گرمای بسیار شدید در روز و سرمای بسیار شدید در شب زندگی را غیرممکن می‌ساخت.
اطلاعات و گزارشهای هواشناسان به سبب نداشتن وسایل کافی محدود به قسمت تحتانی جو و حداکثر تا ارتفاع 10 کیلومتری زمین می‌باشد، در حالی که در طبقات بالاتر جریانها و کورانهای شدید گرما و سرما و انعکاسات مختلفی وجود دارد که در وضع آب و هوای زمین کاملاً مؤثر بوده است و سبب حوادثی غیرقابل پیش‌بینی می‌گردد. عدم اطلاع از طبقات فوقانی هوا در ساعات مختلف شبانه‌روز باعث شده است که هواشناسان نتوانند پیش‌بینی خود را به‌طور دقیق از چند ساعت یا به‌طور کلی از چند روز تجاوز دهند.
در صورت وجود اقمار مصنوعی و ایستگاههای فضایی و ارتباطات وسیع و فوری در بین ملل مختلف چه بسا بتوان تغییرات جوی چند ماه و یا چند سال آینده را نیز قبلاً محاسبه و پیش‌بینی نمود و بدیهی است در صورت تکامل امر هواشناسی تا آن درجه، این امر چه اثرات مهمی در امور مختلف اقتصادی در برخواهد داشت. اما چرا در قسمتهای مختلف سطح کرۀ زمین آب و هواهای مختلفی پدید آمده است؟ چگونه باران تشکیل می‌شود؟ باد چرا می‌وزد؟ ابرها از کجا پدیدار می‌گردند؟ و هزاران چراهای دیگر خود بحث مفصلی دارد که باید علت آنرا در عوامل مختلف تغییردهندۀ آب و هوا از جمله: درجۀ حرارت، فشار هوا و مقدار رطوبت جستجو کرد. نور خورشید در فضا به تنهایی حرارتی ندارد ولی چون بر جسمی تصادم کند در محل برخورد ایجاد حرارت کرده منعکس می‌گردد. مقدار حرارت تولید شده بستگی دارد: اول با وضع سطح منعکس‌کنندۀ نور چه هر اندازه سطح مزبور صاف و صیقلی باشد میزان درجۀ حرارت بیشتر است و بالعکس؛ دوم با مقدار مساحت منعکس‌کنندۀ نور و بالاخره با مقدار زاویۀ تابش و مدت زمان برخورد نور با جسم دیگر. هر قدر نور بر محلی عمود بتابد و هر اندازه زمان طولانی‌تر گردد درجۀ حرارت بیشتر و با دوام‌تر خواهد بود آنچه در تغییر درجۀ حرارت مؤثر است عبارتند از:
1- فاصله از خط استوا؛ 2- فاصله از دریا؛ 3- بلندی و ارتفاع سطح زمین؛ 4- باد؛ 5- رطوبت.
دوری و نزدیکی به خط استوا در مقدار درجه حرارت هر منطقه تأثیر بسیار زیادی دارد چون زمین کروی شکل است مسلماً به‌تمام نقاط آن نور یکسان نمی‌تابد. در نواحی استوایی به‌علت عمودی تابیدن نور خورشید درجۀ حرارت کاملاً زیاد است و هرچه به قطبین نزدیک شویم از مقدار حرارت کاسته خواهد شد و تابش نور به‌ صفر می‌رسد. برای روشن شدن مطلب فرض کنید نوری را که از خورشید به زمین می‌تابد بشود به سه قسمت مساوی 1 و 2 و 3 تقسیم کرد (شکل 2) نور قسمت 2 به منطقۀ استوا (قوس کوچک
BC) به‌طور عمود می‌تابد. نور قسمت (1) به طور مایل به منطقۀ معتدلۀ شمالی و قطب شمال می‌تابد (قوس بزرگ AB) و نور 3 به طور مایل به منطقۀ معتدلۀ جنوبی و قطب جنوب (قوس بزرگ CD) و چنانکه در شکل مشاهده می‌شود از دو نور 1 و 3 مقداری هم مصرف نشده در جو زمین امتداد می‌یابد. چون خوب دقت شود قوس AB و CD هرکدام به تنهایی دو برابر قوس BC است و اگر بخواهد با اندازۀ آن گرم شود احتیاج به نوری تقریباً 2 برابر نور BC دارند در حالی که نوری مساوی آن بلکه کمتر دریافت می‌کنند و بدین ترتیب هرچه از خط استوا دورتر شویم درجۀ حرارت کمتر خواهد بود. اشکال کار و تقسیم حرارت به همین جا ختم نمی‌شود اگر تابش نور بر کره همیشه به حالت فوق‌ بود (اول بهار و اول پاییز) نور به هر دو نیمکرۀ شمالی و جنوبی به طور مساوی می‌تابید و بسیاری از تغییرات آب و هوایی از جمله فصول چهارگانۀ پاییز، زمستان، بهار، تابستانی وجود نداشت.

 

وضع تابش نور خورشید بر مناطق استوا، معتدلۀ شمالی و جنوبی، قطب شمال و جنوب
چون محور زمین در حدود 23 درجه 27 دقیقه بر سطح مدار گردش خود به دور خورشید مایل است در طی هر سال وضع تابش نور در دو نیمکره فرق می‌کند
نور خورشید در هر 6 ماه به تدریج بر یک نیمکره 23 درجه و 27 دقیقه بیشتر از نیمکرۀ دیگر می‌تابد و سبب گرمای آن نیمکره (تابستان) و سرمای نیمکرۀ دیگر (زمستان) خواهد بود و در 6 ماه دوم سال بالعکس

 

کجی و میل محور زمین بر مدار حرکت انتقالی و ایجاد فصول مختلف
2- دوری از دریا و نزدیکی به آن- خشکیها زود گرم می‌شوند و زود گرمی را از دست می‌دهند. دریاها برعکس به تدریج گرم می‌شوند و به همان ترتیب هم گرما را از دست می‌دهند. بدین جهت دریاها همیشه محیط خود را معتدل‌تر نگاه می‌دارند و بر روی سواحل مجاور خود تا کیلومترها اثر می‌گذارند و بالنتیجه سبب تغییر آب و هوای آن منطقه می‌گردند و ایجاد استثناء در کار آب و هوای منطقه‌ای سطح کره می‌نمایند.
3- بلندی و ارتفاع سطح زمین- چنانکه در قسمت جو گذشت در هر 100 متر ارتفاع حدود یک درجه از گرمی هوا کم می‌شود بنابراین نواحی کوهستانی و ارتفاعات و فلاتها نسبت به جلگه‌ها و سرزمینهای پست دارای درجۀ حرارت کمتری می‌باشند. در تابستان در اطراف همین تهران خودمان با دور شدن کمتر از 100 کیلومتر و در عرض چند ساعت می‌شود به نقاطی رفت که یکباره گرمای 40 درجه تهران را به 20 حتی 15 درجه تقلیل داد، و حتی شما در منطقۀ گرم استوای که حرارت جهنمی برپا کرده است، در فاصلۀ چند صد کیلومتر در ارتفاعات برفهایی را مشاهده خواهید کرد که سال به‌سال هرگز آب نمی‌شود. تقریباً می‌توان گفت دامنۀ کوه شبیه خط استوا است و ارتفاعات آن مانند عرض جغرافیایی هرچه از کوه بالاتر رویم همان خاصیت را خواهد داشت که از خط استوا دور شویم.
4- باد در تغییر درجۀ حرارت نقش بسیار مهمی را بازی می‌کند- باد از اختلاف فشار دو منطقۀ کم و زیاد ایجاد می‌گردد (فشار هوا را بعداً خواهیم دید). همچنانکه آب از بلندیها سرازیر می‌گردد هوای مناطق فشار زیاد هم به‌طرف نواحی دارای فشار کم سرازیر می‌شود و این حرکت هوا را از محلی به محلی دیگر باد می‌گویند. باد ممکن است در اثر عبور از روی مناطق مختلف با خود سردی، گرمی، رطوبت، خشکی، خاک، خاشاک، همراه داشته باشد و سبب تغییر درجۀ حرارت گذرگاه خود شود و یا آنکه چندین بار محمولات خود را عوض کند.
باد را امروزه به وسیلۀ بادسنج (آنی‌مامتر) اندازه می‌گیرند و این خود کاری است بسیار مهم چه در گذشته کسی سر از کار این موجود سرکش در نمی‌آورد و نمی‌دانست که او کیست، چیست، چه شکلی دارد، از کجا می‌آید و به کجا می‌رود بادسنج انواع مختلف دارد نوع فنجانی آن در دبیرستان شمارۀ 1 هدف در محل هواشناسی موجود است.

 

بادسنج (آنی‌مامتر) ایستگاه هواشناسی دبیرستان شمارۀ یک هدف - (1) بادسنج فنجانی؛ (2) جهات چهارگانه؛ (3) سمت وزش باد؛ (4) نشان‌دهنده سرعت باد.
ساختمان آن بدین ترتیب است که سه فنجان را بر روی میلۀ سه‌شاخه طوری نصب می‌کنند که سر هر شاخه یک فنجان قرار بگیرد بعد میلۀ دیگری را به طور عمود از وسط این سه‌شاخه طوری عبور می‌دهند که سه‌شاخه هم‌سطح افق قرار بگیرد و در حول میلۀ عمودی بچرخد کوچک‌ترین وزش باد در اثر تصادم با داخل فنجانها، آنها را به حرکت وادار می‌سازد. تعداد گردش فنجانها به وسیلۀ سیمی به دستگاه دیگری منتقل شده ضبط می‌گردد و معمولاً هر پانصد بار گردش مساوی است با سرعت 1600 کیلومتر در ساعت. برای تعیین سمت باد میله ای را به صورت پیکان، که دارای دمی پهن می‌باشد به بدنۀ پایۀ بادسنج قرار می‌دهند و جهت باد در اثر تماس با دم پیکان نوک پیکان را در سمت وزش خود قرار می‌دهد. در گذشته اندازه‌گیری باد و تقسیم‌بندی آن کمتر مورد توجه دانشمندان بوده است یا بهتر بگوییم شاید نمی‌توانستند آنرا اندازه بگیرند و فقط نوع آن را با کلماتی مانند طوفان، نسیم، باد ملایم، باد تند و ملایم معین می‌کردند و اصولاً اندازه‌گیری این موجود سرکش و نامرئی که هرکجا بخواهد می‌رود و به هر جا اراده کند می‌وزد و گاهی لطافت و لذت به ارمغان می‌آورد و زمانی خرابی و زوال، کاری است بسی مشکل. در اطراف خلیج گینه بادی از طرف صحرا می‌وزد که هارماتان
Harmatan نام دارد و با تمام گرد و خاکی که با خود می‌آورد سبب بهبودی بسیاری از امراض می‌گردد و اهالی به آن لقب باد دکتر داده‌اند. البته بادها زمانی هم باعث خرابی و طوفانهای بنیادکن می‌گردند مانند تورنادو در جنوب ایالات متحده امریکا که در چند دقیقه ملیونها دلار و سالها زحمت را درهم می‌کوبد و یا طوفانهایی که بر روی اقیانوس اطلس ایجاد می‌شود و ارتفاع امواج را از 10 متر تجاوز می‌دهد.
اولین بار به سال 1805 دریاسالار بوفورت
Bufort توانست برای استفادۀ شخصی خود مقیاسی برای اندازه‌گیری باد درست نماید و آنرا به دوازده نوع تقسیم نمود که جدول نامبرده تا به امروز تکمیل گردیده و به نام خود او (بوفورت Bufort) معروف است و برای نشان دادن جهت باد روی نقشه‌های هواشناسی و پیش‌بینی هوا از خطوط به شکل پیکان استفاده می‌کند. (شکل 11) و برای تعیین سرعت آن به انتهای پیکانها خطوط کوچک پرمانندی اضافه می‌کنند که تعداد پرها حاکی از سرعت باد خواهد بود پیکانهای بدون پر سرعت باد را در حدود 3 الی 4 مایل در ساعت و همچنین پیکانهای بیش از 6 پر سرعت باد را بیش از77 مایل در ساعت تعیین می‌نمایند.
باد به دو نوع دائمی و موسمی تقسیم می‌گردد- بادهای دائمی همانهایی هستند که بر اثر ایجاد مناطق فشار کم و فشار زیاد در نواحی مختلف کره برحسب گرمی و سردی هوا به علت دوری و نزدیکی از خط استوا ایجاد می‌گردند و عبارتند از بادهای ترید (
Trade) شمال شرقی و ترید جنوب شرقی که از مدار رأس‌الجدی و رأس‌السرطان که به ترتیب 23 درجه و 27 دقیقه جنوب و شمال خط استوا واقع‌اند به طرف خط استوا می‌وزند.
بادهای غربی که از مغرب به مشرق در مناطق معتدله شمالی و جنوبی در حرکتند. بادهایی که از نواحی فشار زیاد قطب به مناطق فشار کم مناطق معتدله سرازیرند. بادهای موسمی در فصول مختلف به علت تغییر درجۀ حرارت و فشار زیاد از خشکی به دریا و بالعکس (که در قسمت حرارت و دوری و نزدیکی به دریا بدان اشاره شده) تغییر جا می‌دهند. علاوه بر آنچه گفته شد بادهای محلی بسیار نیز وجود دارند که در هر گوشه و کنار می‌وزند و نباید از نظر هواشناس دور گردد.
5- رطوبت نیز از عوامل مؤثر تغییر درجۀ حرارت است- در اثر تابش آفتاب بر نواحی مرطوب و دریاها آب آن نواحی تبخیر شده به طرف آسمان صعود می‌کند و یا در اثر وزش باد رطوبت از محلی به محلی انتقال می‌یابد و به علت تصادم با باد دیگر و یا دامنه‌های کوهستان به بالا صعود می‌کنند و چون به نواحی سردتر برسد حرارت خود را از دست می‌دهند و مقداری از بخار آب به صورت مایع در می‌آید و یا به شکل بلور به دور مولکولهای دیگر جو حلقه می‌زند در این وقت هوا به حالت اشباع می‌رسد و دیگر قابلیت جذب رطوبت را ندارد و ما در این حالت بخارات آب و ذرات اشباع شدۀ جو را به صورت توده‌های ابر می‌بینیم.
ابر- برحسب مقدار بخار آب و قدرت صعود هوا و سردی و گرمی زمین ابرها اشکال مختلفی به خود می‌گیردند و هرچه حرارت بیشتر باشد تبخیر آب سریعتر و ضخامت ابرها بیشتر و فواصل آنها با زمین کمتر است، در این صورت هوا بسرعت اشباع می‌شود و دانه‌های باران بر زمین نازل می‌گردد.
ابرها انواع و اقسام دارند. برخی شبیه پری سفید و پراکنده هستند. بعضی شبیه توده‌های انبوه پنبه و کپه‌ای شکل می‌باشند و گاهی شکل امواج متلاطم خاکستری رنگ دریا یا کرانه‌های شنی موجدار ساحل را به خود می‌گیرند. اولین کسی که ابرها را تقسیم‌بندی نمود لاک هاوارد
Lakhavarde به سال 1802 بوده گرچه تقسیم‌بندی او جزئی و مقدماتی بود ولی بعدها سازمانها و کمیته‌های بین‌المللی هواشناسی در سالهای 1894-1922 دنبال تحقیقات نامبرده را گرفتند و سرانجام در سال 1930 اطلسی جامع از انواع ابرها و خواص آنها تهیه گردید. در این اطلس ابرها به بیش از 10 نوع تقسیم شده است. ساده‌ترین شکل ابر «سیراس Sirrus» نام دارد و شبیه پرهای سفید جدا از هم می‌باشد که بیشتر پیشاپیش جبهه‌های گرم و سیکلن‌ها در حرکت است. سیراس همیشه حداکثر ارتفاع را دارد و گاهی ارتفاع آن از سطح زمین تا 8000 متر هم می‌رسد ولی از خود بارانی ندارند. ابرهای بارانی را نیمبوس یا کومولونیمبوس (Cumulonimbus) می‌گویند و اغلب به صورت توده‌های درهم فشرده تیره رنگ دیده می‌شوند و بیشتر از سایر ابرها ضخامت دارند. ارتفاع آنها از سطح زمین کم است و بندرت به 1500 متر می‌رسد و اغلب در مراکز فشار کم و یا در محل تصادم توده‌های هوای سرد با جبهه‌های هوای گرم تشکیل می‌گردند و بارانی رگبارآسا به زمین نازل می‌کنند.
باران‌سنج- مقدار باران را به وسیله ظروفی که شبیه سطل باریکی می‌باشدو در روی آن ظرفی قیف مانند قرار دارد اندازه می‌گیرند.
ظرف باران‌سنج ایستگاه هواشناسی دبیرستان شماره یک هدف برای اندازه‌گیری سرپوش قیف‌مانند آنرا برداشته با خطکش مدرج آب لوله درونی را اندازه می‌گیریم

 

باران از داخل قیف وارد لولۀ باریک درون سطل می‌شود و در موقع لزوم قیف را برداشته با خط‌کش مخصوصی (شکل 6) آنرا اندازه گرفته و مقدار آنرا می‌خوانند.
رطوبت و خشکی هوا را با میزان‌الحرارۀ خشک و تر اندازه می‌گیرند. میزان‌الحرارۀ خشک و تر از یک میزان‌الحرارۀ خشک معمولی و یک میزان‌الحرارۀ تر تشکیل شده است. در کنار میزان‌الحرارۀ تر ظرف آبی قرار دارد و به‌وسیلۀ نوار پارچه‌ای به مخزن میزان‌الحرارۀ تر وصل است و پارچه همواره اطراف میزان‌الحرارۀ تر را مرطوب نگاه می‌دارد. این میزان‌الحراره‌ها را در جعبه‌ای مطابق (شکل 7) نگاه می‌دارند تا از تابش مستقیم آفتاب محفوظ بماند طرز کار این دستگاه بدین قرار است. میزان‌الحرارۀ خشک درجۀ حرارت معمولی هوا را نشان می‌دهد در صورتی که هوا خشک باشد و رطوبتی نداشته باشد آبی که در پارچۀ مجاور میزان‌الحراره تر قرار دارد تبخیر می‌شود و برای عمل تبخیر مقداری از حرارت هوای اطراف صرف می‌گردد و هوا خنک می‌شود و درجۀ حرارت میزان‌الحراره پایین می‌آید ولی اگر هوا نزدیک به اشباع باشد و مقدار رطوبت نیز زیاد گردد دیگر از پارچۀ مرطوب آبی تبخیر نمی‌شود و میزان‌الحرارۀ تر همان درجه‌ای را نشان خواهد داد که میزان‌الحرارۀ خشک نشان می‌دهد. پس هرچقدر اختلاف دو حرارت‌سنج بیشتر باشد هوا خشک‌تر و هرچقدر اختلاف کم باشد رطوبت هوا زیاد است.
ادامه دارد....