רוחות וכוח שיפוע הלחץ

רוח היא תנועת האוויר על פני כדור הארץ ומופקת על ידי הבדלי לחץ אוויר בין מקום למשנהו. חוזק הרוח יכול להשתנות מבריזה קלה לכוח הוריקן ונמדד עם סולם הרוח של הבופור.

רוחות נקראות מכיוון שמקורן. לדוגמה, מערבית היא רוח המגיעה ממערב ונושבת לכיוון מזרח. מהירות הרוח נמדד עם מד רוח והכיוון שלו נקבע באמצעות שבשבת.

מכיוון שרוח מיוצרת על ידי הבדלים בלחץ האוויר, חשוב להבין את המושג הזה גם כאשר לומדים רוח. לחץ אוויר נוצר על ידי התנועה, הגודל ומספר מולקולות הגז הקיימות באוויר. זה משתנה בהתאם לטמפרטורה וצפיפות מסת האוויר.

בשנת 1643 פיתח אוונג'ליסטה טוריסלי, תלמיד לגלילאו את ברומטר הכספית למדידה לחץ אוויר לאחר לימוד מים ומשאבות בפעילות כרייה. באמצעות מכשירים דומים כיום, מדענים מסוגלים למדוד לחץ רגיל של פני הים בערך 1013.2 מיליבאר (כוח למטר משטח שטח).

בתוך האטמוספרה, ישנם כמה כוחות המשפיעים על מהירות וכיוון הרוחות. החשוב ביותר הוא כוח הכבידה של כדור הארץ. כאשר כוח הכבידה דוחס את האטמוספרה של כדור הארץ, הוא יוצר לחץ אוויר - כוח המניע של הרוח. ללא כוח הכבידה לא תהיה אטמוספרה או לחץ אוויר וכך, אין רוח.

הכוח האחראי למעשה לגרום לתנועת אוויר הוא כוח שיפוע הלחץ. ההבדלים בלחץ האוויר ובכוח שיפוע הלחץ נגרמים כתוצאה מחימום לא שווה של פני כדור הארץ בעת הכניסה קרינה סולארית מתרכז בקו המשווה. בגלל עודף האנרגיה בקווי רוחב נמוכים למשל, האוויר שם חם יותר מזה שבקטבים. אוויר חם פחות צפוף ובעל לחץ ברומטרי נמוך יותר מאשר האוויר הקר בקווי הרוחב הגבוהים. ההבדלים הללו בלחץ הברומטרי הם היוצרים את כוח שיפוע הלחץ והרוח כאשר האוויר נע ללא הרף בין אזורים של גבוה ו לחץ נמוך.

כדי להציג מהירויות רוח, מפל הלחץ זומם על גבי מפות מזג אוויר באמצעות מיפוי איזוברים בין אזורים של לחץ גבוה ונמוך. סורגים המרוחקים זה מזה מייצגים שיפוע לחץ הדרגתי ורוחות קלות. הקרובים זה לזה מראים שיפוע לחץ תלול ורוחות חזקות.

סוף - סוף, ה כוח קוריוליס וחיכוך שניהם משפיעים באופן משמעותי על הרוח ברחבי העולם. ה כוח קוריוליס גורם לרוח להטות את מסלולו היישר בין אזורים בלחץ גבוה ובלחץ נמוך וכוח החיכוך מאט את הרוח כשהוא עובר על פני כדור הארץ.

בתוך האטמוספרה, ישנן רמות שונות של זרימת אוויר. עם זאת, אלה שבאמצע והעליון טרופוספירה הם חלק חשוב מהזרימת האוויר של האווירה כולה. כדי למפות דפוסי זרימה אלה במפות לחץ אוויר עליון משתמשים ב 500 מיליבאר (mb) כנקודת ייחוס. המשמעות היא שהגובה מעל פני הים מתוכם רק באזורים עם רמת לחץ אוויר של 500 מגה-מ”ב. לדוגמה, מעל אוקיינוס ​​500 מגה-מ"ט יכול להיות 18,000 רגל לאטמוספרה, אבל מעל היבשה זה יכול להיות 19,000 רגל. לעומת זאת, מזג האוויר על פני השטח ממפה את הפרשי הלחץ על פי גובה קבוע, בדרך כלל מפלס הים.

מפלס ה 500 סמ"ט חשוב לרוחות מכיוון שניתוח רוחות בגובה עליון, מטאורולוגים יכולים ללמוד יותר על תנאי מזג האוויר על פני כדור הארץ. לעתים קרובות, רוחות אלה ברמה העליונה מייצרות את דפוסי מזג האוויר והרוח על פני השטח.

שתי דפוסי רוח ברמה העליונה שחשובים למטאורולוגים הם גלי רוסבי זרם סילון. גלי רוסבי הם משמעותיים מכיוון שהם מביאים אוויר קר דרומה ואוויר חם צפונה, ויוצרים הבדל בלחץ האוויר והרוח. הגלים הללו מתפתחים לאורך זרם הסילון.

בנוסף לדפוסי הרוח העולמיים הנמוכים והגבוהים, ישנם סוגים שונים של רוחות מקומיות ברחבי העולם. נדיבות ים יבשות המתרחשות ברוב קו החוף הן דוגמא אחת. רוחות אלה נגרמות על ידי הבדלי הטמפרטורה והצפיפות של האוויר על פני היבשה לעומת מים אך מוגבלות למיקומי החוף.

בריז עמק ההר הוא עוד תבנית רוח מקומית. רוחות אלה נגרמות כאשר אוויר ההרים מתקרר במהירות בשעות הלילה וזורם לעמק. בנוסף, אוויר העמק מעלה חום במהירות במהלך היום והוא עולה במעלה המדרון ויוצר בריזות אחר הצהריים.

דוגמאות נוספות לרוחות מקומיות כוללות את רוחות סנטה אנה החמות והיבשות של דרום קליפורניה, הרוח המיסטרית הקרה והיבשה של עמק רון בצרפת, רוח הבורה הקרה והיבשה ביותר בדרך כלל בחוף המזרחי של הים האדריאטי, ורוחות הצ'ינווק בצפון אמריקה.

רוחות יכולות להתרחש גם בקנה מידה אזורי גדול. דוגמה אחת לסוג זה של רוחות תהיה רוחות קטבטיות. אלה רוחות הנגרמות על ידי כוח הכבידה והן מכונות לעתים רוחות ניקוז מכיוון שהן מתנקזות במורד עמק או מדרון כאשר אוויר צפוף וקר בגבהים גבוהים זורם במורד הכבידה. רוחות אלו בדרך כלל חזקות יותר מבריזי עמק ההר ומתרחשות על פני אזורים גדולים יותר כמו מישור או רמה. דוגמאות לרוחות קטבטיות הן כאלו הנושבות את גליונות הקרח העצומים של אנטארקטיקה וגרינלנד.

הסטה העונתי רוחות מונסונליות נמצא בדרום מזרח אסיה, אינדונזיה, הודו, צפון אוסטרליה ואפריקה המשוונית הם דוגמא נוספת לכך רוחות אזוריות מכיוון שהן מוגבלות לאזור הגדול יותר של הטרופיים לעומת הודו בלבד דוגמא.

בין אם הרוחות הן מקומיות, אזוריות או גלובליות, הן מרכיב חשוב במחזור האטמוספרי וממלאות תפקיד חשוב בחיי אדם על פני כדור הארץ כאשר זרימתם על אזורים נרחבים מסוגלת להזיז מזג אוויר, מזהמים ופריטים מוטסים אחרים ברחבי העולם.