اگر هوای گرم بالا می رود، چرا در قله کوه ها هوا سرد است؟
به گزارش اچ پی، در کوهستان ها هرچه به سمت قله می رویم، هوا سردتر می شود. اگر واقعا هوای گرم به سمت بالا حرکت می کند، چرا قله کوه ها گرم تر نیست؟
به گزارش خبرگزاری اچ پی، برپایه گزارش زومیت، این مورد که هوای گرم بالا می رود، از شناخته شده ترین اصول فیزیک است. اگر در خانه ای با بیشتر از یک طبقه زندگی می کنید، متوجه شده اید تهویه مطبوع چقدر برای بقای ساکنین بالای پله ها حیاتی می باشد، اما برای ساکنان طبقه همکف خیلی ضروری نیست. بااین حال، قله کوه ها نخستین مکان هایی هستند که برف در آنجا می بارد و چه بسا امکان دارد در کل سال پوشیده از یخ باشند. این تناقض ظاهری احیانا به چشم خیلی از افراد آمده است.
چرا هوای گرم بالا می رود؟ دمای گاز معیاری از انرژی جنبشی اتم ها یا مولکول های تشکیل دهنده آن است. انرژی بیشتر به معنای حرکت سریع تر است. اگر گاز در محفظه سختی مانند مخزن ذخیره سازی محبوس باشد، این امر به معنای فشار اضافی است. بااین حال، درصورتیکه ظرف انعطاف پذیر باشد (مثل بالون)، فشار اضافی روی ماده آنرا به سمت خارج می راند و باعث انبساط بالون می شود. درنتیجه ی وجود همان مقدار ماده در فضای بزرگ تر، بالون سبک تر و باعث شناورشدن آن برفراز گازهای محیط پیرامون می شود.
بدون بالون، هوای گرم همین کار را انجام می دهد؛ بدین مفهوم که منبسط می شود، فضای بیشتری را پر می کند و برفراز هوای خنک تر زیر شناور می شود. در فضای بسته، هوای گرم بالا می رود تا وقتی که به وسیله ی سقف به دام انداخته شود و لایه ای گرم تر را در بالاترین طبقه ایجاد می کند
چرا معمولاً با افزایش ارتفاع هوا خنک تر می شود؟ امکان دارد انتظار داشته باشید در فضای آزاد هم همین اتفاق رخ دهد. به هر حال، نور خورشید زمین را گرم می کند و هوای اطراف را گرم می کند و هوای گرم بالا می رود. می توانید تأثیر این پدیده را در ایام آفتابی بدون باد ببینید که در آن پرندگان شکارچی یا خلبانان گلایدر می توانند ساعت ها با مصرف انرژی کم به کمک هوای گرم اطراف در آسمان بچرخند. البته، براین اساس نباید نتیجه گیری کرد که بدون احتیاج به پوشیدن لباس گرم می توانیم به ارتفاعات برویم یا در آسمان اوج بگیریم، چون که امکان دارد گرفتار هوای بسیار سرد شویم.
در فضای آزاد چیزی برای محدود کردن هوا وجود ندارد. هوای گرم منبسط می شود و فشار هوا هم با دورتر شدن از سطح زمین کمتر می شود. از سوی دیگر، گرانش حجم زیادی از اتمسفر را نزدیک زمین نگه می دارد، ازاین رو هرچه بیشتر به سمت بالا بروید، مولکول ها پراکنده تر و فشار کمتر می شود.
وقتی هوای گرم بالا می رود، با فشار کمتری مواجه می شود و انبساط بیشتری پیدا می کند. این انبساط باعث خنک شدن آن می شود. به روش های مختلفی در رابطه با این مورد میتوان فکر کرد.
یک دیدگاه اینست که وقتی گاز منبسط می شود، کار انجام می دهد (مثل اتفاقی که در موتورها می افتد) و انجام کار به معنای از دست دادن انرژی است. دما معیاری از انرژی جنبشی است و از دست دادن انرژی باعث سردتر شدن گاز می شود.
دیدگاه دیگر اینست که با پراکنش بیشتر ذرات، ذرات جذب شده به یکدیگر انرژی پتانسیل بیشتری به دست می آورند. از آنجاییکه انرژی به وجود نمی آید یا از بین نمی رود، این انرژی پتانسیل باید از جایی به دست بیاید و در این مورد، ازطریق کاهش انرژی جنبشی ذره، یعنی دمای آن حاصل می شود.
اما نه همیشه و برای همیشه با صعود در جو، دما به صورت همیشگی و نامحدود کاهش پیدا نمی نماید. اگر این طور بود، خیلی زود به صفر مطلق می رسیدیم. درعوض، در مرز بین تروپوسفر و تروپوپاز (حدود ۱۲ کیلومتر بالای سطح زمین) دما ثابت می شود و سپس باردیگر افزوده می شود و به منفی ۶۰ درجه سانتی گراد می رسد. بعد از آن، باردیگر روند دما معکوس می شود. علت این تغییرات دمایی چنان پیچیده است که در این مبحث نمی توان به آنها پرداخت، اما به طورکلی با عواملی مانند ترکیب متغیر گازها و طول موج های تابشی که آنها جذب می کنند، بستگی دارد.
گاهی اوقات پدیده وارونگی دما رخ می دهد که در آن با افزایش ارتفاع دما هم زیاد می شود. هوا در ارتفاعات بالا می تواند پایین بیاید و چیزی مانند سقف را ایجاد نماید که هوای گرم زیر آن به دام می افتد. در چنین شرایطی با بالا رفتن ارتفاع، هوا گرم تر می شود. چنین وارونگی هایی می تواند خطرناک باشد، چونکه می تواند باعث شود کوهنوردان در رابطه با دما احساس امنیت کاذب کنند. علاوه براین، آنها آلودگی را زیر خود به دام می اندازند که می تواند روزها ادامه داشته باشد.
ادعای زمین تخت گرایان در پشتیبانی از گردبودن زمین، شواهد بسیار معتبری وجود دارد. بااین حال، سرد شدن هوا با افزایش ارتفاع یکی از شواهد غیرمستقیم این مورد است. در طول روز هرچه در جو بالا بروید، به خورشید نزدیک تر می شوید. یونانیان باستان فکر می کردند این بدان معنا است که وقتی ارتفاع افزوده می شود، هوا هم گرم تر می شود؛ اما فاصله زمین با خورشید آن قدر زیاد است که چند صد متر یا حتی چند کیلومتر نزدیک تر شدن به آن تفاوت محسوسی در دما ایجاد نمی کند.
بااین حال، اگر بدشانسی بیاورید و گرفتار زمین تخت گرایان شوید، آنها ادعا خواهند کرد که خورشید آن طور که ستاره شناسان اندازه گیری کرده اند، یعنی در فاصله ۱۵۰ میلیون کیلومتری ما قرار ندارد. درعوض، آنها ادعا می کنند خورشید خیلی نزدیک و خیلی کوچک است. اما اگر خورشید واقعاً آن قدر نزدیک بود، ارتفاعات بالاتر به معنای نزدیک تر شدن به خورشید و بالارفتن دما بود.
۲۲۷۲۲۷
منبع: اچ پی
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب