از هوا و هواشناسی چه ميدانيد؟(2)

آشنایی با لایه های جو

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

1-تروپوسفر

تروپوسفر پایین ترین لایه اتمسفر است كه خود از لایه های كوچكتری تشكیل 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 كه با رطوبت ارتباط دارند و عاملی تعیین كننده 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 كاهش دما مواجه خواهیم بود.
ضخامت تروپوسفر، از شرایط حرارتی متفاوتی كه در عرضهای جغرافیایی مختلف حاكم است تبعیت می كند. این ضخامت معمولاً از 17 تا 18 كیلومتر در استوا به 10 تا 11 كیلومتر در مناطق معتدل و 7 تا 8 كیلومتر در قطبها تغییر می كند.

2-استراتوسفر

لایه استراتوسفر بر روی لایه تروپوسفر قرار دارد و ضخامت متوسط آن حدود 23 كیلومتر است. در 3 كیلومتر اول استراتوسفر، دمای هوا ثابت است اما در قسمتهای بالاتر دمای هوا با ارتفاع افزایش می یابد.
در استراتوسفر به ندرت ابر تشكیل می شود و تنها در شرایط ویژه ای ممكن است ابرهای كوهستانی به نام ابرهای مرواریدی در ارتفاع 21 تا 29 كیلومتری از سطح زمین ظاهر شوند كه علت وجود آنها حركات موجی شكل هوا از سوی موانع می باشد.
از دیگر ویژگیهای مهم استراتوسفر وجود ازن در این لایه است كه بخصوص در ارتفاع 20 تا 30 كیلومتری سطح زمین بر اثر واكنشهای مختلف فتوشیمیایی بدست می آید. مقدار ازن در این لایه معمولاً روند فصلی دارد حداكثر آن در بهار و حداقل آن در پاییز مشاهده می شود.

3-مزوسفر

در بالای لایه گرم ازن لایه مزوسفر قرار دارد كه دما در آن متناسب با افزایش ارتفاع با آهنگ 3/0 سانتیگراد به ازای هر 100 متر كاهش می یابد به طوریكه دما در مرز فوقانی آن در ارتفاع 80 تا 90 كیلومتری به 80- درجه سانتیگراد می رسد. و نتیجه این دمای پایین انجماد بخار آب ناچیز موجود در این لایه است كه 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 كیلومتری اتمسفر زمین، بار الكتریكی شدیدی حاكم است كه زاییده وجود یونها و الكترونهای آزاد است. در حقیقت پرتوهای پر انرژی خورشید كه از فضای خارج به طبقات بالایی اتمسفر وارد می شوند باعث گسستگی پیوند یا یونیزاسیون مولكولها و اتمها می شوند. بر اثر یونیزاسیون، الكترون 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 یكسان نیست؛ بنابراین لایه های متفاوت با تراكم الكترون 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 حاكم است؛ بدین معنی كه گازها در این لایه همچنان قابلیت هدایت الكتریكی خود را حفظ می كنند. سرعت ذرات در این لایه بسیار زیاد است و در مواردی به 2/11 كیلومتر در ثانیه می رسد.
اگزوسفر لایه گذار جو به فضای كیهانی به شمار می آید كه بخش فوقانی آن را در ارتفاع بیش از سه هزار كیلومتری از سطح زمین برآورد كرده 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 شناسي

در قدیم‌ترین ادوار زندگی، بشر با عوامل طبیعی در پیكار و ستیز بود و چون در این كشاكش 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 كه دربارۀ شناسایی هوا و عوامل آن دست‌اندر كار بوده‌اند باید مردم جزایر دریای اژه و دریای مدیترانه را دانست و به دنبال آن دریانوردان كارتاژ و دریای شمال دربارۀ مسیر باد و مواقع طوفانی و جریانات دریایی و حوادث جوی تجربه‌هایی اندوختند. اصولاً ملوانان به علت نوع كار خود مجبور بودند كه از استادان و پیش‌كسوتان خویش امور دریا‌داری را كه 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 كه به سال 1688 نقشه‌ای از مسیر بادهای ترید (Trade) شمال شرقی و ترید جنوب شرقی تهیه كرد و آنرا به‌طبع رساند. گرچه این نقشه كاملاً 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 امكان داشت به موقع و سریع اتفاقات و پیش‌آمدهای جوی را برای مراكز هواشناسی فرستاد و مورد استفاده قرار داد. هواشناسی چنانكه بعداً گفته خواهد شد كاری نیست كه یك كشور یا یك منطقه به تنهایی انجام بدهد و تا تمام كشورها با هم همكاری لازم را به‌عمل نیاورند نتیجه‌ای حاصل نخواهد شد. دو كشوری كه در این راه پیشقدم شدند انگلیس و فرانسه بودند كه در اواسط قرن نوزدهم اخبار مربوط به هوا را با یكدیگر مبادله نمودند و بعدها كشور اسپانیا و دولتهای سوئد، آلمان و به‌تدریج سایر ملل اروپایی و امریكای شمالی در امر هواشناسی با یكدیگر تماس و ارتباط برقرار كردند. امروزه در اروپا بیش از 600 ایستگاه مهم هواشناسی مشغول كار 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 می‌كنند.
آنچه هواشناس و علم هواشناسی با آن سروكار دارد دنیایی است بی‌رنگ و اقیانوسی است بی‌انتها كه گرداگرد كرۀ ارض را فراگرفته و خارج شدن از آن كاری 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 می‌كنیم «هوا».

مفاهيم آب و هوا و هواشناسی

هوا : شرايط جوي موقت و معيني كه براي مدتي كوتاه در يك مكان معين غالب مي‌گردد هوا ناميده مي‌شود.(Weather)
آب و هوا : به مجموعه‌ايي از ميانگين‌هاي شرايط جوي دراز مدت براي يك منطقه «آب و هوا» گفته مي‌شود.(Climate)
متئورا : (Meteore) به مجموعه پديده‌هاي اتمسفري نظير ابر‌ـ مه‌ـ باران‌ـ برف‌ـ باد‌ـ طوفان و رعد و برق نور قطبي ......... متئورا گفته مي‌شود (اين كلمه در يونان باستان به آسمان اطلاق مي‌شده است)
هواشناسي : در مقياس جهاني تركيبي از مطالعات فيزيكي اتمسفر و پديده‌هاي آنهاست و به دو بخش اصلي تقسيم مي‌شود.
هواشناسي ديناميك‌ : بوسيله قوانين مكانيك و ترمنوديناميك حالات اتمسفر مطالعه مي‌شود.
هواشناسي سينپوتيك : از طريق تجربي و تهيه نقشه‌هاي سينپوتيك كه در ساعات معيني تهيه مي‌شود. اوضاع هوا مورد بررسي قرار مي‌گيرد و يكي از كارهاي عمده آن پيش‌بيني هواي آينده است.
اقليم شناسي : با استفاده از نتايج ارقام و داده‌ها شرايط محيط جغرافيايي و زميني را مورد مطالعه قرار مي دهد. در حقيقت اقليم‌‌‌شناسي روابط حيات و حوادث ديگر طبيعي را با حوادث اتمسفري بررسي نموده و اثرات پديده‌هاي جوي را در حيات موجودات زنده از جمله انسان معين مي‌كند.
هوا چیست؟ جو (اتموسفر Atmosphere) یا هوایی كه در هر 24 ساعت ما آنرا 21600 بار تنفس می‌كنیم سراسر كرۀ زمین را فرا گرفته است و ادامۀ حیات هیچ موجود زنده‌ای بدون آن ممكن نیست. ارتفاع جو را تا 400 كیلومتر می‌توان به‌حساب آورد اما برخی آثار جوی و ارتعاشات نوری باعث شده است كه تا 1000 كیلومتری هم بشود وجود هوا را تخمین زد (وجود هوا هیچگاه یك‌مرتبه قطع نمی‌گردد آنقدر از غلظت آن كاسته می‌شود تا به‌جایی كه دیگر هوا خاصیت اصلی خود را از دست می‌دهد. بدین لحاظ برای آن مرز مشخصی نمی‌توان تعیین كرد) تركیبات هوا در مجاورت زمین تا ارتفاع 20 كیلومتری تقریباً ثابت است و برای اولین بار در نیمۀ دوم قرن هیجدهم لاووزایه دانشمند و شیمیدان معروف فرانسوی ثابــــت كــرد كــه هوا از 78% آزت و 21% اكسیژن و ٩ / ٠ (نُه دهم) آرگون و چند گاز دیگر و مقداری بخار آب تشكیل شده است.
عناصری كه تركیبات فوق را تكمیل می‌كنند عبارتند از: گاز كربنیك، هیدروژن، آرگون، نئون، هلیوم، گریپتون و گزنون كه مجموعاً 1% تركیبات هوا را تشكیل می‌دهند. هریك از عناصر فوق نقشهای مهمی در حفظ و حراست كرۀ ارض به‌عهده دارد كه بحث در آن از حوصلۀ مقاله ما خارج است.
هر قدر از سطح زمین بالاتر رویم در ازاء هر 100 متر هوای معمولی حدود یك درجه از حرارت هوا كاسته می‌شود. این حالت فقط تا ارتفاع 30 كیلومتری 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 می‌كند 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 غیرممكن می‌ساخت.
اطلاعات و گزارشهای هواشناسان به سبب نداشتن وسایل كافی محدود به قسمت تحتانی جو و حداكثر تا ارتفاع 10 كیلومتری زمین می‌باشد، در حالی كه در طبقات بالاتر جریانها و كورانهای شدید گرما و سرما و انعكاسات مختلفی وجود دارد كه در وضع آب و هوای زمین كاملاً مؤثر بوده است و سبب حوادثی غیرقابل پیش‌بینی می‌گردد. عدم اطلاع از طبقات فوقانی هوا در ساعات مختلف شبانه‌روز باعث شده است كه هواشناسان نتوانند پیش‌بینی خود را به‌طور دقیق از چند ساعت یا به‌طور كلی 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 تكامل امر هواشناسی تا آن درجه، این امر چه اثرات مهمی در امور مختلف اقتصادی در برخواهد داشت. اما چرا در قسمتهای مختلف سطح كرۀ زمین آب و هواهای مختلفی پدید آمده است؟ چگونه باران تشكیل می‌شود؟ باد چرا می‌وزد؟ ابرها از كجا پدیدار می‌گردند؟ و هزاران چراهای دیگر خود بحث مفصلی دارد كه باید علت آنرا در عوامل مختلف تغییردهندۀ آب و هوا از جمله: درجۀ حرارت، فشار هوا و مقدار رطوبت جستجو كرد. نور خورشید در فضا به تنهایی حرارتی ندارد ولی چون بر جسمی تصادم كند در محل برخورد ایجاد حرارت كرده منعكس می‌گردد. مقدار حرارت تولید شده بستگی دارد: اول با وضع سطح منعكس‌كنندۀ نور چه هر اندازه سطح مزبور صاف و صیقلی باشد میزان درجۀ حرارت بیشتر است و بالعكس؛ دوم با مقدار مساحت منعكس‌كنندۀ 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 نزدیكی به خط استوا در مقدار درجه حرارت هر منطقه تأثیر بسیار زیادی دارد چون زمین كروی شكل است مسلماً به‌تمام نقاط آن نور یكسان نمی‌تابد. در نواحی استوایی به‌علت عمودی تابیدن نور خورشید درجۀ حرارت كاملاً زیاد است و هرچه به قطبین نزدیك شویم از مقدار حرارت كاسته خواهد شد و تابش نور به‌ صفر می‌رسد. برای روشن شدن مطلب فرض كنید نوری را كه از خورشید به زمین می‌تابد بشود به سه قسمت مساوی 1 و 2 و 3 تقسیم كرد (شكل 2) نور قسمت 2 به منطقۀ استوا (قوس كوچك 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 چنانكه در شكل 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 هركدام 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 كه نوری مساوی آن بلكه كمتر دریافت می‌كنند و بدین ترتیب هرچه از خط استوا دورتر شویم درجۀ حرارت كمتر خواهد بود. اشكال كار و تقسیم حرارت به همین جا ختم نمی‌شود اگر تابش نور بر كره همیشه به حالت فوق‌ بود (اول بهار و اول پاییز) نور به هر دو نیمكرۀ 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 نیمكره فرق می‌كند
نور خورشید در هر 6 ماه به تدریج بر یك نیمكره 23 درجه و 27 دقیقه بیشتر از نیمكرۀ دیگر می‌تابد و سبب گرمای آن نیمكره (تابستان) و سرمای نیمكرۀ دیگر (زمستان) خواهد بود و در 6 ماه دوم سال بالعكس

كجی و میل محور زمین بر مدار حركت انتقالی و ایجاد فصول مختلف
2- دوری از دریا و نزدیكی به آن- خشكیها زود گرم می‌شوند و زود گرمی را از دست می‌دهند. دریاها برعكس 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 كیلومترها اثر می‌گذارند و بالنتیجه سبب تغییر آب و هوای آن منطقه می‌گردند و ایجاد استثناء در كار آب و هوای منطقه‌ای سطح كره می‌نمایند.
3- بلندی و ارتفاع سطح زمین- چنانكه در قسمت جو گذشت در هر 100 متر ارتفاع حدود یك درجه از گرمی هوا كم می‌شود بنابراین نواحی كوهستانی و ارتفاعات و فلاتها نسبت به جلگه‌ها و سرزمینهای پست دارای درجۀ حرارت كمتری می‌باشند. در تابستان در اطراف همین تهران خودمان با دور شدن كمتر از 100 كیلومتر و در عرض چند ساعت می‌شود به نقاطی رفت كه یكباره گرمای 40 درجه تهران را به 20 حتی 15 درجه تقلیل داد، و حتی شما در منطقۀ گرم استوای كه حرارت جهنمی برپا كرده است، در فاصلۀ چند صد كیلومتر در ارتفاعات برفهایی را مشاهده خواهید كرد كه سال به‌سال هرگز آب نمی‌شود. تقریباً می‌توان گفت دامنۀ كوه شبیه خط استوا است و ارتفاعات آن مانند عرض جغرافیایی هرچه از كوه بالاتر رویم همان خاصیت را خواهد داشت كه از خط استوا دور شویم.
4- باد در تغییر درجۀ حرارت نقش بسیار مهمی را بازی می‌كند- باد از اختلاف فشار دو منطقۀ كم و زیاد ایجاد می‌گردد (فشار هوا را بعداً خواهیم دید). همچنانكه آب از بلندیها سرازیر می‌گردد هوای مناطق فشار زیاد هم به‌طرف نواحی دارای فشار كم سرازیر می‌شود و این حركت هوا را از محلی به محلی دیگر باد می‌گویند. باد ممكن است در اثر عبور از روی مناطق مختلف با خود سردی، گرمی، رطوبت، خشكی، خاك، خاشاك، همراه داشته باشد و سبب تغییر درجۀ حرارت گذرگاه خود شود و یا آنكه چندین بار محمولات خود را عوض كند.
باد را امروزه به وسیلۀ بادسنج (آنی‌مامتر) اندازه می‌گیرند و این خود كاری است بسیار مهم چه در گذشته كسی سر از كار این موجود سركش در نمی‌آورد و نمی‌دانست كه او كیست، چیست، چه شكلی دارد، از كجا می‌آید و به كجا می‌رود بادسنج انواع مختلف دارد نوع فنجانی آن در دبیرستان شمارۀ 1 هدف در محل هواشناسی موجود است.

بادسنج (آنی‌مامتر) ایستگاه هواشناسی دبیرستان شمارۀ یك هدف - (1) بادسنج فنجانی؛ (2) جهات چهارگانه؛ (3) سمت وزش باد؛ (4) نشان‌دهنده سرعت باد.
ساختمان آن بدین ترتیب است كه سه فنجان را بر روی میلۀ سه‌شاخه طوری نصب می‌كنند كه سر هر شاخه یك فنجان قرار بگیرد بعد میلۀ دیگری را به طور عمود از وسط این سه‌شاخه طوری عبور می‌دهند كه سه‌شاخه هم‌سطح افق قرار بگیرد و در حول میلۀ عمودی بچرخد كوچك‌ترین وزش باد در اثر تصادم با داخل فنجانها، آنها را به حركت 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 كیلومتر در ساعت. برای تعیین سمت باد میله ای را به صورت پیكان، كه دارای دمی پهن می‌باشد به بدنۀ پایۀ بادسنج قرار می‌دهند و جهت باد در اثر تماس با دم پیكان نوك پیكان را در سمت وزش خود قرار می‌دهد. در گذشته اندازه‌گیری باد و تقسیم‌بندی آن كمتر مورد توجه دانشمندان بوده است یا بهتر بگوییم شاید نمی‌توانستند آنرا اندازه بگیرند و فقط نوع آن را با كلماتی مانند طوفان، نسیم، باد ملایم، باد تند و ملایم معین می‌كردند و اصولاً اندازه‌گیری این موجود سركش و نامرئی كه هركجا بخواهد می‌رود و به هر جا اراده كند می‌وزد و گاهی لطافت و لذت به ارمغان می‌آورد و زمانی خرابی و زوال، كاری است بسی مشكل. در اطراف خلیج گینه بادی از طرف صحرا می‌وزد كه هارماتان Harmatan نام دارد و با تمام گرد و خاكی كه با خود می‌آورد سبب بهبودی بسیاری از امراض می‌گردد و اهالی به آن لقب باد دكتر داده‌اند. البته بادها زمانی هم باعث خرابی و طوفانهای بنیادكن می‌گردند مانند تورنادو در جنوب ایالات متحده امریكا كه در چند دقیقه ملیونها دلار و سالها زحمت را درهم می‌كوبد و یا طوفانهایی كه 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 كه جدول نامبرده تا به امروز تكمیل 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 شكل پیكان استفاده می‌كند. (شكل 11) و برای تعیین سرعت آن به انتهای پیكانها خطوط كوچك پرمانندی اضافه می‌كنند كه تعداد پرها حاكی از سرعت باد خواهد بود پیكانهای بدون پر سرعت باد را در حدود 3 الی 4 مایل در ساعت و همچنین پیكانهای 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 كه بر اثر ایجاد مناطق فشار كم و فشار زیاد در نواحی مختلف كره برحسب گرمی و سردی هوا به علت دوری و نزدیكی از خط استوا ایجاد می‌گردند و عبارتند از بادهای ترید (Trade) شمال شرقی و ترید جنوب شرقی كه از مدار رأس‌الجدی و رأس‌السرطان كه به ترتیب 23 درجه و 27 دقیقه جنوب و شمال خط استوا واقع‌اند به طرف خط استوا می‌وزند.
بادهای غربی كه از مغرب به مشرق در مناطق معتدله شمالی و جنوبی در حركتند. بادهایی كه از نواحی فشار زیاد قطب به مناطق فشار كم مناطق معتدله سرازیرند. بادهای موسمی در فصول مختلف به علت تغییر درجۀ حرارت و فشار زیاد از خشكی به دریا و بالعكس (كه در قسمت حرارت و دوری و نزدیكی به دریا بدان اشاره شده) تغییر جا می‌دهند. علاوه بر آنچه گفته شد بادهای محلی بسیار نیز وجود دارند كه در هر گوشه و كنار 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 می‌كند و یا در اثر وزش باد رطوبت از محلی به محلی انتقال می‌یابد و به علت تصادم با باد دیگر و یا دامنه‌های كوهستان به بالا صعود می‌كنند 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 شكل بلور به دور مولكولهای 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 اشكال مختلفی به خود می‌گیردند و هرچه حرارت بیشتر باشد تبخیر آب سریعتر و ضخامت ابرها بیشتر و فواصل آنها با زمین كمتر 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 پراكنده هستند. بعضی شبیه توده‌های انبوه پنبه و كپه‌ای شكل می‌باشند و گاهی شكل امواج متلاطم خاكستری رنگ دریا یا كرانه‌های شنی موجدار ساحل را به خود می‌گیرند. اولین كسی كه ابرها را تقسیم‌بندی نمود لاك هاوارد Lakhavarde به سال 1802 بوده گرچه تقسیم‌بندی او جزئی و مقدماتی بود ولی بعدها سازمانها و كمیته‌های 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 شكل ابر «سیراس Sirrus» نام دارد و شبیه پرهای سفید جدا از هم می‌باشد كه بیشتر پیشاپیش جبهه‌های گرم و سیكلن‌ها در حركت است. سیراس همیشه حداكثر 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 كومولونیمبوس (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 كم است و بندرت به 1500 متر می‌رسد و اغلب در مراكز فشار كم و یا در محل تصادم توده‌های هوای سرد با جبهه‌های هوای گرم تشكیل می‌گردند و بارانی رگبارآسا به زمین نازل می‌كنند.
باران‌سنج- مقدار باران را به وسیله ظروفی كه شبیه سطل باریكی می‌باشدو در روی آن ظرفی قیف مانند قرار دارد اندازه می‌گیرند.
ظرف باران‌سنج ایستگاه هواشناسی دبیرستان شماره یك هدف برای اندازه‌گیری سرپوش قیف‌مانند آنرا برداشته با خطكش مدرج آب لوله درونی را اندازه می‌گیریم

باران از داخل قیف وارد لولۀ باریك درون سطل می‌شود و در موقع لزوم قیف را برداشته با خط‌كش مخصوصی (شكل 6) آنرا اندازه گرفته و مقدار آنرا می‌خوانند.
رطوبت و خشكی هوا را با میزان‌الحرارۀ خشك و تر اندازه می‌گیرند. میزان‌الحرارۀ خشك و تر از یك میزان‌الحرارۀ خشك معمولی و یك میزان‌الحرارۀ تر تشكیل شده است. در كنار 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 (شكل 7) نگاه می‌دارند تا از تابش مستقیم آفتاب محفوظ بماند طرز كار این دستگاه بدین قرار است. میزان‌الحرارۀ خشك درجۀ حرارت معمولی هوا را نشان می‌دهد در صورتی كه هوا خشك باشد و رطوبتی نداشته باشد آبی كه در پارچۀ مجاور میزان‌الحراره تر قرار دارد تبخیر می‌شود و برای عمل تبخیر مقداری از حرارت هوای اطراف صرف می‌گردد و هوا خنك می‌شود و درجۀ حرارت میزان‌الحراره پایین می‌آید ولی اگر هوا نزدیك 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 كه میزان‌الحرارۀ خشك نشان می‌دهد. پس هرچقدر اختلاف دو حرارت‌سنج بیشتر باشد هوا خشك‌تر و هرچقدر اختلاف كم باشد رطوبت هوا زیاد است.
ادامه دارد....
/خ