اگر هوای گرم بالا می رود، چرا در قله کوه ها هوا سرد است؟ - مجله رویای کره ای

به گزارش خبرگزاری خبرنگاران ، براساس گزارش زومیت، این موضوع که هوای گرم بالا می رود، از شناخته شده ترین اصول فیزیک است. اگر در خانه ای با بیش از یک طبقه زندگی می کنید، متوجه شده اید تهویه مطبوع چقدر برای بقای ساکنین بالای پله ها حیاتی است، اما برای ساکنان طبقه همکف خیلی ضروری نیست. بااین حال، قله کوه ها اولین مکان هایی هستند که برف در آنجا می بارد و چه بسا ممکن است در کل سال پوشیده از یخ باشند. این تناقض ظاهری احتمالا به چشم بسیاری 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، چنانچه ظرف انعطاف پذیر باشد (مثل بالون)، فشار اضافی روی ماده آن را به سمت خارج می راند و موجب انبساط بالون می گردد. درنتیجه وجود همان میزان ماده در فضای بزرگ تر، بالون سبک تر و موجب شناورشدن آن برفراز گازهای محیط پیرامون می گردد.

بدون بالون، هوای گرم همین کار را انجام می دهد؛ بدین معنی که منبسط می گردد، فضای بیشتری را پر می نماید و برفراز هوای خنک تر زیر شناور می گردد. در فضای بسته، هوای گرم بالا می رود تا زمانی که از طریق سقف به دام انداخته گردد و لایه ای گرم تر را در بالاترین طبقه ایجاد می نماید

چرا معمولا با افزایش ارتفاع هوا خنک تر می گردد؟

ممکن است انتظار داشته باشید در فضای آزاد نیز همین اتفاق رخ دهد. به هر حال، نور خورشید زمین را گرم می نماید و هوای اطراف را گرم می نماید و هوای گرم بالا می رود. می توانید تاثیر این پدیده را در روزهای آفتابی بدون باد ببینید که در آن پرندگان شکارچی یا خلبانان گلایدر می توانند ساعت ها با مصرف انرژی کم به یاری 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، چرا که ممکن است گرفتار هوای بسیار سرد شویم.

در فضای آزاد چیزی برای محدود کردن هوا وجود ندارد. هوای گرم منبسط می گردد و فشار هوا نیز با دورتر شدن از سطح زمین کمتر می گردد. از طرف دیگر، گرانش حجم زیادی از اتمسفر را نزدیک زمین نگه می دارد، بنابراین هرچه بیشتر به سمت بالا بروید، مولکول ها پراکنده تر و فشار کمتر می گردد.

وقتی هوای گرم بالا می رود، با فشار کمتری روبرو می گردد و انبساط بیشتری پیدا می نماید. این انبساط موجب خنک شدن آن می گردد. به روش های مختلفی درباره این موضوع می توان فکر کرد.

یک دیدگاه این است که وقتی گاز منبسط می گردد، 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 موجب سردتر شدن گاز می گردد.

دیدگاه دیگر این است که با پراکنش بیشتر ذرات، ذرات جذب شده به یکدیگر انرژی پتانسیل بیشتری به دست می آورند. از آنجایی که 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 گردد.

اما نه همواره و برای همواره

با صعود در جو، دما به طور 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 12 کیلومتر بالای سطح زمین) دما ثابت می گردد و سپس دوباره افزایش پیدا می نماید و به منفی 60 درجه سانتی گراد می رسد. پس از آن، دوباره روند دما معکوس می گردد. دلیل این تغییرات دمایی چنان پیچیده است که در این مبحث نمی توان به آن ها پرداخت، اما به طورکلی با عواملی مانند ترکیب متغیر گازها و طول موج های تابشی که آن ها جذب می نمایند، بستگی دارد.

گاهی اوقات پدیده وارونگی دما رخ می دهد که در آن با افزایش ارتفاع دما هم زیاد می گردد. هوا در ارتفاعات بالا می تواند پایین بیاید و چیزی مانند سقف را ایجاد کند که هوای گرم زیر آن به دام می افتد. در چنین شرایطی با بالا رفتن ارتفاع، هوا گرم تر می گردد. چنین وارونگی هایی می تواند خطرناک باشد، زیرا می تواند موجب گردد کوهنوردان درباره دما احساس امنیت کاذب نمایند. علاوه براین، آن ها 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 موضوع 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 افزایش پیدا می نماید، هوا نیز گرم تر می گردد؛ 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 نماید.

بااین حال، اگر بدشانسی بیاورید و گرفتار زمین تخت گرایان شوید، آن ها ادعا خواهند کرد که خورشید آن طور که ستاره شناسان میزان گیری نموده اند، یعنی در فاصله 150 میلیون کیلومتری ما قرار ندارد. درعوض، آن ها ادعا می نمایند 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.

227227