Havanın Kütlesi

Bir hava kütlesi, birkaç yüz kilometre yatay uzantıya sahip havanın büyük bir kısmı olarak tanımlanabilir. Aşağı yukarı tekdüze olan sıcaklık, nem içeriği ve dikey sıcaklık gradyanı gibi fiziksel özelliklere sahiptir. Beri hava kütleleri Meteoroloji ve klimatoloji için çok önemlidirler, bu tam makaleyi özelliklerini ve dinamiklerini bilmek için adayacağız.

Hava kütleleri ile ilgili her şeyi bilmek istiyorsanız, bu sizin yazınız.

Hava kütlesi türleri

Daha önce bahsettiğimiz gibi, yatay bir uzantıya ve belirli fiziksel özelliklere sahip olan bu büyük hava kısmı, hava kütlesi dediğimiz şeydir. Sahip oldukları fiziksel özelliklere göre, özellikle sıcaklığa göre sınıflandırılırlar. Hava kütlesinin sıcaklığına bağlı olarak kutup ve kutup gibi soğuk veya tropikal hava kütleleri gibi sıcak kütleler buluyoruz. Nemine, yani su buharı içeriğine göre başka sınıflandırma türleri de vardır. Hava kütleleri su buharındaki az içeriğe kıtasal kütleler denir. Öte yandan, nem yüklü gelirlerse denizcidirler, çünkü genellikle denize yakın bölgelerde bulunurlar.

Hava kütlelerini yazın ve kışın bulduğumuz ve kendi türünde çarpıştığı ara konum bölgeleri vardır. Bu bölgeler, sözde hava cepheleri ve Intertropical Convergence bölgesidir.

Hava kütlelerinin dinamiği

Şimdi hava kütlelerinin dinamiklerini daha iyi anlamak için analiz edeceğiz. Hava kütlelerinin yatay düzleminde, dünya yüzeyinde var olan atmosferik basınçla koşullandırılan bir hareket vardır. Hava kütlelerinin bu hareketi, basınç gradyanı olarak bilinir. Hava, daha fazla basıncın olduğu alandan daha az olan yere doğru hareket etme eğilimindedir.. Bu sirkülasyon, bir hava akışı veya eğim oluşturan şeydir.

Gradyan, bulabildiğimiz basınç farkı ile tanımlanır. Basınç farkı ne kadar yüksekse, rüzgar o kadar fazla güç dolaşır. Yatay düzlemin basınç değerlerindeki bu farklılıklar, hava kütlelerinin ivmesindeki değişikliklerden sorumludur. Bu ivme, birim kütle başına kuvvet değişikliği olarak ifade edilir ve izobarlara diktir. Bu ivmeye, basınç gradyanının kuvveti denir. Bu kuvvetin değeri, havanın yoğunluğu ile ters orantılıdır ve basınç gradyanı ile doğru orantılıdır.

coriolis etkisi

El coriolis etkisi Dünya'nın dönme hareketinden kaynaklanır. Gezegenin dönme hareketine sahip olmasından dolayı hava kütlelerinde ürettiği bir sapmadır. Gezegenin dönme hareketi nedeniyle hava kütlelerinde oluşturduğu bu sapma, Coriolis etkisi olarak bilinir.

Geometrik bir bakış açısıyla analiz edersek, hava kütlelerinin hareket eden bir koordinat sistemi üzerinde hareket ediyormuş gibi olduğu söylenebilir. Birim kütle başına Coriolis kuvvetinin büyüklüğü, havanın o anda taşıdığı yatay hız ve Dünya'nın açısal dönme hızı ile doğru orantılıdır. Bu kuvvet, içinde bulunduğumuz enleme bağlı olarak da değişir. Örneğin, 0 enleminde Ekvatordayken Coriolis kuvveti tamamen iptal edilir. Ancak kutuplara gidersek, enlem 90 derece olduğu için en yüksek Coriolis değerlerini bulduğumuz yer burasıdır.

Coriolis kuvvetinin her zaman hava hareketinin yönüne dik hareket ettiği söylenebilir. Bu şekilde kuzey yarımkürede olduğumuzda sağa, güney yarımkürede isek sola doğru bir sapma olur.

Jeostrofik rüzgar

Elbette zamanla bunu bazen veya haberlerde duymuşsunuzdur. Jeostrofik rüzgar, metre yükseklikten serbest atmosfer ve basınç gradyanına neredeyse dik esiyor. Jeostrofik rüzgarın yolunu izlerseniz, kuzey yarımkürede sağda yüksek basınç çekirdeklerini ve solda düşük basınç çekirdeklerini bulabilirsiniz.

Bununla, basınç gradyanının kuvvetinin Coriolis kuvveti tarafından tamamen dengelendiğini görebiliriz. Bunun nedeni, aynı yönde, ancak ters yönde hareket etmeleridir. Bu rüzgarın hızı, enlemin sinüsü ile ters orantılıdır. Bu, jeostrofik bir rüzgarla ilişkili aynı basınç gradyanı için, daha yüksek enlemlere doğru ilerledikçe dolaşım hızının nasıl azaldığını göreceğimiz anlamına gelir.

Sürtünme kuvveti ve Ekman spirali

Hava kütlelerinin dinamiklerinde bir başka önemli yönü anlatmaya devam edeceğiz. Hava sürtünmesinin bazen ihmal edilebilir olduğu düşünülse de, olması gerekmez. Bunun nedeni, dünya yüzeyi ile olan sürtünmesinin son yer değiştirme üzerinde oldukça önemli bir etkiye sahip olmasıdır. Yüzeye yakın olduğunda rüzgar hızının jeostrofik rüzgarın altındaki değerlere düşmesine neden olur. Daha ileri, basınç gradyanı yönünde izobarlardan daha eğik geçmesine neden olur.

Sürtünme kuvveti her zaman hava kütleleri ile hareketin tersi yönde etki eder. İzobarlara göre eğiklik derecesi azalırsa, belirli bir yüksekliğe çıktıkça yaklaşık metreye kadar sürtünme etkisi azalır. Bu noktada rüzgarlar jeostrofiktir ve sürtünme kuvveti neredeyse yoktur. Yüzeydeki sürtünme kuvvetinin bir sonucu olarak, rüzgar, Ekman Spirali olarak bilinen spiral bir yoldan geçer.

Gördüğünüz gibi, hava kütlelerinin dinamikleri oldukça karmaşık. Dikkate alınması gereken birçok faktör var. Umarım bu bilgilerle bu konuda daha fazla bilgi edinebilir ve bazı şüpheleri netleştirebilirsiniz.

GAZLARIN, SIVILARIN VE KATILARIN KARŞILAŞTIRILMASI

• Katı—Tanecikleri birbirlerini çok kuvvetli çeker. Sabit oldukları yerde sadece titreşim hareketi yaparlar. Katı tanecikleri arasında boşluklar yok denecek kadar azdır. Birbirlerine yakın, bir arada ve sabit oldukları için belirli bir hacimleri ve belirli bir şekilleri vardır.
• Sıvı—Tanecikleri birbirlerini çok kuvvetli çekmezler. Titreşim hareketi, kendi etrafında dönme hareketi ve ileri, geri, sağa ve sola hareket yaparlar. Sıvı tanecikleri arasında boşluklar vardır. Birbirlerine yakın, boşluklara sahip ve sürekli hareket halinde oldukları için belirli hacimleri vardır ancak belirli bir şekilleri yoktur.
• Gaz—Tanecikleri birbirlerini çok az çekerler ve serbestçe hareket ederler. Titreşim, kendi etrafında dönme ve ileri, geri, sağa ve sola hareketini sürekli yaparlar. Birbirlerinden çok uzak ve birbirleri arasında boşluklar çok fazladır. Bir arada olmadıkları ve sürekli hareket halinde oldukları için ne bir hacimleri ne de bir şekilleri vardır.

KATI, SIVI VE GAZ

• Katı tanecikleri birbirlerini çok kuvvetli çekerler ve çok düzgün ve sabit şekilde dizilmişlerdir. Aralarında boşluk nerdeyse hiç yoktur. İleri, geri, sağa ve sola hareket yapmaz sadece titreşim hareketi yaparlar.
• Sıvı tanecikleri birbirlerini çok kuvvetli çekmezler ve birbirlerine yakın, sürekli hareket halinde dağınıktırlar. Aralarında boşluk bulunur. İleri, geri, sağa ve sola hareket yaparlarlarında boşluklar vardır.
• Gaz tanecikleri birbirlerini çok az çekerler ve çok dağınıktırlar. Aralarındaki bışluk çok fazladır. ileri, geri, sağa ve sola sürekli hareket ederler.

GAZLARIN ISITILIP SOĞUTULMASI

• Balon içinde bulunan gaz tanecikleri sürekli hareket ederve sürekli balon çeperine çarparlar.
• Balon ısıtıldığında balondaki gaz tanecikleri hızlanır ve balon çeperine sert, sürekleri ve daha hızlı çarpmaya başlar. Balon bu sert ve sürekli çarpmalar nedeniyle şişmeye başlar.
• Balon soğutulduğunda balondaki gaz tanecikleri yvaşlar ve balaon çeperine daha yumuşak, seyrek ve daha yavaş çarpmaya başlar. Balon bu yumuşak ve seyrek çarpmalar nedeniyle inmeye başlar.

Deneyin  Amacı:  Havanın yer kapladığını ve kütlesini görebilmek

Düşünce Soruları?

1. Ağzı kapalı bir bisiklet pompasına kuvvet uygulayıp ne kadar sıkıştırabilirsiniz?
2. Havalı ve havası bir futbol topu arasındaki kütle farkı sizce ne kadardır?

Araç ve Gereçler: Özdeş balonlar, bant, ip, terazi ve ağırlık takımı

Uygulama: 1. Teraziyi denge konumuna getirelim. 2.Balonun birini bir miktar hava ile şişirip ip parçasıyla teraziye yapıştıralım. 3. Aynı miktarda bant ve ipi terazinin diğer kefesine kayalım 4.Diğer şişmemiş balonu terazinin diğer kefesine yerleştirelim. 5. Terazini denge durumunu gözlemleyelim. 6. Aynı deneyi şişirilmiş ve şişirilmemiş balonların kütle ölçümü yaparak yapalım.