ხაზოვანი გრადიენტი. ბარის ველი
სინოპტიკურ რუკაზე იზობარები რომ შევხედოთ, ვამჩნევთ, რომ ზოგან იზობარები უფრო სქელია, ზოგან – ნაკლებად. აშკარაა, რომ პირველ ადგილებში ატმოსფერული წნევა ჰორიზონტალური მიმართულებით უფრო მძაფრად იცვლება, მეორეში - სუსტი.
იმისათვის, რომ ზუსტად გამოხატოთ, თუ როგორ იცვლება ატმოსფერული წნევა ჰორიზონტალური მიმართულებით, შეგიძლიათ გამოიყენოთ ეგრეთ წოდებული ჰორიზონტალური ბარიული გრადიენტი, ან ჰორიზონტალური წნევის გრადიენტი. ჰორიზონტალური წნევის გრადიენტი არის წნევის ცვლილება ერთეულ მანძილზე ჰორიზონტალურ სიბრტყეში (უფრო ზუსტად, დონის ზედაპირზე); ამ შემთხვევაში, მანძილი აღებულია იმ მიმართულებით, რომელშიც წნევა მცირდება ყველაზე ძლიერად.
ამრიგად, ჰორიზონტალური ბარის გრადიენტი არის ვექტორი, რომლის მიმართულება ემთხვევა ნორმალის მიმართულებას იზობარისკენ კლების მიმართულებით, ხოლო რიცხვითი მნიშვნელობა უდრის ამ მიმართულებით წნევის წარმოებულს (G = -dp/dl) .
ნებისმიერი ვექტორის მსგავსად, ჰორიზონტალური ბარის გრადიენტი გრაფიკულად შეიძლება წარმოდგენილი იყოს ისრით; ამ შემთხვევაში, ისარი, რომელიც მიმართულია ნორმალურის გასწვრივ იზობარისკენ წნევის შემცირების მიმართულებით.
იქ, სადაც იზობარები კონდენსირებულია, წნევის ცვლილება ერთეულ მანძილზე ნორმალურ იზობარამდე მეტია; სადაც იზობარები ერთმანეთისგან შორდებიან, ის უფრო მცირეა.
თუ ატმოსფეროში არის ჰორიზონტალური ბარის გრადიენტი, ეს ნიშნავს, რომ ატმოსფეროს მოცემულ მონაკვეთში იზობარული ზედაპირები მიდრეკილია დონის ზედაპირისკენ და, შესაბამისად, იკვეთება მასთან, ქმნიან იზობარებს.
პრაქტიკაში, საშუალო ბარის გრადიენტი იზომება სინოპტიკურ რუქებზე ბარის ველის კონკრეტული მონაკვეთისთვის. კერძოდ, ისინი ზომავენ მანძილს ორ მიმდებარე იზობარს შორის მოცემულ უბანში სწორი ხაზის გასწვრივ. შემდეგ იზობარებს შორის წნევის სხვაობა (ჩვეულებრივ 5 მბ) იყოფა ამ მანძილით, გამოხატული დიდი ერთეულებით - 100 კმ. დედამიწის ზედაპირთან ახლოს ფაქტობრივ ატმოსფერულ პირობებში, ჰორიზონტალური ბარიული გრადიენტები არის რამდენიმე მილიბარის (ჩვეულებრივ 1-3) რიგის 100 კმ-ზე.
წნევის ცვლილება სიმაღლესთან ერთად
ატმოსფერული წნევა მცირდება სიმაღლესთან ერთად. ეს ორი მიზეზის გამოა. ჯერ ერთი, რაც უფრო მაღლა ვართ, მით უფრო დაბალია ჰაერის სვეტის სიმაღლე ჩვენს ზემოთ და, შესაბამისად, ნაკლები წონა გვიწევს. მეორეც, სიმაღლესთან ერთად ჰაერის სიმკვრივე იკლებს, უფრო იშვიათდება, ანუ აქვს ნაკლები გაზის მოლეკულები და შესაბამისად ნაკლები მასა და წონა აქვს.
საერთაშორისო სტანდარტის ატმოსფერო (აბრ. ISA, ინგ. ISA) არის ტემპერატურის, წნევის და ჰაერის სიმკვრივის პირობითი ვერტიკალური განაწილება დედამიწის ატმოსფეროში. ISA-ს პარამეტრების გამოთვლის საფუძველს წარმოადგენს ბარომეტრული ფორმულა, სტანდარტში განსაზღვრული პარამეტრებით.
ISA-სთვის მიღებულია შემდეგი პირობები: ჰაერის წნევა ზღვის დონიდან საშუალოდ 15 °C ტემპერატურაზე არის 1013 მბ (101.3 კნ/მ² ან 760 მმ.ვცხ.სვ.), ტემპერატურა ვერტიკალურად მცირდება სიმაღლეზე 6.5 °C-ით 1-ით მატებასთან ერთად. კმ 11 კმ დონემდე (ტროპოპაუზის დასაწყისის პირობითი სიმაღლე), სადაც ტემპერატურა −56,5 °C უდრის და თითქმის წყვეტს ცვლილებას.
ვლად მერჟევიჩი
გრადიენტი არის გლუვი გადასვლა ერთი ფერიდან მეორეზე და შეიძლება იყოს რამდენიმე ფერი და მათ შორის გადასვლები. გრადიენტების დახმარებით იქმნება ყველაზე უცნაური ვებ დიზაინის ეფექტები, მაგალითად, ფსევდოსამგანზომილებიანი, მბზინავი, ფონი და ა.შ. ასევე, გრადიენტით ელემენტები უფრო ლამაზად გამოიყურება, ვიდრე ჩვეულებრივი.
არ არსებობს ცალკეული თვისება გრადიენტის დასამატებლად, რადგან ის განიხილება ფონის სურათად, ამიტომ იგი ემატება ფონის სურათის თვისებით ან ფონის ზოგადი თვისებით, როგორც ეს ნაჩვენებია მაგალით 1-ში.
მაგალითი 1 გრადიენტი
აქ უხამსი იდიომი ტრადიციულად იწყებს პროზაულ გამოსახულებას, მაგრამ ენობრივი თამაში არ იწვევს აქტიურ-დიალოგიურ გაგებას.
ამ მაგალითის შედეგი ნაჩვენებია ნახ. ერთი.
ბრინჯი. 1. ხაზოვანი გრადიენტი აბზაცისთვის
უმარტივეს შემთხვევაში, მაგალით 1-ში ნაჩვენები ორი ფერის შემთხვევაში, ჯერ დაწერეთ პოზიცია, საიდანაც დაიწყება გრადიენტი, შემდეგ დაწყების და დასრულების ფერი.
პოზიციის ჩასაწერად ჯერ ჩაწერეთ და შემდეგ დაამატეთ საკვანძო სიტყვები ზედა, ქვედა და მარცხენა, მარჯვნივ, ასევე მათი კომბინაციები. სიტყვების თანმიმდევრობა არ არის მნიშვნელოვანი, შეგიძლიათ დაწეროთ ზევით მარცხნივ ან ზედა მარცხნივ. მაგიდაზე. 1 გვიჩვენებს მიღებული გრადიენტის სხვადასხვა პოზიციებს და ტიპს #000 და #fff ფერებისთვის, წინააღმდეგ შემთხვევაში შავიდან თეთრამდე.
| თანამდებობა | აღწერა | ხედი | |
|---|---|---|---|
| ზევით | 0 გრადუსი | ზევით. | |
| დატოვა | 270 გრადუსი | მარჯვნიდან მარცხნივ. | |
| ქვედა | 180 გრადუსი | Ზემოდან ქვემოთ. | |
| მარჯვნივ | 90 გრადუსი | მარცხნიდან მარჯვნივ. | |
| ზედა მარცხნივ | ქვედა მარჯვენა კუთხიდან მარცხნივ ზედა. | ||
| ზევით მარჯვნივ | ქვედა მარცხენა კუთხიდან მარჯვნივ ზედა. | ||
| ქვედა მარცხნივ | ზედა მარჯვენა კუთხიდან ქვემო მარცხნივ. | ||
| ქვედა მარჯვნივ | ზემოდან მარცხნიდან მარჯვნივ ქვემოდან. |
საკვანძო სიტყვის ნაცვლად დასაშვებია გრადიენტური ხაზის დახრილობის დაყენება, რომელიც აჩვენებს გრადიენტის მიმართულებას. ჯერ იწერება კუთხის დადებითი ან უარყოფითი მნიშვნელობა, შემდეგ ემატება deg.
ნულოვანი გრადუსი (ან 360º) შეესაბამება გრადიენტს ქვემოდან ზემოდან, შემდეგ ათვლა ხდება საათის ისრის მიმართულებით. გრადიენტური ხაზის დახრილობის კუთხე ნაჩვენებია ქვემოთ.
ზედა მარცხენა მნიშვნელობისთვის და მსგავსი მნიშვნელობებისთვის, გრადიენტური ხაზის კუთხე გამოითვლება ელემენტის ზომების მიხედვით, რათა დააკავშიროს ორი დიაგონალურად საპირისპირო კუთხის წერტილი.
რთული გრადიენტების შესაქმნელად, ორი ფერი აღარ იქნება საკმარისი, სინტაქსი საშუალებას გაძლევთ დაამატოთ მათი შეუზღუდავი რაოდენობა, ჩამოთვალოთ მძიმით გამოყოფილი ფერები. ამ შემთხვევაში, შეგიძლიათ გამოიყენოთ გამჭვირვალე ფერი (გამჭვირვალე საკვანძო სიტყვა), ასევე გამჭვირვალე ფერი RGBA ფორმატის გამოყენებით, როგორც ნაჩვენებია მაგალით 2-ში.
მაგალითი 2: გამჭვირვალე ფერები
HTML5 CSS3 IE 9 IE 10 Cr Op Sa Fx
ამ მაგალითის შედეგი ნაჩვენებია ნახ. 2.
ბრინჯი. 2. გრადიენტი გამჭვირვალე ფერებით
ფერების გრადიენტში ზუსტად განსათავსებლად, ფერის მნიშვნელობას მოსდევს მისი პოზიცია პროცენტებში, პიქსელებში ან სხვა ერთეულებში. მაგალითად, ჩანაწერი წითელი 0%, ნარინჯისფერი 50%, ყვითელი 100%ნიშნავს, რომ გრადიენტი იწყება წითელიდან, შემდეგ 50% მიდის ნარინჯისფერზე, შემდეგ კი ყვითელამდე. სიმარტივისთვის, ექსტრემალური ერთეულები, როგორიცაა 0% და 100% შეიძლება გამოტოვოთ, ისინი ნაგულისხმევად არის ნაგულისხმევი. მაგალითი 3 გვიჩვენებს გრადიენტური ღილაკის შექმნას, რომელშიც სამის მეორე ფერის პოზიცია დაყენებულია 36%.
მაგალითი 3: გრადიენტის ღილაკი
HTML5 CSS3 IE 9 IE 10 Cr Op Sa Fx
ამ მაგალითის შედეგი ნაჩვენებია ნახ. 3.
ბრინჯი. 3. გრადიენტის ღილაკი
ფერის პოზიციის დაყენებით, შეგიძლიათ მიიღოთ მკვეთრი გადასვლები ფერებს შორის, რაც საბოლოოდ იძლევა მონოქრომატულ ზოლებს. ასე რომ, ორი ფერისთვის ოთხი ფერი უნდა იყოს მითითებული, პირველი ორი ფერი იგივეა და იწყება 0%-დან 50%-მდე, დანარჩენი ფერებიც ერთნაირია ერთმანეთთან და გრძელდება 50%-დან 100%-მდე. მაგალითი 4 ამატებს ზოლებს ვებ გვერდის ფონად. იმის გამო, რომ ექსტრემალური მნიშვნელობები ავტომატურად იცვლება, მათი გამოტოვება შესაძლებელია, ამიტომ საკმარისია მხოლოდ ორი ფერის დაწერა.
მაგალითი 4. უბრალო ზოლები
HTML5 CSS3 IE 9 IE 10 Cr Op Sa Fx
ტიპიური ევროპული ბურჟუაზიულობა და მთლიანობა მოხდენილად ასახავს ოფიციალურ ენას.
ამ მაგალითის შედეგი ნაჩვენებია ნახ. 4. გაითვალისწინეთ, რომ ერთ-ერთი გრადიენტური ფერი დაყენებულია გამჭვირვალეზე, ამიტომ ის ირიბად იცვლება ვებ გვერდის ფონის ფერის მეშვეობით.
ბრინჯი. 4. ჰორიზონტალური ზოლების ფონი
გრადიენტები საკმაოდ პოპულარულია ვებ დიზაინერებში, მაგრამ მათი დამატება გართულებულია თითოეული ბრაუზერის სხვადასხვა თვისებებით და მრავალი ფერის მითითებით. იმისათვის, რომ გაგიადვილოთ გრადიენტების შექმნა და თქვენს კოდში ჩასმა, გირჩევთ www.colorzilla.com/gradient-editor, რაც გაადვილებს გრადიენტების დაყენებას და საჭირო კოდის დაუყოვნებლივ მიღებას. არსებობს მზა შაბლონები (Presets), შედეგის გადახედვა (Preview), ფერის პარამეტრები (Adjustments), საბოლოო კოდი (CSS), რომელიც მხარს უჭერს IE-ს ფილტრების საშუალებით. მათთვის, ვინც მუშაობდა Photoshop-ში ან სხვა გრაფიკულ რედაქტორში, გრადიენტების შექმნა წვრილმანი საქმედ გამოიყურება, დანარჩენის სწრაფად გარკვევა რთული არ იქნება. ზოგადად, ძალიან გირჩევთ.
განვიხილოთ ატმოსფეროში მართკუთხა პარალელეპიპედი ნეკნებით dx, dy, dz(ნახ. 5.12) . ჩვენ გვაინტერესებს წნევის ცვლილება ჰორიზონტალურ მიმართულებით, ე.ი. ღერძის გასწვრივ X.
დააყენეთ წნევა იზობარი რმიმართულია ღერძის პარალელურად წ, კიდეზე. მის პარალელურად ნეკნის გასწვრივ სვგადის იზობარს წნევით ( p+dp). შეგახსენებთ, რომ ატმოსფერულ წნევას ახასიათებს ძალა, რომელიც მოქმედებს ზედაპირის ერთეულზე, ამ უკანასკნელისთვის ნორმალური. შემდგომში ჩვენ უგულებელყოფთ წნევის დროებით ცვლილებებს, ე.ი. ჩვენ განვიხილავთ მის ცვლილებას მხოლოდ სივრცეში.
ნახ / 5.12. ჰორიზონტალური წნევის გრადიენტის ძალის გამოსათვლელად
ასე რომ, AA "D" D-ის მარცხენა მხარეს ატმოსფერული წნევა უდრის რ.წნევა BB"C"C-ის მოპირდაპირე მხარეს არის . ვინაიდან მთელ სახეზე მოქმედი ძალა ტოლია ატმოსფერული წნევის ნამრავლისა და მისი ფართობის, ჩვენ ვწერთ გამოხატულებას ძალისთვის:
დატოვა პდიძ,
· მარჯვნივ .
შედეგად, მოცულობა dxdydzძალა მოქმედებს dF x), ტოლია
ნიუტონის მეორე კანონის მიხედვით, ძალა dF xდა განხილული მოცულობის მასა
dm = pdxdydz (5.2)
ერთმანეთთან დაკავშირებული (ძალის თანაფარდობა მასასთან უდრის აჩქარებას ა):
საიდანაც, (5.1) და (5.2) გათვალისწინებით
ჩვენ მივიღეთ აჩქარების გამოხატულება ა, რომელიც ქმნის ბარის გრადიენტის ძალას. მისი მნიშვნელობა, შესაბამისად (5.3), უდრის ბარის გრადიენტის ძალას ჰაერის ელემენტარული მოცულობის მასის ერთეულზე. მინუს ნიშანი ფორმულებში (5.1) და (5.4) მიუთითებს, რომ ბარის გრადიენტის ძალა და აჩქარება მიმართულია წნევის შემცირების მიმართულებით. უფრო მეტიც, ბარის გრადიენტის ძალა და აჩქარება მოქმედებს წნევის ყველაზე სწრაფი შემცირების მიმართულებით. ეს მიმართულება არის ნორმალის მიმართულება იზობარის მიმართ ძალის გამოყენების განხილულ წერტილში.
(5.4)-ში გამოხატულება ტოლია ბარის გრადიენტის რიცხვითი მნიშვნელობის. ჰორიზონტალური ბარის გრადიენტი შეიძლება გრაფიკულად იყოს წარმოდგენილი ისრით, რომელიც ნორმალურად მიუთითებს იზობარზე წნევის შემცირების მიმართულებით. ისრის სიგრძე უნდა იყოს გრადიენტის რიცხვითი მნიშვნელობის პროპორციული (ნახ. 5.13). სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ჰორიზონტალური ბარის გრადიენტის სიდიდე უკუპროპორციულია იზობარებს შორის მანძილის მიმართ.
ცხადია, სადაც იზობარები შედედებულია, ბარის გრადიენტი, ე.ი. წნევის ცვლილება ერთეულ მანძილზე ნორმალურ იზობარამდე მეტია. იქ, სადაც იზობარები ერთმანეთისგან შორდებიან, ბარის გრადიენტი უფრო მცირეა.
ბრინჯი. 5.13. ისრები მიუთითებს ჰორიზონტალურ ბარის გრადიენტზე ბარის ველის სამ წერტილში.
იზობარული ზედაპირები ყოველთვის დახრილია გრადიენტის მიმართულებით, ე.ი. იმ მიმართულებით, სადაც წნევა მცირდება (ნახ. 5.13).
ვერტიკალური ბარის გრადიენტი (იხ. თავ. 1) ათიათასჯერ მეტია ჰორიზონტალურზე. შემდეგში მხოლოდ ჰორიზონტალური ბარის გრადიენტი იქნება განხილული. ბარის ველის მონაკვეთის საშუალო ბარის გრადიენტის დასადგენად, წნევა იზომება ნორმალურ იზობარებამდე ორ წერტილში, რომლებიც მდებარეობს მერიდიანის ერთი ხარისხის (111 კმ) მანძილზე. წნევის გრადიენტი რიცხობრივად უდრის წნევის სხვაობას და აქვს განზომილება mb/111 კმ (ან hPa/111 კმ). დედამიწის ზედაპირთან ახლოს ატმოსფეროში, ჰორიზონტალური ბარის გრადიენტების სიდიდის რიგია რამდენიმე მილიბარი (ჩვეულებრივ 1–3) მერიდიანის გრადუსზე (111 კმ).
ბრინჯი. 5.14. იზობარული ზედაპირების ვერტიკალური განყოფილება. ისარი – ჰორიზონტალური ბარის გრადიენტის მიმართულება; ორმაგი ხაზი - დონის ზედაპირი
მაგალითად, სინოპტიკურ რუკაზე 1: 10 000 000 მასშტაბით მიმდებარე იზობარებს შორის მანძილი იყოს 2 სმ. იზოლხაზების საფეხური არის 5 მბ. მითითებული მასშტაბისთვის რუკაზე 2 სმ შეესაბამება 200 კმ ნატურაში. შესაბამისად, წნევის სხვაობა 100 კმ-ზე იქნება 5/2= 2,5 მბ/100 კმ. 111 კმ მანძილზე, ეს განსხვავება = 2,75 მბ/111 კმ.
თუ მხოლოდ ჰორიზონტალური ბარის გრადიენტის ძალა მოქმედებდა ატმოსფეროში, მაშინ ჰაერი მოძრაობდა ერთნაირად აჩქარებული, აჩქარებით, რომელიც შეიძლება გამოითვალოს ფორმულის გამოყენებით (5.4). რეალური წნევის გრადიენტებზე აჩქარება მცირეა, 0-0,3 სმ/წმ 2-ის რიგით. მიუხედავად ამისა, ბარის გრადიენტური ძალის მოქმედების ხანგრძლივობის მატებასთან ერთად, ქარის სიჩქარე განუსაზღვრელი ვადით გაიზრდებოდა. სინამდვილეში, ქარის სიჩქარე იშვიათად აღემატება 10 მ/წმ-ს ან მეტს. შესაბამისად, არსებობენ სხვა ძალებიც, რომლებიც აბალანსებენ ბარის გრადიენტის ძალას (დაწვრილებით ამის შესახებ შემდეგ თავში).
ბარის გრადიენტის ცვლილება სიმაღლესთანდაკავშირებულია ტემპერატურის არათანაბარ განაწილებასთან. შემდეგ S.P. ხრომოვ, წარმოიდგინეთ, რომ ბარის გრადიენტი დედამიწის ზედაპირზე ნულის ტოლია, ე.ი. წნევა ყველა წერტილში ერთნაირია (ნახ. 5.15). ამ შემთხვევაში, განხილული ტერიტორიის ერთ ნაწილში ტემპერატურა უფრო მაღალია, მეორეში უფრო დაბალი. გჰორიზონტალური ტემპერატურის (თერმული) გრადიენტი, განსაზღვრებით, T, ყოველთვის მიმართულია ნორმალურის გასწვრივ იზოთერმისკენ (თანაბარი ტემპერატურის ხაზი) იმ მიმართულებით, სადაც ტემპერატურა იზრდება.
შეგახსენებთ, რომ წნევა მცირდება სიმაღლესთან ერთად, რაც უფრო სწრაფად იკლებს ჰაერის ტემპერატურა. აქედან გამომდინარეობს, რომ იზობარული ზედაპირები ტემპერატურის არათანაბარი განაწილებით არ შეიძლება იყოს ჰორიზონტალური. მაშინაც კი, თუ ზედაპირის იზობარული ზედაპირი ჰორიზონტალურია, მაშინ ყოველი ზემოდან იზობარიული ზედაპირი ცივ ჰაერში ნაკლებად ამაღლდება ქვედა ზედაპირის ზემოთ, თბილ ჰაერში უფრო მეტად. ეს ნიშნავს, რომ გადახურული ზედაპირები თბილი ჰაერიდან ცივი ჰაერისკენ იქნება დახრილი (სურ. 5.15). ამრიგად, მიუხედავად იმისა, რომ ჰორიზონტალური ბარის გრადიენტი ნულის ტოლია დედამიწის ზედაპირთან ახლოს, ასეთი გრადიენტია გადაფარულ ფენებში.
|
ცივი სითბო
ბრინჯი. 5.15. ჰორიზონტალური ტემპერატურისა და წნევის გრადიენტებს შორის კავშირი
უფრო მეტიც, როგორიც არ უნდა იყოს ჰორიზონტალური ბარის გრადიენტი დედამიწის ზედაპირზე, სიმაღლესთან ერთად ის მიუახლოვდება ჰორიზონტალურ ტემპერატურულ გრადიენტს თავისი მიმართულებით. საკმარისად მაღალ სიმაღლეზე, ჰორიზონტალური ბარის გრადიენტი მჭიდროდ დაემთხვევა მიმართულებით ჰაერის ფენის საშუალო ჰორიზონტალურ ტემპერატურულ გრადიენტს ქვედა დონიდან ზედა დონიდან. მდებარეობა ნახ. 5.15 აქედან გამომდინარეობს, რომ ატმოსფეროს თბილ რეგიონებში წნევა მოცემულ სიმაღლეზე გაიზრდება, ცივ რაიონებში კი შემცირდება.
ატმოსფერული წნევის განსხვავება ორ უბანს შორის, როგორც დედამიწის ზედაპირზე, ასევე მის ზემოთ, იწვევს ჰაერის მასების ჰორიზონტალურ მოძრაობას - ქარი. მეორე მხრივ, გრავიტაცია და ხახუნი დედამიწის ზედაპირზე აკავებს ჰაერის მასებს. მაშასადამე, ქარი წარმოიქმნება მხოლოდ წნევის ვარდნისას, რომელიც საკმარისად დიდია ჰაერის წინააღმდეგობის დასაძლევად და მის მოძრაობაზე. ცხადია, წნევის განსხვავება უნდა იყოს დაკავშირებული მანძილის ერთეულთან. მანძილის ერთეულად იღებდნენ 10 მერიდიანს, ანუ 111 კმ-ს. ამჟამად, გამოთვლების სიმარტივისთვის, ჩვენ შევთანხმდით 100 კმ-ის გავლაზე.
ჰორიზონტალური ბარის გრადიენტი არის წნევის ვარდნა 1 მბ-ით 100 კმ მანძილზე ნორმალურ იზობარამდე წნევის შემცირების მიმართულებით.
ქარის სიჩქარე ყოველთვის გრადიენტის პროპორციულია: რაც უფრო დიდია ჭარბი ჰაერი ერთ უბანში მეორესთან შედარებით, მით უფრო ძლიერია მისი გადინება. რუქებზე გრადიენტის სიდიდე გამოიხატება იზობარებს შორის მანძილით: რაც უფრო ახლოს არის ერთი მეორესთან, მით უფრო დიდია გრადიენტი და მით უფრო ძლიერია ქარი.
ბარის გრადიენტის გარდა, ქარზე მოქმედებს დედამიწის ბრუნვა ან კორიოლისის ძალა, ცენტრიდანული ძალა და ხახუნი.
დედამიწის ბრუნვა (კორიოლისის ძალა) ახვევს ქარს ჩრდილოეთ ნახევარსფეროში მარჯვნივ (სამხრეთ ნახევარსფეროში მარცხნივ) გრადიენტის მიმართულებიდან. თეორიულად გამოთვლილ ქარს, რომელზეც გავლენას ახდენს მხოლოდ გრადიენტისა და კორიოლისის ძალები, გეოსტროფიულს უწოდებენ. ის ტანგენციურად უბერავს იზობარებს.
რაც უფრო ძლიერია ქარი, მით უფრო დიდია მისი გადახრა დედამიწის ბრუნვის გამო. ის იზრდება გრძედის მატებასთან ერთად. ხმელეთზე გრადიენტის მიმართულებასა და ქარს შორის კუთხე 45-50 0-ს აღწევს, ზღვაზე კი - 70-80 0-ს; მისი საშუალო ღირებულებაა 60 0 .
ცენტრიდანული ძალა მოქმედებს ქარზე დახურულ ბარულ სისტემებში - ციკლონებსა და ანტიციკლონებში. იგი მიმართულია ტრაექტორიის გამრუდების რადიუსის გასწვრივ მისი ამოზნექილობისკენ.
ჰაერის ხახუნის ძალა დედამიწის ზედაპირზე ყოველთვის ამცირებს ქარის სიჩქარეს. ქარის სიჩქარე უკუპროპორციულია ხახუნის რაოდენობაზე. იგივე წნევის გრადიენტით ზღვაზე, სტეპსა და უდაბნოს დაბლობზე, ქარი უფრო ძლიერია, ვიდრე უხეში მთიან და ტყის რელიეფზე და მით უმეტეს მთიანზე. ხახუნის გავლენას ახდენს ქვედა, დაახლოებით 1000 მეტრიანი ფენა, რომელსაც ეწოდება ხახუნის ფენა. ზემოთ, ქარები გეოსტროფიულია.
ქარის მიმართულებას განსაზღვრავს ჰორიზონტის მხარე, საიდანაც ის უბერავს. მის დასანიშნად, ჩვეულებრივ იღებენ ქარის 16 სხივის ვარდს: C, NW, NW, WNW, W, WSW, SW, SSW, S, SSE, SE, ESE, B, NE, NE, NNE.
ზოგჯერ გამოითვლება კუთხე (რუმბი) ქარის მიმართულებასა და მერიდიანს შორის, ჩრდილოეთით (N) განიხილება როგორც 0 0 ან 360 0, აღმოსავლეთი (E) - 90 0-სთვის, სამხრეთი (S) - 180 0, დასავლეთი ( ვ) - 270 0.
8.25 დედამიწის ბარის ველის არაჰომოგენურობის მიზეზები და მნიშვნელობა
გეოგრაფიული გარსისთვის მნიშვნელოვანია არა თვით წნევის მაქსიმუმი და მინიმუმი, არამედ იმ ვერტიკალური ჰაერის დინების მიმართულება, რომელიც ქმნის მათ.
ატმოსფერული წნევის ზომა აჩვენებს ჰაერის ვერტიკალური მოძრაობის მიმართულებას - აღმავალი ან დაღმავალი და ისინი ან ქმნიან პირობებს ტენიანობის კონდენსაციისა და ნალექისთვის, ან გამორიცხავს ამ პროცესებს. ჰაერის ტენიანობასა და მის დინამიკას შორის ურთიერთობის ორი ძირითადი ტიპი არსებობს: ციკლონური აღმავალი დენებით და ანტიციკლონური დაღმავალი დენებით.
აღმავალი დინების დროს ჰაერი ადიაბატურად ცივდება, იმატებს მისი ფარდობითი ტენიანობა, კონდენსირდება წყლის ორთქლი, წარმოიქმნება ღრუბლები და იკლებს ნალექები. შესაბამისად, წვიმიანი ამინდი და ნოტიო კლიმატი დამახასიათებელია ბარის მინიმებისთვის. კონდენსაცია ხდება თანდათანობით და ყველა სიმაღლეზე. ამ შემთხვევაში გამოიყოფა აორთქლების ლატენტური სითბო, რაც იწვევს ჰაერის შემდგომ მატებას, მის გაციებას და ტენიანობის ახალი ნაწილების კონდენსაციას, რაც იწვევს ლატენტური სითბოს ახალი ნაწილების გამოყოფას. ამავდროულად, მიმდინარეობს ოთხი ურთიერთდაკავშირებული პროცესი: 1) ჰაერის აწევა, 2) ჰაერის გაგრილება, 3) ორთქლის კონდენსაცია და 4) აორთქლების ლატენტური სითბოს გამოყოფა. ყველა ამ პროცესის ძირითადი მიზეზი არის მზის სითბო, რომელიც იხარჯება წყლის აორთქლებაზე.
ჰაერის დაღმავალ მასებში ხდება ადიაბატური გათბობა და ჰაერის ტენიანობის დაქვეითება; ღრუბლები და ნალექი ვერ წარმოიქმნება. შესაბამისად, ბარის მაქსიმუმებს ანუ ანტიციკლონებს ახასიათებთ უღრუბლო, წმინდა და მშრალი ამინდი და მშრალი კლიმატი. მნიშვნელოვანი აორთქლება ხდება ოკეანეების ზედაპირიდან მაღალი წნევის ადგილებში, რომლის ინტენსივობას ხელს უწყობს უღრუბლო ცა. აქედან ტენიანობა სხვა ადგილებში გადადის, რადგან დაღმავალი ჰაერი აუცილებლად უნდა გადავიდეს გვერდებზე. ტროპიკული მწვერვალებიდან ის სავაჭრო ქარის სახით მიდის ეკვატორში.
ატმოსფეროს მიერ მზის სითბოს ათვისების პროცესები, ჰაერის მასების დინამიკა და ტენის მიმოქცევა ურთიერთდაკავშირებული და განპირობებულია.
ატმოსფეროს ცირკულაცია და ბარის ველის არაერთგვაროვნება გამოწვეულია ორი არათანაბარი მიზეზით. პირველი და მთავარია დედამიწის თერმული ველის ჰეტეროგენულობა, თერმული განსხვავება ეკვატორულ და პოლარულ განედებს შორის. მართლაც, ეკვატორზე არის გამათბობელი, ბოძებზე კი მაცივრები. ისინი ქმნიან პირველი რიგის სითბოს ძრავას.
თერმული მიზეზების გამო, არამბრუნავ პლანეტაზე ჰაერის საკმაოდ მარტივი ცირკულაცია დამყარდება. ეკვატორზე გაცხელებული ჰაერი ამოდის, დედამიწის ზედაპირის მახლობლად მზარდი დინებები ქმნიან დაბალი წნევის სარტყელს, რომელსაც ეწოდება ეკვატორული ბარიული მინიმუმი. ზედა ტროპოსფეროში იზობარული ზედაპირები ამოდის და ჰაერი მიედინება პოლუსებისკენ.
პოლარულ განედებში ცივი ჰაერი ეშვება, მაღალი წნევის უბნები წარმოიქმნება დედამიწის ზედაპირთან და ჰაერი უბრუნდება ეკვატორს.
განედებს შორის თერმული სხვაობა იწვევს ჰაერის მასების გადატანას მერიდიანების გასწვრივ ან, როგორც ამბობენ კლიმატოლოგიაში, ატმოსფერული ცირკულაციის მერიდიალური კომპონენტი.
ამრიგად, სითბოს ძრავის არსი, რომელიც იწვევს ატმოსფეროს ცირკულაციას, მდგომარეობს იმაში, რომ მზის გამოსხივების ენერგიის ნაწილი გარდაიქმნება ატმოსფერული მოძრაობების ენერგიად. ის პროპორციულია ეკვატორსა და პოლუსებს შორის ტემპერატურის სხვაობისა.
ატმოსფერული ცირკულაციის მეორე მიზეზი დინამიურია; ის მდგომარეობს პლანეტის ბრუნვაში. ჰაერის მიმოქცევა პირდაპირ ეკვატორულ და პოლარულ განედებს შორის შეუძლებელია, რადგან მთელი სფერო, რომელშიც ჰაერი მოძრაობს, ბრუნავს. ჰორიზონტალური ჰაერის ნაკადები როგორც ზედა ტროპოსფეროში, ასევე დედამიწის ზედაპირთან ახლოს, დედამიწის ბრუნვის გავლენით, რა თქმა უნდა გადაიხრება მარჯვნივ ჩრდილოეთ ნახევარსფეროში და მარცხნივ სამხრეთ ნახევარსფეროში. ასე წარმოიქმნება ატმოსფერული ცირკულაციის ზონალური კომპონენტი, რომელიც მიმართულია დასავლეთიდან აღმოსავლეთისაკენ და ქმნის ჰაერის მასების დასავლეთ-აღმოსავლეთ (დასავლეთ) ტრანსპორტს. მბრუნავ პლანეტაზე დასავლეთ-აღმოსავლეთის ტრანსპორტი მოქმედებს როგორც ატმოსფერული ცირკულაციის ძირითადი ტიპი.
დედამიწის თერმული ველის სეზონური არეულობა, ოკეანეებისა და კონტინენტების გაცხელების განსხვავებების გამო, იწვევს მათ ზემოთ ატმოსფერული წნევის რყევებს. ზამთარში ევრაზიასა და ჩრდილოეთ ამერიკაში უფრო ცივია, ვიდრე იმავე განედებზე ოკეანეებზე. იზობარული ზედაპირები ოკეანეების ეკვატორებზე უფრო მაღალია, ვიდრე ხმელეთზე. ჰაერი ზემოთ მიედინება ოკეანეებიდან კონტინენტებისკენ. ჰაერის სვეტის მთლიანი მასა კონტინენტებზე იზრდება. აქ წარმოიქმნება ვრცელი ზამთრის ბარის მაქსიმუმი - ციმბირის მაქსიმალური წნევით 1040 მბ-მდე და ოდნავ უფრო მცირე ჩრდილოეთ ამერიკის მაქსიმუმი 1022 მბ-მდე წნევით. ოკეანეებზე ჰაერის სვეტის მასა მცირდება და წარმოიქმნება დეპრესიები. ასე იქმნება მეორე რიგის სითბოს ძრავა.
ზაფხულში, ხმელეთსა და ზღვას შორის თერმული კონტრასტები მცირდება, მინიმალური და მაქსიმუმი, როგორც ჩანს, იშლება, წნევა ტოლდება ან იცვლება ზამთრის საპირისპიროდ. მაგალითად, ციმბირში ის 1006 მბ-მდე ეცემა.
ხმელეთზე და ზღვაზე ატმოსფერული წნევის სეზონური რყევები ქმნის ე.წ.
სამხრეთ კონტინენტებზე წელიწადის იანვრის (მათთვის ზაფხულის) ნაწილში ყალიბდება ბარიკული მინიმუმები, რომლებიც გამოიკვეთება დახურული იზობარებით.
ჩრდილოეთ და სამხრეთ ნახევარსფეროების მონაცვლეობითი ნახევრად წლიური გათბობა იწვევს დედამიწის მთელი ბარის ველის გადაადგილებას ზაფხულის ნახევარსფეროსკენ - ჩრდილოეთ წლის იანვარში და სამხრეთის ივლისში.
ეკვატორული მინიმუმი წელიწადის იანვრის ნაწილში დევს ეკვატორის სამხრეთით, ივლისში ის ჩრდილოეთით გადაინაცვლებს და სამხრეთ აზიის ჩრდილოეთ ტროპიკს აღწევს. ირან-ტარა (სამხრეთ აზიური) მინიმუმი იქმნება ირანსა და თარის უდაბნოზე. მასში წნევა ეცემა 994 მბ-მდე.
ჰორიზონტალური ბარის გრადიენტი
1. სინოპტიკურ რუკაზე იზობარების დათვალიერებისას ვამჩნევთ, რომ ზოგან იზობარები უფრო სქელია, ზოგან – ნაკლებად ხშირად. აშკარაა, რომ პირველ ადგილებში ატმოსფერული წნევა ჰორიზონტალური მიმართულებით უფრო მძაფრად იცვლება, მეორეში - სუსტი. ისინი ასევე ამბობენ:<быстрее>და<медленнее>, მაგრამ განსახილველი სივრცეში ცვლილებები არ უნდა აგვერიოს დროის ცვლილებებთან.
იმისათვის, რომ ზუსტად გამოხატოთ, თუ როგორ იცვლება ატმოსფერული წნევა ჰორიზონტალური მიმართულებით, შეგიძლიათ გამოიყენოთ ეგრეთ წოდებული ჰორიზონტალური ბარიული გრადიენტი, ან ჰორიზონტალური წნევის გრადიენტი. მე-4 თავში განხილულია ჰორიზონტალური ტემპერატურის გრადიენტი. ანალოგიურად, წნევის ცვლილებას ერთეულ მანძილზე ჰორიზონტალურ სიბრტყეში (უფრო ზუსტად, დონის ზედაპირზე) ეწოდება ჰორიზონტალური წნევის გრადიენტი. ამ შემთხვევაში მანძილი აღებულია იმ მიმართულებით, რომელშიც წნევა ყველაზე მეტად მცირდება, და ასეთი მიმართულება თითოეულ წერტილში არის მიმართულება ნორმის გასწვრივ მოცემულ წერტილში იზობარისკენ.
ამრიგად, ჰორიზონტალური ბარიული გრადიენტი არის ვექტორი, რომლის მიმართულება ემთხვევა ნორმალის მიმართულებას იზობარის მიმართულებით წნევის შემცირების მიმართულებით, ხოლო რიცხვითი მნიშვნელობა უდრის ამ მიმართულებით წნევის წარმოებულს. ამ ვექტორს აღვნიშნავთ სიმბოლოთი -s/p, ხოლო მისი რიცხვითი მნიშვნელობა (მოდული) -dr/dp, სადაც p არის იზობარის ნორმალური.
ნებისმიერი ვექტორის მსგავსად, ჰორიზონტალური ბარის გრადიენტი გრაფიკულად შეიძლება წარმოდგენილი იყოს ისრით, ამ შემთხვევაში ისარი, რომელიც მიმართულია ნორმალურზე იზობარისკენ, წნევის შემცირების მიმართულებით. ისრის სიგრძე უნდა იყოს გრადიენტის რიცხვითი მნიშვნელობის პროპორციული (სურ. 58).
ბრინჯი. 58. იზობარი და ჰორიზონტალური ბარის გრადიენტი (ისრები) ბარის ველში სამ წერტილში.
ბრინჯი. 59. იზობარული ზედაპირები ვერტიკალურ მონაკვეთში და ჰორიზონტალური ბარის გრადიენტის მიმართულება. ორმაგი ხაზი არის დონის ზედაპირი.
ბარის ველის სხვადასხვა წერტილში, ბარის გრადიენტის მიმართულება და მოდული, რა თქმა უნდა, განსხვავებული იქნება. იქ, სადაც იზობარები კონდენსირებულია, წნევის ცვლილება ერთეულ მანძილზე ნორმალურ იზობარამდე მეტია; სადაც იზობარები ერთმანეთისგან შორდებიან, ის უფრო მცირეა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ჰორიზონტალური ბარის გრადიენტის მოდული უკუპროპორციულია იზობარებს შორის მანძილის მიმართ.
თუ ატმოსფეროში არის ჰორიზონტალური ბარის გრადიენტი, ეს ნიშნავს, რომ ატმოსფეროს მოცემულ მონაკვეთში იზობარული ზედაპირები მიდრეკილია დონის ზედაპირისკენ და, შესაბამისად, იკვეთება მასთან, წარმოქმნის იზობარებს. იზობარული ზედაპირები ყოველთვის მიდრეკილია გრადიენტის მიმართულებით, ანუ იქ, სადაც წნევა მცირდება (ნახ. 59).
2. ჰორიზონტალური ბარის გრადიენტი არის მთლიანი ბარის გრადიენტის ჰორიზონტალური კომპონენტი. ეს უკანასკნელი წარმოდგენილია სივრცითი ვექტორით, რომელიც იზობარული ზედაპირის თითოეულ წერტილში მიმართულია ამ ზედაპირის ნორმალური გასწვრივ ქვედა წნევის მნიშვნელობით ზედაპირისკენ. ამ ვექტორის მოდული არის - dr/dp, მაგრამ აქ n არის იზობარი ზედაპირის ნორმალური. მთლიანი ბარის გრადიენტი შეიძლება დაიყოს ვერტიკალურ და ჰორიზონტალურ კომპონენტებად, ან ვერტიკალურ და ჰორიზონტალურ გრადიენტებად. თქვენ შეგიძლიათ დაშალოთ ის სამ კომპონენტად X, Y, Z მართკუთხა კოორდინატების ღერძების გასწვრივ.
წნევა იცვლება სიმაღლესთან ერთად ბევრად უფრო, ვიდრე ჰორიზონტალური მიმართულებით. მაშასადამე, ვერტიკალური ბარის გრადიენტი ათიათასჯერ მეტია ჰორიზონტალურზე. იგი დაბალანსებულია ან თითქმის დაბალანსებულია მის საწინააღმდეგოდ მიმართული მიზიდულობის ძალით, როგორც ეს ატმოსფერული სტატიკის ძირითადი განტოლებიდან ჩანს. ვერტიკალური ბარის გრადიენტი გავლენას არ ახდენს ჰაერის ჰორიზონტალურ მოძრაობაზე. მოგვიანებით ამ თავში ჩვენ მხოლოდ ჰორიზონტალურ ბარიულ გრადიენტზე ვისაუბრებთ, მას უბრალოდ ბარიულ გრადიენტს ვუწოდებთ.
3. პრაქტიკაში საშუალო ბარის გრადიენტი იზომება სინოპტიკურ რუკებზე ბარის ველის ამა თუ იმ მონაკვეთისთვის. კერძოდ, Ap მანძილი იზომება ორ მიმდებარე იზობარს შორის მოცემულ მონაკვეთში სწორი ხაზის გასწვრივ, რაც საკმაოდ ახლოსაა ორივე იზობარის ნორმალებთან. შემდეგ წნევის სხვაობა Ap იზობარებს შორის (ჩვეულებრივ 5 ჰპა) იყოფა ამ მანძილით, რომელიც გამოიხატება დიდ ერთეულებში - ასობით კილომეტრი ან მერიდიანული გრადუსი (111 კმ). საშუალო ბარის გრადიენტი წარმოდგენილი იქნება სასრული სხვაობების Ap/An hPa/ხარისხის მერიდიანის თანაფარდობით. მერიდიანული ხარისხის ნაცვლად, ახლა უფრო ხშირად იღებენ 100 კმ-ს. ბარის გრადიენტი თავისუფალ ატმოსფეროში შეიძლება განისაზღვროს ბარის ტოპოგრაფიულ რუქებზე იზოჰიფსებს შორის მანძილით. დედამიწის ზედაპირის მახლობლად ფაქტობრივ ატმოსფერულ პირობებში, ჰორიზონტალური ბარიული გრადიენტები არის რამდენიმე ჰექტოპასკალის (ჩვეულებრივ 1-3) რიგის მერიდიანულ ხარისხზე.