شفق قطبی

شفق قطبی یکی از پدیده‌های جوی کره زمین است. 

شفق قطبی پدیدهٔ ظهور نورهای رنگین و متحرک در آسمان شب است و معمولاً در عرض‌های نزدیک به دو قطب زمین که براثر برخورد ذرات باردارِ بادِ خورشیدی و یونیزه شدن مولکول‌های موجود در یون‌سپهر (یونسفر) زمین به وجود می‌آید. در این حالت آسمان شب ، بصورت درخشانی به شکل متحرک روشن می‌شود.

علت بوجود آمدن شفق قطبی چیست؟

خورشید به طور مداوم ذراتی را با سرعت زیاد به بیرون پرتاب می کند. به جریان مواد پرتاب شده، باد خورشیدی می گویند. قسمت اعظم باد خورشیدی از ذرات باردار(پروتون و الکترون) تشکیل شده است. بادهای خورشیدی سبب فشرده شدن میدان مغناطیسی زمین در سمت رو به خورشید، اختلال در سیستم های ماهواره ای، رادارها و ارتباطات رادیویی می شود. روشن شدن برخی از مناطق قطبی همراه با درخشش رنگ های مختلف در بعضی اوقات نتیجهٔ تشکیل شفق قطبی است که علت آن به دام افتادن ذرات باردار حاصل از بادهای خورشیدی در میدان مغناطیسی زمین و برخورد آنها با گازهای اتمسفر بالای سطح زمین در این مناطق است. دیدن ویدیوی زیر به درک موضوع کمک بیشتری می نماید.

برای دریافت ویدیو اینجا کلیک کنید.

باد

باد
هنگامی که تعادل حرارتی بر اثر تفاوت در میزان انرژی دریافتی خورشید به هم بخورد باعث اختلاف فشار و در نتیجه حرکت هوا می شود که باد نامیده می شود. بنابراین عامل اصلی وزش باد، اختلاف فشار به علت اختلاف دما در نقاط مختلف زمین می باشد.
باد جریان هوایی است که در جهت شیب فشار از مراکز پر فشار به سمت مراکز کم فشار به حرکت در آید. هر قدر شیب فشار(تفاوت فشار) بین دو نقطه بیشتر باشد، شدت جریان هوا نیز بیشتر خواهد بود. تفاوت فشار دو نقطه را گرادیان فشار یا شیب بارومتریک می گویند.
عوامل مؤثر در جهت باد  
۱- گرادیان فشار: سبب جریان هوا از پر فشار به سمت کم فشار در کوتاه ترین مسیر می شود.
۲- نیروی کوریولیس: نیروی حاصل از گردش زمین به دور محور خود است که سبب انحراف باد به سمت راست در نیم کره شمالی و به سمت چپ در نیم کره جنوبی می شود.
۳- نیروی مرکز گرا: هر توده هوایی که حرکت غیر مستقیم داشته باشد تحت تأثیر این نیرو است. هر چه بر میزان سرعت باد افزوده شود و شعاع مدار گردش کوچک تر شود بر نیروی آن افزوده می شود.
۴- نیروی اصطکاک: در نتیجه تماس باد با سطح زمین به وجود می آید و سبب کند شدن حرکت باد می شود.

سرعت و خصوصیات بادها بر اساس مقیاس بوفورت

شماره	نام باد	خصوصیات باد	سرعت بر حسب گره
۰	آرام	بلند شدن مستقیم دود به هوا	۱
۱	حرکت آرام هوا	انحراف دود در جهت وزش باد	۱-۳
۲	نسیم خفیف	احساس باد بر روی سر و صورت	۴-۶
۳	نسیم ملایم	حرکت برگ و شاخه های کوچک درختان	۷-۱۰
۴	باد خفیف	بلند شدن گرد و خاک و حرکت شاخه های بزرگ درختان	۱۱-۱۶
۵	باد ملایم	تکان درختان کوچک	۱۷-۲۱
۶	باد تند	تکان شاخه های بزرگ درختان و صدای سوت سیم ها	۲۲-۲۷
۷	باد نسبتاً شدید	تکان درختان بزرگ و دشواری حرکت در مسیر مخالف باد	۲۸-۳۳
۸	باد شدید	کنده شدن شاخه های کوچک و از بین رفتن امکان راه رفتن	۳۴-۴۰
۹	باد بسیار شدید	خسارت به ساختمان های کوچک(کنده شدن دودکش)	۴۱-۴۷
۱۰	توفان	خسارت سنگین به ساختمان ها و از ریشه در آوردن درختان	۴۸-۵۵
۱۱	توفان شدید	خسارت در مقیاس وسیع	۵۶-۶۰
۱۲	توفند(هاریکان)	خسارت در مقیاس قاره ای	بیش از ۶۰

 

منابع: ۱. د.ابراهیم جعفرپور: مبانی اقلیم شناسی ۲. امید ملک حسینی: سیاره زمین

انواع امواج زلزله

موج زلزله موجی است که از طریق زمین حرکت می کند، که اغلب سبب ایجاد زمین لرزه یا انفجار می شود. امواج زلزله توسط لرزه نگار و زلزله سنج اندازه گیری می شوند. 
بطور کلی پس از اینکه در داخل زمین زلزله ای به وجود آمد و انرژی زمین آزاد شد، این انرژی آزاد شده به صورت امواج ارتعاشی در کلیه جهات منتشر شده و انرژی زلزله را با خود منتقل می نمایند. 

انواع امواج زلزله

امواج زمین لرزه با توجه به حرکتشان در داخل یا سطح زمین به دو دسته تقسیم می شوند: 

امواج داخلی 

دسته ای از امواح لرزه ای هستند که در درون زمین حرکت کرده و در تمامی جهات منتشر می شوند و با سرعتی بیش از موجهای سطحی حرکت می نمایند. امواج داخلی نیز به دو گروه امواج طولی یا اولیه و امواج عرضی یا ثانویه قابل تقسیم هستند.

امواج سطحی

سرعت امواج سطحی از امواج عرضی کمتر است وشدت آن نسبت به عمق و نسبت به فاصله از مرکز به سرعت کاهش می یابد . این امواج در تحت شرایط خاص و در فصل مشترک دو محیط گازی و مایع، در اثر ارتعاشات ناشی از زلزله بوجود می آید . 

این امواج توسط ویژگیهایی چون سرعت، دامنه، طول موج، دوره تناوب و فرکانس از یکدیگر تمییز داده می شوند. 

بررسی انواع موج زلزله

امواج طولی(P):

این امواج باعث کشش ها و انقباضهای متوالی درامتداد حرکت موج می شود . سرعت انتشار این امواج زیادتر ازامواج دیگر است و اولین امواجی هستند که به ایستگاه لرزه نگار می رسد . 
امواج تراکمی از همه محیطهایی که توان تحمل فشار را دارند از جمله گازها، جامدات و مایعات عبور می کنند. ذراتی که تحت تاثیر موج P قرار میگیرند در جهت انتشار موج به جلو یا عقب نوسان میکنند. در صورتی که بخشی از یک فنر را جمع کرده و به طور ناگهانی رها کنیم، فشردگی تمام طول فنر را طی خواهد کرد تا به انتهای آن برسد. در این مثال فنر در راستای حرکت موج به ارتعاش درآمده است که بسیار شبیه به نحوه انتشار امواج P است. دلیل نامگذاری این امواج به نام امواج اولیه سرعت بالای این امواج می باشد، چرا که اولین موجی که از زلزله احساس میشود امواج P میباشد. این امواج با وجود سرعت بالای انتقال، چون بسیار سریعتر از سایر امواج دیگر میرا می شوند(یعنی انرژی خود را از دست میدهند) باعث ایجاد خرابی زیادی در زلزله نمی شوند. 

امواج برشی(S) :

این امواج باعث می شود که سنگ خم شود و شکل خود را از دست بدهد . این امواج فقط ازجامدات می گذر ند. تقریباً اثر تخریبی تمام زلزله ها بر اثرامواج برشی است و به این معنی که وقتی لحظه شکستن سنگ فرا برسد سنگ شکاف بر می دارد و نقاط مجاور شکاف بطور جانبی نسبت به هم حرکت می نمایند . در این زمان است که دو نوع موج P وS ایجاد می شوند. 
این امواج تنها در محیط هایی که می توانند در برابر تغییر شکل جانبی مقاومت کنند(محیط های جامد) منتشر می گردند. این امواج در مایعات و گازها نمی توانند منتقل شوند. در صورتی که یک طناب را به دیواری متصل کرده و سر دیگر آن را در دست گرفته و به صورت قائم حرکت دهیم، در طناب موجی ایجاد می شود شبیه امواج S می باشد. در این امواج ارتعاش ذرات محیط عمود بر جهت حرکت موج می باشد (همانطور که مثال طناب دیده می شود، موج در امتداد طول طناب حرکت میکند در حالی که ذرات طناب در جهت عمود بر طول طناب ارتعاش می کنند). 

امواج لاو (love) :

حرکت زمین توسط موج لاو، تقریبا شبیه موج S است با این تفاومت که ذرات ماده به موازات سطح زمین و در جهت عمود بر انتشار موج حرکت کرده و ذرات در صفحه قائم حرکت ندارند. انتشار این امواج مانند تکانهایی است که بر اثر حرکت طناب به سمت چپ یا راست ایجاد می شود. همانند حرکت مار روی زمین. موجهای لاو قدری سریعتر از امواج رایلی حرکت کرده و زودتر بر روی لرزه نگار ظاهر می شوند. 

امواج ریلی(Rayleigh):

این امواج به نحو خاصی حرکت می کنند. بدین ترتیب که حرکت ذرات در امتداد مدارهای دایره ای(یا بیضوی) صورت می گیرد. درست مانند حرکت امواج در سطح اقیانوس البته جهت حرکت دایره ها برخلاف حرکت امواج اقیانوس است به عبارتی حرکات ذرات سنگ، مدار بیضوی پسگرد را در صفحه قائمی به طرف منشاء زمین لرزه طی می کنند. 

برای دریافت انیمیشن هر یک از امواج روی نام موج کلیک کنید.

امواج طولی(P)  

امواج برشی(S)

امواج لاو (love)

امواج ریلی(Rayleigh)

نحوه حرکت امواج در درون زمین

باران یخی

باران یخی چیست؟

باران یخی نوعی از بارندگی است که دانه های باران در لحظه برخورد به زمین یا اجسام، به یخ تبدیل می شوند. این حالت از بارندگی نوعی از شرایط آب و هوایی فصل زمستان است که می تواند بسیار خطرناک باشد. به خصوص در شرایطی که شخص در حال رانندگی یا داخل خودرو است چون در زمان بارش قسمت های بیرونی اتومبیل یخ می زند و امکان خروج برای سرنشینان وجود ندارد. همچنین سبب سرما زدگی درختان و شکستن شاخه های آنها می شود و یا باعث پاره شدن کابل های برق می شود. در شرایط ریزش باران های یخی بهترین راه برای در امان ماندن از خطر، ماندن در خانه و پی گیری کردن اخبار هواشناسی محلی است.

 

 

اما علت رخ داد چنین پدیده ای چیست؟

 این به طور معمول در پایان یک دوره سرد رخ می دهد زمانی که در لایه های بالای جو هوا هنوز سرد است و  دمای سطح زمین و اجسام خیلی سرد(چندین درجه زیر صفر) است و دمای هوای در بین این دو لایه سرد، بیشتر از صفر درجه باشد. در این شرایط هنگامی که در لایه بالایی برف می بارد این برف با عبور از هوای گرم آب شده و به باران تبدیل می شود. دانه های باران به محض برخورد با زمین و قرار گرفتن در دمای کمتر از صفر درجه گرمای خود را از دست داده و تبدیل به یخ می شوند. تصویر، ساختار جو مورد نیاز برای رویداد باران یخی را نشان می دهد.

 

 

منبع جهت مطالعه بیشتر:
 http://www.metoffice.gov.uk/learning/learn-about-the-weather/weather-phenomena/case-studies/freezingrain

انیمیشن

فایل های زیر انیمیشن هایی در رابطه با تغییرات فصلی و شب و روز در کره زمین است.

اعتدالین و انقلابین 

زاویه تابش خورشید در فصول مختلف 

پیدایش فصول 

طول شب و روز 

نور خورشید در فصول مختلف