Meteorologiya
Meteorologiya (yun. μετέωρος (meteoros) – atmosfer və səma hadisələri, -λογία (logiya) – elm) — Yer atmosferinin xassələrini, quruluşunu və onda gedən fiziki prosesləri öyrənən elm.
Bir sıra ölkələrdə meteorologiyanı dövrümüzdə mühüm əhəmiyyət kəsb etməsinə müvafiq olaraq atmosfer fizikası adlandırırlar.
Planetimizi əhatə edən qazvari təbəqəyə atmosfer deyilir. Atmosferdə fasiləsiz olaraq mürəkkəb fiziki proseslər gedir və bu özünü bizim müşahidə etdiyimiz hava dəyişkənliyində göstərir. Hava şəraiti və onun kəskin dəyişmələri insan fəaliyyətinin müxtəlif sahələrinə təsir göstərir. Buna görə də müxtəlif hava şəraitinin yaranma səbələrini və atmosfer proseslərinin daxili mahiyyətinin öyrənilməsi müasir elmin mühüm sahələrindən biridir.
Meteorologiya haqqında məlumat
redaktə
Meteorologiya atmosfer və orada baş verən hadisələri öyrənir. Meteorologiya haqqında ilk təsəvvürləri eradan əvvəl 340-cı ildə yunan alimi Aristotel vermişdir. O "Meteorologika" adlı əsərində bu elm haqqında məlumat vermişdir. Bu əsər hələ də hava, iqlim, kimya, astronomiya və coğrafiya üçün mənbə rolunu oynayır. Əsərdə buludlar, yağış, qar, külək, dolu, ildırım və qasırğa haqqında məlumat əhatə olunub. Həmin zamanlarda, səmadan düşən cisimlər "meteoroid" adlandırıldı. Buna görə də Meteorologiya sözü bu sözdən gəlir. "Meteoros" yunanca yüksəkdə dayanan deməkdir. Bu meteoroidlər ki, yer səthinə başqa planetlərdən gəlir. Su və ya buz şəklində düşən cisimlər isə hidrometeoroid adlanır.
"Meteorologika" əsərində Aristotel bu elmi, fəlsəfi-bədii üslubda yazmışdır. Əsərin bədii tərəfində səhvlər tapılsa da təxminən 2 min ildir bu əsərdən istifadə edilməyə davam edir. Lakin Meteorologiyanın yaranışı bu dövr olaraq yox, meteoroloji cihazların kəşfi ilə bağlıdır. 1643-cü ildə Barometr (təzyiq ölçmək üçün), 1700-cü illərin sonunda hiqrometr (rütubətliyi ölçmək üçün) kəşf edilmişdir. Bu cihazlarla aparılan müşahidə məlumatları fizika qanunları nəzərə alınaraq aparılmışdır. Lakin daha mükəmməl cihazlar 19-cu əsrdə inkişaf etdirilməyə başladı. Hava müşahidələri üzərində davamlı müşahidələr 1843-cü ildə teleqrafın kəşfi ilə daha da inkişaf etdi. Bunun nəticəsi olaraq, hava axınları və qasırğaların hərəkəti müəyyən edildi və 1869-cu ildə ilk dəfə izobarlar (eyni təzyiqli nöqtələri birləşdirən əyri xətlər) tərtib edildi. 1920-ci illərdə Norveçdə ilk dəfə hava kütlələri və hava cəbhələri haqqında plan hazırlandı. 1940-cı illərdən etibarən, hava şarları (radiozond) vasitəsilə yuxarı hündürlüklərin temperaturu, təzyiqi və rütubətliyi haqqında geniş məlumat əldə etmək mümkün oldu.
Meteorologiyanın inkişafının növbəti mərhələsi 1950-ci illərdə, kompüter texnologiyası və riyazi modellerin inkişafı ilə bağlıdır. Eyni zamanda bu üsullar vasitəsilə, ABŞ-nin Nyu Cersi ştatında bir qrup alim hava proqnozu verməyə çalışmışlar. Hal-hazırda kompüterlər vasitəsilə hava müşahidələri və proqnozlar avtomatlaşdırılmışdır. İkinci dünya müharibəsindən sonra hərbi hava vasitələri, istifadə üçün yararlı vəziyyətdə olanlardan meteoroloji ölçmələr üçün istifadə edildi. Bu təyyarələr lazımı cihaz avadanlıqları ilə təchiz olundu. 1990-cı illərin ortalarına çatdıqda bu cihazlar yerini Dopler radarı ilə dəyişdi. Bu radar vasitəsilə qasırğaların proqnozu və tətqiqatları genişləndi. 1960-cı ildə ilk hava peyki (Tiros I) səmaya buraxıldı. Beləliklə, bu peyk daha geniş və faydalı məlumat vermək qabiliyyətinə malik olurlar. Peyklər, gecə zamanı, buludların hərəkəti, su buxarının hərəkəti və s. kimi yer səthindən ölçülməsi çətin olan məlumatları mütəmadi olaraq yer səthinin məntəqələrinə ötürməyə imkan verir. Meteorologiya inkişafı nəticəsində gələcəkdə bir və ya bir neçə həftə sonranın belə hava proqnozunu vermək mümkün olacaqdır.
Atmosferin tədqiqat metodları
redaktə
Atmosferin yer kürəsində insanın həyatı və fəaliyyəti üçün əhəmiyyəti çox böyükdür. Əgər yerdə atmosfer olmasa idi, canlı aləm olmazdı. Atmosferin tərkibinə daxil olan qazlardan biri oksigen canlı aləmin nəfəs almasına və yanma prosesinə kömək edir. Karbon qazı isə bitkilərin, yarpaqların qidalanması üçün istifadə olunur və bitkilər tərəfindən atmosferə oksigen buraxılır. Atmosferin əsas qazı azot zülal və azotlu birləşmələrin tərkibinə daxil olub yerdə həyatın inkişafı ilə sıx əlaqədardir. Atmosfer Azotun, Oksigenin, Arqonun, Neonun və başqa qazların sənaye üsulu ilə alınmasında tükənməz rol oynayır. Atmosfer, gündüzlər yerin günəş şüaları tərəfindən hədsiz qızmasının, gecələr isə hədsiz soyumasının qarşısını alır, eyni zamanda canlı orqanizmləri günəşin ultrabənövşəyi və kosmik şüalarından qoruyur. Atmosferin yuxarı qatları qısa dalğaları qaytardığına görə uzaq məsafələrlə radio rabitəsi yaratmaqda əsas rol oynayır.
Atmosfer səsin yayılmasında mühüm rol oynayır və aviasiya üçün xüsusi maraq kəsb edir. Əgər insan quruda və suda yüzlərlə km/saat sürətə nail olubsa, havada səsdən iti sürətli təyyarələr bir neçə min km/saat sürətlə hərəkət edirlər. Atmosfer və onda baş verən hadisələrin öyrənilməsi bir neçə əsr davam etsə də, bu tədqiqatlar yerə yaxinqatla məhdudlaşırdı. Ancaq, XIX əsrin sonunda təyyarənin və radionunkəşfindən sonra yerə yaxın qatla bərabər atmosferi müxtəlif hündürlüklərdə müntəzəm öyrənməyə başladılar. Atmosferin quruluşu və fiziki xüsusiyyətləri haqqinda məlumat almaq üçün birbaşa və dolayı metodlardan istifadə olunur. Birbaşa metodlar yer üzərində və hündürlüklərdə şar zondlar, təyyarələr və raketlərlə qalidirilan cahazlar vasitəsilə atmosferin parametrlərini ölçməyə imkan verir. Yer səthində isə atmosferi birbaşa öyrənmək üçün meteoroloji məntəqələrdən və postlardan istifadə edilir. 1930-cu ildə atmosferi öyrənməyin yeni – radio-zondlaşdirma metodu yarandı.
Radiozond aeroloji cihaz olub, temperatur, təzyiq və rütubətlik vericisindən, kod qurğusundan və radiovericidən ibarətdir. Radiozondu sərbəst uçuşa qaldırmaq üçün xüsusi rezin təbəqədən istifadə olunur. Müxtəlif hündürlüklərdə ölçülmüş meteoroloji elementlər radiosiqnallar vasitəsi ilə yerə verilir, kod açılır və analiz edilir. Dolayi metodlarla atmosferin qatları öyrənilir. Sədəf kimi və gümüşü buludlar, meteoritlərin izi, dalğalarin yayılması və başqa müşahidələr aparmaqla havanın tərkibi, temperaturu, təzyiqi, rütubətliyi və hava axınları haqqinda məlumat almaq olur.
.png)
Tədqiqat metodları iki cürdür:
1. Birbaşa metodlar:
- Zondlar (şar-zondlar, şar-pilotlar, radiozondlar, aerostatlar)
- Təyyarələr
- Raketlər
- Yerin süni peyki və kosmik gəmilər
2. Dolayı metodlar:
- Meteorlarin izləri
- Mirvari (sədəf kimi)
- Gümüşü buludlar
- Radio metodlar
- Səsin qeyri-normal yayılması
- Nəzəri tədqiqatlar
Atmosferin tərkibi
redaktəYer atmosferi müxtəlif qazların mexaniki qarışığından ibarətdir. Yer səthində təmiz və quru havanın (tozsuz və rütubətsiz) kimyəvi tərkibi aşağıdaki kimidir:
| # | Qazın adı | %-lə miqdarı | Molekul çəkisi |
|---|---|---|---|
| 1 | Azot | 78,09 | 28,16 |
| 2 | Oksigen | 20,95 | 32 |
| 3 | Arqon | 0,93 | 39,94 |
| 4 | Karbon qazı | 0,03 | 44,01 |
Real atmosferdə havanın tərkibində həmişə su buxarı var. Qazlardan başqa, atmosferin aşağı qatlarında su buxarı kondensasiyasının (kristallaşmasının) məhsulları, həmçinin kiçik toz hissəcikləri olur. Atmosferin tərkibinə daxil olan qazlardan əsas yeri su buxarı, karbon qazı və ozon tutur. Su buxarı atmosferə su hövzələrindən, bitki örtüyündən və nəm torpaqdan buxarlanmaqla daxil olur. Karbon qazı atmosferin qızmasında az rol oynayir. Hündürlük artdıqca atmosferdə karbon qazının miqdarı azalır. Ozon (o3) – xarakteri iyi olan rəngsiz qazdır. Yerdə həyatın olmasında böyük var. Ozon günəşin şüalandırdığı ultrabənövşəyi şüaları udmaq qabiliyyətinə malikdir. Ozon 50 – 60 km hündürlüyə qədər müşahidə olunur, lakin onun maksimal cəmləşməsi 20 – 25 km arasında olur.
90 – 100 km hündürlüyə qədər bütün qazlar molekulyar vəziyyətdə olur və onların nisbi faiz tərkibi (arqon və karbon qazından başqa) praktiki olaraq dəyişməz qalır. Bu proses havanın şaquli istiqamətdə qarışması ilə izah olunur. Beləliklə, havanın orta molekulyar çəkisi bu qatda dəyişmir. Bu əlamətlərinə görə atmosferin bu hissəsi homosfer adlanır. 100 km-dən yuxarı atmosfer həmçinin iki əsas qazdan – azot və oksigendən ibarətdir. Ancaq, 90 – 100 km-dən başlayaraq oksigen günəşin ultrabənövşəyi şüalarını udduğuna görə (dalğa uzunluğu 0,24 m) oksigen molekulları atomlara ayrılır (parçalanır). Hesablamalara görə parçalanmanın yuxarı sərhədı təqribən 200 km-də yerləşir və burada bütün oksigen atom halında (98 %) olur. Buna görə də, böyük yüksəkliklərdə azot və oksigen atom halında olduğuna görə, 100 km-dən yuxarıda havanın molekul çəkisi sabit qalmır. Bu əlamətlərinə görə atmosferin 100 km-dən yuxarıda olan təbəqəsinə heterosfer deyilir.
Atmosferin quruluşu və xüsusiyyətləri
redaktə
Atmosferin dəqiq ifadə olunmuş yalnız aşağı sərhədi – yer səthi var. Atmosferin yuxarı sərhədini göstərmək olduqca çətindir, çünki havanın sıxlığı hündürlük artdıqca azalır və təxminən 100 km-də yer səthindəkindən milyon dəfə az olur. Birbaşa və dolayı müşahidələrin nəticələri göstərir ki, atmosfe laylı quruluşa malikdir. Temperaturun şaquli paylanmasına görə atmosfer beş əsas təbəqəyə (laya) bölünür:
| Təbəqə | Hündürlüyü | Keçid layı |
|---|---|---|
| Troposfer | 0–11 km | Tropopauza |
| Stratosfer | 11–55 km | Stratopauza |
| Mezosfer | 55–80 km | Mezopauza |
| Termosfer | 80–800 km | Termopauza |
| Ekzosfer | 800< km | - |
Atmosfer təbəqələrinin dəqiq sərhədi olmur, onlarin sərhədləri yerin en dairəsindən, ilin fəsillərindən və sinoptik şəraitdən asili olaraq dəyişirlər.
- Troposfer – yer səthinə ən yaxin və qalin atmosfer təbəqəsidir. Bu təbəqə üçün temperaturun hündürlüyə görə aşaği düşməsi (hər 100 m 0,650 c) xarakterikdir. Troposferdə atmosfer kütləsinin 79% cəmləşib. Troposferin hündürlüyü ekvatorda 16 – 18 km, mülayim qurşaqda 10 – 11 km qütbdə 6 – 8 km-dir. Troposfer üç əsas laya bölünür.
- Aşağı, yaxud sərhəd layı – bəzən buna sürtünmə layı deyilir 1000 – 1500 m-ə qədər yayılıb. Bu layda yer səthinin istilik və mexaniki təsiri kəskin hiss olunur, aşağı təbəqə buludları və dumanlar əmələ gəlir. Bu layda temperatur, küləyin sürəti və havanın rütubətliyi hündürlüyə görə kəskin dəyişir (200 m-ə qədər).
- Orta lay, sürtünmə layından yuxarıda yerləşir və 6 – 7 km-ə qədər yayılır.
- Yuxarı lay, orta laydan yuxarida yerləşir və tropopauzaya qədər davam edir.
Troposferin və stratosferin arasında keçid zonası – tropopauza yerləşir. Bunun qalınlığı 100 m-dən 1 – 2 km-ə qədər, orta temperaturu mülayim qurşaqda mənfi 40 – 600 c, tropikdə isə mənfi 70 – 800 c olur. Tropopauza havanın şaquli hərəkətinə mane olan saxlayıcı bir laydır.
- Stratosfer – tropopauzadan yuxarida yerləşir və 55 km-ə qədər yayılır. Bu layda temperatur 25 – 30 km hündürlüyə qədər demək olar ki, dəyişmir, daha yuxarı hündürlüklərdə isə artmağa başlayır. Son vaxtlara qədər hesab olunurdu ki, stratosfer sakit mühitdir. Ancaq, radiometeoroloji cihazlar və meteoroloji raketlər vasitəsi ilə alınmış məlumatlar göstərir ki, stratosferdə intesiv hava sirkulyasiyası müşahidə olunur və üfüqi istiqamətdə temperatur dəyişir. Stratosferdə su buxarı cüzi miqdarda olduğuna görə, adi buludlar yaranmir. Yer səthindən 20 – 30 km hündürlükdə nazik, sədəf kimi (mirvari) buludlar müşahidə olunur.
Qışda stratosferdə güclü qərb küləkləri üstünlük təşkil edir. Yayda 15 – 20 km hündürlükdə qərb küləklərinin sürəti 4 – 6 m/san-dək azalır.
- Mezosfer – stratosferdən yuxarıda yerləşir və 80 km-ə qədər yayılır. Bu təbəqədə temperatur sürətlə aşağı düşür və 80 km-də mənfi 50 – 750 c çatır. Hərdən təxminən 80 km-də, mezosferin yuxarı qatlarında işiqlaşan xüsusi gümüşü – göy rəngli gümüşü buludular müşahidə olunur. 70 – 80 km-dən sonra havanın sıxlığı çox az olduğundan praktik olaraq bu hündürlükdən sonra aerodinamik qaldırıcı qüvədən istifadə etmək olmur. Ona görə də, bu hündürlük kosmik fəzanin başlanğıcı (aşağı kosmos) hesab olunur.
- Termosfer – hündürlüyünə görə ən qalin laydir – 80 km-dən 800 km-ə qədər. Bu təbəqədə oksigen və azot molekullarının atomlara parçalanması baş verir. Oksigen və azot atomlarının günəşin qısadalğalı radiasiyasını udması nəticəsində termosferdə temperatur kəskin artmağa başlayır və onun yuxarı sərhədində 800 – 10000 c-yə çatır.
Termosferdə çoxlu elektrik yüklü hissəciklər – ionlar var. O yerdə ki, ionlarin cəmləşməsi çoxalır, orada radiodalğaların yayilması asanlaşır. Bu xüsusiyyətlərinə görə termosferə ionosfer də deyilir. İonosferdə qütb parıltısı müşahidə olunur, bu hadisə günəşin ultrabənövşəyi şüalarının təsiri altında seyrək havanın işıqlanmasıdır. Qütb parıltısının spektrinin öyrənilməsi imkan verir ki, bu qatlarda atmosferin tərkibi və temperatur rejimi haqqinda məlumat əldə olunsun.
- Ekzosfer – yer səthindən 800 km-dən yuxarıda yerləşən atmosfer qatıdır. Atmosferin bu kənar qatı, yayılan qat adlanir. Burada havanın sıxlığı o qədər azdir ki, atomlar və molekullar böyük məsafələri toqquşmadan qət edirlər.
Yerin süni peyklərinin məlumatına əsasən atmosferin yuxarı sərhədi 2000 – 3000 km hesab olunurdu. Sonralar, aya tərəf buraxılan kosmik raketlərlə 20.000 – 22.000- km hündürlükdə ionlaşmiş qazlar aşkarlandı. Atmosferin bu hissəsi yer tacı adlanır. Atmosferi şərti olaraq 2 hissəyə ayirirlar: aşaği, yaxud six qat 150 km-ə qədər və yerətrafı kosmik fəza – 150 km-dən 930.000 km-ə qədərdir.