Атмосфераның физико-химиялық қасиеттері: температура мен қысымның өзгеруі.

Жер ү шін атмосфералық жылудың негізгі кө зіне Кү н энергиясы жатады. Жер бетіне Кү н энергиясының аз ғ ана мө лшері жетеді. Жер бетіне жеткен энергияның бір бө лігі кері шағ ылысып, қ алғ ан бө лігі жұ тылып, жылу энергиясына айналады. Бұ л энергия атмосферада конвективті қ озғ алыс тудырады. Жер бетініің 71 %-ын су алып жатқ андық тан, кү н энергиясын жұ ту булануғ амен аяқ талады. Булануғ а жұ мсалғ ан жылу атмосферада бө лініп, оның қ озғ алуына мү мкіндік береді.

Ауаның бірқ алыпты жылынбауы нә тижесінде атмосферада ауа тігінен ө згеріп, қ ысымы жоғ ары облыстан қ ысымы тө мен облысқ а, яғ ни салқ ын аймақ тан жылы аймақ қ а ауысады. Жердің ө з осінен айналуы оның қ озғ алу жылдамдығ ын ө згертеді. Қ ысымнан ө зге Жердің қ озғ алуынан пайда болғ ан, желдің жылдамдығ ына, жергілікті жердің кең дігіне жә не бұ рыштық жылдамдығ ына тә уелді Кориолис кү ші ә сер етеді.

Атмосфера тек тікелей ғ ана ә ркелкі емес, сонымен қ атар кө лденең бағ ытта да ә ркелкі келеді. Жер бетінің ә ртү рлі учаскелерінде (материкте, мұ хиттарда, тауларда, ормандарда, жазық тық тарда, батпақ тарда, шө л далада) орналасқ ан ауа ө зінің физикалық қ асиеттерін ө згертумен болады, яғ ни ауаның орын алмасуы жү реді. Ауа ешқ ашанда тыныштық кү йде болмайтындық тан, ол ү немі бір жерден екінші жерге тасымалданумен болады. Ә сіресе ауаның физикалық қ асиеті бір жерден екінші жерге- қ ұ рлық тан мұ хитқ а жә не керісінше орын алмастыру кезінде қ арқ ынды ө згереді.

Жердің бетінің ә ртү рлі учаскелеріндегі ауаның ә ркелкі таралуы жылы жә не салқ ын, тұ рақ ты жә не тұ рақ сыз ауа ағ ынын тү зеді. Кө лденең таралуы кезінде жылы жә не салқ ан ауа ағ ымдары бір-бірімен араласып кетуі мү мкін немесе керісінше қ осылмауы мү мкін. Физикалық қ асиеттері ә ртү рлі ауа ағ ымдары бір-бірімен араласуы кезінде температураның, ылғ алдылық тың, қ ысымның шамасы мө лшері ұ лғ айып, жел жылдамдығ ы тө мендейді. Бір-бірінен ажырасқ ан кезде температурасы, ылғ алдылығ ы, қ ысымы жә не жел жылдамдығ ы тө мендейді.

Ауа ағ ындары тү зілетін аймақ фронт деп аталады. Олар толассыз пайда болып жә не тарап жатады. Фронттық аймақ кө лемі ү лкен болмайды, алайда оларда энергияның кө п мө лшері жинақ талады, ірі қ ұ йын-циклондар жә не антициклондар пайда болады. Олар ө з кезегінде атмосферадағ ы ластағ ыш заттардың ү лкен концентрациясына немесе олардың сейілуіне ә сер етеді.

Ауа массалары ү немі қ озғ алыста болатындық тан, қ асиеттері ә ртү рлі ауа массалары шектескен аймақ тарда ө те кең алқ апты қ амтитын (ені 500—900 км, ұ зындығ ы 2000—3000 км-ге дейін жететін) ө тпелі зоналар — атмосфералық фронттар қ алыптасады. Фронттар (ауа массалары) қ озғ алу сипатына қ арай жылы жә не суық фронт деп бө лінеді, Жылы фронт кезінде жылы ауа салқ ын ауаны тез арада ығ ыстырып, жинақ талғ ан жылы ауа қ ұ йын тә різді ө рлеген ауа ағ ынын тү зіп, циклондық ә рекеттер кү шейеді. Соның нә тижесінде бұ лттылық кү шейіп, жауын- шашын кө бейеді. Жазда температура тө мендеп, қ ыста керісінше жоғ арылайды. Ал суық фронт кезінде салқ ын ауа жылдам қ озғ алатындық тан антициклон жағ дай қ алыптасып, ауаның қ ұ йын тә різді тө мендеген ағ ыны тү зіледі. Сондық тан суық фронт кезінде жауын-шашын біршама аз тү седі.

Жалпы алғ анда атмосфералық фронт ө ткен кезде ауа райы кенет ө згеріп: температура мен қ ысымның ауытқ уы, жауын-шашын тү суі, желдің бағ ытының ө згеруі мен жылдамдығ ының кү шеюі сияқ ты қ ұ былыстар жиі байқ алады. Ауа массалары арасындағ ы осындай фронттар жиынтығ ынан климаттық фронттар қ алыптасады. Оларғ а арктикалық, полярлық жә не тропиктік фронттар мысал болады.

Атмосфералық ауаның химиялық қ ұ рамы диаграммада (диаграмма 1) берілген. Атмосфераны қ ұ раушы газдардың концентрациясы тұ рақ ты десе де болады, тек су (H₂O) жә не кө мірқ ышқ ыл газының (CO₂) мө лшері тұ рақ сыз.

Ауаның температурасы табиғ аттағ ы ауаның сапасын білдіретін қ асиетінің бірі. Кө птеген елдерде ауаның температурасы ә лемдік температуралық шкаланың градусымен немесе Цельсиймен (⁰С) кө рсетіледі. Бұ л шкаланың нө л градусы мұ з еритін температурағ а, ал +100˚ — судың қ айнау температурасына сә йкес келеді. Алайда АҚ Ш-та немесе кейбір елдерде ә лі кү нге дейін тек тұ рмыста ғ ана емес, сондай-ақ метеоролигияда да Фаренгейт шкаласын (F) қ олданады. Бұ л шкалада мұ здың еру жә не судың қ айнау нү ктелері арасындағ ы интервал 180˚ -қ а бө лінген, мұ здың еру нү ктесі +32˚. Осылайша Фаренгейттің бір градусының мә ні 5/9˚ С, ал Фаренгейт шкаласының нө лі - − 17.8˚ С-қ а тең. Цельсийдің нө лі +32˚ F-қ а сә йкес келеді, ал +100˚ С = +212˚ F.

Сондай-ақ теориялық метеорологияда температураның абсолюттік шкаласын (Кельвина шкаласы, К) қ олданады. Бұ л шкаланың нө лі молекулалардың жылулық қ озғ алысының толық жойылуын білдіреді, яғ ни ең тө менгі мү мкін температурада. Тә жірибеде абсолютті нө л ретінде − 273˚ С қ олданылады. Абсолютті шкала бірлігі мә ні Цельсий шкаласы градусына тең. Сондық тан да Цельций шкаласының нө лі 273 абсолютті шкалағ а (273К) сай келеді. Абсолютті шкала кезінде барлық температуралар абсолютті нө лден жоғ ары болады.

Атмосфералық қ ысым — атмосфераның жер бетіне жә не ондағ ы заттарғ а тү сіретін салмақ, ол сынап бағ анасының биіктігімен (мм сын. бағ.), СИ жү йесінде паскальмен (Па), ал метеорология ғ ылымында (мб) ө лшенеді. Тең із дең гейінде атмосфералық қ ысым орташа алғ анда 1013, 25 гПа-ғ а (760 мм сын. бағ.) тең. Жоғ арылағ ан сайын ауа тығ ыздығ ы кеміп, атмосфералық қ ысым азаяды. Жер бетіндегі қ ысыммен салыстырғ анда 5 км биіктікте атмосфералық қ ысым 2 есе, 10 км биіктікте 4 есе, 15 км биіктікте 8 есе кемиді. Астана қ аласының қ ысымы Алматығ а қ арағ анда жоғ ары. Жер шарын коршап тұ рғ ан атмосфера ө зінің салмақ кү ші арқ ылы жер бетіне қ ысым тү сіреді, оны атмосфералық қ ысым деп атайды. Қ азіргі кезде атмосфералық қ ысымды гектопаскальмен (гПа) кө рсетеді. Қ алыптағ ы атмосфералық қ ысым ретінде оның тең із дең гейіндегі орташа кө рсеткіші (1013 гПа) алынады. Қ ысымы бірдей нү ктелерді қ осатын сызық тарды изобаралар деп атайды. Атмосфералық қ ысымды металдан жасалғ ан барометрмен ө лшейді.

Атмосфералық қ ысым Жер шарының кез келген бө ліктерінде ү здіксіз ө згеріп отырады. Тропиктік белдеуде қ ысымның тә уліктік ө згерістері айқ ынырақ байқ алады. Кейде тә улік ішінде қ ысым айырмашылығ ы 20—30 гПа-ғ а жетуі мү мкін. Атмосфералық қ ысымның жылдық ө згерістері материктердің орталық бө лігінде кү штірек байқ алады. Мә селен, бұ л кө рсеткіш тіпті 40 гПа-ғ а жетеді, мұ нда қ ысым максимумы қ аң тарда, минимумы шілдеде байқ алады. Материктер шетіндегі муссонды облыстарда жә не мұ хиттардың жоғ ары ендіктерде жатқ ан бө ліктерінде атмосфералық қ ысымның жылдық ауытқ улары едә уір болады. Владивостокта бұ л кө рсеткіш 14 гПа, ал Бамбейде 10 гПа шамасында (картадан бұ л қ алаларды тауып, географиялық орнының ерекшеліктерін атаң дар).

Атмосфералық қ ысым биіктікке қ арай да ө згереді, бұ л, ең алдымен, ауа температурасының биіктікке қ арай таралуына байланысты. Мә селен, Еуропада қ ысымның орташа жылдық кө рсеткіші тең із дең гейінде 1014 гПа болса, 5 км биіктікте — 538 гПа, 10 км биіктікте — 262 гПа, ал 20 км биіктікте бар болғ аны 56 гПа ғ ана. Жер шарының басқ а аудандарында да атмосфералық қ ысымның биіктікке байланысты ө згерістері шамамен осындай болады.

Атмосфералық қ ысымның географиялық таралуы ө те кү рделі сипат алады. Ө йткені ол географиялық ендікке, қ ұ рлық пен мұ хиттың арасалмағ ына, жергілікті физикалық -географиялық, жағ дайғ а байланысты болады. Жалпы Жер шарында географиялық ендіктерге байланысты 3 темен қ ысым белдеуі жә не 4 жоғ ары қ ысым басым белдеу ажыратылатылады. Бірақ жеке материктер мен мұ хиттар бойынша бұ л белдеулердің жергілікті айырмашылық тары болады. Мә селен, қ ыс кезінде қ оң ыржай ендіктерде қ алыптасатын максимумдардағ ы қ ысым Канада жерінде 1020 гПа болса, ал Азияда 1035 гПа-ғ а жетеді.

Қ ысымның географиялық ендіктер бойынша таралу заң дылығ ына байланысты материктер мен мұ хиттардағ ы қ ысым айырмашылық тарының болуына байланысты бұ зылады: жазда материктердің қ оң ыржай ендіктерінде де тө мен қ ысым байқ алады.