علاقة العزم الزاوي للأرض بـ”الغلاف الجوي”

2004 الإنسياق الرملي

د.جاسم محمد العوضي

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

العزم الزاوي للأرض الغلاف الجوي علوم الأرض والجيولوجيا

حيث ينتج عن كروية الأرض تناقض محيط دوائر العرض مع الابتعاد عن خط الاستواء شمالاً وجنوباً، وعليه فإن كلاً من السرعة النطاقية للأرض والغلاف الجوي (ᴠ_z) ستختلف عند كل دائرة عرض وفقاً للمعادلة التالية:

حيث  هو نصف قطر دائرة العرض في أي  مكان على سطح الأرض (المسافة العمودية بين سطح الأرض ومحور دورانها حول نفسها).

وحتى يحافظ الغلاف الجوي على سرعته النطاقية فإن وحدة الكتلة فيه بعزم زاوي (M) عند كل دائرة عرض يعادل:

 

ويلاحظ من هذه العلاقة أن العزم الزاوي كبير عند خط الاستواء ويتناقض تدريجياً مع درجات العرض إلى أن ينعدم عند القطبين.

يميل الغلاف الجوي إلى المحافظة على العزم الزاوي، فعندما ينتقل حزام هوائي (أو كتل هوائية) باتجاه القطب أو إلى أي مكان تتناقص فيه المسافة بينه وبين محور دوران الأرض فأن سرعته تزداد إلى حد يسمح بأن يظل عزمه الزاوي ثابتاً

وبالعكس إذا تحرك حزام هوائي (أو كتلة هوائية) باتجاه خط الاستواء أو مكان تزداد فيه المسافة بينه وبين محور الأرض فإن سرعته تقل إلى حد يحافظ فيه على عزمه الزاوي أيضاً.

 

واستناداً إلى ذلك تظهر أهمية تغير العزم الزاوي باتجاه القطب في استمرار تدفق الرياح باتجاه القطب في استمرار تدفق الرياح الغربية عبر العروض الوسطى بسرعة أكبر من سرعة الأرض في هذه العروض.

وبالمقابل تظهر أهميته باتجاه خط الاستواء بالمحافظة على تدفق الرياح الشرقية عبر العروض المدارية، التي تهب أبطأ من سرعة الأرض.

وهناك قوة أخرى تعمل باتجاه معاكس للعزم الزاوي وهي قوة الاحتكاك.

 

قوة الاحتكك

وتنتج عن احتكاك الرياح بسطح الأرض من جهة، وعن لزوجة (Viscosity) الهواء – قوة الاحتكاك الداخلية الذاتية لجزيئات الهواء مع بعضها البعض – من جهة أخرى.

ولا بد الأخذ في عين الاعتبار بأن احتكاك الهواء بتضاريس سطح الأرض يحد من سرعة الرياح ويحول اتجاها حسب زاوية أكبر من الأولى.

ولكما كان سطح الأرض اكثر حروشة (خشونة) والارتفاع ضعيفا والحرارة مستقرة كلما انحرف الاتجاه واخذ شكلا لولبيا يسمى بلولب اكمان (Ekman spiral) كما هو موضح في الشكل رقم (1.3).

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]