درس المناخ و عناصره (الإشعاع الشمسي، والحرارة، والضغط الجوي، والرياح)

{getToc} $title={محتويات الموضوع}

مفهوم الجغرافيا المناخية

الجغرافيا المناخية: هي فرع من فروع الجغرافيا الطبيعية التي تدرس الغلاف الجوي، وعناصر المناخ والطقس المتمثلة في الإشعاع الشمسي، والحرارة، والضغط الجوي، والرياح، والتبخر، والرطوبة، ومظاهر التكاثف، وما يحدث من اضطرابات جوية، ومدى تأثيرها على مختلف مظاهر الحياة.

مفهوم المناخ والطقس

الطقس Weather : يعني حالة الجو لمنطقة محددة خلال فترة قصيرة من الزمن، قد تستغرق يوماً، أو يومين، أو أسبوعاً على الأكثر.

المناخ Climate : فهو يعني متوسطات عناصر المناخ المختلفة لإقليم جغرافي معين، ولفترة طويلة من الزمن لا تقل عن 35 عاماً. ويعطي صورة عامة وشاملة وثابتة نسبياً عن حالة الجو في تلك المنطقة. فمثلاً يوصف مناخ فلسطين بأنه معتدل حار جاف صيفاً، ومعتدل ماطر شتاء، ومناخ ماليزيا حار ماطر طوال العام.

عناصر المناخ الإشعاعية والحرارية

أولاً : الإشعاع الشمسي

يعد الإشعاع الشمسي الصادر من الشمس على شكل موجات كهرومغناطيسية أحد أهم عناصر المناخ المؤثرة في سطح الأرض وما عليها من كائنات، وعلى الرغم من الكمية الكبيرة لأشعة الشمس الصادرة، إلا أن كمية بسيطة منها تصل إلى الأرض، بسبب تعرض جزء كبير منها للامتصاص، والانعكاس والتشتت، وهذا الجزء البسيط الواصل للأرض يزودها بحوالي 99.97% من إجمالي الطاقة الحرارية، بالإضافة إلى الضوء.

تقسم أشعة الشمس إلى قسمين، هما:

1) الأشعة المرئية:

وهي الأشعة التي تستجيب لها العين البشرية من خلال انعكاسها عن الأجسام الساقطة عليها، وتعرف بألوان الطيف، وهي: الأحمر، والبرتقالي، والأصفر، والأخضر، والأزراق، والنيلي، والبنفسجي.

وهي ذات أمواج قصيرة، يتراوح طولها بين (0.4 – 0.7) ميكرون، وتشكل نسبتها 45% من مجموع الأشعة الشمسية.

2) الأشعة غير المرئية:

وتشمل أشعة ذات أمواج طويلة يتراوح طولها (0.7 - 4) ميكرون، مثل الأشعة تحت الحمراء (الحرارية) التي تسبب ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي وسطح الأرض، وتشكل 46% من الإشعاع الشمسي، وأشعة ذات أمواج قصيرة جداً (أقل من 0.4) ميكرون، مثل أشعة جاما، والأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية، وهذه الموجات تشكل 9% من مجموع الإشعاع الشمسي.

العوامل المؤثرة في كمية الإشعاع الشمسي الواصل إلى الأرض:

تختلف كمية الإشعاع الشمسي الواصل إلى سطح الأرض تبعاً لعدة عوامل، منها:

1) زاوية سقوط أشعة الشمس: يعني أن الأشعة الساقطة على سطح الأرض بزاوية مائلة، كما هو الحال في المناطق الواقعة إلى الشمال والجنوب من خط الاستواء، تكون قوة تأثيرها قليلة؛ نتيجة لطول المسافة التي تقطعها في الغلاف الجوي، وانتشارها على مساحة أكبر، مقارنة مع الأشعة الساقطة بزاوية عمودية أو شبه عمودية، كما في المناطق الاستوائية؛ حيث تكون المسافة التي تقطعها أشعة الشمس أقل، وأكثر تركيزاً.

2) طول النهار : وهي الفترة الممتدة من شروق الشمس إلى غروبها، وبما أن هذه الفترة تختلف من مكان إلى آخر، ومن فصل إلى آخر، فإن ذلك يؤثر في اختلاف كمية الإشعاع الشمسي الواصل إلى سطح الأرض، فمثلاً طول النهار صيفاً في نصف الكرة الشمالي يؤدي إلى زيادة الإشعاع الشمسي، على العكس من النصف الجنوبي، حيث يكون النهار قصيراً؛ ما يقلل من كمية الإشعاع الشمسي.

3) صفاء الجو: كلما كان الجو صافياً، زادة كمية الإشعاع الشمسي الواصل إلى سطح الأرض، كما هو في معظم المناطق الصحراوية، بينما تعمل المواد العالقة في الجو، مثل: الغبار، والأبخرة، والدخان، والضباب والغيوم، على تشتيت وامتصاص جزء كبير من الإشعاع الشمسي الواصل إلى الأرض؛ ما يؤدي إلى إضعافه، كما هو الحال في غرب أوروبا ووسطها.

4) مواجهة السفوح الجبلية: كلما كانت السفوح الجبلية مواجهة لسقوط أشعة الشمس، اكتسبت تلك السفوح كمية أكبر من الإشعاع الشمسي، وارتفعت حرارتها على عكس السفوح الواقعة في الظل.

5) الألبيدو الأرضي: يعني قدرة الجو وسطح الأرض وما عليه من أجسام على رد الأشعة الشمسية إلى الفضاء. لكل جسم الألبيدو الخاص به، الذي يختلف عن غيره حسب زاوية سقوط الأشعة، وخصائصه التي تلعب دوراً في انعكاس الأشعة أو امتصاصها، كاللون، والملمس، ودرجة الرطوبة، ووجود الغطاء النباتي، وعمق المسطحات المائية، ووجود الثلج الذي تتراوح نسبة الألبيدو الخاص به ما بين (60-90%)، وهي أعلى نسبة انعكاس لأشعة الشمس عن سطح الأرض.

$ads={2}

ثانياً: درجة حرارة الغلاف الجوي:

تمثل درجة حرارة الغلاف الجوي أحد أهم عناصر المناخ، فاختلافها من مكان إلى آخر، أو من فصل إلى آخر يتوقف عليه اختلاف توزيع قيم الضغط الجوي الذي يتحكم بدوره في توزيع الرياح، ونظام هبوبها. ويتم تسخين الغلاف الجوي وسطح الأرض بعدة طرق، هي:

1) الإشعاع الشمسي المباشر: يعمل الإشعاع الشمسي عند اختراقه الغلاف الجوي على تسخينه مباشرة، ويساعد على ذلك وجود العوالق، والغيوم، والغازات، وبخار الماء، التي تمتص جزءاَ من الإشعاع الشمسي، فترجع حرارته.

2) الإشعاع الحراري الأرضي: يقوم سطح الأرض وما عليه من أجسام بامتصاص الأشعة الشمسية أثناء التعرض لها، ويحولها إلى طاقة حرارية، تنبعث في الجو على شكل أمواج إشعاعية حرارية طويلة تعمل على تسخين الغلاف الجوي. ويتم نقل الحرارة إليه عن طريق:

التوصيل الحراري (التلامس): حيث تنتقل الحرارة من سطح الأرض وما عليه من أجسام إلى الهواء الملامس لها، وهذا يحدث في النهار والساعات الأولى من الليل، أما في أواخر الليل فإن سطح الأرض يبرد، فتنتقل إليه الحرارة من طبقة الهواء الملامسة له؛ مما يؤدي إلى انخفاض حرارة الهواء.
عملية الحمل الحراري: تحدث عندما يسخن الهواء الملامس لسطح الأرض فيرتفع إلى أعلى على شكل تيارات هوائية صاعدة تحمل معها الحرارة، أو على شكل تيارات هوائية أفقية؛ بفعل اختلاف الحرارة والضغط الجوي بين منطقتين.
عملية فقدان الحرارة الكامنة في بخار الماء: عندما يتبخر الماء فإنه يكتسب طاقة حرارية، وعندما يصعد إلى أعلى يتكاثف ويفقد طاقته الحرارية التي اكتسبها عند التبخر؛ مما يؤدي إلى رفع درجة حرارة الغلاف الجوي.
التسخين الذاتي للهواء: يحدث عند هبوط الهواء من المستويات العليا إلى السفلى؛ مما يؤدي إلى احتكاك وتضاغط لجزيئات الهواء؛ فيقل حجمه، وترتفع حرارته. ومن ظواهر التسخين الذاتي للهواء ما يحدث في منطقة الأغوار الفلسطينية، فعندما تهب الرياح الغربية من البحر المتوسط، وتصطدم بالمرتفعات الجبلية الوسطى فترتفع إلى أعلى، وتفقد حمولتها من بخار الماء وتصبح أقل رطوبة، ثم تهبط إلى منطقة الأغوار الفلسطينية، وأثناء هبوطها يحدث تضاغط واحتكاك بين جزيئات الهواء؛ مما يرفع من درجة حرارته.

العوامل المؤثرة في اختلاف درجات الحرارة على سطح الأرض:

1) موقع المكان بالنسبة لدوائر العرض: فاختلاف مواقع الأماكن بالنسبة لدوائر العرض له علاقة بزاوية سقوط أشعة الشمس؛ مما يترتب عليه تباين في درجات الحرارة على سطح الأرض، وبناء على ذلك، تم تقسيم سطح الأرض إلى مناطق حرارية، هي:

المنطقة الاستوائية: تمتد بين دائرتي عرض (0 ˚- 5 ˚) شمال خط الاستواء وجنوبه. ويبلغ معدل درجة الحرارة السنوية فيها 22 ˚ م طوال العام.

المنطقة المدارية: تمتد بين دائرتي عرض (5 ˚- 23.5 ˚) شمال خط الاستواء وجنوبه، ويبلغ معدل درجة الحرارة السنوية فيها 25˚ م.

المنطقة المعتدلة: تمتد بين درجتي عرض (23.5˚ - 66.5˚) شمال خط الاستواء وجنوبه، ويبلغ معدل درجات الحرارة السنوي فيها 17 ˚ م.

المنطقة الباردة القطبية: تمتد بين دائرتي عرض (66.5 ˚ - 90 ˚) شمال خط الاستواء وجنوبه، وتتميز بالبرودة الشديدة، وتميل إلى التجمد كلما اقتربنا من دائرة عرض 90 ˚ شمال خط الاستواء وجنوبه.

2) الارتفاع والانخفاض عن مستوى سطح البحر: كلما زاد الارتفاع 150˚م عن سطح البحر انخفضت درجة الحرارة درجة مئوية واحدة.
3) الغطاء النباتي: يؤثر مدى كثافة الغطاء النباتي في درجة الحرارة على سطح الأرض؛ فالمناطق ذات الغطاء النباتي الكثيف يكون معدل درجة حرارتها أقل من المناطق ذات الغطاء النباتي غير الكثيف؛ لأن الغطاء النباتي يقلل من وصول الإشعاع الشمسي إلى سطح الأرض من جهة، ويرفع نسبة رطوبة الهواء بفعل عملية النتح من جهة أخرى، ونتيجة لذلك يعد الغطاء النباتي الكثيف في المناطق الاستوائية من العوامل التي جعلت معدل الحرارة السنوي فيها أقل رغم تلقها كمية كبيرة من الإشعاع الشمسي مقارنة مع المناطق المدارية ذات الغطاء النباتي الأقل كثافة، ما أسهم ذلك في رفع معدل حرارتها السنوي رغم تلقيها كمية إشعاع شمسي أقل.
4) اختلاف الحرارة النوعية بين اليابسة والماء: يقصد بالحرارة النوعية كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة (1غم) من المادة درجة مئوية واحدة، وهي تختلف من مادة إلى أخرى. وبذلك تختلف درجات الحرارة على سطح الأرض تبعاً لاختلاف الحرارة النوعية لليابس والماء على النحو الآتي:

	اليابس	الماء
في النهار والصيف	حرارته أعلى؛ لأنه يكتسب الحرارة بشكل أسرع.	حرارته أقل؛ لأنه يكتسب الحرارة بشكل أبطأ.
في الليل والشتاء	حرارته أقل؛ لأنه يفقد الحرارة بشكل أسرع.	حرارته أعلى؛ لأنه يفقد الحرارة بشكل أبطأ.

5) القرب والبعد من مؤثرات المسطحات المائية:

تعد المؤثرات البحرية المتمثلة في التيارات المائية البحرية، والرياح والنسائم القادمة من البحر من العوامل المؤثرة في اختلاف درجة الحرارة من منطقة إلى أخرى، فبشكل عام تمتاز المناطق الداخلية من القارات، مثل قارتي آسيا وأفريقيا بارتفاع درجات الحرارة نهاراً وصيفاً، وانخفاضها ليلاً وشتاءً، بسبب بعدها عن تأثير الرياح والنسائم الرطبة القادمة من البحر، على العكس من المناطق الساحلية.

كما تعمل التيارات المائية البحرية الدافئة على رفع درجة حرارة السواحل التي تمر قربها، مثل تأثير تيار الخليج الدافئ الذي يؤثر على السواحل الشرقية لقارة أمريكا الشمالية، والسواحل الغربية لقارة أوروبا. وتيار اليابان الدافئ الذي يرفع درجة حرارة السواحل الشرقية لقارة آسيا. أما التيارات البحرية الباردة، فتعمل على خفض درجة حرارة المناطق الساحلية التي تمر قربها مثل تأثير تياري بنجويلا وكناري الباردين على السواحل الغربية لقارة أفريقيا.

ثالثاً: الضغط الجوي:

ينجم عن الغلاف الغازي الذي يحيط بالكرة الأرضية ضغطاً على سطحها، يعرف بالضغط الجوي، وهو وزن عمود الهواء الواقع على وحدة المساحة. ويبلغ الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر وزن عمود من الزئبق ارتفاعه 76سم، ويعادل 1013 ميليبار. ويقاس بواسطة جهاز الباروميتر الزئبقي، أو الباروميتر المعدني.

العوامل المؤثرة في الضغط الجوي:

يختلف الضغط الجوي من منطقة إلى أخرى على سطح الكرة الأرضية، وذلك نتيجة لعدة عوامل منها:

1) الارتفاع والانخفاض عن مستوى سطح البحر: كلما زاد الارتفاع عن مستوى سطح البحر، قصر عمود الهواء، وتناقصت نسبة الغازات الثقيلة، وأهمها النيتروجين، والأكسجين، وثاني أكسيد الكربون، ونتيجة لذلك؛ يتناسب الضغط الجوي تناسباً عكسياً مع الارتفاع، حيث ينخفض بمقدار (1مليبار / 10متر)، والعكس صحيح.

2) درجة الحرارة: يتناسب الضغط الجوي عكسياً مع درجة الحرارة، فكلما ارتفعت درجة الحرارة، قل الضغط الجوي، ومن الأمثلة على ذلك، ارتفاع حرارة اليابسة صيفاً ونهاراً ينتج عنه ضغط جوي منخفض، بينما انخفاض درجة حرارة المسطحات المائية مقارنة مع القارات ينتج عنه ضغط جوي مرتفع. وانخفاض حرارة اليابسة شتاءً وليلاً ينتج عنه ضغط جوي مرتفع، أما المسطحات المائية فتكون درجة حرارتها أعلى، فينتج عنها ضغط جوي منخفض.

3) رطوبة الهواء (بخار الماء): كلما زادت نسبة بخار الماء في الهواء انخفض الضغط الجوي؛ لأن بخار الماء خفيف يحل محله جزء من هواء أثقل، وهذا ما تشهده المناطق الساحلية.

توزيع نطاقات الضغط الجوي على سطح الأرض:

تتوزع نطاقات الضغط الجوي على سطح الأرض على النحو الآتي:

1) نطاق الضغط المنخفض الاستوائي: يمتد بين دائرتي عرض (0 ˚- 5 ˚) شمال خط الاستواء وجنوبه. ويعد انخفاض الضغط الجوي فيه إلى التيارات الهوائية الصاعدة الناتجة عن ارتفاع درجة الحرارة ونسبة الرطوبة.

2) نطاق الضغط المرتفع وراء المدارين: يمتد هذا النطاق بين دائرتي عرض (25 ˚- 30 ˚) شمال خط الاستواء وجنوبه. وسبب ارتفاع الضغط الجوي في هذا النطاق، يعود إلى وجود التيارات الهوائية الهابطة من طبقات الجو العليا؛ مما يؤدي إلى انتشار الجفاف، وتشكل الصحاري في المناطق.

3) نطاق الضغط المنخفض شبه القطبي، أو منخفض العروض الوسطى: يمتد هذا النطاق بين دائرتي عرض (45 ˚- 60 ˚) شمال خط الاستواء وجنوبه. ويتكون من التقاء الكتل الهوائية المدارية الدافئة، مع الكتل الهوائية القطبية الباردة؛ ما يؤدي إلى تشكل تيارات صاعدة.

نطاق الضغط المرتفع القطبي: ويمتد بين دائرتي عرض (75 ˚- 90 ˚) شمال خط الاستواء وجنوبه، ويعود ارتفاع الضغط الجوي فيه إلى البرودة الشديدة، وانخفاض نسبة بخار الماء في الهواء، والتيارات الهوائية الهابطة.

رابعاً: الرياح وأنواعها:

تتحرك الرياح من مناطق الضغط الجوي المرتفع إلى مناطق الضغط الجوي المنخفض، وتنحرف الرياح إلى يمين اتجاهها في نصف الكرة الشمالي، وإلى يسار اتجاهها في نصف الكرة الجنوبي (قوة كوروليوس) بسبب دوران الأرض حول نفسها. ويتم تحديد اتجاه الرياح من الجهة التي تهب منها، فمثلاً إذا هبت من الغرب تسمى رياحاً غربية وهكذا. كما تختلف أنواع الرياح، فمنها الرياح الدائمة، والموسمية، والمحلية، واليومية.

أنواع الرياح:

1) الرياح الدائمة: الرياح الدائمة تهب بشكل دائم ومنتظم، وتشمل:

الرياح التجارية: تهب من مناطق الضغط الجوي المرتفع وراء المدارين، باتجاه منطقة الركود الاستوائي، وسميت بهذا الاسم؛ لأنها كانت تساعد في دفع السف الشراعية التجارية. وتكون شمالية شرقية في نصف الكرة الشمالي، وجنوبية شرقية في نصف الكرة الجنوبي.

الرياح الغربية (العكسية): تهب من مناطق الضغط الجوي المرتفع فيما وراء المدارين، باتجاه نطاق الضغط الجوي المنخفض في المناطق المعتدلة وشبه القطبية، وهي جنوبية غربية في نصف الكرة الشمالي، وشمالية غربية في نصف الكرة الجنوبي.

الرياح القطبية: تهب من المناطق القطبية ذات الضغط الجوي المرتفع، نحو المناطق شبه القطبية، والمناطق المعتدلة ذات الضغط الجوب المنخفض. وهي ذات اتجاه شمالي شرقي في نصف الكرة الشمالي، وجنوبي شرقي في نصف الكرة الجنوبي، وتتسم بالجفاف والبرودة.

2) الرياح الموسمية: تهب الرياح الموسمية في مواسم محددة؛ نتيجة لتباين الحرارة والضغط الجوي بين اليابسة والماء، ومن المناطق التي تهب عليها جنوبي شرق آسيا، ومن أنواع هذه الرياح:

الرياح الموسمية الشتوية الجافة: تهب من اليابسة ذات الضغط الجوي المرتفع إلى المسطحات المائية ذات الضغط الجوي المنخفض.

الرياح الموسمية الصيفية الماطرة: تهب صيفاً من المسطحات المائية ذات الضغط الجوي المرتفع باتجاه اليابسة ذات الضغط الجوي المنخفض. وتسبب أمطار غزيرة.

3) الرياح المحلية: تهب هذه الرياح على مناطق محدودة المساحة نسبياً، ومنها: الرياح المحلية الحارة: وهي رياح حارة جافة تهب في أواخر فصل الشتاء حتى أوائل فصل الصيف، من المناطق الصحراوية الحارة والجافة إلى المناطق المجاورة لها مثل رياح الخماسين التي تهب على مصر والشام. والرياح الباردة: تنشط في المناطق الجبلية العالية، مثل رياح المسترال التي تهب من جبال الألب وسط أوروبا إلى جنوبها.
4) الرياح اليومية: تحدث الرياح اليومية على مدار اليوم بشكل منتظم، بفعل تباين الحرارة والضغط الجوي بين اليابسة والماء، أو بين الجبل والوادي أثناء الليل والنهار، وتتمثل الرياح اليومية في :

نسيم البحر: هو نسمات من الرياح الرطبة المنعشة تهب من البحر إلى اليابسة نهاراً، بسبب ارتفاع حرارة اليابس وانخفاض ضغطه الجوي عليها، في المقابل تكون حرارة الماء منخفضة، والضغط الجوي عليها مرتفع. ويعمل نسيم البحر على تلطيف الحرارة في المناطق الساحلية.

نسيم البر: هو نسمات من الرياح الجافة تهب من اليابسة إلى البحر ليلاً، بسبب انخفاض درجة حرارة اليابسة أكثر من الماء، فيرتفع عليه الضغط الجوي، أما فوق البحر فيتشكل عليه ضغط جوي منخفض. فتحب الرياح من اليابسة إلى البحر.

نسيم الوادي: هو نسمات من الهواء التي تهب من المناطق المنخفضة والأودية نحو السفوح والقمم الجلية نهاراً. حيث يسخن الهواء الموجود على السفوح والقمم فيتمدد ويرتفع إلى أعلى؛ فتهب النسائم من الأودية نحو السفوح العليا والقمم لتحل محل الهواء الصاعد.

نسيم الجبل: هو نسمات من الهواء تهب من قمم الجبال وسفوحها باتجاه المناطق المنخفضة والأودية ليلاً؛ بسبب انخفاض درجة حرارة السفوح والقمم الجبلية الناتجة عن ارتفاعها، وصغر مساحتها وانكشافها. فيهبط الهواء البارد من الأعالي إلى الأودية، ليحل محل الهواء الدافئ فيها.