שיעור 6 האטמוספירה בתנועה

מפת הלחץ בישראל 06.01.1990 06UTC (לא מתוקן לגובה פני הים) שקף מס' 1: מושגים בסיסיים הקשורים בלחץ האוויר ובמיפויו מפת הלחץ בישראל 06.01.1990 06UTC (לא מתוקן לגובה פני הים) הבדל הלחץ בין מקום למקום נובע שתי סיבות: שינויים בגובה שינויים במישור האופקי מתוך ברוך איור 1.1 עמ 78 שינוי הלחץ האנכי ≈ 1 מ"ב ל-10 מטר שינוי לחץ אופקי ≈ 2 מ"ב ל-100 ק"מ

שקף 2: לקבלת תפרושת אופקית של הלחץ על גבי משטח בעל גובה אחיד: תיקון הלחץ על ידי הוספת/החסרת עמודת אוויר בין נק' המדידה לגובה פני הים A(z) a B(z) b גובה פני הים בנק' A(0) - הוספת לחץ העמודה a בנק' B(0) - החסרת לחץ העמודה b לחץ נמוך A (0) = A(z) + a B(0) = B(z) - b A(0) B(0) לחץ גבוה

מפה זו מציגה את השינויים האופקיים בלחץ שקף 3: מפת הלחץ בישראל לאחר ביצוע התיקון לגובה פני הים 06.01.1990 06UTC מפה זו מציגה את השינויים האופקיים בלחץ ניתוח המפה – שרטוט האיזובארים מאפשרת: הערכת הלחץ במקומות בהם אין מדידות אבחון אזורים בעלי לחץ נמוך ולחץ גבוה הערכת מידת השתנות הלחץ כתלות במרחק האופקי

שקף 4: אטמוספרה בתנועה: הבדלי לחץ וטמפרטורה באטמ' גורמים לתנועת אוויר: רוח הגדרת כיוון הרוח: כוון הרוח הוא הכיוון ממנה מגיעה הרוח הזווית מוגדרת מהצפון לכוון ממנה מגיעה הרוח עם כוון השעון איור 10.14 p251

שקף 5: מדידת כיוון הרוח ועוצמתה כוון: השבשבת נעמדת במצב כך שתגרום למינימום הפרעה בזרימת הרוח עוצמה: מהירות הכפות הינה יחסית למהירות נשיבת הרוח איור 10.17 p251 על מנת להבין מדוע הרוח נושבת יש להתייחס לחוקי התנועה של ניוטון

שקף 6: הכוחות המשפיעים על הרוח - חוקי התנועה של ניוטון החוק הראשון של ניוטון: גוש אוויר יישאר במנוחה או ימשיך בתנועה בקו ישר ובמהירות קבועה כל עוד לא הופעל עליו כוח החוק השני של ניוטון: על מנת שגוש אוויר יתחיל לנוע (יישנה את מהירותו ו/או כיוונו) דרושה התערבות של כוח חיצוני על הגוש כוח זה הוא: F = ma (התאוצה ביחס ישר לכוח המופעל) החוק השני מתייחס לסך הכוחות הפועלים על גוף: ΣF = ma הגוף יתמיד בתאוצה בכיוון בו שקול הכוחות פועל עליו. על מנת לקבוע לאן נושבת הרוח נבחן את סך הכוחות הפועלים על גוש אוויר באטמוספירה: כוח גרדיאנט הלחץ כוח החיכוך כוח קוריוליס כוח צנטריפוגלי

שקף 7: כח גרדיאנט (הפרש) הלחץ כח גרדיאנט הלחץ = הפרש הלחץ בין H ל- L המרחק הניצב לאיזוברים בין H ל-L במפת לחץ נווכח כי: הרוח תנשב מאזור הלחץ הגבוה לאזור הלחץ הנמוך עוצמת הרוח תגבר ככל שהפרש הלחץ גדול יותר

שקף 8: כוח גרדיאנט הלחץ (PGF) כוח גרדיאנט הלחץ משתקף בצפיפות האיזוברים וכוון פעולתו בניצב לאיזוברים איזובר

שקף 9: כוח החיכוך כוח החיכוך מנוגד לכיוון התנועה ומאט אותה חיכוך נוצר במגע בין שני גופים בעלי מהירות שונה ותלוי ב: צורת פני הגופים אזור המגע בין הגופים מהירות יחסית בין שני הגופים ככל שהמהירות היחסית בין שני הגופים גבוהה יותר כח החיכוך גדול יותר כוח החיכוך מנוגד לכיוון התנועה ומאט אותה

שקף 10: כוחות ממשיים ומדומים כוחות ממשיים: מתקיימים רק עבור גוף הנע בקו ישר וללא תאוצה (כוח גרדיאנט הלחץ וכוח החיכוך) כוחות מדומים: מתקיימים עבור גוף המשנה כיוון או מהירות. הם נוצרים בשל מצב מערכת הייחוס שלנו. (תנועת גוש אוויר במרחב מנקודת מבטו של אדם על פני כדוה"א המסתובב) זריקת כדור לאדם ממול בקרון רכבת הנע בקו ישר ללא תאוצה: כוח הזריקה של היד (כח ממשי) כוח הכובד (כח ממשי) זריקת הכדור תוך פניה/ האטה/ האצה של הרכבת: כוח הזריקה (כח ממשי) כוחות נוספים (כוחות מדומים) ולכן יחטיא את מטרתו !!

שקף 11: כוח מדומה: כוח קוריוליס שקף 11: כוח מדומה: כוח קוריוליס בגלל סיבוב כדה"א תנועה בקו ישר במרחב תראה לאדם הנמצא על פני כדה"א כתנועה בקו עקום אופציונלית להוסיף איור עעגלה ω – מהירות סיבוב כדור הארץ m – מסת הגוף v – מהירות תנועת הגוף φ – זווית קו הרוחב

שקף 12: כוח קוריוליס היות שגוף שואף לנוע בקו ישר והיות ואנו לא שקף 12: כוח קוריוליס היות שגוף שואף לנוע בקו ישר והיות ואנו לא חשים בסיבוב כדה"א התנועה בקו עקום של גופים ביחס לכדה"א מחייבת קיום כח המסיט את גושי האוויר ימינה מתנועתם בקו ישר בחצי-הכדור הצפוני

שקף 13: שינוי כח קוריוליס כתלות בקווי הרוחב על פני כדה"א כח קוריוליס פרופורציוני לסינוס של זווית קו הרוחב היות ו: 1 =sin 900 0 = sin 00 כח קוריוליס מקסימלי בקוטב ושווה לאפס בקו המשווה

כוח זה מאזן את הכוח הצנטריפוגלי הנגדי המושך אותו החוצה מהמעגל שקף 14: כוח צנטריפטלי – הכוח המופעל על גוף לכיוון מרכז המעגל על מנת לשמור על תנועה סיבובית כוח זה מאזן את הכוח הצנטריפוגלי הנגדי המושך אותו החוצה מהמעגל רוח הממשיכה לנוע במעגל סביב שקע כלומר משנה כל הזמן את כיוונה ועל כן נעה בתאוצה ועל כן פועל עליה כוח

חשוב לזכור: הבדל הלחצים בין מקומות שונים יוצרים את תנועת האוויר שינויי הלחץ עם הגובה גדולים הרבה יותר משינויי הלחץ במישור האופקי הרוח היא ווקטור: גודל פיזיקלי בעל כיוון ועוצמה הרוח תנשב לכיוון בו פועל שקול הכוחות כוח גרדיינט הלחץ וכוח החיכוך הינם כוחות ממשיים ומתייחס למערכת עומדת או נעה בקו ישר ובמהירות קבועה גוף הנע בתנועה לא ישרה (מעגלית) או במהירות משתנה (תאוצה/תאוטה) פועלים עליו כוחות ממשיים ומדומים כוח גרדיינט הלחץ גורם לתחילת תנועת האוויר, עם תחילת התנועה יפעלו עליו יתר הכוחות