لماذا يكون الجو حارا عند خط الاستواء و بارد عند القطبين
على الرغم من الاعتقاد السائد بأن درجة الحرارة منخفضة في خط الاستواء، فإنها في الواقع مرتفعة؛ وذلك يعتمد على الطاقة الشمسية والطاقة المخزنة في الأرض، والتي تتفاوت درجة حرارتها بين القطبين وخط الاستواء؛ وبالتالي، يكون الجو حارا في خط الاستواء وباردا في القطبين، نظرا لاختلاف درجة الحرارة وكمية الطاقة المحتجزة في كل منهما. وقد شهدت الأرض في بعض الأوقات فترات لم تكن فيها هناك جليد قطبي أو صحاري، بينما في أوقات أخرى كان الجليد يغطي معظم سطح الأرض.
تؤثر التغيرات البسيطة في التوازن الطاقي للأرض على درجة الحرارة، سواء عند خط الاستواء أو عند القطبين الشمالي والجنوبي.
لماذا سمي خط الاستواء بهذا الإسم
يتم ذكر سبب تسمية خط الاستواء بهذا الاسم في تعريفه، وهو أنه خط يفصل بين القطبين الشمالي والجنوبي، وهناك العديد من الدول التي تمر بهذا الخط، بما في ذلك الدول العربية، وتشمل أكبر المدن الاستوائية
طقس الاستواء
تسقط أشعة الشمس بشكل مباشر على خط الاستواء، وبالتالي يحتوي خط الاستواء على معظم الطاقة الشمسية. وفي المنطقة التي تقع بين خمسة عشر درجة شمالًا وخمسة عشر درجة جنوبًا، يكون متوسط درجات الحرارة فيها 64 درجة فهرنهايت، أي 18 درجة مئوية.
يكون الفرق بين درجات الحرارة في الليل والنهار أكبر من الفرق بين درجات الحرارة في شهور الصيف والشتاء على خط الاستواء، وذلك بسبب التقلبات الجوية المرتفعة والمنخفضة.
في فصل الصيف، تكون درجة الحرارة في القطب الشمالي حوالي 32 درجة فهرنهايت، أي حوالي صفر درجة مئوية. أما في القطب الجنوبي في فصل الصيف، تكون الحرارة حوالي -18 درجة فهرنهايت، أي حوالي -28.2 درجة مئوية. أما في فصل الشتاء، فتكون درجة الحرارة في القطب الشمالي حوالي -40 درجة فهرنهايت، أي حوالي -40 درجة مئوية. وفي القطب الجنوبي في فصل الشتاء، تكون درجة الحرارة حوالي -72 درجة فهرنهايت، أي حوالي -60 درجة مئوية. لذا، يتأثر اختلاف درجات الحرارة بين القطبين، الشمالي والجنوبي، بالعوامل الجغرافية وخط الاستواء.
يقع القطب الشمالي في المحيط، وتتدفق مياه المحيط تحت الجليد، مما يؤدي إلى زيادة درجة حرارة الهواء فوقها، بينما يقع القطب الجنوبي على قارة محاطة بالمحيط، مما يؤدي إلى انخفاض درجة حرارته.
العوامل المؤثرة في درجة حرارة عند خط الاستواء
انحناء الأرض ودرجة حرارتها
هناك علاقة عكسية بين مساحة الأرض التي تنتشر فيها الطاقة وكمية الطاقة، حيث كلما زادت مساحة الأرض التي تنتشر فيها الطاقة، تنخفض كمية الطاقة، ويشير ذلك إلى أن انحناء الأرض يساعد على انتشار الطاقية الشمسية على مساحة أكبر، أي أن كلما زاد خط العرض، زادت مساحة الأرض التي يتناثر عليها أشعة الشمس.
إذا اعتمدت درجة الحرارة في منطقة معينة على كمية الطاقة الشمسية التي تصل لتلك المنطقة، إذا تكون كمية الطاقة الشمسية في تلك المنطقة أكبر عند خط الاستواء، من منطقة أخرى تكون متساوية عند القطبين، لذلك تكون درجة الحرارة عند خط الاستواء أعلى من درجة الحرارة عند القطبين وهذا كما وضحنا بسبب الإنحناء.
طاقة الشمس والميل المحوري
الميل المحوري للأرض حول الشمس المقدر بثلاثة وعشرون درجة، يمثل أن الأرض خلال دورانها حول الشمس يتلقى كلا من القطبين الشمالي والجنوبي كميات متفاوتة من ضوء الشمس، وبالرغم من ذلك فإن خط الاستواء يظل ضوء الشمس ثابتا فوقه طوال العام، ليس فقط خلال دوران الأرض حول الشمس، لذلك تظل درجة حرارة خط الاستواء ثابتة طوال العام.
بينما تعتمد المناطق القطبية على كمية قليلة من الطاقة الشمسية، ولا تتلقاها إلا خلال فترة معينة في السنة.
يجعل الميل المحوري كل قطب من القطبين يتلقى طاقة شمسية محددة خلال فصل الصيف، عندما يكون القطب موجهاً نحو الشمس، ولكن خلال فصل الشتاء لا يتلقى أي من القطبين طاقة شمسية بسبب ميلهم عن الشمس.
الغلاف الجوي والمحيطات ودرجة الحرارة
كما نعلم هناك فرق كبير في الحرارة بين خط الاستواء و القطبين الشمالي والجنوبي، لكن هذا الاختلاف سيتزايذ بدون الغلاف الجوي، أي أن خط الاستواء سيزداد أرتفاعا في درجة الحرارة، والقطبين يزدادو إنخفاضا في درجة الحرارة، فالطاقة الشمسية تنقل الحرارة من الغلاف الجوي إلى المحيط على هيئة مطر.
تسبب التيارات الحرارية في الغلاف الجوي في نقل الحرارة من خط الاستواء إلى القطبين، حيث تحمل تيارات المحيط الحرارة التي تمتصها من الشمس من خط الاستواء إلى القطبين، وتتسبب في تحرك الهواء الدافئ باتجاه القطبين وتجلب الهواء البارد باتجاه خط الاستواء.
كيف يؤثر القمر على الطقس
يؤثر القمر على الطقس بطرق غير مباشرة، فهو يؤثر على المد والجزر في المحيطات بمساعدة خطوط الطول ودوائر العرض، ولذلك المد والجزر لها تأثير كبير على الطقس. إذا لم يكن هناك قمر، فسيكون للأرض نظام مختلف للطقس وسيختبر القليل من المد والجزر أو لا يعاني منها. القمر يؤثر أيضا بشكل ضئيل على درجات الحرارة القطبية.
تأثير المد والجزر على الطقس
نظرا لأن قوة جاذبية القمر تعتمد على المسافة ، في أي وقت محدد ، فإن الجزء الأرضي الأقرب إلى القمر، أي الجزء الذي يكون أسفله مباشرة، يتأثر بشدة بالجاذبية. هذا يعني أنه عندما يكون القمر فوق المحيط ، يتم سحب الماء نحوه، مما يسبب ظاهرة انتفاخ المد والجزر. عندما يدور القمر حول الأرض ، يعمل انتفاخ المد والجزر مثل موجة تجتاح الأرض. هذا التأثير يسبب حدوث المد والجزر.
المد والجزر في المحيطات
هناك اثنتان من الجزر واثنتان من ارتفاع المد والجزر تحدث في كل فترة 24 ساعة ، لمدة حوالي 50 دقيقة ، كل يوم ، خلال القمر الجديد لليوم الجديد وعند حدوث القمر الكامل ، يكون المد العالي أعلى والمد والجزر أقل من المعتاد ، خلال الربع الأول والأخير من القمر ، يكون المد المرتفع والمنخفض أكثر اعتدالا من المعتاد ، ويؤثر المد والجزر على حركة التيارات المحيطية ، والتي تؤثر على الطقس من خلال كمية المياه الدافئة أو الباردة التي تتحرك عبر منطقة معينة ، على سبيل المثال ، يتداخل درجة حرارة الماء مع قوة واتجاه الرياح لتحديد مدة وقوة أحداث الطقس مثل ظاهرة النيني.
المد والجزر في الغلاف الجوي
يتأثر الغلاف الجوي بنفس قوى المد والجزر مثل المحيطات، ولكن بشكل أقل بكثير. إذا، تكون الغازات أقل استجابة لقوى المد والجزر بسبب كثافتها المنخفضة مقارنة بالماء. تؤثر ظاهرة المد والجزر على الضغط الجوي، وهو عامل معروف في أنظمة الطقس. ومع ذلك، يكون الزيادة في الضغط الجوي التي يمكن اكتشافها عند الحافة الأمامية لموجة المد والجزر صغيرة جدا، مما يعني أنها قد تكون متأثرة بعوامل أخرى.
تأثير المد والجزر على الأرض
تؤثر قوى المد والجزر أيضا على الأرض الصلبة، على الرغم من تأثيرها الأقل بكثير مقارنة بتأثيرها على المياه. تؤكد الأقمار الصناعية الجديدة، التي تستطيع قياس طبوغرافية الأرض، أن القمر يؤثر على ارتفاع الأرض. وتشير إلى أن المد والجزر على اليابسة محدودة بحوالي 1 سم، مقارنة بحوالي متر واحد للمد القاري. يفترض بعض العلماء أن هذه التغيرات الصغيرة قد تؤثر على النشاط البركاني والزلازل.
درجة الحرارة القطبية
- تشير قياسات الأقمار الصناعية لدرجة حرارة الغلاف الجوي إلى أن القطبين أكثر دفئا بمقدار 0.55 درجة مئوية، أي 0.99 درجة فهرنهايت، عندما يكون القمر في مرحلة الاكتمال مقارنة بمرحلة القمر الجديد. لا تظهر القياسات أي تأثير على درجات الحرارة في المناطق المدارية. ومع ذلك، تكون درجة الحرارة حول العالم في المتوسط 0.02 درجة مئوية، أي 0.036 درجة فهرنهايت، أعلى أثناء اكتمال القمر. هذه التغييرات الصغيرة في درجات الحرارة لها تأثير طفيف ولكن يمكن قياسه على المستوى العالمي.