لماذا تنخفض الحرارة كلما ارتفعنا في الجو؟
مستوى الضغط الجوي للأرض مرتبط بعدد الجزيئات الموجودة في حيز ما، وينخفض هذا الضغط طردا مع الارتفاع. وعليه عندما يرتفع الهواء عن سطح الأرض لسبب أو لآخر، كهبوب رياح عند سفح جبل على سبيل المثال، فإنه يتمدد لدى انتقاله من بيئة الضغط المرتفع الى بيئة ضغط منخفض. وعندما يتمدد الهواء تنخفض درجة حرارته، وهذه ظاهرة يمكن ان يلمسها أي شخص بمجرد ان يضع يده أمام هواء يخرج من عجلة سيارة، إذ سيشعر أنه بارد، مع أنه لم يكن كذلك داخل العجلة.
وتفسير ذلك بسيط جدا، ويتلخص في أنه كلما ابتعدنا على الأرض، انخفضت كثافة الهواء. والمعروف ان الحرارة في أي نظام تعتمد بشكل مباشر على كمية المادة المتوفرة، وعليه فإن الهواء يبرد كلما ارتفعنا في الجو لأن حجم المادة ينخفض أيضا.
ومن جهة أخرى، تلعب حرارة الأرض نفسها دورا في هذا الأمر. فكوكب الأرض يسخن بفعل الطاقة الشمسة، وجزء من هذه الحرارة يرتد الى الأعلى عن الغلاف الغازي ولا يصل الى الجزء الأسفل منه أبدا. ويضاف الى ذلك ان الغلاف الجوي يعمل بمثابة “البيت الزجاجي” حيث يعكس جزءا من الطاقة الحرارية الى سطح الأرض، في الوقت الذي تكون فيه من الصعب نسبيا، استعادة هذه الطاقة على ارتفاعات عالية باعتبار ان جزءا كبيرا من الحرارة، كما ذكرنا، يضيع في الفضاء الخارجي.
وظاهرة تمدد الهواء تلعب دورا كبيرا في حدوث الرعد الذي ينجم عن البرق، الذي يتمثل في الكترونات تتدافع بين الغيوم أو تنطلق من غيمة نحو الأرض، فترتفع حرارة الهواء المحيط بالبرق حتى تصل الى نحو 50 ألف درجة فهرنهايت.
وأثناء انخفاض حرارة الهواء الساخن، تحدث ردة فعل في الهواء المجاور نتيجة التمدد والتقلص خلال فترة وجيزة، الأمر الذي يؤدي الى دوي أو رعد يمكن سماعه من مسافة تصل الى 10 أميال. والمشهد الصوتي البصري للبرق والرعد هو مزيج ديناميكي يعكس اهتزاز جزيئات الهواء بفعل قوى كهربائية.
مواقع النشر (المفضلة)