آشنايي با لايه هاي جو

اتمسفر زمين را بر حسب چگونگي روند دما، اختلاف چگالي، تغييرات فشار، تداخل گازها و سرانجام ويژگيهاي الكتريكي به لايه‌هاي زير تقسيم كرده‌اند:
1- تروپوسفر (Troposphere)
2- استراتوسفر (Stratosphere)
3-مزوسفر (Mesosphere)
4-يونسفر (Ionosphere)
5- اگزوسفر (Exosphere)

1-تروپوسفر

تروپوسفر پايين ترين لايه اتمسفر است كه خود از لايه هاي كوچكتري تشكيل شده است.
وجه تمايز اين لايه با ديگر لايه هاي اتمسفر، تجمع تمامي بخار آب جو زمين در آن است؛ به همين دليل بسياري از پديده هاي جوي كه با رطوبت ارتباط دارند و عاملي تعيين كننده در وضعيت هوا به شمار مي آيند (از قبيل ابر، باران، برف، مه و رعد و برق) تنها در اين لايه رخ مي دهند.
منبع حرارتي لايه تروپوسفر انرژي تابشي سطح زمين است. از اين رو با افزايش ارتفاع با كاهش دما مواجه خواهيم بود.
ضخامت تروپوسفر، از شرايط حرارتي متفاوتي كه در عرضهاي جغرافيايي مختلف حاكم است تبعيت مي كند. اين ضخامت معمولاً از 17 تا 18 كيلومتر در استوا به 10 تا 11 كيلومتر در مناطق معتدل و 7 تا 8 كيلومتر در قطبها تغيير مي كند.

2-استراتوسفر

لايه استراتوسفر بر روي لايه تروپوسفر قرار دارد و ضخامت متوسط آن حدود 23 كيلومتر است. در 3 كيلومتر اول استراتوسفر، دماي هوا ثابت است اما در قسمتهاي بالاتر دماي هوا با ارتفاع افزايش مي يابد.
در استراتوسفر به ندرت ابر تشكيل مي شود و تنها در شرايط ويژه اي ممكن است ابرهاي كوهستاني به نام ابرهاي مرواريدي در ارتفاع 21 تا 29 كيلومتري از سطح زمين ظاهر شوند كه علت وجود آنها حركات موجي شكل هوا از سوي موانع مي باشد.
از ديگر ويژگيهاي مهم استراتوسفر وجود ازن در اين لايه است كه بخصوص در ارتفاع 20 تا 30 كيلومتري سطح زمين بر اثر واكنشهاي مختلف فتوشيميايي بدست مي آيد. مقدار ازن در اين لايه معمولاً روند فصلي دارد حداكثر آن در بهار و حداقل آن در پاييز مشاهده مي شود.

3-مزوسفر

در بالاي لايه گرم ازن لايه مزوسفر قرار دارد كه دما در آن متناسب با افزايش ارتفاع با آهنگ 3/0 سانتيگراد به ازاي هر 100 متر كاهش مي يابد به طوريكه دما در مرز فوقاني آن در ارتفاع 80 تا 90 كيلومتري به 80- درجه سانتيگراد مي رسد. و نتيجه اين دماي پايين انجماد بخار آب ناچيز موجود در اين لايه است كه باعث بوجود آمدن ابرهاي شب تاب مي شوند. اين ابرها درتابستان و در عرضهاي بالا ديده مي شوند. مزوسفر سردترين لايه اتمسفر تلقي مي شود.

4-يونوسفر

از بخش فوقاني مزوسفر تا ارتفاع تقريبي 1000 كيلومتري اتمسفر زمين، بار الكتريكي شديدي حاكم است كه زاييده وجود يونها و الكترونهاي آزاد است. در حقيقت پرتوهاي پر انرژي خورشيد كه از فضاي خارج به طبقات بالايي اتمسفر وارد مي شوند باعث گسستگي پيوند يا يونيزاسيون مولكولها و اتمها مي شوند. بر اثر يونيزاسيون، الكترون آزاد مي شود و باقي مانده اتم به صورت يون در مي آيد؛ به همين علت اين لايه از جو را يونوسفر ناميده اند.
شدت يونيزاسيون در تمام ارتفاعات يونسفر يكسان نيست؛ بنابراين لايه هاي متفاوت با تراكم الكترون و يون متفاوت با ارتفاعات مجاور خود در يونسفر وجود دارد؛
اين لايه ها در ارتباطات راديويي اهميت بسياري دارند. اين لايه ها عبارتند از لايه هاي D,E,F .

5-اگزوسفر

شرايط موجود در يونوسفر در اين لايه نيز حاكم است؛ بدين معني كه گازها در اين لايه همچنان قابليت هدايت الكتريكي خود را حفظ مي كنند. سرعت ذرات در اين لايه بسيار زياد است و در مواردي به 2/11 كيلومتر در ثانيه مي رسد.
اگزوسفر لايه گذار جو به فضاي كيهاني به شمار مي آيد كه بخش فوقاني آن را در ارتفاع بيش از سه هزار كيلومتري از سطح زمين برآورد كرده اند.

دما و لايه‌هاي جوي

دماي جو زمين همراه با ارتفاع تغيير مي‌کند؛ رابطه رياضي بين دما و ارتفاع مابين لايه‌هاي مختلف جو متغير است:
تراپوسفر ، 0- 7.17 کيلومتر ، دما با افزايش ارتفاع کم مي‌شود.
استراتوسفر ، 7.17 - 50 کيلومتر ، دما با افزايش ارتفاع زياد مي‌شود.
مزوسفر ، 50 – 80.85 کيلومتر ، دما با افزايش ارتفاع کم مي‌شود.
ترموسفر ، 80.85 - + 640 کيلومتر دما با افزايش ارتفاع زياد مي‌شود.
اگزوسفر
مرزهاي بين اين مناطق تروپوپوز ، استراتوپوز و مزوپوز نامگذاري شده‌اند. ميانگين دماي جو در سطح زمين 14 درجه سانتيگراد است.

فشار

فشار جو نتيجه مستقيمي از وزن هواست. اين به اين معني است که به همراه مکان و زمان تغيير مي‌کند چون مقدار (و وزن) هواي بالاي زمين به همراه مکان و زمان تغيير مي‌کند. فشار جوي در اتفاع حدود 5 کيلومتري تقريبا به اندازه 50% سقوط مي‌کند. ميانگين فشار جو در سطح دريا حدود 101.3 کيلو پاسکال است. (حدود 14.7 پوند بر اينچ مربع)

جرم و جرم حجمي

جرم حجمي هوا در سطح دريا حدود 1.2 کيلو گرم بر متر مکعب است. اين جرم حجمي با افزايش ارتفاع کم و به همين صورت فشار آن کاهش مي‌يابد. مجموع جرم جو زمين در حدود 5.1 × 1018 کيلوگرم است که بخش بسيار ناچيزي از کل جرم زمين را تشکيل مي‌دهد. جرم حجمي فشار جو زمين با افزايش ارتفاع تغيير مي‌کنند. اين تغيير تقريبا مي‌تواند نمونه کاربردي Barometric formula باشد.

مناطق مختلف جوي

مناطق جوي به چند طريق نامگذاري مي‌شوند:
يونوسفر: منطقه‌اي که شامل يونها مي‌شود: تقريبا مزوسفر و ترموسفر تا حدود 550 کيلومتر.
اگزوسفر: بالاي يونوسفر ، جايي که جو به طرف فضا رقيق مي‌شود.
لايه اوزون: يا اوزونوسفر ، حدود 10 - 50 کيلومتري جايي که اوزون استراتوسفري يافت مي‌شود. بايد توجه داشت در داخل اين منطقه اوزون از نظر حجم يک عنصر فرعي است.
مگنتوسفر: اين منطقه جايي است که ميدان مغناطيسي زمين با بادهاي خورشيدي مقابله مي‌کند. اين لايه براي دهها هزار کيلومتر در فاصله زيادي از خورشيد ادامه دارد.
کمربندهاي تشعشعي وان آلن: مناطقي هستند که ذرات از طرف خورشيد متراکم مي‌شوند

هوا و هوا شناسي

در قديم‌ترين ادوار زندگي، بشر با عوامل طبيعي در پيكار و ستيز بود و چون در اين كشاكش ظفري نمي‌يافت و مأيوس مي‌گرديد آنرا خشم خدايان مي‌دانست.
ناآگاهي مردم ازمن? قديم از باران و باد و طوفان و نظاير آن سبب شد تا براي هر عامل طبيعي خدايي خلق شود و در هر اقليمي فراخور آن محيط بت هايي تراشيده شد و ربه‌النوعي به‌وجود آمد. پلوتن (خداي دريا) وستا (خداي آتش) و ده ها خداي ديگر.
اولين اقوامي كه دربار? شناسايي هوا و عوامل آن دست‌اندر كار بوده‌اند بايد مردم جزاير درياي اژه و درياي مديترانه را دانست و به دنبال آن دريانوردان كارتاژ و درياي شمال دربار? مسير باد و مواقع طوفاني و جريانات دريايي و حوادث جوي تجربه‌هايي اندوختند. اصولاً ملوانان به علت نوع كار خود مجبور بودند كه از استادان و پيش‌كسوتان خويش امور دريا‌داري را كه قسمت مهم آن شناخت عوامل آسماني بود بياموزند، در اين خصوص حق بزرگي در امر هواشناسي بر گردن ما دارند.
ادموند هالي اولين شخصي است كه به سال 1688 نقشه‌اي از مسير بادهاي تريد (Trade) شمال شرقي و تريد جنوب شرقي تهيه كرد و آنرا به‌طبع رساند. گرچه اين نقشه كاملاً ابتدايي و خلاصه بود ولي مي‌شود هالي را اولين طراح نقشه‌هاي اقليمي و پيشقدم علم هواشناسي دانست. پيشرفت اصلي هواشناسي را بايد در حقيقت پس از اختراع تلگراف در سال 1849 دانست چه بعد از آن امكان داشت به موقع و سريع اتفاقات و پيش‌آمدهاي جوي را براي مراكز هواشناسي فرستاد و مورد استفاده قرار داد. هواشناسي چنانكه بعداً گفته خواهد شد كاري نيست كه يك كشور يا يك منطقه به تنهايي انجام بدهد و تا تمام كشورها با هم همكاري لازم را به‌عمل نياورند نتيجه‌اي حاصل نخواهد شد. دو كشوري كه در اين راه پيشقدم شدند انگليس و فرانسه بودند كه در اواسط قرن نوزدهم اخبار مربوط به هوا را با يكديگر مبادله نمودند و بعدها كشور اسپانيا و دولتهاي سوئد، آلمان و به‌تدريج ساير ملل اروپايي و امريكاي شمالي در امر هواشناسي با يكديگر تماس و ارتباط برقرار كردند. امروزه در اروپا بيش از 600 ايستگاه مهم هواشناسي مشغول كار است و در هر 24 ساعت 4 بار اتفاقات و حوادث و احتمالات جوي را بازگو و پيش‌بيني نموده و از فرستنده‌هاي خود به‌خارج جهت اطلاع ديگران مخابره مي‌كنند.
آنچه هواشناس و علم هواشناسي با آن سروكار دارد دنيايي است بي‌رنگ و اقيانوسي است بي‌انتها كه گرداگرد كر? ارض را فراگرفته و خارج شدن از آن كاري است بس مشگل و دشوار و شناختن رموز آن علمي است بس پيچيده و پر از استثناء که ما آنرا بي‌دردسر در سه حرف تلفظ مي‌كنيم «هوا».

مفاهيم آب و هوا و هواشناسي

هوا : شرايط جوي موقت و معيني كه براي مدتي كوتاه در يك مكان معين غالب مي‌گردد هوا ناميده مي‌شود.(Weather)
آب و هوا : به مجموعه‌ايي از ميانگين‌هاي شرايط جوي دراز مدت براي يك منطقه «آب و هوا» گفته مي‌شود.(Climate)
متئورا : (Meteore) به مجموعه پديده‌هاي اتمسفري نظير ابر‌ـ مه‌ـ باران‌ـ برف‌ـ باد‌ـ طوفان و رعد و برق نور قطبي ......... متئورا گفته مي‌شود (اين كلمه در يونان باستان به آسمان اطلاق مي‌شده است)
هواشناسي : در مقياس جهاني تركيبي از مطالعات فيزيكي اتمسفر و پديده‌هاي آنهاست و به دو بخش اصلي تقسيم مي‌شود.
هواشناسي ديناميك‌ : بوسيله قوانين مكانيك و ترمنوديناميك حالات اتمسفر مطالعه مي‌شود.
هواشناسي سينپوتيك : از طريق تجربي و تهيه نقشه‌هاي سينپوتيك كه در ساعات معيني تهيه مي‌شود. اوضاع هوا مورد بررسي قرار مي‌گيرد و يكي از كارهاي عمده آن پيش‌بيني هواي آينده است.
اقليم شناسي : با استفاده از نتايج ارقام و داده‌ها شرايط محيط جغرافيايي و زميني را مورد مطالعه قرار مي دهد. در حقيقت اقليم‌‌‌شناسي روابط حيات و حوادث ديگر طبيعي را با حوادث اتمسفري بررسي نموده و اثرات پديده‌هاي جوي را در حيات موجودات زنده از جمله انسان معين مي‌كند.
هوا چيست؟ جو (اتموسفر Atmosphere) يا هوايي كه در هر 24 ساعت ما آنرا 21600 بار تنفس مي‌كنيم سراسر كر? زمين را فرا گرفته است و ادام? حيات هيچ موجود زنده‌اي بدون آن ممكن نيست. ارتفاع جو را تا 400 كيلومتر مي‌توان به‌حساب آورد اما برخي آثار جوي و ارتعاشات نوري باعث شده است كه تا 1000 كيلومتري هم بشود وجود هوا را تخمين زد (وجود هوا هيچگاه يك‌مرتبه قطع نمي‌گردد آنقدر از غلظت آن كاسته مي‌شود تا به‌جايي كه ديگر هوا خاصيت اصلي خود را از دست مي‌دهد. بدين لحاظ براي آن مرز مشخصي نمي‌توان تعيين كرد) تركيبات هوا در مجاورت زمين تا ارتفاع 20 كيلومتري تقريباً ثابت است و براي اولين بار در نيم? دوم قرن هيجدهم لاووزايه دانشمند و شيميدان معروف فرانسوي ثابــــت كــرد كــه هوا از 78% آزت و 21% اكسيژن و 9 / 0 (نُه دهم) آرگون و چند گاز ديگر و مقداري بخار آب تشكيل شده است.
عناصري كه تركيبات فوق را تكميل مي‌كنند عبارتند از: گاز كربنيك، هيدروژن، آرگون، نئون، هليوم، گريپتون و گزنون كه مجموعاً 1% تركيبات هوا را تشكيل مي‌دهند. هريك از عناصر فوق نقشهاي مهمي در حفظ و حراست كر? ارض به‌عهده دارد كه بحث در آن از حوصل? مقاله ما خارج است.
هر قدر از سطح زمين بالاتر رويم در ازاء هر 100 متر هواي معمولي حدود يك درجه از حرارت هوا كاسته مي‌شود. اين حالت فقط تا ارتفاع 30 كيلومتري زمين ادامه دارد و در اين ارتفاع درج? حرارت به 50 درجه زير صفر مي‌رسد از اين پس گاهي درج? حرارت بالا آمده و زماني باز به زير صفر مي‌رود.

نموداري از طبقات مختلف جو، تغييرات درجه حرارت و فشار هوا
هوا چون پوششي زمين را از سرما و گرماي شديد حفظ مي‌كند چه اگر وجود نداشت صرف‌نظر از قطع تنفس و عدم انجام عمل احتراق تابش شديد و مستقيم نور خورشيد و گرماي بسيار شديد در روز و سرماي بسيار شديد در شب زندگي را غيرممكن مي‌ساخت.
اطلاعات و گزارشهاي هواشناسان به سبب نداشتن وسايل كافي محدود به قسمت تحتاني جو و حداكثر تا ارتفاع 10 كيلومتري زمين مي‌باشد، در حالي كه در طبقات بالاتر جريانها و كورانهاي شديد گرما و سرما و انعكاسات مختلفي وجود دارد كه در وضع آب و هواي زمين كاملاً مؤثر بوده است و سبب حوادثي غيرقابل پيش‌بيني مي‌گردد. عدم اطلاع از طبقات فوقاني هوا در ساعات مختلف شبانه‌روز باعث شده است كه هواشناسان نتوانند پيش‌بيني خود را به‌طور دقيق از چند ساعت يا به‌طور كلي از چند روز تجاوز دهند.
در صورت وجود اقمار مصنوعي و ايستگاههاي فضايي و ارتباطات وسيع و فوري در بين ملل مختلف چه بسا بتوان تغييرات جوي چند ماه و يا چند سال آينده را نيز قبلاً محاسبه و پيش‌بيني نمود و بديهي است در صورت تكامل امر هواشناسي تا آن درجه، اين امر چه اثرات مهمي در امور مختلف اقتصادي در برخواهد داشت. اما چرا در قسمتهاي مختلف سطح كر? زمين آب و هواهاي مختلفي پديد آمده است؟ چگونه باران تشكيل مي‌شود؟ باد چرا مي‌وزد؟ ابرها از كجا پديدار مي‌گردند؟ و هزاران چراهاي ديگر خود بحث مفصلي دارد كه بايد علت آنرا در عوامل مختلف تغييردهند? آب و هوا از جمله: درج? حرارت، فشار هوا و مقدار رطوبت جستجو كرد. نور خورشيد در فضا به تنهايي حرارتي ندارد ولي چون بر جسمي تصادم كند در محل برخورد ايجاد حرارت كرده منعكس مي‌گردد. مقدار حرارت توليد شده بستگي دارد: اول با وضع سطح منعكس‌كنند? نور چه هر اندازه سطح مزبور صاف و صيقلي باشد ميزان درج? حرارت بيشتر است و بالعكس؛ دوم با مقدار مساحت منعكس‌كنند? نور و بالاخره با مقدار زاوي? تابش و مدت زمان برخورد نور با جسم ديگر. هر قدر نور بر محلي عمود بتابد و هر اندازه زمان طولاني‌تر گردد درج? حرارت بيشتر و با دوام‌تر خواهد بود آنچه در تغيير درج? حرارت مؤثر است عبارتند از:
1- فاصله از خط استوا؛ 2- فاصله از دريا؛ 3- بلندي و ارتفاع سطح زمين؛ 4- باد؛ 5- رطوبت.
دوري و نزديكي به خط استوا در مقدار درجه حرارت هر منطقه تأثير بسيار زيادي دارد چون زمين كروي شكل است مسلماً به‌تمام نقاط آن نور يكسان نمي‌تابد. در نواحي استوايي به‌علت عمودي تابيدن نور خورشيد درج? حرارت كاملاً زياد است و هرچه به قطبين نزديك شويم از مقدار حرارت كاسته خواهد شد و تابش نور به‌ صفر مي‌رسد. براي روشن شدن مطلب فرض كنيد نوري را كه از خورشيد به زمين مي‌تابد بشود به سه قسمت مساوي 1 و 2 و 3 تقسيم كرد (شكل 2) نور قسمت 2 به منطق? استوا (قوس كوچك BC) به‌طور عمود مي‌تابد. نور قسمت (1) به طور مايل به منطق? معتدل? شمالي و قطب شمال مي‌تابد (قوس بزرگ AB) و نور 3 به طور مايل به منطق? معتدل? جنوبي و قطب جنوب (قوس بزرگ CD) و چنانكه در شكل مشاهده مي‌شود از دو نور 1 و 3 مقداري هم مصرف نشده در جو زمين امتداد مي‌يابد. چون خوب دقت شود قوس AB و CD هركدام به تنهايي دو برابر قوس BC است و اگر بخواهد با انداز? آن گرم شود احتياج به نوري تقريباً 2 برابر نور BC دارند در حالي كه نوري مساوي آن بلكه كمتر دريافت مي‌كنند و بدين ترتيب هرچه از خط استوا دورتر شويم درج? حرارت كمتر خواهد بود. اشكال كار و تقسيم حرارت به همين جا ختم نمي‌شود اگر تابش نور بر كره هميشه به حالت فوق‌ بود (اول بهار و اول پاييز) نور به هر دو نيمكر? شمالي و جنوبي به طور مساوي مي‌تابيد و بسياري از تغييرات آب و هوايي از جمله فصول چهارگان? پاييز، زمستان، بهار، تابستاني وجود نداشت.

وضع تابش نور خورشيد بر مناطق استوا، معتدل? شمالي و جنوبي، قطب شمال و جنوب
چون محور زمين در حدود 23 درجه 27 دقيقه بر سطح مدار گردش خود به دور خورشيد مايل است در طي هر سال وضع تابش نور در دو نيمكره فرق مي‌كند
نور خورشيد در هر 6 ماه به تدريج بر يك نيمكره 23 درجه و 27 دقيقه بيشتر از نيمكر? ديگر مي‌تابد و سبب گرماي آن نيمكره (تابستان) و سرماي نيمكر? ديگر (زمستان) خواهد بود و در 6 ماه دوم سال بالعكس

كجي و ميل محور زمين بر مدار حركت انتقالي و ايجاد فصول مختلف
2- دوري از دريا و نزديكي به آن- خشكيها زود گرم مي‌شوند و زود گرمي را از دست مي‌دهند. درياها برعكس به تدريج گرم مي‌شوند و به همان ترتيب هم گرما را از دست مي‌دهند. بدين جهت درياها هميشه محيط خود را معتدل‌تر نگاه مي‌دارند و بر روي سواحل مجاور خود تا كيلومترها اثر مي‌گذارند و بالنتيجه سبب تغيير آب و هواي آن منطقه مي‌گردند و ايجاد استثناء در كار آب و هواي منطقه‌اي سطح كره مي‌نمايند.
3- بلندي و ارتفاع سطح زمين- چنانكه در قسمت جو گذشت در هر 100 متر ارتفاع حدود يك درجه از گرمي هوا كم مي‌شود بنابراين نواحي كوهستاني و ارتفاعات و فلاتها نسبت به جلگه‌ها و سرزمينهاي پست داراي درج? حرارت كمتري مي‌باشند. در تابستان در اطراف همين تهران خودمان با دور شدن كمتر از 100 كيلومتر و در عرض چند ساعت مي‌شود به نقاطي رفت كه يكباره گرماي 40 درجه تهران را به 20 حتي 15 درجه تقليل داد، و حتي شما در منطق? گرم استواي كه حرارت جهنمي برپا كرده است، در فاصل? چند صد كيلومتر در ارتفاعات برفهايي را مشاهده خواهيد كرد كه سال به‌سال هرگز آب نمي‌شود. تقريباً مي‌توان گفت دامن? كوه شبيه خط استوا است و ارتفاعات آن مانند عرض جغرافيايي هرچه از كوه بالاتر رويم همان خاصيت را خواهد داشت كه از خط استوا دور شويم.
4- باد در تغيير درج? حرارت نقش بسيار مهمي را بازي مي‌كند- باد از اختلاف فشار دو منطق? كم و زياد ايجاد مي‌گردد (فشار هوا را بعداً خواهيم ديد). همچنانكه آب از بلنديها سرازير مي‌گردد هواي مناطق فشار زياد هم به‌طرف نواحي داراي فشار كم سرازير مي‌شود و اين حركت هوا را از محلي به محلي ديگر باد مي‌گويند. باد ممكن است در اثر عبور از روي مناطق مختلف با خود سردي، گرمي، رطوبت، خشكي، خاك، خاشاك، همراه داشته باشد و سبب تغيير درج? حرارت گذرگاه خود شود و يا آنكه چندين بار محمولات خود را عوض كند.
باد را امروزه به وسيل? بادسنج (آني‌مامتر) اندازه مي‌گيرند و اين خود كاري است بسيار مهم چه در گذشته كسي سر از كار اين موجود سركش در نمي‌آورد و نمي‌دانست كه او كيست، چيست، چه شكلي دارد، از كجا مي‌آيد و به كجا مي‌رود بادسنج انواع مختلف دارد نوع فنجاني آن در دبيرستان شمار? 1 هدف در محل هواشناسي موجود است.

بادسنج (آني‌مامتر) ايستگاه هواشناسي دبيرستان شمار? يك هدف - (1) بادسنج فنجاني؛ (2) جهات چهارگانه؛ (3) سمت وزش باد؛ (4) نشان‌دهنده سرعت باد.
ساختمان آن بدين ترتيب است كه سه فنجان را بر روي ميل? سه‌شاخه طوري نصب مي‌كنند كه سر هر شاخه يك فنجان قرار بگيرد بعد ميل? ديگري را به طور عمود از وسط اين سه‌شاخه طوري عبور مي‌دهند كه سه‌شاخه هم‌سطح افق قرار بگيرد و در حول ميل? عمودي بچرخد كوچك‌ترين وزش باد در اثر تصادم با داخل فنجانها، آنها را به حركت وادار مي‌سازد. تعداد گردش فنجانها به وسيل? سيمي به دستگاه ديگري منتقل شده ضبط مي‌گردد و معمولاً هر پانصد بار گردش مساوي است با سرعت 1600 كيلومتر در ساعت. براي تعيين سمت باد ميله اي را به صورت پيكان، كه داراي دمي پهن مي‌باشد به بدن? پاي? بادسنج قرار مي‌دهند و جهت باد در اثر تماس با دم پيكان نوك پيكان را در سمت وزش خود قرار مي‌دهد. در گذشته اندازه‌گيري باد و تقسيم‌بندي آن كمتر مورد توجه دانشمندان بوده است يا بهتر بگوييم شايد نمي‌توانستند آنرا اندازه بگيرند و فقط نوع آن را با كلماتي مانند طوفان، نسيم، باد ملايم، باد تند و ملايم معين مي‌كردند و اصولاً اندازه‌گيري اين موجود سركش و نامرئي كه هركجا بخواهد مي‌رود و به هر جا اراده كند مي‌وزد و گاهي لطافت و لذت به ارمغان مي‌آورد و زماني خرابي و زوال، كاري است بسي مشكل. در اطراف خليج گينه بادي از طرف صحرا مي‌وزد كه هارماتان Harmatan نام دارد و با تمام گرد و خاكي كه با خود مي‌آورد سبب بهبودي بسياري از امراض مي‌گردد و اهالي به آن لقب باد دكتر داده‌اند. البته بادها زماني هم باعث خرابي و طوفانهاي بنيادكن مي‌گردند مانند تورنادو در جنوب ايالات متحده امريكا كه در چند دقيقه مليونها دلار و سالها زحمت را درهم مي‌كوبد و يا طوفانهايي كه بر روي اقيانوس اطلس ايجاد مي‌شود و ارتفاع امواج را از 10 متر تجاوز مي‌دهد.
اولين بار به سال 1805 درياسالار بوفورت Bufort توانست براي استفاد? شخصي خود مقياسي براي اندازه‌گيري باد درست نمايد و آنرا به دوازده نوع تقسيم نمود كه جدول نامبرده تا به امروز تكميل گرديده و به نام خود او (بوفورت Bufort) معروف است و براي نشان دادن جهت باد روي نقشه‌هاي هواشناسي و پيش‌بيني هوا از خطوط به شكل پيكان استفاده مي‌كند. (شكل 11) و براي تعيين سرعت آن به انتهاي پيكانها خطوط كوچك پرمانندي اضافه مي‌كنند كه تعداد پرها حاكي از سرعت باد خواهد بود پيكانهاي بدون پر سرعت باد را در حدود 3 الي 4 مايل در ساعت و همچنين پيكانهاي بيش از 6 پر سرعت باد را بيش از77 مايل در ساعت تعيين مي‌نمايند.
باد به دو نوع دائمي و موسمي تقسيم مي‌گردد- بادهاي دائمي همانهايي هستند كه بر اثر ايجاد مناطق فشار كم و فشار زياد در نواحي مختلف كره برحسب گرمي و سردي هوا به علت دوري و نزديكي از خط استوا ايجاد مي‌گردند و عبارتند از بادهاي تريد (Trade) شمال شرقي و تريد جنوب شرقي كه از مدار رأس‌الجدي و رأس‌السرطان كه به ترتيب 23 درجه و 27 دقيقه جنوب و شمال خط استوا واقع‌اند به طرف خط استوا مي‌وزند.
بادهاي غربي كه از مغرب به مشرق در مناطق معتدله شمالي و جنوبي در حركتند. بادهايي كه از نواحي فشار زياد قطب به مناطق فشار كم مناطق معتدله سرازيرند. بادهاي موسمي در فصول مختلف به علت تغيير درج? حرارت و فشار زياد از خشكي به دريا و بالعكس (كه در قسمت حرارت و دوري و نزديكي به دريا بدان اشاره شده) تغيير جا مي‌دهند. علاوه بر آنچه گفته شد بادهاي محلي بسيار نيز وجود دارند كه در هر گوشه و كنار مي‌وزند و نبايد از نظر هواشناس دور گردد.
5- رطوبت نيز از عوامل مؤثر تغيير درج? حرارت است- در اثر تابش آفتاب بر نواحي مرطوب و درياها آب آن نواحي تبخير شده به طرف آسمان صعود مي‌كند و يا در اثر وزش باد رطوبت از محلي به محلي انتقال مي‌يابد و به علت تصادم با باد ديگر و يا دامنه‌هاي كوهستان به بالا صعود مي‌كنند و چون به نواحي سردتر برسد حرارت خود را از دست مي‌دهند و مقداري از بخار آب به صورت مايع در مي‌آيد و يا به شكل بلور به دور مولكولهاي ديگر جو حلقه مي‌زند در اين وقت هوا به حالت اشباع مي‌رسد و ديگر قابليت جذب رطوبت را ندارد و ما در اين حالت بخارات آب و ذرات اشباع شد? جو را به صورت توده‌هاي ابر مي‌بينيم.
ابر- برحسب مقدار بخار آب و قدرت صعود هوا و سردي و گرمي زمين ابرها اشكال مختلفي به خود مي‌گيردند و هرچه حرارت بيشتر باشد تبخير آب سريعتر و ضخامت ابرها بيشتر و فواصل آنها با زمين كمتر است، در اين صورت هوا بسرعت اشباع مي‌شود و دانه‌هاي باران بر زمين نازل مي‌گردد.
ابرها انواع و اقسام دارند. برخي شبيه پري سفيد و پراكنده هستند. بعضي شبيه توده‌هاي انبوه پنبه و كپه‌اي شكل مي‌باشند و گاهي شكل امواج متلاطم خاكستري رنگ دريا يا كرانه‌هاي شني موجدار ساحل را به خود مي‌گيرند. اولين كسي كه ابرها را تقسيم‌بندي نمود لاك هاوارد Lakhavarde به سال 1802 بوده گرچه تقسيم‌بندي او جزئي و مقدماتي بود ولي بعدها سازمانها و كميته‌هاي بين‌المللي هواشناسي در سالهاي 1894-1922 دنبال تحقيقات نامبرده را گرفتند و سرانجام در سال 1930 اطلسي جامع از انواع ابرها و خواص آنها تهيه گرديد. در اين اطلس ابرها به بيش از 10 نوع تقسيم شده است. ساده‌ترين شكل ابر «سيراس Sirrus» نام دارد و شبيه پرهاي سفيد جدا از هم مي‌باشد كه بيشتر پيشاپيش جبهه‌هاي گرم و سيكلن‌ها در حركت است. سيراس هميشه حداكثر ارتفاع را دارد و گاهي ارتفاع آن از سطح زمين تا 8000 متر هم مي‌رسد ولي از خود باراني ندارند. ابرهاي باراني را نيمبوس يا كومولونيمبوس (Cumulonimbus) مي‌گويند و اغلب به صورت توده‌هاي درهم فشرده تيره رنگ ديده مي‌شوند و بيشتر از ساير ابرها ضخامت دارند. ارتفاع آنها از سطح زمين كم است و بندرت به 1500 متر مي‌رسد و اغلب در مراكز فشار كم و يا در محل تصادم توده‌هاي هواي سرد با جبهه‌هاي هواي گرم تشكيل مي‌گردند و باراني رگبارآسا به زمين نازل مي‌كنند.
باران‌سنج- مقدار باران را به وسيله ظروفي كه شبيه سطل باريكي مي‌باشدو در روي آن ظرفي قيف مانند قرار دارد اندازه مي‌گيرند.
ظرف باران‌سنج ايستگاه هواشناسي دبيرستان شماره يك هدف براي اندازه‌گيري سرپوش قيف‌مانند آنرا برداشته با خطكش مدرج آب لوله دروني را اندازه مي‌گيريم

باران از داخل قيف وارد لول? باريك درون سطل مي‌شود و در موقع لزوم قيف را برداشته با خط‌كش مخصوصي (شكل 6) آنرا اندازه گرفته و مقدار آنرا مي‌خوانند.
رطوبت و خشكي هوا را با ميزان‌الحرار? خشك و تر اندازه مي‌گيرند. ميزان‌الحرار? خشك و تر از يك ميزان‌الحرار? خشك معمولي و يك ميزان‌الحرار? تر تشكيل شده است. در كنار ميزان‌الحرار? تر ظرف آبي قرار دارد و به‌وسيل? نوار پارچه‌اي به مخزن ميزان‌الحرار? تر وصل است و پارچه همواره اطراف ميزان‌الحرار? تر را مرطوب نگاه مي‌دارد. اين ميزان‌الحراره‌ها را در جعبه‌اي مطابق (شكل 7) نگاه مي‌دارند تا از تابش مستقيم آفتاب محفوظ بماند طرز كار اين دستگاه بدين قرار است. ميزان‌الحرار? خشك درج? حرارت معمولي هوا را نشان مي‌دهد در صورتي كه هوا خشك باشد و رطوبتي نداشته باشد آبي كه در پارچ? مجاور ميزان‌الحراره تر قرار دارد تبخير مي‌شود و براي عمل تبخير مقداري از حرارت هواي اطراف صرف مي‌گردد و هوا خنك مي‌شود و درج? حرارت ميزان‌الحراره پايين مي‌آيد ولي اگر هوا نزديك به اشباع باشد و مقدار رطوبت نيز زياد گردد ديگر از پارچ? مرطوب آبي تبخير نمي‌شود و ميزان‌الحرار? تر همان درجه‌اي را نشان خواهد داد كه ميزان‌الحرار? خشك نشان مي‌دهد. پس هرچقدر اختلاف دو حرارت‌سنج بيشتر باشد هوا خشك‌تر و هرچقدر اختلاف كم باشد رطوبت هوا زياد است.
ادامه دارد....
/خ