اشاره ای به انگیزۀ مقالۀ «هوا و هواشناسی» که در سال ١٣٤٤ (٤٣ سال پیش) نگاشته شد:   گروه فرهنگی هدف (١) که در سال ١٣٣٠ (نزدیک به ٦٠ سال پیش) به همت «استاد احمد بیرشک» و تنی چند از معلمانِ عاشقِ جوانان تأسیس شد، نخستین مؤسسه فرهنگی گروهی بود که با جمع شدن گروهی معلم به دور هم در ایران (و کم نظیر در جهان) پـدیـد آمـده اسـت (٢) و طی نزدیک به ٣٠ سال تلاش ایثارگرانه و خدمت انبیایی یکی از معدودترین مراکز آموزشی و تربیتی جهان بود که علاوه بر سطح آموزش، سطح تربیتی آن نیز به اوج خود رسید و مصداق واقعی «آموزش و پرورش» را به حد کمال رساند و به جرأت می توان گفت خدمات پرشمار جنبی و خارج از کلاس درس و مدرسه آن کم نظیر بوده است و آگاهی از ویژگی‌های آن برای مردمان امروزی ایران شگفت انگیز و باور نکردنی است (٣). این گروه به همراه سایر گروه ها و مدارس ملی (بخش خصوصی) در سال ١٣٥٨ منحل گردید. دبیرستان شماره ١ پسران، یکی از گل های سر سبد مدارس این گروه بود و «انجمن سالنامه» آن یکی از فعالیت های فوق برنامه، پر ثمر، آگاهی دهنده و درضمن ضبط کننده خاطرات نوجوانی و جوانان دانش آموز آن دبیرستان بود و اکنون (سال ١٣٨٧) که نگارنده این یادداشت را می‌نویسد هزاران دانش آموختۀ هدف که مردان بیشتر موفق در مصادر شغل های مهم یا بازنشسته در سنین بالای شصت سال می‌باشند... این کتاب سالنامۀ حدود ٥٠٠ صفحه ای با مطالب و تصاویر گوناگون را در صدر کتابخانۀ خود جای داده اند و گاه به گاه آن را ورق می‌زنند و  آن خاطرات شادی بخش برایشان زنده می شوند و با افتخار به فرزندان و حتی به نوه های خویش نشان می‌دهند و با لبخند عکس بچگی خود و مدرسه و کلاسها و تأسیسات گوناگون و مقاله ها و امتیازهای آن دوران را با غرور به ایشان می نمایانند. ١- بیرشک نامه، مجموعه مقالات. گردآورنده: دکتر موسی اکرمی. از انتشارات دانشگاه شهید بهشتی. سال ١٣٧٧. مقاله «بیرشک و هدف» از علی اکبر محمودیان ١٥٦-١٤٩. ٢- همان. (تا آن زمان مدارسی که به دست گروهی از معلمان اداره شود، وجود نداشت) ٣-١- کارنامه «بیست و هشت سال خدمت گروه فرهنگی هدف» ١٣٢٧ تا ١٣٥٥. ٣-٢- یادداشت های نگارنده

هوا و هواشناسی در دبیرستان شمارۀ ١ پسران هدف

تصویر جلد سالنامه ١٣٤٧-١٣٤٦ دبیرستان شماره ١ پسران هدف

     زندگی افراد ملل، چه آنها كه پیشرفته محسوب می‌شوند و چه آنها كه در حال رشد و توسعه هستند و یا در توحش و بربریت بسر می‌برند و روزگار می‌گذرانند، محكوم عوامل محیطی است كه آنان را احاطه كرده است.

     برف و باران و باد و طوفان و رعد و برق میدان محدودی در كرۀ زمین نمی‌شناسند و هرجا كه عوامل وجودی آن ایجاد گردد با بروز خسارات و تلفاتی هویدا می‌گردند و كودك، جوان، پیر، زن، مرد، كهنه و نو برای آنها یكسان است.

     اما انسان كه قادر است بر تمام عوامل طبیعی دست یابد و از رموز خلقتشان برای استفادۀ خود آگاه گردد می‌خواهد از اثرات وخیم یك طوفان یا ریزش باران به منظور استفاده و یا دفع خطرات آن آگاه شود تا از منافعش استفاده كند و از مضارش در امان باشد. از این رو علم هواشناسی به‌وجود آمده است و امروزه با استفاده از این علم خسارات به‌حداقل می‌رسد و برنامه‌های آبادانی تدوین می‌گردد زیرا هواشناسی فرماندۀ تحرك یك جامعه به‌شمار می‌آید و او است كه با قاطعیت در آسمان و زمین و دریا بشر را به حركت یا توقف و یا اختفا وامی‌دارد.

     برای اینكه دانش‌آموزان ارجمند با مسائل این علم و ابزار كار هواشناسان آگاهی یابند در دبیرستان شمارۀ یك هدف یك ایستگاه هواشناسی زیر نظر ادارۀ هواشناسی كل كشور ایجاد گردید كه در وهلۀ اول از فرهنگ‌پژوهی دانشمندان و مهندسان عالی‌مقام آن خصوصاً جناب آقای دكتر گنجی مدیركل هواشناسی و جناب آقای مهندس نوائی كه زحمات فراوانی در راه ایجاد ایستگاه متحمل شده و از هیچ‌گونه راهنمایی و مساعدت كوتاهی نفرموده‌اند صمیمانه به نام دانش‌آموزان و اولیای دبیرستان تشكر می‌كنیم و از خداوند قادر متعال می‌خواهیم همواره مؤید و موفق باشند و بتوانند خدمات با ارزش خود را بیش از بیش ادامه دهند.

     برای اینكه خوانندگان عزیز از چگونگی پیدایش این علم مستحضر گردند از استاد ارجمند خود آقای علی‌اكبر محمودیان خواستیم كه تاریخچۀ پیدایش این علم و چگونگی استفاده از ابزار ایستگاه هواشناسی را ساده‌تر مرقوم فرمایند تا مورد استفادۀ دانش‌آموزان قرار گیرد و به‌منظور اینكه با نویسندۀ مقاله آشنایی حاصل شود در ابتدا شرح حال و بیوگرافی ایشان را قرار دادیم. آقای علی‌اكبر محمودیان در تاریخ 1314 در تفرش متولد شده و تحصیلات ابتدایی و دبیرستانی خود را در تهران بخوبی گذرانده و سپس وارد دانشكدۀ ادبیات رشتۀ جغرافیا كه به آن علاقۀ وافری داشتند شدند و بعد از ختم تحصیلات، خدمات فرهنگی خود را آغاز نمودند و با دبیرستان هدف از همان ابتدا همكاری نزدیك داشتند.

     آقای محمودیان فعلاً ضمن تدریس عهده‌دار مقام معاونت دبیرستان می‌باشند. از زحمات و خدمات پرارزش ایشان و از اینكه استدعای انجمن سالنامه را پذیرفته و مقالۀ باارزشی با شواهد و مثال برای درج در سالنامه فرستاده‌اند صمیمانه تشكر می‌نماییم و از خداوند متعال توفیق خدمات بیشتری را برای ایشان آرزو داریم.

(از انجمن سالنامۀ سال 1344-1345 دبیرستان شمارۀ 1 پسران هدف)

مقاله:

هوا و هواشناسی

علی‌اكبر محمودیان

در قدیم‌ترین ادوار زندگی، بشر با عوامل طبیعی در پیكار و ستیز بود و چون در این كشاكش ظفری نمی‌یافت و مأیوس می‌گردید آنرا خشم خدایان می‌دانست.

     ناآگاهی مردم ازمنۀ قدیم از باران و باد و طوفان و نظایر آن سبب شد تا برای هر عامل طبیعی خدایی خلق شود و در هر اقلیمی فراخور آن محیط بت هایی تراشیده شد و ربه‌النوعی به‌وجود آمد. پلوتن (خدای دریا) وستا (خدای آتش) و ده ها خدای دیگر.

     اولین اقوامی كه دربارۀ شناسایی هوا و عوامل آن دست‌اندر كار بوده‌اند باید مردم جزایر دریای اژه و دریای مدیترانه را دانست و به دنبال آن دریانوردان كارتاژ و دریای شمال دربارۀ مسیر باد و مواقع طوفانی و جریانات دریایی و حوادث جوی تجربه‌هایی اندوختند. اصولاً ملوانان به علت نوع كار خود مجبور بودند كه از استادان و پیش‌كسوتان خویش امور دریا‌داری را كه قسمت مهم آن شناخت عوامل آسمانی بود بیاموزند، در این خصوص حق بزرگی در امر هواشناسی بر گردن ما دارند.

     ادموند هالی اولین شخصی است كه به سال 1688 نقشه‌ای از مسیر بادهای ترید (Trade) شمال شرقی و ترید جنوب شرقی تهیه كرد و آنرا به‌طبع رساند. گرچه این نقشه كاملاً ابتدایی و خلاصه بود ولی می‌شود هالی را اولین طراح نقشه‌های اقلیمی و پیشقدم علم هواشناسی دانست. پیشرفت اصلی هواشناسی را باید در حقیقت پس از اختراع تلگراف در سال 1849 دانست چه بعد از آن امكان داشت به موقع و سریع اتفاقات و پیش‌آمدهای جوی را برای مراكز هواشناسی فرستاد و مورد استفاده قرار داد. هواشناسی چنانكه بعداً گفته خواهد شد كاری نیست كه یك كشور یا یك منطقه به تنهایی انجام بدهد و تا تمام كشورها با هم همكاری لازم را به‌عمل نیاورند نتیجه‌ای حاصل نخواهد شد. دو كشوری كه در این راه پیشقدم شدند انگلیس و فرانسه بودند كه در اواسط قرن نوزدهم اخبار مربوط به هوا را با یكدیگر مبادله نمودند و بعدها كشور اسپانیا و دولتهای سوئد، آلمان و به‌تدریج سایر ملل اروپایی و امریكای شمالی در امر هواشناسی با یكدیگر تماس و ارتباط برقرار كردند. امروزه در اروپا بیش از 600 ایستگاه مهم هواشناسی مشغول كار است و در هر 24 ساعت 4 بار اتفاقات و حوادث و احتمالات جوی را بازگو و پیش‌بینی نموده و از فرستنده‌های خود به‌خارج جهت اطلاع دیگران مخابره می‌كنند.

     آنچه هواشناس و علم هواشناسی با آن سروكار دارد دنیایی است بی‌رنگ و اقیانوسی است بی‌انتها كه گرداگرد كرۀ ارض را فراگرفته و خارج شدن از آن كاری است بس مشگل و دشوار و شناختن رموز آن علمی است بس پیچیده و پر از استثناء که ما آنرا بی‌دردسر در سه حرف تلفظ می‌كنیم «هوا».

هوا چیست؟ جو (اتموسفر Atmosphere) یا هوایی كه در هر 24 ساعت ما آنرا 21600 بار تنفس می‌كنیم سراسر كرۀ زمین را فرا گرفته است و ادامۀ حیات هیچ موجود زنده‌ای بدون آن ممكن نیست. ارتفاع جو را تا 400 كیلومتر می‌توان به‌حساب آورد اما برخی آثار جوی و ارتعاشات نوری باعث شده است كه تا 1000 كیلومتری هم بشود وجود هوا را تخمین زد (وجود هوا هیچگاه یك‌مرتبه قطع نمی‌گردد آنقدر از غلظت آن كاسته می‌شود تا به‌جایی كه دیگر هوا خاصیت اصلی خود را از دست می‌دهد. بدین لحاظ برای آن مرز مشخصی نمی‌توان تعیین كرد) تركیبات هوا در مجاورت زمین تا ارتفاع 20 كیلومتری تقریباً ثابت است و برای اولین بار در نیمۀ دوم قرن هیجدهم لاووزایه دانشمند و شیمیدان معروف فرانسوی ثابــــت كــرد كــه هوا از 78% آزت و 21% اكسیژن و ٩ / ٠ (نُه دهم) آرگون و چند گاز دیگر و مقداری بخار آب تشكیل شده است.

     عناصری كه تركیبات فوق را تكمیل می‌كنند عبارتند از: گاز كربنیك، هیدروژن، آرگون، نئون، هلیوم، گریپتون و گزنون كه مجموعاً 1% تركیبات هوا را تشكیل می‌دهند. هریك از عناصر فوق نقشهای مهمی در حفظ و حراست كرۀ ارض به‌عهده دارد كه بحث در آن از حوصلۀ مقاله ما خارج است.

     هر قدر از سطح زمین بالاتر رویم در ازاء هر 100 متر هوای معمولی حدود یك درجه از حرارت هوا كاسته می‌شود. این حالت فقط تا ارتفاع 30 كیلومتری زمین ادامه دارد و در این ارتفاع درجۀ حرارت به 50 درجه زیر صفر می‌رسد از این پس گاهی درجۀ حرارت بالا آمده و زمانی باز به زیر صفر می‌رود.

شکل 1 - نموداری از طبقات مختلف جو، تغییرات درجه حرارت و فشار هوا

     هوا چون پوششی زمین را از سرما و گرمای شدید حفظ می‌كند چه اگر وجود نداشت صرف‌نظر از قطع تنفس و عدم انجام عمل احتراق تابش شدید و مستقیم نور خورشید  و گرمای بسیار شدید در روز و سرمای بسیار شدید در شب زندگی را غیرممكن می‌ساخت.

     اطلاعات و گزارشهای هواشناسان به سبب نداشتن وسایل كافی محدود به قسمت تحتانی جو و حداكثر تا ارتفاع 10 كیلومتری زمین می‌باشد، در حالی كه در طبقات بالاتر جریانها و كورانهای شدید گرما و سرما و انعكاسات مختلفی وجود دارد كه در وضع آب و هوای زمین كاملاً مؤثر بوده است و سبب حوادثی غیرقابل پیش‌بینی می‌گردد. عدم اطلاع از طبقات فوقانی هوا در ساعات مختلف شبانه‌روز باعث شده است كه هواشناسان نتوانند پیش‌بینی خود را به‌طور دقیق از چند ساعت یا به‌طور كلی از چند روز تجاوز دهند.

     در صورت وجود اقمار مصنوعی و ایستگاههای فضایی و ارتباطات وسیع و فوری در بین ملل مختلف چه بسا بتوان تغییرات جوی چند ماه و یا چند سال آینده را نیز قبلاً محاسبه و پیش‌بینی نمود و بدیهی است در صورت تكامل امر هواشناسی تا آن درجه، این امر چه اثرات مهمی در امور مختلف اقتصادی در برخواهد داشت. اما چرا در قسمتهای مختلف سطح كرۀ زمین آب و هواهای مختلفی پدید آمده است؟ چگونه باران تشكیل می‌شود؟ باد چرا می‌وزد؟ ابرها از كجا پدیدار می‌گردند؟ و هزاران چراهای دیگر خود بحث مفصلی دارد كه باید علت آنرا در عوامل مختلف تغییردهندۀ آب و هوا از جمله: درجۀ حرارت، فشار هوا و مقدار رطوبت جستجو كرد. نور خورشید در فضا به تنهایی حرارتی ندارد ولی چون بر جسمی تصادم كند در محل برخورد ایجاد حرارت كرده منعكس می‌گردد. مقدار حرارت تولید شده بستگی دارد: اول با وضع سطح منعكس‌كنندۀ نور چه هر اندازه سطح مزبور صاف و صیقلی باشد میزان درجۀ حرارت بیشتر است و بالعكس؛ دوم با مقدار مساحت منعكس‌كنندۀ نور و بالاخره با مقدار زاویۀ تابش و مدت زمان برخورد نور با جسم دیگر. هر قدر نور بر محلی عمود بتابد و هر اندازه زمان طولانی‌تر گردد درجۀ حرارت بیشتر و با دوام‌تر خواهد بود آنچه در تغییر درجۀ حرارت مؤثر است عبارتند از:

     1- فاصله از خط استوا؛ 2- فاصله از دریا؛ 3- بلندی و ارتفاع سطح زمین؛ 4- باد؛ 5- رطوبت.

     دوری و نزدیكی به خط استوا در مقدار درجه حرارت هر منطقه تأثیر بسیار زیادی دارد چون زمین كروی شكل است مسلماً به‌تمام نقاط آن نور یكسان نمی‌تابد. در نواحی استوایی به‌علت عمودی تابیدن نور خورشید درجۀ حرارت كاملاً زیاد است و هرچه به قطبین نزدیك شویم از مقدار حرارت كاسته خواهد شد و تابش نور به‌ صفر می‌رسد. برای روشن شدن مطلب فرض كنید نوری را كه از خورشید به زمین می‌تابد بشود به سه قسمت مساوی 1 و 2 و 3 تقسیم كرد (شكل 2) نور قسمت 2 به منطقۀ استوا (قوس كوچك BC) به‌طور عمود می‌تابد. نور قسمت (1) به طور مایل به منطقۀ معتدلۀ شمالی و قطب شمال می‌تابد (قوس بزرگ AB) و نور 3 به طور مایل به منطقۀ معتدلۀ جنوبی و قطب جنوب (قوس بزرگ CD) و چنانكه در شكل مشاهده می‌شود از دو نور 1 و 3 مقداری هم مصرف نشده در جو زمین امتداد می‌یابد. چون خوب دقت شود قوس AB و CD هركدام به تنهایی دو برابر قوس BC است و اگر بخواهد با اندازۀ آن گرم شود احتیاج به نوری تقریباً 2 برابر نور BC دارند در حالی كه نوری مساوی آن بلكه كمتر دریافت می‌كنند و بدین ترتیب هرچه از خط استوا دورتر شویم درجۀ حرارت كمتر خواهد بود. اشكال كار و تقسیم حرارت به همین جا ختم نمی‌شود اگر تابش نور بر كره همیشه به حالت فوق‌ بود (اول بهار و اول پاییز) نور به هر دو نیمكرۀ شمالی و جنوبی به طور مساوی می‌تابید و بسیاری از تغییرات آب و هوایی از جمله فصول چهارگانۀ پاییز، زمستان، بهار، تابستانی وجود نداشت.

شكل 2- وضع تابش نور خورشید بر مناطق استوا، معتدلۀ شمالی و جنوبی، قطب شمال و جنوب

     چون محور زمین در حدود 23 درجه 27 دقیقه بر سطح مدار گردش خود به دور خورشید مایل است در طی هر سال وضع تابش نور در دو نیمكره فرق می‌كند (شكل 3)

     نور خورشید در هر 6 ماه به تدریج بر یك نیمكره 23 درجه و 27 دقیقه بیشتر از نیمكرۀ دیگر می‌تابد و سبب گرمای آن نیمكره (تابستان) و سرمای نیمكرۀ دیگر (زمستان) خواهد بود و در 6 ماه دوم سال بالعكس

شکل 3- كجی و میل محور زمین بر مدار حركت انتقالی و ایجاد فصول مختلف

     2- دوری از دریا و نزدیكی به آن- خشكیها زود گرم می‌شوند و زود گرمی را از دست می‌دهند. دریاها برعكس به تدریج گرم می‌شوند و به همان ترتیب هم گرما را از دست می‌دهند. بدین جهت دریاها همیشه محیط خود را معتدل‌تر نگاه می‌دارند و بر روی سواحل مجاور خود تا كیلومترها اثر می‌گذارند و بالنتیجه سبب تغییر آب و هوای آن منطقه می‌گردند و ایجاد استثناء در كار آب و هوای منطقه‌ای سطح كره می‌نمایند.

     3- بلندی و ارتفاع سطح زمین- چنانكه در قسمت جو گذشت در هر 100 متر ارتفاع حدود یك درجه از گرمی هوا كم می‌شود بنابراین نواحی كوهستانی و ارتفاعات و فلاتها نسبت به جلگه‌ها و سرزمینهای پست دارای درجۀ حرارت كمتری می‌باشند. در تابستان در اطراف همین تهران خودمان با دور شدن كمتر از 100 كیلومتر و در عرض چند ساعت می‌شود به نقاطی رفت كه یكباره گرمای 40 درجه تهران را به 20 حتی 15 درجه تقلیل داد، و حتی شما در منطقۀ گرم استوای كه حرارت جهنمی برپا كرده است، در فاصلۀ چند صد كیلومتر در ارتفاعات برفهایی را مشاهده خواهید كرد كه سال به‌سال هرگز آب نمی‌شود. تقریباً می‌توان گفت دامنۀ كوه شبیه خط استوا است و ارتفاعات آن مانند عرض جغرافیایی هرچه از كوه بالاتر رویم همان خاصیت را خواهد داشت كه از خط استوا دور شویم.

     4- باد در تغییر درجۀ حرارت نقش بسیار مهمی را بازی می‌كند- باد از اختلاف فشار دو منطقۀ كم و زیاد ایجاد می‌گردد (فشار هوا را بعداً خواهیم دید). همچنانكه آب از بلندیها سرازیر می‌گردد هوای مناطق فشار زیاد هم به‌طرف نواحی دارای فشار كم سرازیر می‌شود و این حركت هوا را از محلی به محلی دیگر باد می‌گویند. باد ممكن است در اثر عبور از روی مناطق مختلف با خود سردی، گرمی، رطوبت، خشكی، خاك، خاشاك، همراه داشته باشد و سبب تغییر درجۀ حرارت گذرگاه خود شود و یا آنكه چندین بار محمولات خود را عوض كند.

     باد را امروزه به وسیلۀ بادسنج (آنی‌مامتر) اندازه می‌گیرند و این خود كاری است بسیار مهم چه در گذشته كسی سر از كار این موجود سركش در نمی‌آورد و نمی‌دانست كه او كیست، چیست، چه شكلی دارد، از كجا می‌آید و به كجا می‌رود بادسنج انواع مختلف دارد نوع فنجانی آن در دبیرستان شمارۀ 1 هدف در محل هواشناسی موجود است.

شكل 4- بادسنج (آنی‌مامتر) ایستگاه هواشناسی دبیرستان شمارۀ یك هدف - (1) بادسنج فنجانی؛ (2) جهات چهارگانه؛ (3) سمت وزش باد؛ (4) نشان‌دهنده سرعت باد.

     ساختمان آن بدین ترتیب است كه سه فنجان را بر روی میلۀ سه‌شاخه طوری نصب می‌كنند كه سر هر شاخه یك فنجان قرار بگیرد بعد میلۀ دیگری را به طور عمود از وسط این سه‌شاخه طوری عبور می‌دهند كه سه‌شاخه هم‌سطح افق قرار بگیرد و در حول میلۀ عمودی بچرخد كوچك‌ترین وزش باد در اثر تصادم با داخل فنجانها، آنها را به حركت وادار می‌سازد. تعداد گردش فنجانها به وسیلۀ سیمی به دستگاه دیگری منتقل شده ضبط می‌گردد و معمولاً هر پانصد بار گردش مساوی است با سرعت 1600 كیلومتر در ساعت. برای تعیین سمت باد میله ای را به صورت پیكان، كه دارای دمی پهن می‌باشد به بدنۀ پایۀ بادسنج قرار می‌دهند و جهت باد در اثر تماس با دم پیكان نوك پیكان را در سمت وزش خود قرار می‌دهد. در گذشته اندازه‌گیری باد و تقسیم‌بندی آن كمتر مورد توجه دانشمندان بوده است یا بهتر بگوییم شاید نمی‌توانستند آنرا اندازه بگیرند و فقط نوع آن را با كلماتی مانند طوفان، نسیم، باد ملایم، باد تند و ملایم معین می‌كردند و اصولاً اندازه‌گیری این موجود سركش و نامرئی كه هركجا بخواهد می‌رود و به هر جا اراده كند می‌وزد و گاهی لطافت و لذت به ارمغان می‌آورد و زمانی خرابی و زوال، كاری است بسی مشكل. در اطراف خلیج گینه بادی از طرف صحرا می‌وزد كه هارماتان Harmatan نام دارد و با تمام گرد و خاكی كه با خود می‌آورد سبب بهبودی بسیاری از امراض می‌گردد و اهالی به آن لقب باد دكتر داده‌اند. البته بادها زمانی هم باعث خرابی و طوفانهای بنیادكن می‌گردند مانند تورنادو در جنوب ایالات متحده امریكا كه در چند دقیقه ملیونها دلار و سالها زحمت را درهم می‌كوبد و یا طوفانهایی كه بر روی اقیانوس اطلس ایجاد می‌شود و ارتفاع امواج را از 10 متر تجاوز می‌دهد.

     اولین بار به سال 1805 دریاسالار بوفورت Bufort توانست برای استفادۀ شخصی خود مقیاسی برای اندازه‌گیری باد درست نماید و آنرا به دوازده نوع تقسیم نمود كه جدول نامبرده تا به امروز تكمیل گردیده و به نام خود او (بوفورت Bufort) معروف است و برای نشان دادن جهت باد روی نقشه‌های هواشناسی و پیش‌بینی هوا از خطوط به شكل پیكان استفاده می‌كند. (شكل 11) و برای تعیین سرعت آن به انتهای پیكانها خطوط كوچك پرمانندی اضافه می‌كنند كه تعداد پرها حاكی از سرعت باد خواهد بود پیكانهای بدون پر سرعت باد را در حدود 3 الی 4 مایل در ساعت و همچنین پیكانهای بیش از 6 پر سرعت باد را بیش از77 مایل در ساعت تعیین می‌نمایند.

     باد به دو نوع دائمی و موسمی تقسیم می‌گردد- بادهای دائمی همانهایی هستند كه بر اثر ایجاد مناطق فشار كم و فشار زیاد در نواحی مختلف كره برحسب گرمی و سردی هوا به علت دوری و نزدیكی از خط استوا ایجاد می‌گردند و عبارتند از بادهای ترید (Trade) شمال شرقی و ترید جنوب شرقی كه از مدار رأس‌الجدی و رأس‌السرطان كه به ترتیب 23 درجه و 27 دقیقه جنوب و شمال خط استوا واقع‌اند به طرف خط استوا می‌وزند.

     بادهای غربی كه از مغرب به مشرق در مناطق معتدله شمالی و جنوبی در حركتند. بادهایی كه از نواحی فشار زیاد قطب به مناطق فشار كم مناطق معتدله سرازیرند. بادهای موسمی در فصول مختلف به علت تغییر درجۀ حرارت و فشار زیاد از خشكی به دریا و بالعكس (كه در قسمت حرارت و دوری و نزدیكی به دریا بدان اشاره شده) تغییر جا می‌دهند. علاوه بر آنچه گفته شد بادهای محلی بسیار نیز وجود دارند كه در هر گوشه و كنار می‌وزند و نباید از نظر هواشناس دور گردد.

     5- رطوبت نیز از عوامل مؤثر تغییر درجۀ حرارت است- در اثر تابش آفتاب بر نواحی مرطوب و دریاها آب آن نواحی تبخیر شده به طرف آسمان صعود می‌كند و یا در اثر وزش باد رطوبت از محلی به محلی انتقال می‌یابد و به علت تصادم با باد دیگر و یا دامنه‌های كوهستان به بالا صعود می‌كنند و چون به نواحی سردتر برسد حرارت خود را از دست می‌دهند و مقداری از بخار آب به صورت مایع در می‌آید و یا به شكل بلور به دور مولكولهای دیگر جو حلقه می‌زند در این وقت هوا به حالت اشباع می‌رسد و دیگر قابلیت جذب رطوبت را ندارد و ما در این حالت بخارات آب و ذرات اشباع شدۀ جو را به صورت توده‌های ابر می‌بینیم.

     ابر- برحسب مقدار بخار آب و قدرت صعود هوا و سردی و گرمی زمین ابرها اشكال مختلفی به خود می‌گیردند و هرچه حرارت بیشتر باشد تبخیر آب سریعتر و ضخامت ابرها بیشتر و فواصل آنها با زمین كمتر است، در این صورت هوا بسرعت اشباع می‌شود و دانه‌های باران بر زمین نازل می‌گردد.

     ابرها انواع و اقسام دارند. برخی شبیه پری سفید و پراكنده هستند. بعضی شبیه توده‌های انبوه پنبه و كپه‌ای شكل می‌باشند و گاهی شكل امواج متلاطم خاكستری رنگ دریا یا كرانه‌های شنی موجدار ساحل را به خود می‌گیرند. اولین كسی كه ابرها را تقسیم‌بندی نمود لاك هاوارد Lakhavarde به سال 1802 بوده گرچه تقسیم‌بندی او جزئی و مقدماتی بود ولی بعدها سازمانها و كمیته‌های بین‌المللی هواشناسی در سالهای 1894-1922 دنبال تحقیقات نامبرده را گرفتند و سرانجام در سال 1930 اطلسی جامع از انواع ابرها و خواص آنها تهیه گردید. در این اطلس ابرها به بیش از 10 نوع تقسیم شده است. ساده‌ترین شكل ابر «سیراس Sirrus» نام دارد و شبیه پرهای سفید جدا از هم می‌باشد كه بیشتر پیشاپیش جبهه‌های گرم و سیكلن‌ها در حركت است. سیراس همیشه حداكثر ارتفاع را دارد و گاهی ارتفاع آن از سطح زمین تا 8000 متر هم می‌رسد ولی از خود بارانی ندارند. ابرهای بارانی را نیمبوس یا كومولونیمبوس (Cumulonimbus) می‌گویند و اغلب به صورت توده‌های درهم فشرده تیره رنگ دیده می‌شوند و بیشتر از سایر ابرها ضخامت دارند. ارتفاع آنها از سطح زمین كم است و بندرت به 1500 متر می‌رسد و اغلب در مراكز فشار كم و یا در محل تصادم توده‌های هوای سرد با جبهه‌های هوای گرم تشكیل می‌گردند و بارانی رگبارآسا به زمین نازل می‌كنند.

     باران‌سنج- مقدار باران را به وسیله ظروفی كه شبیه سطل باریكی می‌باشدو در روی آن ظرفی قیف مانند قرار دارد اندازه می‌گیرند.

      باران از داخل قیف وارد لولۀ باریك درون سطل می‌شود و در موقع لزوم قیف را برداشته با خط‌كش مخصوصی (شكل 6) آنرا اندازه گرفته و مقدار آنرا می‌خوانند.

رطوبت و خشكی هوا را با میزان‌الحرارۀ خشك و تر اندازه می‌گیرند. میزان‌الحرارۀ خشك و تر از یك میزان‌الحرارۀ خشك معمولی و یك میزان‌الحرارۀ تر تشكیل شده است. در كنار میزان‌الحرارۀ تر ظرف آبی قرار دارد و به‌وسیلۀ نوار پارچه‌ای به مخزن میزان‌الحرارۀ تر وصل است و پارچه همواره اطراف میزان‌الحرارۀ تر را مرطوب نگاه می‌دارد. این میزان‌الحراره‌ها را در جعبه‌ای مطابق (شكل 7) نگاه می‌دارند تا از تابش مستقیم آفتاب محفوظ بماند طرز كار این دستگاه بدین قرار است. میزان‌الحرارۀ خشك درجۀ حرارت معمولی هوا را نشان می‌دهد در صورتی كه هوا خشك باشد و رطوبتی نداشته باشد آبی كه در پارچۀ مجاور میزان‌الحراره تر قرار دارد تبخیر می‌شود و برای عمل تبخیر مقداری از حرارت هوای اطراف صرف می‌گردد و هوا خنك می‌شود و درجۀ حرارت میزان‌الحراره پایین می‌آید ولی اگر هوا نزدیك به اشباع باشد و مقدار رطوبت نیز زیاد گردد دیگر از پارچۀ مرطوب آبی تبخیر نمی‌شود و میزان‌الحرارۀ تر همان درجه‌ای را نشان خواهد داد كه میزان‌الحرارۀ خشك نشان می‌دهد. پس هرچقدر اختلاف دو حرارت‌سنج بیشتر باشد هوا خشك‌تر و هرچقدر اختلاف كم باشد رطوبت هوا زیاد است.

▼شكل 7- حرارت‌سنج خشك و تر ایستگاه هواشناسی دبیرستان شمارۀ یك هدف

(1) حرارت‌سنج خشك؛ (2) حرارت‌سنج تر؛ (3) ظرف آب؛ (4) پارچۀ مرطوب؛ (5) جعبۀ آبی كه حرارت‌سنج خشك و تر در آن قرار دارد.

شكل 8- رطوبت‌سنج (هایگرامتر) ایستگاه هواشناسی دبیرستان شمارۀ یك هدف

      نم‌سنج یا هایگرامتر- در هواشناسی دانستن رطوبت در ساعات مختلف لازم است و برای محاسبۀ آن از نم‌سنج استفاده می‌كنند نم‌سنج دستگاهی است كه از یك رشته مو یك عقربه و یك استوانۀ دوار كه بر روی آن صفحۀ مدرج و قابل تعویض وجود دارد تشكیل شده است آنرا مانند ساعت كوك می‌كنند و استوانه آهسته می‌گردد. (شكل 8)

      موهای آدمی یا حیوانات در مقابل رطوبت و خشكی حالت انقباض و انبساط دارند هرچقدر رطوبت زیاد باشد مو منبسط و كشیده می‌شود (مانند اهالی شمال ایران و روسیه و شمال اروپا كه در بین آنان ندرتاً اشخاصی با موهای فری و یا مجعد می‌توان یافت) و هرچقدر هوا خشك باشد مو حالت انقباض پیدا كرده و كوتاه می‌شود (مانند مردمی كه در كویرها زندگی می‌كنند و اغلب موهای كوتاه و مجعد دارند).

     اثری كه رطوبت یا خشكی بر روی موهای دستگاه نم‌سنج می‌گذارد سبب می‌شود كه عقربۀ متصل به آن در اثر كوتاه و بلند شدن مو بالا و پایین برود و نوك عقربه بر روی صفحه مدرج استوانه اثر گذاشته و خطوطی ترسیم نماید.

     با توجه به درجۀ حرارت نواحی مختلف كره، خشكی، رطوبت و تأثیر دریاها بر خشكیها است كه سطح كره ارض را به قسمتهای مختلف آب و هوایی تقسیم نموده‌اند (صرف‌نظر از استثنائات) منطقه استوایی یا حاره- منطقه معتدله (جنوبی و شمالی)- منطقه قطبی (شمالی و جنوبی) كه هر كدام از تقسیمات فوق به نوبه خود به علت وضع جغرافیایی و دوری و نزدیكی به دریا و پستی و بلندی دارای آب و هوای مرطوب- خشك- یا متغیر می‌باشند.

     فشار هوا- هوا دارای فشار است اما چون ما از بدو تولد در میان اقیانوس بیكران آن غوطه‌ور بوده‌ایم به آن توجهی نداریم و احساس نمی‌كنیم. چنانكه به ارتفاعات زیاد صعود كنیم یكنوع گرفتگی و خفگی احساس خواهیم كرد، در دره‌های پست و كناره‌های دریا باز دچار ناراحتی و گاهی احساس درد كم در بینی و گوش خواهیم نمود كه در اصطلاح این عوارض را آب به‌آب شدن می‌گویند و حال آنكه عارضه اول به علت كمبود فشار هوا و دومی به علت زیادی فشار است. این فشار گرچه جزئی و مساوی با 800 / 1 (    ) فشار آب است ولی در هواشناسی و تغییرات جوی نقش اول را به‌عهده دارد.

     تغییر درجۀ حرارت سبب كم و زیاد شدن فشار هوا خواهد شد. می‌دانیم هر جسمی در مقابل حرارت حالت انبساط به خود می‌گیرد و از هم باز می‌شود و در سرما منقبض شده جمع می‌گردد.

     برای مثال بد نیست این بار از خود آدمی و عضلات او مایه بگذاریم. شما در تابستان و هوای گرم كه می‌خواهید بخوابید بی‌اراده دستها را به طرفین باز كرده و پاها را از هم جدا گذاشته و رو به آسمان دراز می‌كشید و بدون اینكه خود متوجه باشید سعی می‌كنید تمام عضلات و اعضاء بدنتان از هم منبسط بشود در حالی‌كه در زمستان و در سرما دستها را در روی سینه صلیب كرده و سر را خم نموده و یك پهلو با زانوهای خم شده و نزدیك به شكم و به قول معروف مچاله می‌كنید، اگر در این موقع به عضلات بدنتان دست بزنید می‌بینید سفت می‌باشند. هوا همچنین حالت را دارد هرچقدر گرم‌تر بشود از هم باز شده حجمش زیاد و در نتیجه سبك می‌گردد و هرچقدر سردتر شود ذرات آن منقبض شده در حجم كمتری جا می‌گیرد پس اگر دو حجم مساوی هوای گرم و سرد را در نظر بگیریم هوای سرد به علت تراكم زیاد به مراتب سنگین‌تر و دارای فشار كم بیشتری می‌باشد. هوای مجاور زمین وقتی در محلی گرم شد ایجاد مرکز فشار نموده سبك شده و به بالا صعود می‌كند و چون در جو مجاور زمین خلائی وجود ندارد فوراً هوایی كه دارای فشار زیادتری است از اطراف به مركز فشار كم حركت می‌كند و از این حركت چنانكه گذشت باد تولید می‌شود.

     در هواشناسی مناطق فشار كم را پست می‌گویند، مسیر بادها به طور مستقیم نیست و این خود ایجاد اشكالات و گمراهی‌هایی را در هواشناسی می‌نماید.

     حركات باد در مراكز فشار كم (سیكلن) (L) از خارج به طرف مركز فشار كم و در امتداد مسیر آیسوبارها می‌باشد (شرح آیسوبار بعداً خواهد آمد) مسیر آن دایره مانند و جهتی برخلاف حركت عقربۀ ساعت دارد (شكل-9)، در مراكز فشار زیاد (آنتی سیكلن) (H) جریان باد بالعكس از مراكز فشار زیاد به خارج وزیده و جهتی مانند حركت عقربۀ ساعت دارد. ولی هركدام از مراكز فشار كم یا زیاد در یك محل ثابت نمی‌مانند و از نقطه‌ای به نقطه‌ای دیگر در حال حركتند. سیكلنها دارای حركت سریع‌تر و حوادث ناشی از آن بسیار تند و هوایی منقلب و بارانی دارند و در مراكز آن بیشتر ابرهای پرباران نیمبوس تشكیل می‌گردد، و بارانهای سیل‌آسا براه می‌اندازند. برعكس آنتی سیكلنها اغلب در حدود چند هفته در محلی توقف می‌كنند و دارای هوای خشك و گاهی سرد و بدون ابر می‌باشند. و یا اینكه دارای ابرهای بلند و بدون باران اند و بیشتر در فصل زمستان سراسر كشور ما را فرا می‌گیرند.

شکل 9

     فشار هوا را اولین بار توریچلی  Torricelli دانشمند ایتالیایی در سال 1643 اندازه گرفت و قبل از آن یا به درستی شناخته نمی‌شد و یا اینكه كسی برای هوا فشاری تصور نمی‌كرد. فشار هوا در سطح دریای آزاد و در عرض 45 درجه و حرارت صفر درجه سانتیگراد برابر است: ١ / ٧٥٠ میلیمتر بر هر سانتیمتر جیوه. فشار را با فشارسنج یا (بارومتر) اندازه می‌گیرند. (شكل 10)

شكل 10- بارومتر فلزی (فشارسنج) ایستگاه هواشناسی دبیرستان شمارۀ 1 هدف

     بارومتر دو نوع است. یكی جیوه‌ای كه عبارت است از یك لوله مدرج محتوی جیوه و معلق در ظرف جیوه‌ای دیگر، كه در اثر كمی و زیادی فشار هوا بر سطح جیوه، جیوۀ درون لوله پایین و بالا می‌رود. نوع دیگر آن فلزی است و از یك قوطی با پوسته‌ای نازك تشكیل شده است و كمی و زیادی فشار بر پوستۀ قوطی سبب بالا و پایین رفتن آن می‌گردد و این حركت را به وسیلۀ عقربه و اهرمی به روی صفحۀ‌ مدرج و استوانه‌ای شكل دوار منتقل و ثبت می‌كند.

     واحد فشار بار است و آن را به صورت اینچ. میلیمتر. یا میلی بار می‌خوانند.

     (میلی بار٩ / ٣٣ میلی متر= ٤ / ٢٥ اینچ) كه در ایران بیشتر میلیمتر متداول است.

     خطوط هم‌فشار (آیسوبار)- آیسوبار خطی را گویند كه كلیۀ محلها و شهرهایی را كه دارای فشار مساوی هستند (البته پس از محاسبۀ ارتفاع زمین و عرض جغرافیایی) بهم متصل نمایند. ترسیم آیسوبارها در روی نقشه‌های اقلیمی (شكل 11) قسمت اعظم كار هواشناسی را تشكیل می‌دهد.

شكل 11- نمونۀ تقریبی از یك نقشۀ هواشناسی ایران و اطراف، پس از ثبت نمودن گزارشها و رسم آیسوبارها

     وقتی فشار هوای ایستگاههای فرعی به مركز هوا‌شناسی مخابره شد مقدار فشار در كنار هر شهر نوشته می‌شود و پس از تكمیل گزارشها نواحی هم‌فشار را بهم متصل نموده و مراكز فشار كم و زیاد به دست مي‌‌آید.

     پیش‌بینی هوا- چنانكه گفته شد در كنار هر ایستگاه در روی نقشه علاوه بر مقدار فشار هوا باد و مسیر و سرعت آن نیز نوشته می‌شود و همچنین به وسیلۀ علامات و اختصارات بین‌المللی آمدن برف، بودن برف روی زمین، یخبندان،‌ مه‌آلود یا صاف بودن هوا، قدرت بینایی، ریزش باران و مقدار آن و مهمتر از همه مقدار درجۀ حرارت و نكات دیگر نیز قید می‌شود و در این موقع است كه كار اصلی و لذت بخش پیش‌بینی هوا باید نتیجه بدهد. و هواشناسی با نگاه كردن بر روی نقشه تشخیص می‌دهد كه مثلاً آن مركز فشار كم با چنان سرعت و فلان جهت كی و در حدود چه ساعتی به نقطۀ مورد نظر می‌رسد و یا هوای سرد فلان منطقه با سرعت و جهتی كه نشان داده شده كی و چه موقع به منطقۀ دیگر خواهد رسید (شكل 11) البته كار به همین سادگی ختم نمی‌گردد چه ممكن است مسیر و جهت یك سیكلن و حوادث ناشی از آن كه قبلاً پیش‌بینی شده تحت تأثیر عوامل فوقانی جو قرار گرفته یا سایر استثنائات كه برخی در خلال سخنان گذشته گفته شد باعث تغییر جهت یا از بین بردن سیكلن مزبور گردد و در آن موقع است كه هواشناس بیگناه مورد سرزنش مردم ناآگاه قرار گرفته و سیل انتقاد براه می‌افتد. در خاتمۀ كلام بد نیست كه یك بار دیگر یادآور شویم هرچه ارتباطات كشورها و ایستگاههای هواشناسی به‌هم نزدیك‌تر و شبكه‌های فرعی بیشتر توسعه یابد و در ارتفاعات مختلفۀ جو ایستگاههایی برقرار گردد و اطلاعات هواشناسی كاملتر شود نتیجه بهتر و پیش‌بینی از آیندۀ دورتر میسرتر خواهد بود.

شكل 12- حرارت‌نگار (ترموگراف) وسیله‌ای كه با آن تغییرات درجۀ حرارت در روزهای مختلف هفته ثبت می‌شود (ایستگاه هواشناسی هدف)

منبع این مقاله: سالنامه ١٣٤٧-١٣٤٦ دبیرستان شماره ١ پسران هدف

بازگشت به صفحه خانه   -   درباره   -   مقالات   -   سایتهای مرتبط

استفاده از مطالب این سایت با ذکر دقیق منبع مجاز است. همه حقوق برای مؤلف و ناشرین محفوظ است.