1. כללי –

א. מטאורולוגיה הנה תורת תופעות מזג האוויר המתרחשות באוויר העוטף את כדור הארץ.

ב. כל תופעות מזג האוויר הן תוצאה של הפרשי טמפ'.

ג. אטמוספירה – שם כולל לכינוי שכבת גזים המקיפה גוף שמימי בעל מסה משמעותית.

ד. אטמוספירת כדור הארץ - מעטה גז, סביב לכדור הארץ.

ה. האטמוספירה מאפשרת את החיים על פני כדור הארץ בכך שהיא סופגת את מרבית הקרינה האולטרה סגולה המגיעה מהשמש וגורמת למיתון הבדלי הטמפרטורה בין היום והלילה.

ו. 75% מגזי האטמוספירה נמצאים בגובה של עד 36.000 רגל מעל פני הים ו – 50% מתחת גובה של 18.000 רגל.

ז. שינויים באטמוספירה הם האקלים ומזג האוויר.

ח. הרכב האוויר שבאטמוספירה עד לגובה של כ – 150 ק"מ : 78% חנקן. 21% חמצן. 1% גזים אחרים.

ט. האוויר מכיל גם אדי מים בין 0.5% ל – 3% (ואף יכול להגיע ל – 5% באזורים חמים ולחים).

י. האוויר שבאטמוספירה מושפע מכוח הכבידה ויוצר לחץ כלפי מטה. לחץ זה משתנה עם הגובה. ככול שנגביה יותר הוא יפחת. השינוי בלחץ מוגדר כ"מפל הלחץ האטמוספירי.

יא. טמפרטורת האוויר משתנה עם הגובה בהתאמה לגרף המוצג בסעיף הבא. השינוי בטמפרטורת האוויר מוגדר כ"מפל טמפרטורת האטמוספירה".

יב. ככל שכמות אדי המים באוויר גדלה, כך קטנה צפיפותו.

2. שכבות האטמוספרה :

א. שכבת הטרופוספירה –

1) השכבה התחתונה, בה מרוכז כ – 75% מהאוויר שבאטמוספירה ובה מתרחשות מרבית תופעות מזג האוויר המעניינות אותנו.

2) גובה השכבה נע בין 25.000 רגל בקטבים ל – 60.000 רגל בקו המשווה. בממוצע 30.000 רגל.

3) כמעט כל כמות אדי המים מצויה בשכבה זו ונדיר למצוא עננים מעבר לה.

4) התכונה הבולטת ביותר של הטרופוספרה היא ירידת טמפ' עם העליה בגובה - מפל הטמפ'.

הטמפ' בשכבה זו יורדת עם העלייה בגובה בקצב של כ – 6 מעלות לכל ק"מ, או כ – 2 מעלות לכל 1000 רגל.

ב. טרופופאוזה –

1) קליפת הגבול העליון של הטרופוספרה. גובה הטרופופאוזה משתנה בהתאם למיקום, בין 7–9 קילומטר בקטבים, ו-15–17 קילומטר באזור קו המשווה.

2) בשכבה זו הטמפ' קבועה פחות או יותר,57 - מעלות. מפל איזוטרמי.

3) לעיתים מנשבות בה רוחות חזקות במיוחד – "זרמי סילון".

ג. סטרטוספירה –

1) שכבה זו מאופיינת בעליית טמפ' מתונה עם העלייה בגובה ולכן האוויר בה יציב ושקט.

2) השכבה משתרעת מהטרופופאוזה – 35.000 רגל ועד לגובה של 115.000-135.000 רגל לערך.

ד. מעל הסטרטוספירה קיימות שכבות נוספות יוניספירה ועוד, אך בהן לא נדון בספר זה.

3. קרינת השמש –

קרינת חום - Radiation - היא קרינה אלקטרומגנטית הנפלטת מגוף כתוצאה מהתנועה התרמית של החלקיקים הטעונים המרכיבים אותו. תנועה זו נובעת מכך שבגוף הנמצא בטמפרטורה שמעל האפס המוחלט, החלקיקים שמרכיבים אותו נעים באופן אקראי. מאחר שכל מטען הנמצא בתנועה פולט קרינה אלקטרומגנטית, כל גוף פולט קרינת חום.

א. השמש הנה מקור האנרגיה של האטמוספרה. השמש מעבירה את האנרגיה הנוצרת עליה בצורת קרינה לחלל.

חלק מהקרינה מגיע לכדור הארץ ולאטמוספירה העוטפת אותו וגורמת לעליית חום. מאחר וכדור הארץ משנה את מיקומו כל העת יחסית לשמש, כמות הקרינה הפוגעת אינה קבועה ומשתנה כל העת.

ב. במידה ולא הייתה נפלטת אנרגיה לאטמוספירה ולחלל, כדה"א הייה מתחמם עוד ועוד. הקרינה נפלטת כקרינת אינפרא-רד בעיקר בלילה ונקלטת באדי המים שבאטמוספירה ומחממת את השכבות התחתונות.

ג. ביום מפחיתים עננים את הקרינה המגיעה לפני הקרקע ומקטינים החימום. בלילות מעוננים נבלמת ההקרנה החוזרת ולכן הם חמים יותר.

ד. בשעות היום מגיעה הטמפ' לשיא בשעות 1400-1500 ואילו בשעות הליה יורדת הטמפ' ומגיעה לנקודה הנמוכה כשעה לפני הזריחה.

תנועת השמש על פני השמים מזווית ראיה של צופה על כדור הארץ

העקלתון - "אנלמה" שמעל ראשו של הצופה מציין את מיקום השמש בשעה 1200 ונגרם מהפרש אורך היממה על פי השעון לבין אורך היממה למעשה.

הלולאה הקטנה נוצרת בזמן שכדור הארץ קרוב למוקד האליפסה שלידו נמצאת השמש ושיאו בפריהליון (המוקד הקרוב לשמש). בחצי הכדור הצפוני זה קורה בקיץ. הלולאה הגדולה נוצרת בזמן בו כדור הארץ קרוב למוקד האליפסה השני ושיאו באפהליון (המוקד הרחוק מהשמש). בחצי הכדור הצפוני מתרחש בחורף.

4. תנועת כדור הארץ ביחס לשמש –

י. כדור הארץ סובב את השמש במסלול אליפטי ומשלים סיבוב שלם במשך שנה. בנוסף מסתובב כדור הארץ סביב צירו ומשלים סיבוב שלם ביממה. ציר סיבוב כדור הארץ מוטה ב – 23.5 מעלות יחסית למישור התנועה סביב השמש. סיבוב כדור הארץ סביב צירו גורם את חילופי היום והלילה. תנועת כדור הארץ סביב השמש גורמת את חילופי עונות השנה וכן השינוי באורך היום והלילה.

יא. כאשר כדור הארץ נמצא בנקודה הימנית בתרשים שלעיל, מוטה חציו הצפוני אל השמש ולכן משך שעות האור (יום) רב משעות החושך (לילה). בנוסף, פגיעת קרני השמש בפני כדור הארץ קרובה לניצב ולכן תקבל כל יחידת שטח יותר קרינה וחימום הקרקע יוגבר (עונת הקיץ).

יב. כאשר כדור הארץ נמצא בנקודה השמאלית התרשים שלעיל, מוטה חציו הצפוני מן השמש ולכן משך שעות האור מתקצר (יום), ואילו משך שעות החושך רב (לילה). בנוסף, פגיעת קרני השמש בפני הכדור הינה בזווית שטוחה ועל כן תקבל כל יחידת שטח פחות קרינה וחימום הקרקע יפחת (עונת החורף).

יג. אורך היום והלילה מגיע לקיצוניות בקטבים. , בקיץ ,אזור הקוטב הצפוני חשוף לשמש משך כל היממה ואילו אזור הקוטב הדרומי אינו זוכה לראות אור שמש משך כל היממה. בחורף המצב הפוך. הקוטב הצפוני אפל משך כל היממה ואילו הקוטב הדרומי מואר כל היממה.

יד. בקו המשווה הטמ' אחידה פחות או יותר משך כל השנה וככול שמתרחקים צפונה ודרומה ההבדלים בין קיץ וחורף קיצוניים יותר. בקטבים עקב הטיית כדור הארץ, גם בעונת הקיץ הקרינה המגיעה מועטה. החורף אפל ברובו וכמעט ללא קרינת שמש.

ו. העברת חום - גוש אוויר המתחמם מהקרינה המוחזרת ע"י הקרקע עשוי להעביר את אנרגית החום האצורה בו בשתי דרכים:

1) הסעה אופקית – אדבקציה - Advectio - העברת חום מאזור חם לקר. גוש האוויר נע ממקום אחד למשנהו.

2) תנועה אנכית – קונבקציה - Convection - אוויר חם צפיפותו יורדת ועל כן עולה מעלה ונושא עמו את החום שצבר לשכבות גבוהות יותר.

זרמי אוויר העולים מחמת חום וירידת הצפיפות קרויים "זרמי קונבקציה".

גוף שספח חום, נפחו גדל. הדבר זניח במוצק אך ניכר בנוזל ובעיקר בגז. עם העליה בנפח, צפיפותו קטנה. (מסה ליחידת נפח).

כאשר הנוזל או הגז מצויים בהשפעת כוח המשיכה, האזור הצפוף יותר ישאף לשקוע, כי יש בו יותר מסה ליחידת נפח ואילו הפחות צפוף, יעלה למעלה. תנועה זו יוצרת זרמים המסיעים את הנוזל או הגז החם.

ז. תנועת אוויר חם מעלה גוררת תנועת אוויר קר מטה, זאת מאחר שצפיפות אוויר קר גבוהה משל החם ועל כן הוא שוקע. כתוצאה נוצר מחזור בו אוויר חם עולה ומחליף אוויר קר שיורד וחוזר חלילה.

ח. מחזוריות שכזו נוצרת מעל הקרקע מחמת קליטת חום שונה בין סוגי קרקע וגווני קרקע, אך בקנה מידה גדול יותר בין יבשה וים. האדמה מתחממת מהר ויותר מן הים וגם פולטת החום מהר יותר ועל כן נוצרת מחזוריות של יום בו אוויר חם עולה מהיבשה וקר תופס מקומו מהים – בריזה יומית. מחזור לילה בו אוויר חם עולה מהים ואוויר קר מהיבשה תופס את מקומו - בריזת לילה

ט. מחזוריות גדולה מזו נוצרת בין האזורים המשווניים לבין אזורים קוטביים - ארקטיים.

עבור תכונות האוויר