استنادًا إلى البحوث العلمية التي تثبت تأثير ارتفاع التضاريس على درجات الحرارة، يُظهر أن درجة الحرارة تنخفض بمعدل درجة واحدة لكل زيادة في الارتفاع بمقدار 150 مترًا. ويختلف هذا المعدل بحسب فصول السنة والموقع الجغرافي.
انخفاض درجات الحرارة مع ارتفاع التضاريس
هناك عدة عوامل تؤثر على درجات الحرارة وتؤدي إلى انخفاضها كلما زادت ارتفاعات التضاريس، وأهمها:
- إن الارتفاعات تعني الابتعاد عن تأثير أشعة الشمس، فالأرض تقوم بتسخين الهواء الذي يعلوها.
- فالهواء القريب من سطح الأرض هو الأكثر تعرضًا لحرارته.
- كما أن العوالق الجوية تحد من وصول الإشعاع الأرضي، مما يقلل من تسخين الهواء في المرتفعات.
- لفهم هذه الفكرة بصورة أعمق، من المهم معرفة مفهوم درجة الحرارة، فهي تعبر عن شكل من أشكال الطاقة في الكون.
- تعتبر درجة الحرارة بمثابة مؤشر على حركة الذرات داخل الأجسام، ورغم عدم رؤيتها، إلا أنه يمكن الشعور بها.
- من خصائصها الانتقال من جسم إلى آخر، حيث تنتقل من الجسم الذي ترتفع حرارته إلى الجسم الأقل حرارة حتى يتحقق التوازن.
- على سبيل المثال: تنتقل الحرارة من كأس ماء ساخن بدرجة حرارة 20 إلى قطعة ثلج مبتلة، حرارة 0، مما يؤدي إلى ذوبان الثلج حتى تتساوى حرارته مع حرارة الماء في الكأس.
- يتم قياس درجة الحرارة باستخدام وحدات مثل الكالوري، الجول، الكلفن، السيلسيوس، والفهرنهايت، وتعبر هذه القياسات عن حرارة جسم واحد فقط.
أسباب انخفاض درجات الحرارة في المرتفعات
عند التفكير في أسباب انخفاض درجة الحرارة في المرتفعات، تذكر المفاهيم التالية حول أشعة الشمس:
- تبعث الشمس إشعاعها تجاه سطح الأرض، ويتعرض الغلاف الجوي للاشعاع وترتفع حرارته بطريقة غير مباشرة نتيجة لهذا التأثير.
- عندما تصل الأشعة إلى سطح الأرض، تسخن الكتل الهوائية القريبة، ثم ترتفع بفعل تغيرات الكثافة.
- عند تمدد الكتل للأعلى، تنخفض حرارتها بسبب الضغط الجوي، وهو ما يُعرف بظاهرة مكثفة الحرارة.
- تحدث هذه الظاهرة في إحدى طبقات الغلاف الجوي، وتحديدًا في التروبوسفير.
- كذلك، فإن الهواء في الطبقات العليا أقل قدرة على امتصاص الإشعاع الشمسي مقارنة بالهواء القريب من السطح.
- يمتص الهواء في الطبقات السفلى كمية كبيرة من الإشعاع، ومن هنا يتم قياس معدل انخفاض الحرارة كلما زادت المسافة عن سطح الأرض.
- تنخفض الحرارة بمعدل درجة واحدة مع كل زيادة بمقدار 150 مترًا عن مستوى سطح البحر.
الرابط بين درجة الحرارة والضغط الجوي
الضغط الجوي يُعبر عن وزن عمود الهواء المؤثر على مساحة تعادل 1 سم²، وفيما يلي العلاقة بين الضغط الجوي ودرجة الحرارة:
- عندما يزداد الضغط الجوي، ترتفع درجة الحرارة، والعكس بالعكس.
- في ظروف الطقس الحار، ينخفض الضغط بسبب تباعد الجزيئات في الهواء.
- أيضًا، كلما زادت الارتفاعات عن سطح الأرض، ينخفض الضغط الجوي بسرعة بسبب نقص وزن عمود الهواء وقلة كثافة الهواء في المناطق المرتفعة.
- يشير هذا إلى انخفاض ملحوظ في كمية الأكسجين في المرتفعات.
- من جانب آخر، يمكن الربط بين الحجم والضغط والحرارة، حيث يؤدي زيادة الضغط إلى تمدد الحجم وبالتالي تغيير وإعادة زيادة درجة الحرارة.
العوامل المؤثرة في درجات الحرارة
أظهر المتخصصون أن هناك عدة عوامل تتحكم في درجات الحرارة سواء بالارتفاع أو الانخفاض، ومن هذه العوامل:
- خط العرض: يُحدد موقع الإقليم بالنسبة لخط الاستواء، حيث ترتفع درجات الحرارة كلما اقترب الإقليم من الخط الاستوائي.
- الارتفاع: كلما زاد ارتفاع الإقليم عن مستوى البحر، كلما انخفضت درجات حرارته، ويختلف معدل الانخفاض حسب الفصل والموقع.
- المسافة من البحر: كلما اقترب الإقليم من البحر، كانت درجات الحرارة أكثر برودة ورطوبة، بينما تزداد درجات الحرارة وتقل الرطوبة عند الابتعاد عن البحر.
- الرياح: تؤثر طبيعة ونوع الرياح اتجاهها على درجات الحرارة في الأقاليم، حيث يمكن أن تهب الرياح من مناطق باردة أو حارة، أو تكون تأثيرها كتيارات بحرية.
حالة استثنائية: ارتفاع درجات الحرارة في المرتفعات
يمكن أن تحدث ارتفاعات في درجات الحرارة في المرتفعات، ولكنها حالة استثنائية تتعارض مع المعايير الطبيعية:
- تحدث هذه الحالة لفترة زمنية قصيرة وعلى منطقة ضيقة، وتعرف بحالة انقلاب حراري.
- تتعرض لهذه الحالة المناطق القريبة من سطح الأرض لأسباب متنوعة، منها طول فترة الليل في الشتاء، وعدم وجود السحاب، وتجدد الرياح.
- تأثير طول الليل: يقلل من كمية الأشعة الشمسية التي تصل إلى الأرض، مما يجعل الهواء قربها باردًا بينما يكون الهواء الأعلى دافئًا.
- تأثير عدم وجود سحاب: يؤدي إلى نقص كبير في الحرارة التي تصل إلى الأرض بسبب الإشعاع الشمسي.
- تأثير حركة الهواء: إذا كان هناك هواء دافئ يتدفق بعيدًا عن سطح الأرض، قد يصبح الهواء في المرتفعات أكثر حرارة مقارنة بالهواء القريب من الأرض.
- أيضًا، في حال كان هناك هواء بارد يتحرك مباشرة نحو سطح الأرض، فإن الهواء في المرتفعات سيكون أقل برودة وأكثر حرارة.
