چرا در جو زمین هوای سرد بالاتر از هوای گرم قرار میگیرد؟ مگر هوای سرد سنگین تر نیست؟

 

 

هوای سرد از هوای گرم سنگین تر است به شرط آنکه فشار آنها یکسان باشد💥
در حالی که در جو زمین با افزایش ارتفاع فشار کم میشود.
می توانیم بگوییم که هوای سرد در ارتفاع زیاد(ولی فشار کم) از هوای گرم در سطح زمین(اما با فشار زیاد)سبک تر است.
به عنوان مثالی مشخص علت بالا رفتن بالون هوای گرم این است که فشار هوای گرم داخل بالون تقریبا با فشار هوای سرد بیرون برابر است(از فشار خود بالون صرفنظر کنیم)پس چگالی آن کمتر است و باعث صعود آن میشود
PV=nRT
PV=ρVRT/M
P=ρRT/M
ρ=PM/RT
یعنی در فشار یکسان چگالی و دما رابطه عکس دارند(با فرض ایده آل بودن هوا)
حال اگر بالون را حذف کنیم با گرم شدن هوا،هوا شروع به انبساط و بالا رفتن میکند ،و با کاهش فشار ،دما هم کم میشود ،یعنی در جو زمین هوای سرد بالاتر است چون فشارش کمتر است.

البته از دیدگاه انرژی نیز میتوان مساله را پاسخ داد

به جدول زیر دقت کنید( چگالی هوا در ارتفاعات مختلف)

وارونگی و شنیدن صداهای دور دست

در فصل زمستان معمولا می توانیم صداهای دور دست را بشنویم،به عنوان مثال صدای قطار را از کیلومترها دورتر میشویم،چرا؟؟

 

۱- وارونگی یعنی قرار گرفتن لایه هوای گرم روی هوای سرد نزدیک به زمین.

۲- سرعت صوت در هوای گرم بیشتر از هوای سرد است.

۳-اگر صوت به صورت مایل از مرز دو محیط عبور کند،شکسته میشود دقیقا همان اتفاقی که برای نور می افتد.

۴-اگر صدا از هوای سرد وارد هوای گرم شود سرعتش افزایش و پس از شکست از خط عمود بر مرز دور میشود.

۵-هنگام وارونگی صدا از هوای سرد وارد هوای گرم میشود،پس کم کم از خط عمود دور شده و به طرف زمین تغیر مسیر میدهد تا آنکه بازتاب کلی رخ داده و صدا به سمت زمین برگشته و کیلومترها دورتر به زمین میرسد.

۶-تصویر را نگاه کنید.