Հեդլի բջիջ

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Jump to navigation Jump to search

Հեդլի բջիջ (ի պատիվ Ջորջ Հեդլիի), գլոբալ մասշտաբի արևադարձային մթնոլորտային շրջանառություն, որտեղ օդը բարձրանում է հասարակածի մոտ, հոսում դեպի բևեռ (երկրի մակերևույթից 10-15 կիլոմետր բարձրության վրա), իջնում մերձարևադարձային գոտիներում և այնուհետև վերադառնում հասարակած` մակերևույթի մոտ։ Այս շրջանառությունն առաջացնում է պասսատներ, արևադարձային անձրևային գոտիներ, արևադարձային ցիկլոն, մերձարևադարձային անապատներ և բարձրադիր սրընթաց հոսանքներ (քամի)։ Հեդլի բջիջը ցածր բարձրության շրջանառություն է, որտեղ օդն իջնում ​​է մոտավորապես զրոյից մինչև 30 աստիճան լայնության վրա։

Մեխանիզմ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Մթնոլորտային շրջանառության առկայությունը պայմանավորված է Երկրի մակերևույթի վրա ջերմության անհավասարաչափ բաշխմամբ (ամենաշատը՝ հասարակածի մոտ, ամենաքիչը՝ բևեռներում)։ Մթնոլորտային շրջանառությունը փոխադրում է էներգիան դեպի բևեռներ՝ դրանով իսկ նվազեցնելով հասարակածից բևեռ ջերմաստիճանի գրադիենտը։ Դրա իրագործման մեխանիզմները տարբերվում են արևադարձային և արտաարևադարձային լայնություններում։

Հեդլի բջիջները գոյություն ունեն հասարակածի երկու կողմերում։ Յուրաքանչյուր բջիջ պտտվում է երկրագնդի լայնությամբ և գործում է էներգիան հասարակածից մինչև 30-րդ լայնություն փոխադրելու համար։ Շրջանառությունը կարող է դրսևորել հետևյալ երևույթները[1].

  • Տաք, խոնավ օդը, զուգակցվելով հասարակածի մոտ, առաջացնում է առատ տեղումներ։ Այն արձակում է թաքնված ջերմություն՝ առաջացնելով դեպի վեր ուղղված ուժեղ շարժումներ։
  • Այս օդը բարձրանում է տրոպոդադար՝ ծովի մակարդակից մոտ 10–15 կիլոմետր բարձրության վրա, որտեղ օդն այլևս «լողացող» չէ։
  • Չկարողանալով շարունակել բարձրանալ՝ այս ենթաստրատոսֆերային օդը փոխարենը ստիպված է շարժվել դեպի բևեռ՝ ներքևում օդի շարունակական բարձրացման պատճառով։
  • Երբ օդը շարժվում է դեպի բևեռ, այն սառչում ու դեպի արևելք ուժեղ բաղադրիչ է ստանում Կորիոլիսի ուժի և իմպուլսի մոմենտի պահպանման շնորհիվ։ Առաջացող քամիները մերձարևադարձային ռեակտիվ հոսքերի արդյունք են։
  • Այս լայնության վրա մեծ բարձրությունից սառը, չոր օդն սկսում է իջնել։ Իջնելիս տաքանում է ադիաբատիկ կերպով՝ նվազեցնելով հարաբերական խոնավությունը։
  • Մակերևույթում շփման հակադարձ հոսքը լրացնում է օղակը՝ ճանապարհին կլանելով խոնավությունը։ Կորիոլիսի ուժը այս հոսքին տալիս է դեպի արևմուտք բաղադրիչ՝ առաջացնելով պասսատներ։

Հեդլի շրջանառությունը ենթարկվում է եղանակային տատանումների։ Արևադարձային եղանակներին Հեդլի բջջի` դեպի վեր ուղղված ճյուղը տարածվում է ոչ թե անմիջապես հասարակածի վրա, այլ ավելի շուտ ամառային կիսագնդում։ Տարեկան միջինում դեպի վեր ուղղված ճյուղը փոքր-ինչ շեղվում է դեպի հյուսիսային կիսագունդ՝ իր տեղը զիջելով հարավային կիսագնդում ավելի ուժեղ Հեդլի բջջին։ Սա վկայում է հյուսիսային կիսագնդից հարավային կիսագունդ էներգիայի չնչին մասի փոխադրման մասին[1]։

Հեդլի համակարգը ջերմային ուղղակի շրջանառության օրինակ է։ Հեդլի համակարգի ջերմադինամիկ արդյունավետությունը, որը համարվում է ջերմային շարժիչ, համեմատաբար հաստատուն է եղել 19792010 թվականների ընթացքում՝ միջինում կազմելով 2,6%։ Նույն միջակայքում Հեդլիի ռեժիմի կողմից արտադրվող հզորությունը տարեկան միջինում աճել է մոտ 0,54 տերավատով։ Սա արտացոլում է համակարգ մուտք գործող էներգիայի աճը, որը համապատասխանում է արևադարձային ծովի մակերևույթի ջերմաստիճանի նկատվող աճին[2]։

Ընդհանուր առմամբ, միջօրեական շրջանառության բջիջները, ինչպիսին է Հեդլիի շրջանառությունը, առանձնապես արդյունավետ չեն ջերմաստիճանի գրադիենտը հասարակածից դեպի բևեռ նվազեցնելու համար՝ տարբեր տեսակի էներգիայի փոխադրումների միջև չեղարկման պատճառով։ Հեդլի բջջում թե՛ ակնհայտ և թե՛ թաքնված ջերմությունը փոխանցվում է դեպի հասարակած՝ մակերևույթի մոտ, մինչդեռ պոտենցիալ էներգիան փոխադրվում է վերևում հակառակ ուղղությամբ՝ դեպի բևեռ։ Արդյունքում դեպի բևեռ փոխադրումը կազմում է այս պոտենցիալ էներգիայի փոխադրման ընդամենը մոտ 10%-ը։ Սա մասամբ արդյունքն է այն ուժեղ սահմանափակումների, որոնք դրվում են մթնոլորտի շարժման վրա անկյունային մոմենտի պահպանման օրենքով[1]։

Հայտնաբերման պատմություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Հեդլի բջիջները Երկրի մթնոլորտային շրջանառության իդեալականացված պատկերում, թե ինչպես կարող են հայտնվել գիշերահավասարի ժամանակ

18-րդ դարի սկզբին անգլիացի իրավաբան և օդերևութաբան Ջորջ Հեդլին դժգոհ էր այն տեսությունից, որ աստղագետ Էդմունդ Հալլեյը առաջարկել էր պասսատների բացատրության համար։ Հալլեյի տեսության մեջ անկասկած ճշմարիտ էր այն, որ արևի ջերմությունն առաջացնում է հասարակածային օդի վերընթաց շարժում, և որ հարևան լայնություններից օդային զանգվածը պետք է ներհոսի՝ փոխարինելու բարձրացող օդային զանգվածին։ Սակայն պասսատների արևմտյան բաղադրիչի համար Հալլեյը նշում է, որ Արեգակը, շարժվելով երկնքով, օրվա ընթացքում տարբեր կերպ է տաքացնում օդի զանգվածը։ Սակայն Հեդլիին չբավարարեց Հալլեյի տեսության այդ մասը։ Հեդլին առաջինն էր, որ հասկացավ, որ Երկրի պտույտը դեր է խաղում Երկրի նկատմամբ օդային զանգվածի շարժման ուղղության մեջ։ Հեդլիի տեսությունը, որը հրապարակվել է 1735 թվականին, այդպես էլ մնաց անհայտ, սակայն մի քանի անգամ իրենցից անկախ վերահայտնաբերեցին։ Վերահայտնաբերողների թվում էր Ջոն Դալթոնը, որ հետագայում իմացավ Հեդլիի՝ առաջինը հայտնաբերելու մասին։ Ժամանակի ընթացքում Հեդլիի առաջարկած մեխանիզմն ընդունվեց, և նրա անունը ավելի ու ավելի սկսեցին կապել այդ մեխանիզմի հետ։ 19-րդ դարի վերջին ցույց տվեցին, որ Հեդլիի տեսությունը որոշ առումներով թերի էր։ Ուիլյամ Ֆերելն առաջիններից էր, որ ճիշտ հաշվարկեց դինամիկան։ Շատ տասնամյակներ պահանջվեցին, որպեսզի ճիշտ տեսությունը դառնա ընդունված, և նույնիսկ այսօր հայտնի գրքերում և կայքերում երբեմն կարող ենք հանդիպել Հեդլիի տեսությանը[3]։ Հեդլիի տեսությունն ընդունված էր բավականին երկար ժամանակ, ինչի շնորհիվ էլ նրա անունը համընդհանուր կերպով ասոցացնում էին արևադարձային մթնոլորտում շրջանառության սխեմայի հետ։ 1980 թվականին Իսահակ Հելդը և Արթուր Հոուն մշակեցին Հելդ-Հոու մոդելը՝ նկարագրելու Հեդլիի շրջանառությունը։

Տեղումների վրա հիմնական ազդեցություններն ըստ լայնության[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Միջինում երկարատև տեղումներն ըստ ամիսների

Այնտեղ, որտեղ դեպի հասարակած շարժվող օդային զանգվածները միանում և բարձրանում են, հայտնի է որպես միջարևադարձային կոնվերգենցիայի գոտի (անգլ․՝ ITCZ)։ Այդ գոտում գոյանում է ամպրոպի կույտ, որն էլ առատ տեղումներ է առաջացնում։

Կորցնելով իր ջրային գոլորշիների մեծ մասը խտացման պատճառով և նստելով Հեդլի բջիջների շրջանառության բարձրացող ճյուղում՝ իջնող օդը դառնում է չոր (ոչ խոնավ)։ Երբ օդն իջնում է, ցածր հարաբերական խոնավություն է առաջանում, քանի որ օդը տաքանում է ադիաբատիկ եղանակով օդի սեղման հաշվին՝ ստեղծելով ավելի բարձր ճնշման տարածք։ Մերձարևադարձային շրջանները համեմատաբար զերծ են հասարակածային գոտում տարածված կոնվեկցիայից և ամպրոպներից։ Աշխարհի անապատներից շատերը գտնվում են հենց այս մերձարևադարձային լայնություններում։ Այնուամենայնիվ, անապատները չեն տարածվում տարբեր մայրցամաքների արևելյան կողմերում՝ առևտրային քամիներից առաջացած օվկիանոսային հոսանքների պատճառով։

Հեդլի բջջի տարածում[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ապոլոն 17-ից ստացված Երկրագնդի հայտնի պատկերում ամպային գոյացություններն ուղղակիորեն տեսանելի են դարձնում մթնոլորտային շրջանառությունը

Երկրագնդի չոր շրջանների մեծ մասը գտնվում է Հեդլիի շրջանառության նվազող մասի տարածքներում՝ շուրջ 30 աստիճան լայնության վրա[4]։ Կան որոշ ապացույցներ, որ Հեդլի բջիջների տարածումը կապված է կլիմայի փոփոխության հետ[5]։ Ենթադրվում է, որ Հեդլի բջիջը կտարածվի գլոբալ միջին ջերմաստիճանի բարձրացմամբ (21-րդ դարում հնարավոր է 2 աստիճան լայնութամբ[6]): Սա կարող է հանգեցնել բջիջների եզրային լայնություններում տեղումների մեծ փոփոխությունների[4]։ Գիտնականները մտավախություն ունեն, որ գլոբալ տաքացումը կարող է զգալի փոփոխություններ բերել արևադարձային հատվածների էկոհամակարգերում, և որ անապատները կդառնան ավելի չոր և կընդլայնվեն[6]։ Քանի որ 30 աստիճան լայնության տարածքները դառնում են ավելի չոր, այդտեղ բնակվողներն սպասվածից ավելի քիչ տեղումներ են տեսնելու, ինչն էլ կարող է սննդի մատակարարման և կենսապայմանների հետ կապված որոշակի խնդիրներ առաջացնել[7]։ Կան հավաստի ապացուցներ, որ Կենտրոնական Աֆրիկայի անձրևային անտառներում եղել է պալեոկլիմայական փոփոխություն մ.թ.ա 850 թվականին[8]։ Պալինոլոգիական (բրածո ծաղկափոշու) ապացույցները ցույց են տալիս համատարած չորացման հետևանքով անձրևային անտառների բիոմի կտրուկ փոփոխություն՝ համեմատած բաց սավաննայի բիոմի հետ։ Համատարած չորացումը հնարավոր է կապված լինել ոչ թե ընդհատվող երաշտի, այլ աստիճանական տաքացման հետ։ Այն վարկածը, որ արեգակնային ակտիվության անկումը նվազեցնում է Հեդլիի շրջանառության լայնությունը, ինպես նաև մուսսոնների ինտենսիվությունը միջին լայնություններում, համընկնում է այն տվյալների հետ, որոնք ցույց են տալիս Կենտրոնական, Արևմտյան Աֆրիկայում չորության և հյուսիսային բարեխառն գոտիներում տեղումների աճը։ Միևնույն ժամանակ, բարեխառն գոտիներում միջին լայնությունների փոթորկի հետքերն ավելացել են և շարժվել դեպի հասարակած[9]։

Տես նաև[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ծանոթագրություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  1. 1,0 1,1 1,2 L., Hartmann, Dennis (2016-01-02). Global physical climatology. Elsevier. pp. 165–76. ISBN 9780123285317. OCLC 944522711
  2. Huang Junling, McElroy Michael B. (2014-04-01)։ «Contributions of the Hadley and Ferrel Circulations to the Energetics of the Atmosphere over the Past 32 Years*»։ Journal of Climate (անգլերեն) 27 (7): 2656–2666։ ISSN 0894-8755։ doi:10.1175/JCLI-D-13-00538.1 
  3. Persson Anders (2008-11)։ «Hadley's Principle: Part 1 - A brainchild with many fathers»։ Weather 63 (11): 335–338։ ISSN 0043-1656։ doi:10.1002/wea.228 
  4. 4,0 4,1 Dargan M.W. Frierson, Jian Lu, Gang Chen (2007)։ «Width of the Hadley cell in simple and comprehensive general circulation models»։ Geophysical Research Letters 34 (18): L18804։ Bibcode:2007GeoRL..3418804F։ doi:10.1029/2007GL031115 
  5. Xiao-Wei Quan, Henry F. Diaz, Martin P. Hoerling (2004)։ «Changes in the Tropical Hadley Cell since 1950»։ in Henry F. Diaz, Raymond S. Bradley։ The Hadley Circulation: Present, Past, and Future։ Advances in Global Change Research 21։ Springer Netherlands։ էջեր 85–120։ ISBN 978-1-4020-2943-1։ doi:10.1007/978-1-4020-2944-8  Preprint at 'Change of the Tropical Hadley Cell Since 1950', NOAA-CIRES Climate Diagnostic Center (2004) (PDF file 2.9 MB)
  6. 6,0 6,1 Dian J. Seidel, Qian Fu, William J. Randel, Thomas J. Reichler (2007)։ «Widening of the tropical belt in a changing climate»։ Nature Geoscience 1 (1): 21–4։ Bibcode:2008NatGe...1...21S։ doi:10.1038/ngeo.2007.38 
  7. Johanson Celeste M., Fu Qiang (2009-05-15)։ «Hadley Cell Widening: Model Simulations versus Observations»։ Journal of Climate (անգլերեն) 22 (10): 2713–2725։ ISSN 1520-0442։ doi:10.1175/2008JCLI2620.1 
  8. Van Geel Bas, Van Der Plicht Johannes, Kilian M. R., Klaver E. R., Kouwenberg J. H. M., Renssen H., Reynaud-Farrera I., Waterbolk H. T. (1997)։ «The Sharp Rise of Δ14C ca. 800 cal BC: Possible Causes, Related Climatic Teleconnections and the Impact on Human Environments»։ Radiocarbon 40 (1): 535–550։ ISSN 0033-8222։ doi:10.1017/s0033822200018403 
  9. van Geel Bas, Renssen Hans (1998)։ Abrupt Climate Change around 2,650 BP in North-West Europe: Evidence for Climatic Teleconnections and a Tentative Explanation։ Dordrecht: Springer Netherlands։ էջեր 21–41։ ISBN 978-90-481-5114-1 

Արտաքին հղումներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]