استنادًا إلى الدراسات العلمية التي توضح تأثير الارتفاعات المختلفة على درجات الحرارة، تُظهر هذه الدراسات أن درجات الحرارة تنخفض بمعدل درجة واحدة لكل زيادة بمقدار 150 مترًا في الارتفاع. وتختلف هذه المعدلات بحسب الفصول والموقع الجغرافي.
تأثير الارتفاعات على درجة الحرارة
يؤثر عدد من العوامل على درجة الحرارة، حيث تنخفض هذه الأخيرة مع زيادة الارتفاعات، ومن أبرز هذه العوامل ما يلي:
- عادةً ما تعني الارتفاعات المبتعدة عن تأثير أشعة الشمس، حيث أن الأرض تعمل على تسخين الهواء القريب منها.
- لذا، فإن الهواء الذي يلامس الأرض ويحصل على حرارة أكبر من الأرض نفسها.
- أيضًا، العوالق الجوية تحد من وصول الإشعاع الأرضي، مما يعيق تسخين الهواء على المرتفعات.
- لفهم هذه الظاهرة بشكل أعمق، من المهم تعريف درجة الحرارة كنوع من الطاقة في الكون.
- تُعتبر درجة الحرارة مؤشرًا على حركة الذرات داخل الأجسام، على الرغم من عدم إمكانية رؤيتها، بل يمكن الشعور بها فقط.
- تتميز بأنها تنتقل من جسم إلى آخر، حيث تنتقل من الجسم الأكثر حرارة إلى الجسم الأقل حرارة لتحقيق توازن حراري.
- على سبيل المثال، تنتقل الحرارة من كأس يحتوي على ماء ساخن بدرجة حرارة 20 درجة مئوية إلى قطعة ثلج بدرجة حرارة 0، مما يؤدي إلى ذوبان الثلج حتى تتساوى درجة الحرارة.
- يتم قياس درجة الحرارة باستخدام وحدات مثل الكالوري، الجول، الكلفن، السيلسيوس أو الفهرنهايت، بحيث تعبر قياسات الحرارة عن حرارة جسم واحد فقط.
أسباب انخفاض درجة الحرارة في الارتفاعات
عند التفكير في سبب انخفاض درجة الحرارة في المناطق المرتفعة، يُفضل تذكر المفاهيم الأساسية المتعلقة بأشعة الشمس:
- تشع الشمس الإشعاعات نحو سطح الأرض من خلال الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الغلاف نتيجة هذا التأثير.
- عندما يصل الإشعاع إلى سطح الأرض، تسخن الكتل الهوائية القريبة منه، ثم ترتفع حسب قوانين الكثافة.
- عند تمدد هذه الكتل إلى الأعلى، تنخفض درجات حرارتها نتيجة الضغط الجوي، وهو ما يعرف بظاهرة نقص الحرارة.
- تحدث هذه الظاهرة في إحدى طبقات الغلاف الجوي المعروفة بالتروبوسفير.
- أيضًا، يكون الهواء في الطبقات العليا أقل قدرة على امتصاص الإشعاع الشمسي بالمقارنة مع الهواء في الطبقات القريبة من سطح الأرض.
- تستطيع طبقات الهواء السفلى امتصاص كميات كبيرة من الإشعاع المنبعث، مما يساهم في قياس مدى انخفاض الحرارة كلما ابتعد الهواء والجسم عن الأرض.
- تنخفض الحرارة بمعدل درجة واحدة مع ارتفاع 150 مترًا عن مستوى سطح البحر.
العلاقة بين درجة الحرارة والضغط الجوي
الضغط الجوي يعبر عن وزن عمود الهواء المؤثر على مساحة 1 سم²، وتظهر العلاقة بينه وبين الحرارة بشكل طردي على النحو التالي:
- عندما يزيد الضغط الجوي، ترتفع درجة الحرارة، والعكس صحيح.
- في الأجواء الحارة، ينخفض الضغط نتيجة تباعد الجزيئات في الهواء.
- مع زيادة الارتفاع، ينخفض الضغط الجوي بسرعة، بسبب انخفاض وزن عمود الهواء وقلة كثافة الهواء في المرتفعات.
- هذا ما يوضح النقص الملحوظ في كمية الأكسجين في المناطق المرتفعة.
- من جانب آخر، يمكن الربط بين الحجم والضغط والحرارة، حيث عند زيادة الضغط يتمدد الحجم، مما يؤدي إلى تغيير الحرارة وزيادتها.
العوامل المؤثرة في درجات الحرارة
أثبت المتخصصون أن هناك عوامل تؤثر في درجات الحرارة، سواء من حيث الارتفاع أو الانخفاض، ومنها:
- خط العرض: يمثل موقع الإقليم بالنسبة لخط الاستواء، قربه من الخط الاستوائي يزيد من درجة حرارته.
- الارتفاع: كلما زاد ارتفاع الإقليم فوق مستوى البحر، انخفضت درجة حرارته، مع الاختلاف في معدلات الانخفاض حسب الفصل والموقع.
- المسافة بين الإقليم والبحر: الاقتراب من البحر يزيد من نسبة الرطوبة ويخفض درجات الحرارة، بينما البعد يؤدي إلى ارتفاعها وانخفاض الرطوبة.
- الرياح: تؤثر طبيعة الرياح ونوعها واتجاهها على درجة الحرارة في المناطق، حيث يمكن أن تأتي الرياح من مناطق باردة أو حارة أو تتصف كتيارات بحرية.
حالة استثنائية: ارتفاع درجة الحرارة في المرتفعات
من المثير للاهتمام أنه قد ترتفع درجات الحرارة في المناطق المرتفعة عن المستوى المعتاد، على الرغم من أنها تُعتبر حالة استثنائية:
- تظهر هذه الحالة لمدة قصيرة جداً وفي نطاق محلي، ويشار إليها بحالة الانقلاب الحراري.
- تحدث بسبب مجموعة من العوامل، مثل طول الليل خلال فصل الشتاء، خلو السماء من السحاب، وتدفق الهواء.
- تأثير طول الليل: يؤدي إلى تقليل كمية الأشعة الشمسية التي تصل إلى الأرض، مما يجعل الهواء المحيط بها باردًا، بينما الهواء في المرتفعات يكون أكثر دفئًا.
- تأثير غياب السحب: يؤدي هذا إلى قلة الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى الأرض.
- تأثير تدفق الهواء: إذا مر الهواء الدافئ فوق سطح الأرض، فإن الهواء في المرتفعات سيكون أكثر دفئًا مقارنة بالهواء القريب من الأرض.
- وبالعكس، إذا مر هواء بارد بالقرب من سطح الأرض، فإن الهواء في المرتفعات سيكون أقل برودة وأعلى حرارة.