METEOROLOJİ DERSİ HAVA BASINCI Prof.Dr. Belgin ÇAKMAK

Yeryüzünü saran hava tabakasına atmosfer denir Yeryüzünü saran hava tabakasına atmosfer denir. Atmosferin kalınlığı yerden itibaren 560 km’ye kadar uzanır. Atmosferin tabakalarını belirleyen en önemli faktör sıcaklıktır. Yerçekimi dolayısıyla havanın yeryüzüne yaptığı ağırlık “hava basıncı” olarak tanımlanır. Atmosferi oluşturan hava kütlesinin %99'u 32 km’nin altındadır.

Havanında bir ağırlığı vardır Havanında bir ağırlığı vardır. Bunu Aristo söylemiş Galileo ispat etmiştir. Havanın kalınlığı ne kadar fazla ise ağırlığı dolayısıyla basıncı o kadar fazladır.

Havanın ağırlığı nedeniyle, temas halinde olduğu cisimler üzerinde bir basıncı vardır. Bu basıncın büyüklüğü sıcaklıkla etkilenmesinin dışında, gaz kütlesinin büyüklüğüne bağlıdır. Hava basıncının değeri etki yaptığı yüzey üzerindeki kütlesine bağlıdır. Kısaca; yüzey üzerindeki hava kütlesinin kalınlığı ne kadar fazla ise, basıncı da o kadar fazla olacaktır. Hava basıncı atmosferin kalınlığına bağlı olarak yeryüzeyine yakın kısımlarda daha fazla, yükseklerde daha azdır (yükseklikle hava kütlesinin kalınlığı azaldığından).

Hava basıncı atmosferin yaptığı basınç olduğu için atmosferi oluşturan gazların basıncına başka bir deyişle bu gazların ağırlıklarının toplamına eşittir. Yükseklikle hava katmanının kalınlığı azaldığı için hava basıncı da yükseklikle azalır. Bu azalma yükseklikle doğru orantılı değildir. Yükseklik ile yerçekimi kuvveti azaldığı için gazların yoğunluğu da azalmakta ve dolayısıyla hava basıncındaki azalma oranı yükseldikçe düşmektedir. Yeryüzünden itibaren yükseldikçe hava basıncındaki azalma önce hızlı gerçekleşmekte, giderek azalarak devam etmektedir. Hava basıncının en yüksek değeri, deniz seviyesinde 760 mmHg olarak bulunmuştur. Bunun nedeni atmosferin alt tabakalarının yoğunluğunun daha fazla olmasıdır. Yükseklere çıktıkça yerçekimi etkisi azaldığı için atmosfer gazlarının molekülleri arasındaki mesafe daha fazladır. Bu yoğunluğun azalmasına neden olmaktadır.

Basınç, genellikle yükseklikle azalır ve yere yakın seviyelerde hızla artar. Atmosfer içinde yukarıya doğru çıkılırsa, havanın bizim üzerimizdeki ağırlığı azalır. Basınç yere yakın seviyelerde hızla artar, bunun nedeni yerçekiminin etkisi ile yere yakın sevilerdeki gazların artışıdır. Eğer daha fazla havayı aynı genişlikteki dikey kolon içerisine koyarsak, hava kolonunun ağırlığı artacaktır, böylece havanın basıncı da artacaktır.

Hava basıncının yükseklikle değişim oranını belirleyen en önemli faktör kolon içerisindeki ortalama sıcaklıktır. Deniz seviyesindeki basınç; 1 Atmosfer=1.01325 bar =1013.25 milibar (mb) =101326 Pascal=1013.25 hectopascal(hPa) =29.92 inHg=760mm Hg=14.7 Lb/inch dir. Soğuk bölgelerdeki atmosferik basıncın yükseklikle azalması, sıcak bölgelerden daha hızlıdır. Bundan dolayı tropopoz seviyesi kutuplarda daha düşük, ekvatorda daha yüksektedir.

Yükseklere çıkıldıkça hava basıncı azalır Yükseklere çıkıldıkça hava basıncı azalır. Ancak bu azalma orantılı değildir. Çünkü yukarılarda hafif gazlar olduğundan yukarıda basıncın değişimi daha azdır. Deniz seviyesinde havanın basıncı, 760 mm Hg/cm2 basıncına eşdeğerdir. (Hava basıncının en yüksek değeri) (Toricelli) (1643)

76 cm3 Hg/cm2 =76 cm3 x13.6 g/cm3/cm2 = 1033.6 g/cm2 760 mm Hg/cm2 =76 cm3 Hg/cm2 76 cm3 Hg/cm2 =76 cm3 x13.6 g/cm3/cm2 = 1033.6 g/cm2 1033.6 g/cm2=1.0336 kg/cm2 1.0336 kg/cm2~ 1 kg/cm2 =1 Atm. 760 mm Hg = 1 bar = 1.0336 kg/cm2 =1 Atm. Hava basıncını ilk ölçen bilim adamı Toricelli’dir. 1643 yılında yaptığı deneyler sonucunda hava basıncını deniz seviyesinde 1 cm² kesit alanına sahip 760 mmHg sütununun ağırlığına eşit olduğunu bulmuştur.

4.1 Mutlak ve Rölatif Basınçlar Basıncın mutlak sıfır noktasına göre ölçülmesine mutlak basınç denir. Atmosferik basıncın baz alınarak ölçülmesine ise rölatif basınç denir. Atmosfer basıncının altındaki basınç vakum yada negatif basınç olduğunu gösterir. Bütün basınç ölçerler atmosfere açık olduklarından 0 değerini gösterirler. Atmosferik basınca barometrik basınç da denir. Mutlak basınç Rölatif basınç Atmosfer basıncı Vakum Mutlak sıfır

4.2 Hava Basıncının Ölçülmesi Atmosferin mutlak basıncı (hava basıncı) barometre ile ölçülür. Islak ve kuru barometreler vardır. İçindeki havası tamamen boşaltılmış bir boru, sıvının içerisine daldırıldığında, sıvı boru içinde atmosfer basıncına denk bir basınçla yükselir.Bu anda boru içerisindeki sıvının ağırlığı ile kap içerisindeki sıvı üzerine etki eden atmosfer basıncı değeri denge halindedir.

P0 =P buhar + P sıvı PB=P atmosfer Denge durumunda; P0=PB dir. P0 ise P0=γxh (yükselen sıvı ağırlığı) eşitliği ile kolayca hesaplanabilir. PB zaten atmosfer mutlak basıncını ifade eder. P atmosfer = P buhar + P0 ( P buhar ihmal edilir, çok küçük)

Islak barometrelerde kullanılan sıvı genellikle civa olmaktadır. Civanın özgül ağırlığı fazla olduğu için daha kısa bir boruya gereksinim gösterir. Civalı barometreler daha hassas oldukları için diğer madensel barometre ve barograflarda elde edilen ölçüm sonuçları civalı barometrede elde edilen değerlerle kontrol edilir.

4.3 Hava Basıncını Etkileyen Faktörler Yükseklik Atmosfer yoğunluğu Sıcaklık Yerçekimi kuvveti 1.Yükseklik: Yukarı çıkıldıkça hava basıncı azalır. 2. Atmosfer yoğunluğu: Havanın yoğunluğu azsa hava basıncı azalır. 3.Sıcaklık: Sıcak  Genleşme  Yoğunluk azalır  Basınç azalır. 4.Yer çekimi kuvveti: Dünyanın enlem derecesine göre yerçekimi değişiklik gösterdiğinden basınçta değişim gösterir.

4.4 Ölçülen Hava Basıncı Değeri Üzerinde Yapılan Düzeltmeler İki hava basıncı karşılaştırılırken aynı bazda incelenmeleri için düzeltilirler. 1. Yükseklik düzeltmesi 2. Yerçekimi düzeltmesi 3. Sıcaklık düzeltmesi 4. Alet hata düzeltmesi 1.Yükseklik düzeltmesi: Belli yükseklikte okunan basınç değerinin deniz seviyesine indirgenerek yapıldığı düzeltmedir. 2.Yerçekimi düzeltmesi: Enlem derecesine göre yerçekimi değişiklik gösterdiği için, barometredeki civanın ağırlığı farklılık gösterir. Bu nedenle enlem derecesinde 450 baz alınarak düzeltme yapılır. Çeşitli tablolar vardır. Eklenecek ya da çıkarılacak değerler bu tablodan alınarak düzeltme yapılır.

Normal Basınç= 45 enlemde 0m’de ölçülen basınç =1013 mb

3.Sıcaklık düzeltmesi: Sıcaklık civanın hacmini ve yoğunluğunu etkiler. Bu nedenle okunan değer 00C’ye indirgenir. 4.Alet hata düzeltmesi: Her aletin imalat sonunda bir hatası vardır. Hassas ölçümler sonucu bu hata aletin kataloğunda belirtilir. Okunan değer bu hataya göre düzeltilir. Okunan değer  sıcaklık d.  yerçekimi d.  alet hata d. = mahalli basınç

4.5 Aksiyon Merkezleri Yeryüzünün farklı ısınmasından dolayı, hava basınçlarının değişiklik gösterdiği ve hava olaylarında etkin rol oynayan bazı merkezler oluşur. Bu merkezlere Aksiyon Merkezleri denir. Siklon (Alçak basınç) Merkezleri: Sıcak karakterli olup kuzey yarım kürede saat yönünün tersi istikamete dönerler. Sıcak havanın yükselerek yoğunluk ve basıncını kaybetmesiyle oluşurlar. Sıcak hava  yoğunluk azalır  basınç azalır = siklon merkezi

Kuzey yarım kürede Siklon (Alçak basınç) Merkezleri 1000 1006 1012 1018 A 1000 1006 1012 1018 Kuzey yarım kürede Siklon (Alçak basınç) Merkezleri Güney yarım kürede Siklon (Alçak basınç) Merkezleri

Antisiklon (Yüksek Basınç) Merkezleri: Soğuyan hava daralır ve yoğunlaşır. Basıncı artar. Böylece soğuk karakterli antisiklonlar oluşur. Rüzgarlar merkezden dışa doğrudur. Soğuyan hava  yoğunluk artar  basınç artar = antisiklon merkezi

Kuzey yarım kürede Antisiklon (Yüksek basınç) Merkezleri 1000 1000 1006 1006 1012 1012 1018 1018 Y Y Kuzey yarım kürede Antisiklon (Yüksek basınç) Merkezleri Güney yarım kürede Antisiklon (Yüksek basınç) Merkezleri

Antisiklon (Yüksek Basınç) Merkezleri Siklon (Alçak basınç) Merkezleri

Örnek: Güney yarım kürede Siklon ve Antisiklon Merkezleri

Örnek: Güney yarım kürede Siklon ve Antisiklon Merkezleri

Örnek: Güney yarım kürede Siklon ve Antisiklon Merkezleri