书籍暂未推出简体中文版——当前显示 العربية 版。

علوم الأرض والفضاء في المرحلتين الابتدائية والإعدادية · 1–9 年级

24الرياح والدورة العامة للغلاف الجوي

طوال قرون، اعتمدت السفن الشراعية التي تغادر موانئ أوروبا وإفريقيا متجهة إلى الأمريكيتين على ريح ثابتة من الشرق، تهب على جانبي خط الاستواء وحملتها عبر الأطلسي. وكان البحارة في العالم كله يعرفونها، وكانت التجارة المبكرة مع الأمريكيتين تعتمد عليها: إنها الريح التجارية. وحتى اليوم، تستعمل سفن الشحن الرياح التجارية، والتيارات البحرية التي تحركها، لتقصير رحلاتها.

سفينة شراعية تجري أمام ريح ثابتة في عرض المحيط (رسم توضيحي مولَّد بالذكاء الاصطناعي لمشهد عام).

لماذا تهب الريح التجارية من الشرق، ودائمًا في الأماكن نفسها؟ ولماذا توجد صحارى قرب المدارين وغابات مطيرة قرب خط الاستواء؟ الجواب يبدأ بالشمس.

ما تعرفه من قبل

الريح هواء متحرك (كتب الفيزياء). والهواء يضغط على كل ما يلامسه، والضغط ينخفض مع الارتفاع (الفصل 23). ويحدث الطقس في التروبوسفير، الطبقة السفلى من الغلاف الجوي. وللأرض نطاقات مناخية: حارة ورطبة قرب خط الاستواء، فيها غابات مطيرة؛ وصحارى حارة جافة قرب المدارين؛ ثم نطاقات معتدلة فباردة نحو القطبين (الفصل 11).

24.1 الشمس تسخّن الأرض على نحو غير متساوٍ

عند الظهر في يوم الاعتدال، تكون الشمس فوق خط الاستواء تمامًا. فتصل أشعتها إليه شديدة الانحدار وتسقط على رقعة صغيرة من الأرض. وأبعد شمالًا أو جنوبًا، تصل الأشعة نفسها مائلة وتنتشر على رقعة أكبر: فيتلقى كل متر مربع قدرًا أقل من طاقتها. وعند دائرة العرض $60{}^{\circ}$ ، تغطي الحزمة نفسها ضعف الأرض التي تغطيها عند خط الاستواء، فيتلقى كل متر مربع نصف ما يتلقاه هناك.

حزمتان متماثلتان من ضوء الشمس عند الظهر في يوم الاعتدال. عند خط الاستواء تسقطان رأسيًا على رقعة صغيرة (الخط السميك)؛ وعند دائرة العرض 60 تميلان وتغطيان ضعف الأرض. — حزمتان متماثلتان من ضوء الشمس عند الظهر في يوم الاعتدال. عند خط الاستواء تسقطان رأسيًا على رقعة صغيرة (الخط السميك)؛ وعند دائرة العرض $60{}^{\circ}$ تميلان وتغطيان ضعف الأرض.

دائرة العرض	$0{}^{\circ}$	$30{}^{\circ}$	$45{}^{\circ}$	$60{}^{\circ}$	$75{}^{\circ}$
الأرض التي تغطيها الحزمة نفسها	1	1.15	1.41	2	3.86
الطاقة لكل متر مربع (% من طاقة خط الاستواء)	100	87	71	50	26

بينما تدور الأرض حول الشمس، يجعل محورها المائل الشمسَ العمودية تنتقل بين المدارين، وهذا ما يعطي الفصول (كتب الفيزياء)؛ لكن المناطق القريبة من خط الاستواء تتلقى طوال السنة طاقة أكثر بكثير من المناطق القريبة من القطبين. وهذا التسخين غير المتساوي هو المحرك الرئيسي للرياح: فالغلاف الجوي ينقل الهواء الدافئ نحو القطبين والهواء البارد نحو خط الاستواء.

24.2 هواء يصعد وهواء يهبط

الهواء الدافئ أخف من الهواء البارد: فهو يصعد، ويتدفق الهواء الأبرد المحيط به ليحل محله. وحيث يصعد الهواء، يضغط على الأرض أقل: فيكون الضغط هناك منخفضًا. وحيث يهبط الهواء، يضغط أكثر: فيكون الضغط عاليًا. وعند الأرض، تهب الريح من الضغط العالي نحو الضغط المنخفض. فيصعد الهواء ويبرد ويهبط ثم يعود، دائرًا في حلقة.

تعريف 24.1 (خلية الحمل)

خلية الحمل في الغلاف الجوي حلقة من الهواء المتحرك: هواء يسخن من الأسفل فيصعد، وينتشر في الأعلى، ويبرد ويهبط في مكان آخر، ثم يعود على طول الأرض إلى حيث صعد. وتحت الهواء الصاعد يكون الضغط منخفضًا؛ وتحت الهواء الهابط يكون عاليًا.

في المختبر — الهواء الدافئ يصعد

داخل البيت، قص حلزونًا من ورقة رقيقة، كقشر تفاحة، وعلّقه من مركزه بخيط. أمسكه عاليًا فوق مشعاع تدفئة دافئ في الشتاء (ولا تمسكه أبدًا فوق لهب أو شمعة): فيبدأ بالدوران ببطء. فالهواء الذي يسخّنه المشعاع يصعد ويدفع الحلزون. ثم أمسكه قرب نافذة باردة: هل يدور في الاتجاه المعاكس، أم لا يدور أصلًا؟

يمكن أن نحس بأصغر خلايا الحمل في يوم مشمس على شاطئ البحر. فاليابسة والبحر يتلقيان أشعة الشمس نفسها، لكن أشعة الشمس لا تتوغل عميقًا في الأرض، بينما ينشر البحر حرارته في طبقة سميكة من الماء. ولذلك تسخن اليابسة أكثر بكثير في النهار، وتبرد أكثر بكثير في الليل.

نسيم البحر ونسيم البر: خليتا حمل صغيرتان تدوران في اتجاهين متعاكسين. الأسهم الحمراء: هواء دافئ صاعد؛ ع وم: ضغط عالٍ وضغط منخفض عند الأرض. وفي النهار تبلغ الحلقة ارتفاع 1000 إلى 1500\, m. — نسيم البحر ونسيم البر: خليتا حمل صغيرتان تدوران في اتجاهين متعاكسين. الأسهم الحمراء: هواء دافئ صاعد؛ ع وم: ضغط عالٍ وضغط منخفض عند الأرض. وفي النهار تبلغ الحلقة ارتفاع 1000 إلى $1500\,\mathrm{m}$ .

تعريف 24.2 (نسيم البحر ونسيم البر)

نسيم البحر ريح تهب من البحر نحو اليابسة في النهار، حين تكون اليابسة أدفأ من البحر. ونسيم البر يهب من اليابسة نحو البحر في الليل، حين تصير اليابسة أبرد من البحر.

طائرات ورقية تحلّق في ريح ما بعد الظهر على شاطئ (رسم توضيحي مولَّد بالذكاء الاصطناعي لمشهد عام).

24.3 الرياح العامة

يحدث الأمر نفسه على مقياس الأرض كلها. فقرب خط الاستواء، يصعد الهواء الشديد السخونة؛ وينتشر نحو القطبين في الأعلى ثم يهبط من جديد قرب دائرة العرض $30{}^{\circ}$ . وإذا أُخذ المتوسط على سنوات كثيرة، دار تروبوسفير كل نصف كرة في ثلاث خلايا حمل كبرى: واحدة من خط الاستواء إلى نحو $30{}^{\circ}$ ، وواحدة من نحو $30{}^{\circ}$ إلى نحو $60{}^{\circ}$ ، وواحدة من نحو $60{}^{\circ}$ إلى القطب. ويسميها خبراء الأرصاد خلية هادلي وخلية فيريل والخلية القطبية. وحدودها تتحرك مع الفصول، والخلية الوسطى متوسط تقريبي لعواصف كثيرة عابرة.

لو لم تكن الأرض تدور، لهبت الرياح عند الأرض مباشرة من الضغط العالي إلى الضغط المنخفض. لكن لأن الأرض تدور، ينحرف الهواء المتحرك: إلى اليمين في نصف الكرة الشمالي، وإلى اليسار في نصف الكرة الجنوبي. ولذلك فإن الهواء العائد إلى خط الاستواء لا يأتي من الشمال، بل من الشمال الشرقي في نصف الكرة الشمالي ومن الجنوب الشرقي في نصف الكرة الجنوبي.

تعريف 24.3 (الرياح العامة)

الرياح السطحية التي تهب أكثر من غيرها في كل حزام من دوائر العرض هي:

الرياح التجارية، بين خط الاستواء ونحو $30{}^{\circ}$ ، وتهب من الشمال الشرقي في نصف الكرة الشمالي ومن الجنوب الشرقي في نصف الكرة الجنوبي؛
الرياح الغربية، بين نحو $30{}^{\circ}$ و $60{}^{\circ}$ ، وتهب من الغرب (من الجنوب الغربي في نصف الكرة الشمالي، ومن الشمال الغربي في الجنوبي)؛
الرياح الشرقية القطبية، بين نحو $60{}^{\circ}$ والقطبين، وتهب من الشرق.

الدورة العامة، مبسَّطة. على اليسار: أحزمة الضغط العالي (ع) والضغط المنخفض (م) عند الأرض. وعلى الكرة: الرياح السطحية، التي يحرفها دوران الأرض. وعلى اليمين: خلايا الحمل الثلاث في كل نصف كرة كما تُرى من الجانب، عند دوائر العرض نفسها (والخليتان القطبيتان مرسومتان رقيقتين جدًا لأن الحزام القطبي ضيق على الكرة).

طريقة 24.4 (إيجاد الريح العامة عند دائرة عرض)

جد الحزام: من خط الاستواء إلى نحو $30{}^{\circ}$ ، أو من $30{}^{\circ}$ إلى $60{}^{\circ}$ ، أو من $60{}^{\circ}$ إلى القطب.
جد الاتجاه الذي يتدفق فيه الهواء عند الأرض في ذلك الحزام: نحو خط الاستواء في الحزام الأول والأخير، ونحو القطب في الحزام الأوسط.
احرف هذا التدفق: إلى اليمين في نصف الكرة الشمالي، وإلى اليسار في نصف الكرة الجنوبي.
قل من أين تأتي الريح: فالرياح تُسمّى بالاتجاه الذي تهب منه.

مثال 24.5 (الريح عند $40{}^{\circ}$ جنوبًا)

عند $40{}^{\circ}$ جنوبًا نكون في الحزام الأوسط، بين $30{}^{\circ}$ و $60{}^{\circ}$ . وهناك يتدفق الهواء عند الأرض نحو القطب، أي نحو الجنوب. وفي نصف الكرة الجنوبي ينحرف إلى اليسار: وللهواء المتجه جنوبًا، اليسار هو الشرق، فينتهي الهواء متحركًا نحو الجنوب الشرقي. فهو إذن يأتي من الشمال الغربي: إنه من الرياح الغربية، ويهب من الشمال الغربي.

قرب خط الاستواء، حيث تلتقي الرياح التجارية لنصفي الكرة، تخمد الرياح: وقد سمى البحارة هذا الحزام الهادئ الركود الاستوائي. فالهواء الدافئ الرطب يصعد هناك، ويبرد ويعطي زخات مستمرة وعواصف رعدية. وقرب $30{}^{\circ}$ ، تحت الهواء الهابط، تكون الرياح خفيفة والمطر نادرًا.

تعريف 24.6 (الدورة العامة للغلاف الجوي)

الدورة العامة للغلاف الجوي هي حركة الهواء الواسعة النطاق حول الكوكب، كما تظهر حين يُؤخذ متوسط الرياح على سنوات كثيرة. وهي تنقل الحرارة من خط الاستواء نحو القطبين، وبخار الماء من حزام عرض إلى آخر.

24.4 الدورة العامة والنطاقات المناخية

تفسر الدورة العامة جزءًا كبيرًا من خريطة المناخات. فحيث يصعد الهواء، قرب خط الاستواء، يبرد ويتحول بخار الماء الذي فيه إلى سحب: فيكثر المطر، وتنمو الغابات المطيرة. وحيث يهبط الهواء، قرب $30{}^{\circ}$ شمالًا وجنوبًا، يسخن وهو ينزل، وتتبدد سحبه، ويندر المطر: ففي هذين الحزامين تقع الصحارى الحارة الكبرى، مثل الصحراء الكبرى. وفي العروض الوسطى، تجلب الرياح الغربية عاصفة بعد عاصفة، مع مطر في كل الفصول.

الأمريكيتان كما يراهما القمر الصناعي لرصد الطقس غويس-16، عاليًا فوق خط الاستواء، في 26 يوليو 2022. فقد تكونت سحب كثيرة فوق المنطقة المدارية وغابة الأمازون المطيرة، حيث يصعد الهواء الدافئ الرطب؛ وبعيدًا في الجنوب، في شتاء نصف الكرة الجنوبي، تدور عواصف الرياح الغربية فوق المحيط. الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (ملك عام، عبر ويكيميديا كومنز).

مثال 24.7 (أربع مدن، أربعة أحزمة)

المدن الأربع التي في المخططات المناخية في الفصل 11 تقع كلها في نصف الكرة الشمالي، على دوائر عرض مختلفة جدًا. ومطرها وثلجها السنويان يتبعان أحزمة الدورة العامة (المخطط أدناه). فهيلو، عند $20{}^{\circ}$ شمالًا، تقع على جزيرة في حزام الرياح التجارية، في وسط المحيط، حيث تحمل الرياح التجارية بخار الماء: فيسقط فيها نحو $3000\,\mathrm{mm}$ في السنة. وفينيكس، عند $33{}^{\circ}$ شمالًا، تقع قرب $30{}^{\circ}$ ، تحت الهواء الهابط: أقل من $200\,\mathrm{mm}$ . وسياتل، عند $47{}^{\circ}$ شمالًا، في الرياح الغربية، التي تجلب عواصفها نحو $1000\,\mathrm{mm}$ في السنة، معظمها من الخريف إلى الربيع. وأوتكياغفيك، عند $71{}^{\circ}$ شمالًا، تقع تحت الهواء البارد الذي يهبط قرب القطب: أقل من $150\,\mathrm{mm}$ ، فهي صحراء باردة.

المطر والثلج السنويان (متوسطات 1991–2020) للمدن الأربع التي في المخططات المناخية، موضوعةً عند دوائر عرضها. فالمدن الرطبة تقع حيث يصعد الهواء، قرب خط الاستواء وقرب 60؛ والجافة حيث يهبط، قرب 30 وقرب القطب. المعدلات المناخية للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي. — المطر والثلج السنويان (متوسطات 1991–2020) للمدن الأربع التي في المخططات المناخية، موضوعةً عند دوائر عرضها. فالمدن الرطبة تقع حيث يصعد الهواء، قرب خط الاستواء وقرب $60{}^{\circ}$ ؛ والجافة حيث يهبط، قرب $30{}^{\circ}$ وقرب القطب. المعدلات المناخية للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي.

أربع مدن ليست إلا أربع نقاط: فالجبال والسواحل والبحار الباردة أو الدافئة تغير هي أيضًا مقدار المطر الذي يتلقاه مكان ما. والأحزمة تعطي النمط العام لخريطة المناخات، لا مطر كل مدينة.

24.5 تمارين

تمرين 24.1 ★

سمِّ الريح العامة التي تهب أكثر من غيرها: (أ) عند $15{}^{\circ}$ شمالًا؛ (ب) عند $45{}^{\circ}$ جنوبًا؛ (ج) عند $75{}^{\circ}$ شمالًا؛ (د) عند $20{}^{\circ}$ جنوبًا. وأعطِ اتجاهها في كل مرة.

حل

حل التمرين 24.1.

(أ) الريح التجارية الشمالية الشرقية، من الشمال الشرقي. (ب) الرياح الغربية، من الشمال الغربي. (ج) الرياح الشرقية القطبية، من الشرق (من الشمال الشرقي). (د) الريح التجارية الجنوبية الشرقية، من الجنوب الشرقي.

تمرين 24.2 ★

أكمل كل جملة. (أ) الهواء الدافئ … والهواء البارد …. (ب) تحت الهواء الصاعد، يكون الضغط عند الأرض …. (ج) عند الأرض، تهب الريح من الضغط … نحو الضغط …. (د) في نصف الكرة الشمالي، يحرف دوران الأرض الهواء المتحرك إلى ….

حل

حل التمرين 24.2.

(أ) الهواء الدافئ يصعد والهواء البارد يهبط. (ب) منخفضًا. (ج) من الضغط العالي نحو الضغط المنخفض. (د) إلى اليمين.

تمرين 24.3 ★

صواب أم خطأ؟ صحّح الجمل الخاطئة. (أ) يهب نسيم البحر من اليابسة إلى البحر. (ب) تسخن اليابسة أسرع من البحر في النهار. (ج) تهب الرياح التجارية من الغرب. (د) كثير من الصحارى الكبرى تقع قرب دائرة العرض $30{}^{\circ}$ .

حل

حل التمرين 24.3.

(أ) خطأ: نسيم البحر يهب من البحر إلى اليابسة (في النهار). (ب) صواب. (ج) خطأ: فهي تهب من الشرق (من الشمال الشرقي أو من الجنوب الشرقي). (د) صواب.

تمرين 24.4 ★

ارسم ساحلًا والبحر على اليسار واليابسة على اليمين. أضف الشمس، ثم ارسم بالأسهم حلقة الهواء لنسيم البحر. وضع الحرفين ع وم حيث يكون الضغط عند الأرض عاليًا ومنخفضًا.

حل

حل التمرين 24.4.

يُظهر الرسم حلقة: على طول الأرض، سهم من البحر إلى اليابسة؛ وفوق اليابسة، سهم صاعد؛ وفي الأعلى، سهم من اليابسة عائد فوق البحر؛ وفوق البحر، سهم هابط. ويوضع الحرف ع على الأرض تحت الهواء الهابط (فوق البحر)، والحرف م تحت الهواء الصاعد (فوق اليابسة).

تمرين 24.5 ★★

استعمل جدول الحزم في هذا الفصل. (أ) عند $45{}^{\circ}$ ، كم مرة تزيد الأرض التي تغطيها الحزمة على ما تغطيه عند خط الاستواء؟ (ب) ما النسبة المئوية من طاقة خط الاستواء التي يتلقاها كل متر مربع عند $60{}^{\circ}$ ؟ (ج) وعند $75{}^{\circ}$ ؟ (د) اشرح في جملة واحدة لماذا القطبان باردان.

حل

حل التمرين 24.5.

(أ) 1.41 ضعفًا من الأرض. (ب) 50 %. (ج) 26 %. (د) قرب القطبين، يصل ضوء الشمس مائلًا وينتشر على مساحة كبيرة، فيتلقى كل متر مربع قليلًا من الطاقة.

تمرين 24.6 ★★

يبحر قارب جنوبًا تمامًا عبر نصف الكرة الشمالي ثم نصف الكرة الجنوبي. (أ) ما الرياح التي يصادفها، بالترتيب، من $70{}^{\circ}$ شمالًا إلى $70{}^{\circ}$ جنوبًا؟ (ب) أين يُرجَّح أن يجد هواء هادئًا وزخات متكررة؟ (ج) أين تكون الرياح خفيفة والمطر نادرًا؟

حل

حل التمرين 24.6.

(أ) الرياح الشرقية القطبية (من $70{}^{\circ}$ إلى $60{}^{\circ}$ شمالًا)، فالرياح الغربية (من $60{}^{\circ}$ إلى $30{}^{\circ}$ شمالًا)، فالرياح التجارية الشمالية الشرقية (من $30{}^{\circ}$ شمالًا إلى خط الاستواء)، فالرياح التجارية الجنوبية الشرقية (من خط الاستواء إلى $30{}^{\circ}$ جنوبًا)، فالرياح الغربية (من $30{}^{\circ}$ إلى $60{}^{\circ}$ جنوبًا)، فالرياح الشرقية القطبية (من $60{}^{\circ}$ إلى $70{}^{\circ}$ جنوبًا). (ب) قرب خط الاستواء، في منطقة الركود الاستوائي. (ج) قرب $30{}^{\circ}$ شمالًا و $30{}^{\circ}$ جنوبًا، تحت الهواء الهابط.

تمرين 24.7 ★★

على شاطئ، تبلغ درجة الحرارة $31{}^{\circ}\mathrm{C}$ فوق الرمل في الساعة 3 بعد الظهر و $22{}^{\circ}\mathrm{C}$ فوق البحر. وفي الساعة 3 فجرًا تبلغ $17{}^{\circ}\mathrm{C}$ فوق اليابسة و $21{}^{\circ}\mathrm{C}$ فوق البحر. (أ) أيهما أدفأ في الساعة 3 بعد الظهر؟ وفي أي اتجاه تهب الريح؟ (ب) وفي الساعة 3 فجرًا؟ (ج) بكم درجة تتغير درجة حرارة اليابسة بين الوقتين؟ وبكم تتغير درجة حرارة البحر؟ (د) اشرح الفرق.

حل

حل التمرين 24.7.

(أ) اليابسة ( $31 > 22$ ): تهب الريح من البحر إلى اليابسة، إنه نسيم البحر. (ب) البحر ( $21 > 17$ ): تهب الريح من اليابسة إلى البحر، إنه نسيم البر. (ج) اليابسة: $31 - 17 = 14$ درجة؛ والبحر: $22 - 21 = 1$ درجة. (د) أشعة الشمس لا تسخّن إلا طبقة رقيقة من الأرض، تسخن وتبرد بسرعة؛ أما البحر فينشر حرارته في طبقة سميكة من الماء، فلا تكاد درجة حرارته تتغير بين النهار والليل.

تمرين 24.8 ★★

يتدفق الهواء من حزام الضغط العالي قرب $30{}^{\circ}$ شمالًا نحو خط الاستواء. (أ) لو لم تكن الأرض تدور، فمن أي اتجاه كان سيهب؟ (ب) إلى أي جهة يحرفه الدوران في نصف الكرة هذا؟ (ج) من أي اتجاه يهب إذن؟ (د) أجب عن الأسئلة الثلاثة نفسها للهواء المتدفق نحو خط الاستواء من $30{}^{\circ}$ جنوبًا.

حل

حل التمرين 24.8.

(أ) من الشمال. (ب) إلى اليمين. (ج) من الشمال الشرقي (إنها الريح التجارية الشمالية الشرقية). (د) لولا الدوران لهب من الجنوب؛ والدوران يحرفه إلى اليسار؛ فيهب من الجنوب الشرقي.

تمرين 24.9 ★★

اشرح، خطوة خطوة، لماذا يكثر المطر قرب خط الاستواء: استعمل الكلمات يسخن، يصعد، يبرد، سحب. ثم اشرح لماذا توجد صحراء قرب $25{}^{\circ}$ شمالًا في شمال إفريقيا: استعمل الكلمات يهبط، ضغط عالٍ، جاف.

حل

حل التمرين 24.9.

قرب خط الاستواء، تسخّن الشمس الأرض والبحر بشدة، فالهواء يسخن؛ والهواء الدافئ الرطب يصعد؛ وكلما صعد يبرد، فيتحول بخار الماء الذي فيه إلى سحب، تعطي زخات وعواصف رعدية. وقرب $25{}^{\circ}$ شمالًا، الهواء الذي صعد عند خط الاستواء يهبط؛ وتحته يكون الضغط عند الأرض عاليًا؛ والهواء الهابط يسخن، وتتبدد سحبه وتبقى المنطقة جافة: إنها صحراء.

تمرين 24.10 ★★

تغادر سفينة شراعية ميناء عند $40{}^{\circ}$ شمالًا على الساحل الغربي لأوروبا متجهة إلى البحر الكاريبي، عند $15{}^{\circ}$ شمالًا. (أ) أي ريح ستصادف عند $40{}^{\circ}$ شمالًا؟ وهل تساعد السفينة على الإبحار غربًا؟ (ب) لماذا ينبغي للسفينة أن تبحر جنوبًا أولًا؟ (ج) أي ريح تحملها غربًا، وبين أي دائرتي عرض؟ (د) في رحلة العودة إلى أوروبا، أي ريح ينبغي للسفينة أن تبحث عنها، وعند أي دائرة عرض؟

حل

حل التمرين 24.10.

(أ) الرياح الغربية. لا: فهي تهب من الغرب، معاكسة لسفينة تبحر غربًا. (ب) لتبلغ حزام الرياح التجارية، جنوب نحو $30{}^{\circ}$ شمالًا. (ج) الريح التجارية الشمالية الشرقية، بين خط الاستواء ونحو $30{}^{\circ}$ شمالًا. (د) الرياح الغربية، شمال نحو $30{}^{\circ}$ شمالًا (قرب $40{}^{\circ}$ شمالًا، دائرة عرض ميناء الانطلاق).

تمرين 24.11 ★★★

عند دائرة العرض $L$ ، تغطي حزمة من ضوء الشمس عند الظهر في يوم الاعتدال $1 \div \cos L$ ضعفًا من الأرض التي تغطيها عند خط الاستواء (وعلى الآلة الحاسبة، $\cos 60^\circ = 0.5$ ). (أ) تحقق من القيمة عند $60{}^{\circ}$ . (ب) باستعمال $\cos 30^\circ \approx 0.866$ ، تحقق من القيمة عند $30{}^{\circ}$ ، مقرَّبة إلى رقمين عشريين. (ج) افترض أن لوحًا شمسيًا مستويًا يتلقى $1000\,\mathrm{W}$ على كل متر مربع عند الظهر عند خط الاستواء في ذلك اليوم. فكم يتلقى اللوح نفسه تقريبًا عند $30{}^{\circ}$ ؟ وعند $60{}^{\circ}$ ؟

حل

حل التمرين 24.11.

(أ) $1 \div 0.5 = 2$ : والجدول يعطي 2. (ب) $1 \div 0.866 \approx 1.1547$ ، أي 1.15. (ج) عند $30{}^{\circ}$ : $1000 \div 1.15 \approx 870\,\mathrm{W}$ على كل متر مربع (وبالضبط $1000 \times 0.866 = 866\,\mathrm{W}$ ). وعند $60{}^{\circ}$ : $1000 \div 2 = 500\,\mathrm{W}$ .

تمرين 24.12 ★★★

في كل نصف كرة، للدورة العامة ثلاث خلايا. (أ) ارسم منظرًا جانبيًا لنصف الكرة الشمالي، وخط الاستواء في الأسفل والقطب في الأعلى، والخلايا الثلاث حلقات؛ وبيّن أين يصعد الهواء وأين يهبط. (ب) حدد أحزمة الضغط العالي والمنخفض عند الأرض. (ج) أضف الرياح السطحية لكل خلية، منحرفة إلى اليمين. (د) استعمل رسمك لتشرح لماذا تهب الرياح الغربية نحو الشمال الشرقي.

حل

حل التمرين 24.12.

(أ) ثلاث حلقات: يصعد الهواء عند خط الاستواء ويهبط قرب $30{}^{\circ}$ ؛ ويصعد قرب $60{}^{\circ}$ ويهبط قرب $30{}^{\circ}$ ؛ ويصعد قرب $60{}^{\circ}$ ويهبط عند القطب. (ب) م عند خط الاستواء وقرب $60{}^{\circ}$ ؛ وع قرب $30{}^{\circ}$ وعند القطب. (ج) من $30{}^{\circ}$ إلى خط الاستواء، يتجه الهواء السطحي جنوبًا وينحرف إلى اليمين: الريح التجارية الشمالية الشرقية. ومن $30{}^{\circ}$ إلى $60{}^{\circ}$ ، يتجه شمالًا وينحرف إلى اليمين: فيأتي من الجنوب الغربي. ومن القطب إلى $60{}^{\circ}$ ، يتجه جنوبًا، منحرفًا إلى اليمين: الريح الشرقية القطبية. (د) في الخلية الوسطى يتدفق الهواء السطحي نحو القطب، أي شمالًا؛ ومنحرفًا إلى اليمين، يتجه نحو الشمال الشرقي: تلك هي الرياح الغربية.

24.6 مسألة: الإبحار مع الرياح التجارية

مسألة 24.1

مسألة نهاية الأسبوع — سفينة شراعية تعبر الأطلسي من الرأس الأخضر إلى بربادوس مع الريح التجارية الشمالية الشرقية؛ يُقاس الطريق على الخريطة، وتُقرأ الريح، ويُحسب طول العبور

تغادر سفينة شراعية برايا، في جزر الرأس الأخضر، متجهة إلى بريدجتاون، في بربادوس. وتُظهر الخريطة الطريق والريح التجارية.

الجزء الأول — الطريق.

تقع برايا عند $14.9{}^{\circ}$ شمالًا، $23.5{}^{\circ}$ غربًا؛ وبريدجتاون عند $13.1{}^{\circ}$ شمالًا، $59.6{}^{\circ}$ غربًا. كم درجة من خطوط الطول تفصل بينهما؟
يقع الميناءان كلاهما قرب $14{}^{\circ}$ شمالًا. وعلى طول دائرة العرض هذه، تقيس الدرجة الواحدة من خط الطول نحو $108\,\mathrm{km}$ . فكم كيلومترًا يبلغ العبور تقريبًا؟ قرّب إلى أقرب مئة.
إذا قيس الطريق الأقصر قياسًا دقيقًا على الأرض الكروية، بلغ $3896\,\mathrm{km}$ . فهل إجابة السؤال 2 تقدير جيد؟
هل يقع الميناءان في حزام الرياح التجارية؟ اشرح.

الجزء الثاني — الريح.

من أي اتجاه تهب الريح التجارية هنا؟
تبحر السفينة نحو الغرب. هل تدفعها الريح إلى الأمام، أم إلى الخلف، أم جانبيًا؟ اشرح بالاستعانة بالخريطة.
لماذا تهب الريح التجارية في الاتجاه نفسه تقريبًا كل يوم من أيام العبور؟
في طريق العودة إلى أوروبا، لماذا لا ينبغي للربان أن يحاول الإبحار شرقًا على طول $14{}^{\circ}$ شمالًا؟

الجزء الثالث — العبور.

افترض أن متوسط سرعة السفينة $7\,\mathrm{km}$ في الساعة. فكم كيلومترًا تقطع في يوم من 24 ساعة؟
لو خمدت الريح 3 أيام أثناء الطريق، فكم كيلومترًا من التقدم ستخسر السفينة؟
مع ريح تجارية ثابتة، كم يومًا تحتاج السفينة لقطع $3896\,\mathrm{km}$ ؟ قرّب إلى رقم عشري واحد.
كم يدوم العبور، مقرَّبًا إلى أقرب يوم كامل؟ وهل هو أكثر من شهر أم أقل؟

حل

حل المسألة 24.1.

1. $59.6 - 23.5 = 36.1$ درجة من خطوط الطول.

2. $36.1 \times 108 \approx 3899$ : نحو $3900\,\mathrm{km}$ .

3. نعم: $3900 - 3896 = 4$ كيلومترات، وهو فرق ضئيل.

4. نعم: فكلاهما يقع قرب $14{}^{\circ}$ شمالًا، بين خط الاستواء ونحو $30{}^{\circ}$ شمالًا، وهو حزام الريح التجارية الشمالية الشرقية.

5. من الشمال الشرقي (فالأسهم تشير نحو الجنوب الغربي).

6. إلى الأمام، وجانبيًا قليلًا: فالريح تأتي من خلف السفينة، ومن يمينها قليلًا، وتدفعها نحو الغرب.

7. لأنها جزء من الدورة العامة: فالهواء لا يزال يهبط قرب $30{}^{\circ}$ شمالًا ويصعد قرب خط الاستواء، فيظل الهواء السطحي يتدفق نحو خط الاستواء، ودوران الأرض يحرفه دائمًا إلى اليمين.

8. لأن الريح التجارية ستهب معاكسة للسفينة. فينبغي للربان أن يبحر شمالًا، إلى ما بعد نحو $30{}^{\circ}$ شمالًا، ليجد الرياح الغربية.

9. $7 \times 24 = 168\,\mathrm{km}$ في اليوم.

10. $3 \times 168 = 504\,\mathrm{km}$ .

11. $3896 \div 168 \approx 23.2$ يومًا.

12. نحو 23 يومًا: أقل من شهر.

本章定义的术语

在术语表中查看全部 957 个术语