- Resmi Gönderi
Isınan havanın yükseldiği bilinen bir gerçektir. Normalde bunun, sıcak havanın soğuk havadan daha hafif olduğu varsayılır. Bu doğru olsa da, yükselen sıcak havanın nedeni için gerçekleşen daha temel bir süreç var .
Sıcak hava, öncelikle soğuk havaya kıyasla daha düşük yoğunluğu nedeniyle yükselir . Sıcaklık arttıkça havanın yoğunluğu azalır. Ancak daha düşük yoğunluklu hava bile kendi kendine yükselmeye başlamaz.
Isaac Newton'un birinci fizik yasası, bir cismin hızının, o cisme başka bir kuvvet uygulanmadıkça sabit kalacağıdır. Bunu söylemenin daha yaygın yolu, 'duran bir nesne hareketsiz kalma eğilimindedir ve hareket halindeki bir nesne hareket halinde kalma eğilimindedir'.
Bu nedenle havanın yoğunluğunu azaltmak tek başına havanın yükselmesine neden olmak için yeterli değildir. Yukarı doğru hareketine başlaması için daha az yoğun havaya uygulanan başka bir kuvvet olmalıdır.
Bu kuvvet 'yerçekimi'dir. Yerçekiminin rolü, daha soğuk, daha yoğun havayı yeryüzüne doğru çekmesidir . Daha yoğun hava dünyanın yüzeyine ulaştığında, daha az yoğun havayı yayar ve alttan keser, bu da daha az yoğun havayı harekete zorlayarak yükselmesine neden olur.
Sıcak hava balonu böyle çalışır. Balonun içindeki havayı ısıtmak için daha az yoğun hale getirmek için bir alev kullanılır. Balonun dışında, daha soğuk, daha yoğun hava yerçekimi tarafından aşağı çekilir. Daha soğuk hava, balonun içinde hapsolmuş daha sıcak, daha az yoğun havanın altında kalarak balonun yükselmesine neden olur.
Bu nedenle gök gürültülü fırtınalar genellikle hava cephelerinde oluşur. Bir cephe, daha soğuk, daha yoğun havanın daha az yoğun olduğu, daha sıcak havanın fırtınaları oluşturan atmosfere girmeye zorladığı sınırı temsil eder.
Meteorolojide, 'hava ceplerini' genellikle balonlaşmaya benzer şekilde ele alırız. Bu hava ceplerine "parsel" diyoruz. Bir parsel, atmosferde yükselirken veya batarken genellikle şeklini ve genel özelliklerini koruduğunu varsaydığımız, belirli bir boyutu olmayan bir hava kabarcığıdır.
"Parselin" arkasındaki teorinin birkaç varsayımı vardır.
Sabit bir atmosferde, yükselen parsel çevredeki ortamdan daha soğuyarak yükselişini yavaşlatır veya sona erdirir (soldaki resim). Kararsız bir atmosferde, parselin sıcaklığı çevredeki ortamdan daha yüksektir ve bu nedenle yüzer halde kalır ve yükselmeye devam eder (sağdaki resim). Her iki durumda da parselin soğuma hızı sabit kalır. Bu nedenle, kararlılık/kararsızlık atmosferin dikey sıcaklık profiline bağlıdır. Parseldeki nemli havanın kuru havaya oranının, atmosferde yükselirken (veya batarken) genellikle sabit kaldığını varsayıyoruz.
- Ayrıca parsele eklenmiş herhangi bir dış ısıtma kaynağı olmadığını varsayıyoruz.
- Doymamış (%100'den az bağıl nem) herhangi bir parsel, bağıl nem %100 olana kadar (hava doymuş hale gelene) 1000 metrede 9.8°C (5.5°F/1.000 fit) oranında soğur (veya düşer) .
- Doymuş herhangi bir parsel (%100 bağıl neme sahip parsel) daha yavaş bir hızda soğur. Bunun nedeni, su buharının bir sıvıya yoğunlaşması sürecinin ısıyı serbest bırakmasıdır. Atmosfere eklenen açığa çıkan ısı, soğuma hızını yavaşlatır.
Yükselen bir hava parseli üzerindeki birçok farklı etki nedeniyle, varsayımların tümü olmasa da çoğu her zaman %100 doğru olmayacaktır. Bununla birlikte, 'parsel teorisi', atmosferdeki gerçek dünya süreçlerinin aşırı basitleştirilmesine rağmen, atmosferin havayı nasıl ürettiğini düşünmenin iyi bir yoludur.
Yüzdürme: Pozitif ve Negatif Enerji
Parsellere bakmanın nedeni , atmosferin stabilitesini belirlemeye yardımcı olmaktır . Doymamış bir parsel yükseldikçe, 1.000 metrede (5.5 °F/1.000 fit) sabit 9.8°C oranında soğuyacaktır.
Yükselen parselin sıcaklığı çevre atmosferin altına düşerse (soğuması nedeniyle) parsel çevresindeki ortamdan daha yoğun hale gelecek ve yerçekimi yükselişi yavaşlatacak, hatta tersine çevirecektir. Buna negatif enerji denir ve o seviyedeki atmosferin 'kararlı' olduğu anlamına gelir.
Yükselen parselin sıcaklığı (soğumasına rağmen) çevre atmosferden daha yüksek kalırsa, çevre ortama göre daha az yoğun olan parsel yükselmeye devam edecektir. Buna pozitif enerji denir ve bu seviyedeki atmosferin 'kararsız' olduğu anlamına gelir.