المناخ وعناصره (الإشعاع الشمسي، والحرارة، والضغط الجوي، والرياح)

• تعريف المفاهيم الواردة: الجغرافيا المناخية، المناخ، الطقس، الضغط الجوي، نسيم البر، نسيم البحر.
• توضيح عناصر المناخ الحرارية.
• الموازنة بين خصائص أقسام الإشعاع الشمسي.
• استنتاج العوامل المؤثرة في المناخ الإشعاعية والحرارية.
• بيان الطرق التي يتم فيها تسخين الغلاف الجوي وسطح الأرض.
• تفسير اختلاف درجات الحرارة على سطح الأرض.
• توضيح العوامل المؤثرة في الضغط الجوي.
• الموازنة بين نطاقات الضغط الجوي من حيث: توزيعها، وخصائصها.
• تصنيف أنواع الرياح ومناطق هبوبها.

ماذا تدرس الجغرافيا المناخية؟

نشاط (١): نقرأ، ونُفكر، ثم نقوم بما يأتي نفسر: اعتبار الجغرافيا المناخية من فروع الجغرافيا الطبيعية.

نستنتج العناصر التي اشتمل عليها مفهوم الجغرافيا المناخية.

نناقش اهتمام الإنسان بدراسة أحوال الطقس، والمناخ.

الطقس أم المناخ: ما الفرق؟

يُعد مصطلحا (الطقس والمناخ) متداخلين ومترابطين من حيث عناصر المناخ المكونة لهما

• المصطلحان: الطقس ⁦(Weather)⁩، والمناخ ⁦(Climate)⁩.
• المناخ: صورة عامة وشاملة وثابتة نسبياً عن حالة الجو في تلك المنطقة.
• مثال: مناخ فلسطين حار جاف صيفاً، ومعتدل ماطر شتاءً.
• مناخ ماليزيا حار ماطر طوال العام.

الإشعاع الشمسي: كم منه يصل إلى الأرض؟

يُعد الإشعاع الشمسي الصادر من الشمس على شكل موجات كهرومغناطيسية أحد أهم عناصر المناخ المؤثرة في سطح الأرض وما عليها من كائنات

• ما يصل إلى الأرض: كمية بسيطة من أشعة الشمس الصادرة.
• يتعرض جزء منها للامتصاص، والانعكاس، والتشتت.
• الجزء الواصل للأرض حوالي ٩٩,٩٧٪ من إجمالي الطاقة الحرارية، بالإضافة إلى الضوء.

• تقسم أشعة الشمس إلى قسمين: مرئية وغير مرئية.

• ألوان الطيف: الأحمر، والبرتقالي، والأصفر، والأخضر، والأزرق، والنيلي، والبنفسجي.
• أمواجها: قصيرة، يتراوح طولها بين (٠,٤ - ٠,٧) ميكرون.
• الميكرون يساوي ١ من ١٠٠٠ ملم.
• نسبتها: ٤٥٪ من مجموع الأشعة الشمسية.

نشاط (٢): نتأمل الشكل، ثم نُفكر، ونقوم بما يأتي نتتبع الحالات التي يتعرض لها الإشعاع الشمسي أثناء انبعاثه من الشمس إلى سطح الأرض.

نذكر ثلاثة أمثلة أخرى على معيقات تخفف من وصول الأشعة لسطح الأرض.

• الأشعة غير المرئية: تشمل أشعة ذات أمواج طويلة يتراوح طولها (٠,٧ - ٤) ميكرون.
• مثل الأشعة تحت الحمراء (الحرارية) التي تسبب ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي وسطح الأرض، وتشكل ٤٦٪ من الإشعاع الشمسي.
• وأشعة ذات أمواج قصيرة جداً (أقل من ٠,٤) ميكرون.
• مثل أشعة جاما، والأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية.
• هذه الموجات تشكل ٩٪ من مجموع الإشعاع الشمسي.

ما الذي يغيّر كمية الإشعاع الواصل إلى الأرض؟

تختلف كمية الإشعاع الشمسي الواصل إلى سطح الأرض تبعاً لعدة عوامل

• زاوية سقوط أشعة الشمس:
• الأشعة الساقطة بزاوية مائلة، كما في المناطق الواقعة إلى الشمال والجنوب من خط الاستواء، تكون قوة تأثيرها قليلة.
• السبب: طول المسافة التي تقطعها في الغلاف الجوي، وانتشارها على مساحة أكبر.
• الأشعة الساقطة بزاوية عمودية أو شبه عمودية، كما في المناطق الاستوائية: المسافة أقل، وأكثر تركيزاً.

النهار الطويل: متى يزيد الإشعاع؟

• طول النهار: الفترة الممتدة من شروق الشمس إلى غروبها.
• تختلف من مكان إلى آخر، ومن فصل إلى آخر؛ فيختلف الإشعاع الشمسي الواصل إلى سطح الأرض.
• طول النهار صيفاً في نصف الكرة الشمالي يؤدي إلى زيادة الإشعاع الشمسي.
• النصف الجنوبي: النهار قصير؛ ما يقلل من كمية الإشعاع الشمسي.

الجو الصافي والسفوح: من يأخذ إشعاعاً أكثر؟

• صفاء الجو: كلما كان الجو صافياً، زادت كمية الإشعاع الشمسي الواصل إلى سطح الأرض.
• كما هو في معظم المناطق الصحراوية.
• الغبار، والأبخرة، والدخان، والضباب والغيوم تشتت وتمتص جزءاً كبيراً من الإشعاع الشمسي؛ ما يؤدي إلى إضعافه، كما في غرب أوروبا ووسطها.
• مواجهة السفوح الجبلية: السفوح المواجهة لسقوط أشعة الشمس تكتسب كمية أكبر من الإشعاع الشمسي، وترتفع حرارتها.
• السفوح الواقعة في الظل: على العكس.

نشاط (٣): نلاحظ الشكل، ثم نُفكر، ونناقش يضعف تأثير الإشعاع الشمسي بالاتجاه إلى الشمال والجنوب من خط الاستواء.

نصنف المناطق الأكثر والأقل تعرضاً لتأثير الإشعاع الشمسي على سطح الكرة الأرضية بشكل عام.

نشاط بحثي إثرائي عند التخطيط لبناء منزل في بيئتنا الفلسطينية نقدم اقتراحاً لواجهاته الخارجية التي يفضل أن تكون مفتوحة لتسمح بالتشمس لفترة زمنية أطول خلال اليوم، ولماذا؟

الاتجاه الأنسب لتركيب الخلايا الشمسية.

الألبيدو: كم يرد الجسم من أشعة الشمس؟

• اختلافه: لكل جسم الألبيدو الخاص به، حسب زاوية سقوط الأشعة، وخصائصه.
• اللون، والملمس، ودرجة الرطوبة، ووجود الغطاء النباتي، وعمق المسطحات المائية.
• الثلج: تتراوح نسبة الألبيدو الخاص به ما بين (٦٠-٩٠٪)، وهي أعلى نسبة انعكاس لأشعة الشمس عن سطح الأرض.

كيف يسخن الغلاف الجوي وسطح الأرض؟

تمثل درجة حرارة الغلاف الجوي أحد أهم عناصر المناخ

• أهميتها: اختلافها من مكان إلى آخر، أو من فصل إلى آخر، يتوقف عليه اختلاف توزيع قيم الضغط الجوي.
• الضغط الجوي يتحكم بدوره في توزيع الرياح، ونظام هبوبها.

• يتم تسخين الغلاف الجوي وسطح الأرض بعدة طرق:
• ١- الإشعاع الشمسي المباشر: يعمل عند اختراقه الغلاف الجوي على تسخينه مباشرة.
• يساعد وجود العوالق، والغيوم، والغازات، وبخار الماء، التي تمتص جزءاً من الإشعاع الشمسي، فترفع حرارته.
• ٢- الإشعاع الحراري الأرضي: يمتص سطح الأرض وما عليه من أجسام الأشعة الشمسية، ويحولها إلى طاقة حرارية.
• تنبعث في الجو على شكل أمواج إشعاعية حرارية طويلة تسخن الغلاف الجوي.
• ويتم نقل الحرارة إليه عن طريق: التوصيل، والحمل، وفقدان الحرارة في بخار الماء، والتسخين الذاتي.

كيف تنتقل الحرارة من الأرض إلى الهواء؟

• التوصيل الحراري (التلامس): تنتقل الحرارة من سطح الأرض وما عليه من أجسام إلى الهواء الملامس لها.
• يحدث ذلك في النهار والساعات الأولى من الليل.
• في أواخر الليل يبرد سطح الأرض، فتنتقل إليه الحرارة من طبقة الهواء الملامسة له؛ مما يؤدي إلى انخفاض حرارة الهواء.
• عملية الحمل الحراري: الهواء الملامس لسطح الأرض يسخن فيرتفع إلى أعلى.
• على شكل تيارات هوائية صاعدة تحمل معها الحرارة، أو تيارات هوائية أفقية؛ بفعل اختلاف الحرارة والضغط الجوي بين منطقتين.

بخار الماء والهواء الهابط: كيف يرفعان الحرارة؟

• عملية فقدان الحرارة الكامنة في بخار الماء: عندما يتبخر الماء فإنه يكتسب طاقة حرارية.
• وعندما يصعد إلى أعلى يتكاثف ويفقد طاقته الحرارية التي اكتسبها عند التبخر؛ مما يؤدي إلى رفع درجة حرارة الغلاف الجوي.
• التسخين الذاتي للهواء: يحدث عند هبوط الهواء من المستويات العليا إلى السفلى.
• يؤدي ذلك إلى احتكاك وتضاغط لجزيئات الهواء؛ فيقل حجمه، وترتفع حرارته.

• مثال في الأغوار الفلسطينية: تهب الرياح الغربية من البحر المتوسط، وتصطدم بالمرتفعات الجبلية الوسطى فترتفع إلى أعلى.
• تفقد حمولتها من بخار الماء وتصبح أقل رطوبة، ثم تهبط إلى منطقة الأغوار الفلسطينية.
• أثناء هبوطها يحدث تضاغط واحتكاك بين جزيئات الهواء؛ مما يرفع من درجة حرارته.

ثانياً: درجة حرارة الغلاف الجوي نشاط (٤): نتوزع في مجموعات، ونلاحظ الشكل، ثم نُفكر، ونستنتج الفرق بين التسخين المباشر وغير المباشر للهواء.

نفسر: القياس الصحيح لدرجة حرارة الجو هو أن يكون في الظل، وفي مكان مفتوح، مع تعليق جهاز القياس (الثيرموميتر) على ارتفاع لا يقل عن متر ونصف من سطح الأرض.

لماذا تختلف الحرارة من مكان إلى آخر؟

تختلف درجة الحرارة من مكان إلى آخر على سطح الأرض تبعاً لعدة عوامل

• موقع المكان بالنسبة لدوائر العرض: له علاقة بزاوية سقوط أشعة الشمس؛ مما يترتب عليه تباين في درجات الحرارة.
• وبناءً على ذلك، تم تقسيم سطح الأرض إلى مناطق حرارية، هي:

• القطبية: تميل إلى التجمد كلما اقتربنا من دائرة عرض ٩٠° شمال خط الاستواء وجنوبه.
• الارتفاع والانخفاض عن مستوى سطح البحر: كلما زاد الارتفاع ١٥٠م عن سطح البحر انخفضت درجة الحرارة درجة مئوية واحدة.

نشاط (٥): نلاحظ الأشكال، ثم نقوم بما يأتي نستنتج سبب تصنيف العالم إلى مناطق حرارية كما في الشكل (١).

من خلال الشكل (٢) كم تكون درجة الحرارة على ارتفاع ٤٥٠م؟ ثم نستنتج العلاقة.

نشاط تطبيقي إذا كانت درجة الحرارة في مدينة يافا الواقعة على ارتفاع ٣٠م فوق مستوى سطح البحر تساوي ٢٠°م، كم تكون درجة الحرارة في جبال القدس الواقعة على ارتفاع ٩٠٠م فوق مستوى سطح البحر (مع ثبات العناصر الأخرى).

نشاط بحثي إثرائي نبحث عن سبب وجود الجليد فوق قمة جبل كليمنجارو (٥٨٩٥ متراً فوق مستوى سطح البحر) في تنزانيا على الرغم من قربه من المنطقة الاستوائية.

النبات والماء واليابسة: كيف تغيّر الحرارة؟

• الغطاء النباتي: المناطق ذات الغطاء النباتي الكثيف يكون معدل حرارتها أقل من المناطق ذات الغطاء غير الكثيف.
• لأن الغطاء النباتي يقلل من وصول الإشعاع الشمسي إلى سطح الأرض من جهة.
• ويرفع نسبة رطوبة الهواء بفعل عملية النتح من جهة أخرى.
• الغطاء النباتي الكثيف في المنطقة الاستوائية جعل معدل الحرارة السنوي فيها أقل رغم تلقيها كمية كبيرة من الإشعاع الشمسي مقارنة مع المناطق المدارية ذات الغطاء النباتي الأقل كثافة،
• ما أسهم ذلك في رفع معدل حرارتها السنوي رغم تلقيها كمية إشعاع شمسي أقل.

نتوقع مدى التباين في درجات الحرارة بين المنطقتين (أ) و(ب) في الصورة (٣). ولماذا؟

البحر والتيارات: كيف يعدّلان حرارة السواحل؟

• القرب والبعد من المسطحات المائية: المؤثرات البحرية هي التيارات المائية البحرية، والرياح والنسائم القادمة من البحر.
• المناطق الداخلية من القارات، مثل آسيا وأفريقيا: ارتفاع درجات الحرارة نهاراً وصيفاً، وانخفاضها ليلاً وشتاءً.
• السبب: بعدها عن تأثير الرياح والنسائم الرطبة من البحر، على العكس من المناطق الساحلية.

• التيارات المائية البحرية الدافئة ترفع درجة حرارة السواحل التي تمر قربها.
• تيار الخليج الدافئ يؤثر على السواحل الشرقية لقارة أمريكا الشمالية، والسواحل الغربية لقارة أوروبا.
• تيار اليابان الدافئ يرفع درجة حرارة السواحل الشرقية لقارة آسيا.
• التيارات البحرية الباردة تخفض درجة حرارة المناطق الساحلية التي تمر قربها.
• مثل تياري بنجويلا وكناري الباردين على السواحل الغربية لقارة أفريقيا.

ما الضغط الجوي وكيف يُقاس؟

ينجم عن الغلاف الغازي الذي يحيط بالكرة الأرضية ضغطاً على سطحها

• عند مستوى سطح البحر: يبلغ وزن عمود من الزئبق ارتفاعه ٧٦سم، ويعادل ١٠١٣ ميليبار.
• قياسه: بواسطة جهاز الباروميتر الزئبقي، أو الباروميتر المعدني.

ما الذي يرفع الضغط الجوي أو يخفضه؟

يختلف الضغط الجوي من منطقة إلى أخرى على سطح الكرة الأرضية، وذلك نتيجة لعدة عوامل منها

العوامل المؤثرة في الضغط الجوي نشاط (٦): نلاحظ، ثم نُفكر، ونقوم بما يأتي نُحدد الارتفاعات التي تمثل مناطق ضغط جوي منخفض وضغط مرتفع من الشكل (١).

نستنتج العلاقة بين درجة الحرارة والضغط الجوي من الشكل (٢).

نشاط بحثي إثرائي ارتفاع الضغط الجوي في أريحا رغم ارتفاع درجة الحرارة فيها.

• ١- الارتفاع والانخفاض عن مستوى سطح البحر: كلما زاد الارتفاع، قصر عمود الهواء.
• وتناقصت نسبة الغازات الثقيلة، وأهمها النيتروجين، والأكسجين، وثاني أكسيد الكربون.
• يتناسب الضغط الجوي تناسباً عكسياً مع الارتفاع، حيث ينخفض بمقدار (١ ميليبار/١٠متر)، والعكس صحيح.

• ٢- درجة الحرارة: يتناسب الضغط الجوي عكسياً مع درجة الحرارة، فكلما ارتفعت درجة الحرارة، قل الضغط الجوي.

• أمثلة من اليابسة والمسطحات المائية: درجة الحرارة تغير الضغط الجوي.
• ارتفاع حرارة اليابسة صيفاً ونهاراً ينتج عنه ضغط جوي منخفض، بينما انخفاض درجة حرارة المسطحات المائية مقارنة مع القارات ينتج عنه ضغط جوي مرتفع.
• انخفاض درجة حرارة اليابسة شتاءً وليلاً ينتج عنه ضغط جوي مرتفع، أما المسطحات المائية فتكون درجة حرارتها أعلى، فينتج عنها ضغط جوي منخفض.

الرطوبة والضغط: لماذا ينخفض الضغط قرب السواحل؟

• ٣- رطوبة الهواء (بخار الماء): كلما زادت نسبة بخار الماء في الهواء انخفض الضغط الجوي.
• لأن بخار الماء خفيف يحل محله جزء من هواء أثقل، وهذا ما تشهده المناطق الساحلية.

أين تقع نطاقات الضغط الجوي على الكرة الأرضية؟

توزيع نطاقات الضغط الجوي على سطح الأرض نشاط (٧): نحلل الشكل، ثم نستنتج، ونفسر نصنف نطاقات الضغط الجوي الرئيسية على سطح الكرة الأرضية.

تنوع نطاقات الضغط الجوي على سطح الأرض.

الرياح: من أين إلى أين تهب؟

تتحرك الرياح من مناطق الضغط الجوي المرتفع إلى مناطق الضغط الجوي المنخفض

• الانحراف: تنحرف الرياح إلى يمين اتجاهها في نصف الكرة الشمالي، وإلى يسار اتجاهها في نصف الكرة الجنوبي (قوة كوروليوس).
• السبب: دوران الأرض حول نفسها.
• تسمية الرياح: يتم تحديد اتجاه الرياح من الجهة التي تهب منها.
• فمثلاً إذا هبت من الغرب تسمى رياحاً غربية وهكذا.
• أنواع الرياح: الدائمة، والموسمية، والمحلية، واليومية.

الرياح الدائمة: ثلاثة أحزمة لا تتوقف

• الرياح الدائمة: تهب بشكل دائم ومنتظم.
• الرياح التجارية: تهب من مناطق الضغط الجوي المرتفع وراء المدارين، باتجاه منطقة الركود الاستوائي.
• سميت بهذا الاسم؛ لأنها كانت تساعد في دفع السفن الشراعية.
• شمالية شرقية في نصف الكرة الشمالي، وجنوبية شرقية في نصف الكرة الجنوبي.

• الرياح الغربية (العكسية): تهب من مناطق الضغط الجوي المرتفع فيما وراء المدارين، باتجاه نطاق الضغط الجوي المنخفض في المناطق المعتدلة وشبه القطبية.
• جنوبية غربية في نصف الكرة الشمالي، وشمالية غربية في نصف الكرة الجنوبي.
• الرياح القطبية: تهب من المناطق القطبية ذات الضغط الجوي المرتفع، نحو المناطق ذات الضغط الجوي المنخفض.
• ذات اتجاه شمالي شرقي في نصف الكرة الشمالي، وجنوبي شرقي في نصف الكرة الجنوبي.
• وتتسم بالجفاف والبرودة.

الرياح الموسمية: لماذا تمطر صيفاً وتجف شتاءً؟

تهب الرياح الموسمية في مواسم محددة؛ نتيجة لتباين الحرارة والضغط الجوي بين اليابسة والماء

• مناطق هبوبها: جنوبي شرقي آسيا.
• الرياح الموسمية الشتوية الجافة: تهب من اليابسة ذات الضغط الجوي المرتفع إلى المسطحات المائية ذات الضغط الجوي المنخفض.
• الرياح الموسمية الصيفية الماطرة: تهب صيفاً من المسطحات المائية ذات الضغط الجوي المرتفع باتجاه اليابسة ذات الضغط الجوي المنخفض.
• وتسبب أمطاراً غزيرة.

نشاط (٨): نتأمل خريطتي جنوب شرق آسيا، ثم نقوم بما يأتي نقارن بين مناطق هبوب الرياح في الخريطتين، ونفسر ذلك.

أي الرياح في الخريطتين تسبب سقوط الأمطار؟ ولماذا؟

الرياح المحلية: الخماسين والمسترال

تهب هذه الرياح على مناطق محدودة المساحة نسبياً

• الرياح المحلية الحارة: رياح حارة جافة تهب في أواخر فصل الشتاء حتى أوائل فصل الصيف.
• من المناطق الصحراوية الحارة والجافة إلى المناطق المجاورة لها.
• مثل رياح الخماسين التي تهب على مصر والشام.
• الرياح المحلية الباردة: تنشط في المناطق الجبلية العالية.
• مثل رياح المسترال التي تهب من جبال الألب وسط أوروبا إلى جنوبها.

النسائم اليومية: بحر وبر، وادٍ وجبل

تحدث الرياح اليومية على مدار اليوم بشكل منتظم، بفعل تباين الحرارة والضغط الجوي بين اليابسة والماء، أو بين الجبل والوادي أثناء الليل والنهار

• السبب: ارتفاع حرارة اليابس وانخفاض ضغطه الجوي عليها.
• في المقابل تكون حرارة الماء منخفضة، والضغط الجوي عليها مرتفع.
• أثره: يعمل نسيم البحر على تلطيف الحرارة في المناطق الساحلية.

• السبب: انخفاض درجة حرارة اليابسة أكثر من الماء، فيرتفع عليها الضغط الجوي.
• أما فوق البحر، فيتشكل عليه ضغط جوي منخفض.
• فتهب الرياح من اليابسة إلى البحر.

٤- الرياح اليومية نشاط (٩): نلاحظ الشكلين (أ - ب)، ثم نقوم بما يأتي نقارن بين مناطق هبوب أنسمة الرياح في الشكلين (أ وب)، ونفسر ذلك.

أي من الشكلين أنسب لقضاء وقت الترفيه فيه؟ ولماذا؟

• السبب: يسخن الهواء الموجود على السفوح والقمم فيتمدد ويرتفع إلى أعلى.
• فتهب النسائم نحو الأودية والسفوح العليا والقمم لتحل محل الهواء الصاعد.

• السبب: انخفاض درجة حرارة السفوح والقمم الجبلية الناتج عن ارتفاعها، وصغر مساحتها وانكشافها.
• فيهبط الهواء البارد من الأعالي إلى الأودية، ليحل محل الهواء الدافئ فيها.

نشاط (١٠): نلاحظ الشكلين (ج - د)، ثم نقوم بما يأتي نقارن بين مناطق هبوب أنسمة الرياح في الشكلين (ج - د)، ونفسر ذلك.

أسئلة الدرس: اختبر نفسك

السؤال الثاني: أعرّف الجغرافيا المناخية - الألبيدو - الحرارة النوعية - الضغط الجوي.

السؤال الثالث: أ) أذكر خصائص الأشعة المرئية.

ب) أُعَدِّدُ الطرق التي يتم من خلالها تسخين الغلاف الجوي وسطح الأرض.

السؤال الرابع: أُوَضِّحُ أثر كل من الآتية على مدى قوة تأثير الإشعاع الشمسي:

زاوية سقوط أشعة الشمس. - طول النهار. - الألبيدو الأرضي.

السؤال الخامس: أصنف المناطق الحرارية على سطح الكرة الأرضية حسب دوائر العرض.

السؤال السادس: أستنتج أثر كل من الآتية في اختلاف درجات الحرارة من مكان لآخر:

الغطاء النباتي. - اختلاف الحرارة النوعية بين اليابسة والماء. - التيارات المائية البحرية.

السؤال السابع: ما أثر كل من الآتية على ارتفاع الضغط الجوي وانخفاضه؟

الارتفاع والانخفاض عن مستوى سطح البحر. - درجة الحرارة. - رطوبة الهواء.

السؤال الثامن: أصنف في جدول نطاقات الضغط الجوي:

السؤال التاسع: ألخص مع الرسم آلية حدوث كل من:

نسيم البر. - نسيم البحر.

السؤال العاشر: أعلل، تسمية الرياح الدائمة بهذا الاسم.

السؤال الحادي عشر: أبحث، وأعيّن على خريطة العالم الصماء:

أقيّم ذاتي: أُعبّر بلُغتي عن المفاهيم التي اكتسبتها من الدرس، بما لا يزيد عن ثلاثة أسطر.