Κυριακή, 26 Ιουνίου 2011

Τα σύννεφα ποζάρουν


Από το βιβλίο του Γιώργου Μελανίτη «Ο καιρός και τα μυστικά του – μια εκλαϊκευμένη ερμηνεία» με δυο τρεις δικές μου σημειώσεις

Σχηματισμός νεφών και ομίχλης
Για να γίνει υγροποίηση των υδρατμών, με αποτέλεσμα το σχηματισμό νεφών ή ομίχλης, θα πρέπει να συμβούν τα εξής:
Όσο πιο μεγάλη είναι η θερμοκρασία του ατμοσφαιρικού αέρα τόσο πιο πολλούς υδρατμούς σε αέρια φάση, μπορεί να συγκρατήσει ο αέρας ανά μονάδα όγκου. Εάν όμως αρχίσει να μειώνεται η θερμοκρασία του αέρα, τότε μειώνονται και οι ταχύτητες των μορίων των υδρατμών και έτσι αυξάνεται σημαντικά η πιθανότητα πολλά  μεμονωμένα μόρια υδρατμών να σχηματίσουν μια μικρή σταγόνα σε υγρή φάση, δηλαδή ένα υδροσταγονίδιο.
Αυτή η χαμηλή θερμοκρασία, στην οποία αρχίζει η υγροποίηση των υδρατμών, είναι το σημείο δρόσου.
Υγροποίηση των υδρατμών μπορεί να συμβεί ακόμη όταν αυξηθεί η ποσότητα των υδρατμών στον σταθερό όγκο του αέρα χωρίς να αλλάξει η θερμοκρασία του. Τέλος υγροποίηση μπορεί να συμβεί με συνδυασμό των δύο αυτών παραγόντων (ελάττωση θερμοκρασίας- αύξηση υδρατμών)
Τα νέφη αποτελούνται από υδροσταγονίδια, εφόσον βρίσκονται σε θετικές θερμοκρασίες ή από παγοκρυστάλλους, εφόσον βρίσκονται σε αρνητικές θερμοκρασίες. Τα νέφη ταξινομούνται σε δέκα βασικές κατηγορίες
(στρώματα, υψιστρώματα, θυσανοστρώματα, στρωματοσωρείτες, θύσανοι.
  στρωματομελανίες, σωρείτες, σωρειτομελανίες, υψισωρείτες, θυσανοσωρείτες)
ανάλογα με την οριζόντια έκτασή τους, και την κατακόρυφη ανάπτυξή τους.
Μια άλλη διαίρεση είναι ανάλογα με το ύψος της βάσης τους σε χαμηλά (με βάση σε μικρό ύψος)  μεσαία, υψηλά (με βάση σε μεγάλο ύψος πάνω από 18.000 πόδια)

Α. Νέφη οριζόντιας έκτασης, που ονομάζονται στρωματόμορφα νέφη ή διεθνώς stratiformis. Αυτά καταλαμβάνουν στον ουρανό μεγάλη οριζόντια έκταση, αλλά το πάχος τους είναι σχετικά μικρό.
Στην κατηγορία αυτή ανήκουν τα νέφη
1)      Στρώματα – stratus (St)
2)      Υψιστρώματα – altostratus (As)
3)      Στρωματομελανίες – nimbostratus (Ns)
4)      Στρωματοσωρείτες  - stratocumulus (Sc)
5)      Θυσανοστρώματα  - cirrostratus (Cs)
6)      Θύσανοι – cirrus (Ci)

Β. Νέφη κατακόρυφης ανάπτυξης, που ονομάζονται σωρειτόμορφα νέφη ή διεθνώς cumuliformis. Έχουν μεγάλο πάχος και μικρή οριζόντια έκταση.
Στην κατηγορία αυτή ανήκουν τα νέφη :
1)      Οι σωρείτες – cumulus (Cu)
2)      Οι σωρειτομελανίες – cumulonibus (Cb)
3)      Οι υψισωρείτες – altocumulus (Ac)
4)      Οι θυσανοσωρείτες – cirrocumulus (Cc)

Ταξινόμηση των νεφών ανάλογα με το ύψος της βάσης τους
Η βάση του νέφους μετριέται από το σημείο που γίνεται η παρατήρηση π.χ. από ένα αεροδρόμιο ή από τη θάλασσα. Το ύψος της βάσης μετριέται συνήθως σε πόδια (1 μέτρο περίπου 3 πόδια) ή σε μέτρα και είναι η κατακόρυφη απόσταση από το σημείο που βρισκόμαστε μέχρι τη βάση του νέφους.
Υπάρχουν τρεις κατηγορίες νεφών ως προς το ύψος της βάσης τους.

1)      Τα χαμηλά νέφη, όπου το ύψος της βάσης τους είναι χαμηλά στη Γη και είναι η ομίχλη ή όταν αφορά άλλα χαμηλά νέφη όπως είναι οι σωρείτες (cumulus) οι στρωματοσωρείτες (stratocumulus) οι σωρειτομελανίες (cumulonibus)  και τέλος οι στρωματομελανίες (nimbostratus) με βάση μέχρι το πολύ 4000 πόδια.

2)      Τα μεσαία νέφη, όταν η βάση ξεκινά από τα 8000 πόδια περίπου (όπως οι υψισωρείτες (altocumulus Ac)   τα υψιστρώματα (Altostratus As). (ΣΗΜ δική μου: Tα altostratus τύπου 1 αφήνουν να φανεί ο δίσκος του ήλιου, τα altostratus τύπου 2 δεν αφήνουν να φανεί ο δίσκος του ήλιου, μπορεί δε να δώσουν βροχή και χιόνι -  Ac 100 σημαίνει altocumulus με βάση τα 10.000 πόδια)

3)      Τα υψηλά νέφη, όταν η βάση τους βρίσκεται πολύ ψηλά, περίπου στα 18.000 πόδια  (Ci 200 σημαίνει cirrus στα 20.000 πόδια), όπου οι θερμοκρασίες είναι αρνητικές, γι’ αυτό τα νέφη αυτά αποτελούνται από λευκούς παγοκρυστάλλους και όχι από υδροσταγονίδια. Εδώ ανήκουν οι θύσανοι (cirrus) οι στρωματοσωρείτες (cirroscumulus)τα θυσανοστρώματα (cirrostratus) (ΣΗΜΕΙΩΣΗ δική μου: Ανάλογα αν διακρίνεται η σκιά των αντικειμένων στο έδαφος διακρίνονται τα cirrostratus - τα cirrocumulus τύπου 9 που μοιάζουν  σαν πυργίσκοι μαρτυρούν  αστάθεια στην ατμόσφαιρα και είναι προάγγελοι καταιγίδας αργότερα ή της άφιξης χαμηλού Το νέφος αυτό cc9 μπορούν να το αντιληφθούν έμπειροι παρατηρητές)  

Ο σωρειτομελανίας (cumulonibusCb) είναι το μεγαλύτερο και πιο επικίνδυνο αλλά το πιο μεγαλειώδες νέφος. Είναι το μόνο νέφος που προκαλεί τις καταιγίδες με τις αστραπές και τις βροντές και το μόνο που προκαλεί χαλαζόπτωση. Η διάμετρός του είναι αρκετά μεγάλη από 10 μέχρι και 30 χιλιόμετρα, ενώ μπορεί να φτάσει σε ύψος και τα 15 χιλιόμετρα. Μέσα του περιέχει εκατομμύρια τόνους νερό, που δυστυχώς το ρίχνει σε λίγο χρόνο από 15 μέχρι 60 λεπτά περίπου, με τις ξαφνικές μπόρες. Αυτή η μεγάλη ένταση βροχής συνοδευόμενη από ισχυρούς ανέμους προκαλεί καταστροφές. Είναι το πιο επικίνδυνο σύννεφο για τα αεροπλάνα λόγω των καθοδικών – ανοδικών ρευμάτων, ένα αεροπλάνο δεν πρέπει ποτέ να μπαίνει μέσα σε καταιγιδοφόρο σύννεφο. 

Φωτογραφίες σύννεφων - βασικά από το internet - δική μου προσεγγιστική εκτίμηση για το είδος του σύννεφου.
Ομίχλη (αντάρα)

Στρατοκούμουλους (χαμηλά νέφη που μπορούν να δώσουν βροχή)


Στράτους (χαμηλά νέφη) Αλτοστράτους (μεσαίου ύψους νέφη)

Στράτους από ανερχόμενη ομίχλη στο Μιτσικέλι πάνω από την Παμβώτιδα




Κούμουλους τύπου 3 (L3)  πριν εξελιχθεί σε καταιγιδοφόρο σωρειτομελανία Cb



Καταιγίδα - Σωρειτομελανίας

Σωρείτης (cumulus 1 και 2) πάνω από την Παμβώτιδα. Πάνω από τη λίμνη το Μιτσικέλι, δεξιά ο λόφος Δρίσκος. (από το photoioannina blogspot)

Σωρείτης τύπου 1 - Cumulus L1

Σωρείτης σε φάση ανάπτυξης - cumulus 2

Στρωματοσωρείτες με κάπως υψηλή βάση - Stratocululs - Στο βάθος το βουνό Περιστέρι


Καταιγιδοφόρο σύννεφο - Σωρειτομελανίας - cb


Υψιστρώματα - Altostratus ελαφρύ - τύπου 1 (διακρίνεται ο ηλιακός δίσκος)

Υψιστρώματα - βαρύ altostratus τύπου 2 (Μ2) Μπορεί να δώσει βροχή ή χιόνι 


altocoumulus - υψισωρείτες (τύπου 3 ή 5) (Μ3) δεν δίνουν βροχή

Altocoumulus (σε στυλ τοπίου Αγγελόπουλου)

Σύννεφα cirrus

Σύννεφα cirrus



Ομίχλη ή σύννεφο stratus στις πλαγιές βουνού


Σύννεφα cirrus (σε μεγάλο ύψος)

Cirrocumulus θυσανοσωρείτες τύπου 9 (Η9)

Ομίχλη και πιθανώς altocumulus

ΣΧΕΤΙΚΑ
1) Όλοι οι τύποι σύννεφων με ένα κλικ 

Τρίτη, 14 Ιουνίου 2011

Πειράματα Μηχανικής σε κάρτες (1)

Η συσκευή σύγχρονων κινήσεων ΜΣ 220 (Κατάλογος οργάνων και συσκευών εργαστηρίου φυσικών επιστημών – ΟΕΔΒ Αθήνα 2000-ΕΠΕΑΕΚ) χρησιμεύει για την επίδειξη του ισόχρονου της οριζόντιας βολής και της αντίστοιχης ελεύθερης πτώσης.

Αποτελείται από κατακόρυφη πλάκα στο κάτω σημείο της οποίας ισορροπούν δύο σφαίρες.

Η πλάκα στηρίζεται σε ράβδο στήριξης με βάση και διαθέτει κινητή ράβδο με βαρίδιο.

Μόλις το βαρίδιο αφεθεί, εκτινάσσει τη μία σφαίρα οριζόντια και ταυτόχρονα ελευθερώνει την άλλη, ώστε αυτή να πέσει κατακόρυφα.

Η κατακόρυφη συνιστώσα της ταχύτητας των δύο σφαιρών είναι για κάθε χρονική στιγμή ίδια και οι δύο σφαίρες φτάνουν στο έδαφος ταυτόχρονα.


Παίρνουμε πέντε, έξι μεγάλες χαλύβδινες σφαίρες (μπίλιες) από ρουλεμάν – σε ένα σιδηρουργείο κόβουμε το μεταλλικό δακτυλίδι του ρουλεμάν. Τις τοποθετούμε σε ξύλινο λούκι σαν αυτό που έχουν τα θρανία.

Με τον τρόπο αυτό έχουμε μια συσκευή Newton(σφαίρες αιωρούμενες από σχοινιά) που μπορούμε να βρούμε σε καταστήματα παιχνιδιών

1) Πετάμε μία σφαίρα εναντίον μιας άλλης ίδιας. Το βλήμα (ορμή πριν mu προς τα αριστερά) σταματάει. Ξεκινάει ο αρχικά ακίνητος στόχος –ορμή μετά mu προς τα αριστερά .

2) Πετάμε μία σφαίρα εναντίον πέντε άλλων ίδιων σφαιρών. Το βλήμα (ορμή πριν mu προς τα αριστερά) θα σταματήσει και θα ξεκινήσει η πέμπτη σφαίρα (ορμή mu προς τα αριστερά)


Στον στίβο ανακύκλωσης η μικρή σφαίρα θα κατορθώσει να περάσει από το ανώτερο κατακόρυφο σημείο, αν αφεθεί από ύψος μεγαλύτερο του 5R/2, όπου R η ακτίνα του κυκλικού στίβου (υποθέτοντας μεταφορική κίνηση μόνο, αν αγνοήσουμε την κύλιση της μικρής σφαίρας και άλλους παράγοντες)

Ρυθμίζοντας τα σταθμά (την άμμο) στο ποτήρι πετυχαίνουμε το ξύλινο αντικείμενο να ολισθαίνει με σταθερή ταχύτητα. Η τριβή είναι τριβή ολίσθησης, υπολογίζουμε τον συντελεστή τριβής ολίσθησης αν ζυγίσουμε το δίσκο με το ποτήρι και την άμμο (Τ)
Τότε ο συντελεστής τριβής ολίσθησης η= Fk/T
Τοποθετώντας και ένα ακόμη ίσης μάζας ξύλινο αντικείμενο στο προηγούμενο, θα πετύχουμε ξανά οριακή ομαλή κίνηση, αν διπλασιάσουμε τη δύναμη που έλκει τα ξύλινα αντικείμενα.

Ένα ξύλινο παραλληλεπίπεδο στον κατήφορο. Σε μικρή γωνία δεν γλυστράει, η τριβή είναι στατική. Σε κατάλληλη γωνία (η=εφθ) ολισθαίνει με σταθερή ταχύτητα. Η τριβή είναι τριβή ολίσθησης. Με μεγαλύτερη γωνία η κίνηση είναι ομαλά επιταχυνόμενη. Η τριβή εξακολουθεί να είναι ίση με την προηγούμενη τιμή της που είχε στην ομαλή κίνηση (με ταχύτητα σταθερή)