تدرج درجة الحرارة

الموسوعة الحرة

التدرج الحراري هو كمية فيزيائية تصف اتجاه ومعدل تغير درجة الحرارة حول موقع معين. التدرج الحراري المكاني كمية متجهة، ووحدته هي فرق درجة الحرارة لكل وحدة طول . وحدة قياسه في النظام الدولي للوحدات هي كلفن لكل متر (ك/م).

تعتبر تدرجات درجة الحرارة في الغلاف الجوي مهمة في علوم الغلاف الجوي ( علم الأرصاد الجوية ، وعلم المناخ ، والمجالات ذات الصلة).

الوصف الرياضي

بافتراض أن درجة الحرارة T كمية مكثفة ، أي دالة أحادية القيمة، متصلة وقابلة للتفاضل في الفضاء ثلاثي الأبعاد (تسمى غالبًا حقلًا قياسيًا )، أي أن

تي=تي(x،y،z){\displaystyle T=T(x,y,z)}

حيث x و y و z هي إحداثيات الموقع محل الاهتمام، فإن تدرج درجة الحرارة هو الكمية المتجهة المعرفة على النحو التالي:

∇تي=(∂تي∂x،∂تي∂y،∂تي∂z){\displaystyle \nabla T={\begin{pmatrix}{\frac {\partial T}{\partial x}},{\frac {\partial T}{\partial y}},{\frac {\partial T}{\partial z}}\end{pmatrix}}}

العمليات الفيزيائية

علم الأرصاد الجوية

تُعدّ الاختلافات في درجة حرارة الهواء بين المواقع المختلفة عاملاً حاسماً في التنبؤات الجوية وتحليل المناخ. يزيد امتصاص ضوء الشمس على سطح الكوكب أو بالقرب منه من تدرج درجة الحرارة، مما يؤدي إلى الحمل الحراري (وهي عملية رئيسية لتكوين السحب ، وغالبًا ما ترتبط بهطول الأمطار ). تُعرف الجبهات الجوية بأنها مناطق يصل فيها تدرج درجة الحرارة الأفقي إلى قيم عالية نسبيًا، لأنها تمثل حدودًا بين كتل هوائية ذات خصائص متباينة.

يمكن أن تتغير تدرجات درجة حرارة الغلاف الجوي بشكل كبير مع مرور الوقت، ويعود ذلك في الغالب إلى التسخين والتبريد اليومي أو الموسمي. ومن الأمثلة على ذلك ظاهرة الانقلاب الحراري ، وهي حالة تكون فيها درجة الحرارة على مستوى سطح الأرض أقل من درجة الحرارة في طبقات الجو العليا. وغالبًا ما تحدث هذه الظاهرة ليلًا في ظل سماء صافية تسمح للأرض بإشعاع الحرارة إلى الفضاء دون امتصاص كبير في الغلاف الجوي العلوي.

التجوية

قد يؤدي تمدد وانكماش الصخور، الناجم عن تغيرات درجة الحرارة أثناء حرائق الغابات ، من خلال التجوية الناتجة عن الإجهاد الحراري ، إلى صدمة حرارية وانهيار هيكلي لاحق.

درجة الحرارة الداخلية

انظر أيضاً

مراجع