Hava Basıncı

Hava Basıncı


Dünya, kalınlığı 800 km kadar olan bir hava katmanı ile çevrili Biz, üzerimize bir basınç uygulayan, atmosfer dediğimiz bu akışkan katmanın dibinde yaşıyoruz Aristonun doğada boşluğun varolmayacağı iddiasına 17 yüzyılda havaya ve gazlara ilişkin kuramların geliştirilmesine katkıda bulunan Galileo Galilei, Evangelista Torricelli, Blaise Pascal ve Otto Von Guericke gibi bilim adamlarınca karşı çıkıldı

Bu bilim adamları, dünya atmosferinin bir basınç oluşturduğunu kanıtladılar ve küçük kaplardaki havayı boşaltabilen pompalar yaparak laboratuvarlarda ürettikleri 'boşluk'üzerine araştırmalar yaptılar Bu bilim adamlarından bazıları, boşluğun, organizmaların hayatına yardımcı olup olamayacağı veya ışığı ya da sesi geçirip geçiremeyeceğini öğrenmeye çalışırken diğerleri de, boşluğunu olası işlevsel uygulamalarını bulmaya çalıştılar

Boşluk kavramından işlevsel amaçlarla yararlanmaya çalışanlardan biri de Fransız bilim adamı Denis Papin'di Denis Papin (1647-1712), silindirlerin ve pistonların içindeki havayı boşaltarak buharla ilgili deneyler yapan ilk bilim adamlarındandı

Papin, Hollandalı bilim adamı Christian Huygens'in önerileri üzerine yaptığı ilk deneylerde, bir piston ve bir valfa bağlanmış olan dikey bir silindirin içindeki havayı boşaltmak için az miktarda barutla elde edilen patlamadan yararlanmıştı Patlayan barutun pistonu hareket ettirmesi beklenmiyordu; burada Papin'in patlamayla amaçladığı şey, silindirin içindeki havadan kurtulmaktı; böylelikle pistonun kısmi olarak havası alınmış uzama doğru aşağıya inmesine neden olacaktı Ama barutun patlamasıyla arta kalan gazımsı maddeler, Papin'in silindirinde mükemmele yakın bir boşluğun oluşmasını imkansız kılmışlardı Bu nedenle Papin, bir sonraki deneyde düzeneğinde buhar kullanmaya karar verdi

Madencilikte en büyük sorun, maden ya da kömürün çıkarılması değil, ocakta biriken suyun boşaltılmasıydı 1630 yılında Galile, bu sorunu çözmek için ilk tulumba düzeneğini (vakum pompası) kurdu Bir boruyu toprağın içine gömüp tahta bir pistonu bunun içine yerleştirdi Bu ilk vakum pompasının gerektiği gibi çalıştığı söylenemez Ama gizin perdesi açılmıştı

1644 yılında Galile'nin öğrencilerinden Evangelista Torricelli (1608-1647), su yerine yoğunluğu suyunkinden 136 kat büyük olan civayı, ustasının silindiri yerine de cam boru koyarak gerçekleştirdiği benzer bir deney sonucu ilk civalı barometreyi buldu Civanın ya da suyun cam boruda yükselmesinin nedeni atmosfer basıncıydı

Toriçelli, bir metre kadar uzunlukta, bir ucu kapatılmış bir cam tüp aldı, civa ile doldurdu, açık ucunu da civa çanağı içine dikkatlice daldırdı ve tüpü dik olarak tuttu Civanın bir kısmı civa çanağına aktı ve tüpün kapalı ucunda bir "boşluk" ortaya çıktı Öyle ya tüpün üst ucu atmosfere kapalıydı ve cam çeperler ile civa içinden hava geçemeyeceğine göre bu üst uç tam bir boşluk olmalıydı

Toriçelli de böyle düşünüyordu Bu deneyi ile Toriçelli, atmosfer basıncını ölçtü ve bu basıncın, 103 metrelik su sütunu ile ya da 760 milimetrelik civa sütunu ile dengelendiğini buldu Civanın üstünlüğü, çok kısa bir tüp gerektirmesidir

Blaise Pascal (1623-1662), 1648 yılında yaptığı deneyle, Toriçelli'nin çalışmalarını bir adım daha ileri götürdü Pascal, civalı bir baromatreyi, dağın eteğinde diğerini dağın doruğunda tutarak, atmosfer basıncının yükseklikle değiştiğini gösterdi Dağın dibindeki ve tepesindeki hava sütununun ağırlığı farklıydı Bu nedenle doruktaki basınç düşüktü

Dünya üzerinde en yüksek dağ zirvesi Everest (8,848 metre), en çukur okyanus dibi (Mariana çukuru 11 035 metre) arasında yaklaşık 20 kilometrelik düzey farkı vardır

Barometre o zamanlardan bu yana, meteoroloji biliminin vazgeçilmez aracı olarak kullanılılıyor Blaise Pascalın Roma ile Mısır arasındaki talihsiz küçük savaşla (İÖ 31: Actium Savaşı) ilgili olarak söylediği ilginçtir: " Kleopatranın burnu biraz daha küçük olsaydı, bütün dünya tarihi daha farklı olabilirdi"

Vakumda Yaşam Var mı?

Guericke'nin hava pompasının gelişmesine katkısı yadsınamaz; ancak ona bir deha gözüyle bakamayız O, olsa olsa iyi bir teknisyen sıfatını hak etmiştir Hava pompasından daha fazla nasıl yararlanılabileceğini göstermek, birinci sınıf bir deha olan Robert Boyle'a (1627-1691) kalmıştı

Boyle, havası boşaltılmış kap içine koyduğu çeşitli nesneler üzerinde havasızlığın etkisini belirleme yoluna gitti Boyle'un hava pompasıyla ilgili ilk deneyleri 1658-59 yıllarına rastlar Sonuçlar, 1660'ta yayınlandı Kendi dönemindeki pek çok bilim adamında görüldüğü gibi, Boyle'un da bilim sevgisi, bilimin önemli pratik yararlar sağlayacağı inancıyla pekişmişti

Nitekim kitabında, başta gelen amacının, "solunum üzerinde daha iyi bilgi edinerek insaoğlunun sağlıklı yaşamına yardımcı olmaktı" diyor Öte yandan kitabı okuyanlar, pratik yarar kaygısının ötesinde, ondan daha güçlü başka bir ilginin varlığını sezmekte gecikmezler Bu da, Boyle'un katıksız bilgi arayışı, deneysel yöntemle yeni şeyler keşfetme tutkusudur

Kullandığı yöntem temelde çok basitti: Aklına gelen değişik nesneleri, havası boşaltılmış kaba koymak, havasızlığın bunlar üzerindeki etkisini saptamak

Örneğin ince bir ipliğe bağladığı saati kabın içine sarkıttı Kabın havası henüz boşaltılmadan saatin tik tak seslerini duymakta bir güçlük yoktu Ama kabın havası boşaltılınca tik tak sesleri giderek zayıfladı ve kayboldu Oysa saatin çalıştığı, akrep ve yelkovanından bellidir

Boyle bu deneyle, sesin iletilmesi için havanın gerekli olduğunu göstermiştir Daha doğrusu, şimdi bildiğimiz gibi, ses, dalgalar halinde havada yayılır Havasız bir yerde ses yayılamaz ve duyulamaz Burada bir şey daha var; biraz önce havasız ortamda saatin kollarının hareket ettiğinin görüldüğü söylemiştik Demek ki havasızlık, sesin duyulmasını engellediği halde, görmeyi yani ışığın yayılmasını engellememiştir

Boyle, ışık gibi manyetik çekimin de havaya bağımlı olmadığını belirlemiştir Kimya biliminin kurucularından Robert Boyle da kalın cam kürelerle su barometresi denebilecek vakum oluşturdu Cam kürenin içine kuş, fare ya da benzeri deney hayvanları koyarak vakum ortamında canlıların yaşayamayacağını gösterdi

Hava boşaltıldığında, hayvanların solunum güçlüğü çektiği ve çok geçmeden öldüğü görülüyordu Böylece havanın solunum ve yaşam için gerekli olduğu anlaşıldı Yine vakum ortamında ateş de yanmıyordu

Boyle bir adım daha ileri gitti Solunum ve yanma havaya bağımlıydı Buna göre bu iki olgu arasında ortak özellik olduğu sonucu kolayca çıkmaz mıydı? Bu soruyu çekinerek ortaya atar; ama şimdi onun haklı olduğunu iyice biliyoruz Her ikisi de oksijen gazının ortamda varlığı ya da yokluğuyla ilgilidir

Bildiğiniz gibi yanan bir madde oksijenle birleşir; solunumda da oksjien gazı, kan aracılığıyla vücudun diğer bölümlerine taşınır ve gittiği yerde diğer maddelerle birleşir Solunum, bir tür yavaş yanma olayıdır Bu noktanın açıklığa kavuşması insanoğlunun yüz yıldan çok zamanını almıştır Boyle'un bu deneyleri kimya alanında hava ve gazların özelliklerinin araştırılmasının başlangıcını oluşturma açısından da değer taşıyor

Boyle, hava pompasıyla bir dizi deney yapmıştı O'nun adıyla anılan gaz yasasına, Boyle Yasası'na değinmeden geçemeyiz: Miktarı ve sıcaklığı sabit tutulan bir gazın hacmi ile basıncı ters orantılı olarak değişir

HAVA BASINCI

Atmosfer Basıncı

Atmosferi oluşturan gazların belli bir ağırlığı vardır Gazların yeryüzündeki cisimler üzerine uyguladığı basınca atmosfer basıncı denir

Normal Hava Basıncı

45° enlemlerinde, deniz seviyesinde ve 15°C sıcaklıkta ölçülen basınca normal hava basıncı denir
Cıva sütununun yüksekliği ile (normal basınç 760 mm)
Cıva sütununun ağırlığı ile (normal basınç 1033 gr)
Kuvvet birimi ile (normal basınç 1013 milibar) ifade edilir
Basınç barometre ile ölçülür Cıvalı barometre, barograf, aneroid baramotre ve altimetre gibi çeşitleri vardır
Cıvalı Barometre : Üstü açık bir kaba daldırılmış, yukarı ucu kapalı bir cam borudur Hava basıncı, boruyu dolduran cıva sütununu dengede tutar Hava basıncı azalıp çoğaldıkça cıva sütunu da alçalıp yükselir Cıvalı barometre camdan yapıldığı ve hep düz durması gerektiği için her zaman kullanımı kolay değildir
Barograf : Basıncı sürekli kaydeden ve yazıcı ucu bulunan bir tür madeni barometredir
Aneroid Barometre : Madeni barometredir Cıvalı barometrelerin kullanım alanının sınırlı olması ve taşıma zorluğu nedeniyle geliştirilmiştir
Altimetre : Madeni barometrelerin bir çeşididir Yükseldikçe basıncın azalması kuralına dayanılarak, yüksekliklerin ölçülmesi amacıyla yapılmıştır

Basınç Etmenleri

Hava basıncı çeşitli etmenler altında değişiklik gösterir
Sıcaklık (Termik Etken)

Basıncı en çok etkileyen etmen sıcaklıktır Sıcaklığın günlük mevsimlik değişimine bağlı olarak basınç değişir Isınan hava genleşerek yükselir Gazların seyrelmesi nedeniyle basınç düşer ve alçak basınç alanı oluşur Soğuyan havada gaz molekülleri sıkışarak ağırlaşır Ağırlaşan gazlar yeryüzüne doğru yığılır ve yüksek basınç alanı oluşur

Yükselti

Yeryüzünden yükseldikçe, Yerçekimi, Atmosferdeki gazların miktarı azalır Bunlara bağlı olarak basınç düşer

Hava Yoğunluğu (Dinamik Etken)

1m3 havanın içerisindeki gazların miktarına hava yoğunluğu denir Yoğunluk su buharına ve toz zerreciklerine göre değişir Yerçekiminin azalıp çoğalması, Havanın ısınıp soğuması, Yükseltinin artması, Dünya'nın ekseni çevresindeki dönüşü, Hava yoğunluğunun değişmesine neden olur Hava yoğunluğu arttıkça basınç yükselir, yoğunluk azaldıkça basınç düşer

Yerçekimi

Dünya'nın geoid şekli nedeniyle yerçekiminin Ekvator'dan kutuplara doğru artması, basıncın kutuplarda yüksek olmasının nedenlerinden biridir

Mevsim

Mevsimlerin basınç üzerindeki etkisi ılıman kuşakta belirgindir Yaz aylarında ısınmanın etkisiyle karalar alçak basınç, denizler ise yüksek basınç alanıdır Kışın ise denizler alçak basınç, karalar yüksek basınç alanıdır Bu durum sıcaklığın basınç üzerindeki etkisini kanıtlar

Dünya'nın Günlük Hareketi

Dünya, ekseni çevresinde döndüğü için hava akımları yönlerinden sapar Sapmalar sonucu 30°enlemlerinde alçalıcı hava hareketleri ile yoğunluk arttığından basınç yükselir ve dinamik yüksek basınç alanı oluşur 60° enlemlerinde ise batı ve kutup rüzgarları karşılaşır Bu rüzgarların birbirlerini iterek yükselmesiyle 60° enlemlerinde gaz yoğunluğu azaldığından basınç düşer Böylece dinamik alçak basınç alanı oluşur
UYARI : Dünyanın günlük hareketi sonucunda hava akımlarının sapması, dinamik basınç alanlarını oluşturur Dünya'nın ekseni çevresindeki hareketine bağlı olarak oluşan basınçlara dinamik basınç denir

Basınç Tiplerinin Özellikleri :

1013 milibardan düşük olan basınçlara alçak basınç (siklon) yüksek olanlara ise yüksek basınç (antisiklon) denir

Alçak Basınç (Siklon)

Termik ve dinamik alçak basınç merkezlerinde benzer hava hareketleri görülür
Havanın yoğunluğu azdır
Hava yükseltici bir hareket gösterir
Yeryüzündeki hava hareketi çevreden merkeze doğrudur
Merkezden çevreye doğru basınç artar
Dünya'nın günlük hareketi nedeniyle hava akımları, Kuzey Yarım Küre'de saat ibresinin tersi yönde, Güney Yarım Küre'de ise saat ibresi yönünde sapmaya uğrar
UYARI : Basınç farkının olduğu yerlerde, hava hareketi her zaman yüksek basınçtan alçak basınca doğrudur
Termik alçak basıncın etkili olduğu alanlarda hava sıcaklığı yüksektir
Dinamik alçak basıncın etkisi altında olan yerlerde sıcaklık düşüktür

Yüksek Basınç (Antisiklon)

Termik ve dinamik yüksek basınç merkezlerinde benzer hava hareketleri görülür
Havanın yoğunluğu fazladır
Hava alçalıcı bir hareket gösterir
Yeryüzündeki hava hareketi merkezden çevreye doğrudur
Dünya'nın günlük hareketi nedeniyle hava akımları, Kuzey Yarım Küre'de saat ibresi yönünde, Güney Yarım Küre'de saat ibresinin tersi yönde sapma gösterir
UYARI : Basınç farkının olduğu yerlerde, hava hareketi her zaman yüksek basınçtan alçak basınca doğrudur
Dinamik yüksek basıncın etkili olduğu yerlerde hava sıcak ve kurudur Termik yüksek basıncın etkili olduğu yerlerde ise hava soğuk ve kurudur

Basınç Kuşakları

Termik Alçak Basınç Kuşağı (Tropikal Basınç Kuşağı)
Ekvator ve çevresinde sıcaklığa bağlı olarak oluşmuştur
Sıcaklık yüksek olduğu için sıcak çekirdekli siklon da denir
Dinamik Yüksek Basınç Kuşağı (Subtropikal Basınç Kuşağı)
Dünya'nın ekseni çevresindeki dönüşünün rüzgarlar üzerinde oluşturduğu sapma etkisiyle 30° enlemleri çevresinde oluşan basınç kuşağıdır Bu kuşak Kuzey Yarım Küre'de yaz aylarında kuzeye, kış aylarında güneye kayar Alçalıcı hava hareketlerine bağlı olarak havanın ısınması ve nem miktarının düşmesi nedeniyle 30° enlemleri çevresinde çöller oluşur
Dinamik Alçak Basınç Kuşağı (Subpolar Basınç Kuşağı)
60° enlemlerinde kutup rüzgarları ve batı rüzgarlarının karşılaşması ile oluşur Sıcaklık düşük olduğu için soğuk çekirdekli siklon da denir
Kışın kara ve denizlerin farklı ısınmaları aynı enlem üzerinde farklı basınç koşullarının görülmesini sağlar Bu nedenle kışın karalar üzerinde yüksek basınç oluşması bu basınç kuşağını kesintiye uğratır
Termik Yüksek Basınç Kuşağı (Polar Basınç Kuşağı)
Kutuplar çevresinde düşük sıcaklık nedeniyle oluşan, yüksek basınç alanıdır
UYARI : Basınç kuşakları, Kuzey Yarım Küre'de karalar üzerinde kesintiye uğrar Güney Yarım Küre'de ise karaların oranı çok az olduğundan basınç kuşakları daha düzenli ve süreklidir

Türkiye'de Etkili Olan Basınç Merkezleri

Türkiye farklı özellikteki basınçların etkisinde kalır Bu durum daha çok Türkiye'nin matematik konumunun sonucudur

Yüksek Basınçlar :

Sibirya Antisiklonu
Ülkemizde doğu ve kuzeydoğudan sokulan termik kökenli yüksek basınç alanıdır
Türkiye'yi sadece kış aylarında Doğu Anadolu ve Balkanlar üzerinden sarkarak etkiler
Az fakat etkin kar yağışı ile soğuk ve ayazın fazla olduğu hava tipini simgeler
Balkanlardan sarktığında Azor yüksek Basıncı ile birleşerek İzlanda Alçak Basıncı'nın Türkiye'yi etkilemesine izin vermez Bu nedenle uzun süreli, sakin ve soğuk kuş koşulları yaşanır
Azor Antisiklonu
Ülkemizi sürekli etkileyen dinamik kökenli yüksek basınç alanıdır
Kışın serin, yağışsız ve batı yönlü rüzgarlarla kendini belli eder Rüzgar hızları yavaştır
Kışın sürekli alçalıcı hareket gösterdiği ve soğuk yeryüzüne dokunduğu için havanın alt kısımlarında soğuk, durgun bir hava katmanı oluşur Bu durgun hava bölümü içerisinde şehirsel atıklar birikerek hava kirliliğine neden olur
Kış ayalarında Kuzey Afrika üzerinde İzlanda Alçak Basıncı'nın sıcak bölümü oluşarak İzlanda Alçak Basıncı'nın değişmesine yardım eder Yaz aylarında ise güneş ışınlarının gelme açısına bağlı olarak etki alanını Akdeniz üzerinden İngiltere'ye kadar genişletir Bu durumda Türkiye'de kuzey yönlü rüzgarlar etkili olur

Alçak Basınçlar :

İzlanda Siklonu
Dinamik kökenli bu alçak basınç alanı kışın etkilidir
Ülkemize batı ve kuzeybatıdan sokulur
Hareketli hava kütlelerini getirdiği için rüzgar birkaç gün ara ile çok farklı yönlerden eser Rüzgarın esme yönü güneybatıdan başlar, kuzeybatıya kadar döner Bu basınç merkezinde güney sektörlü rüzgarlar sıcaklığı artırırken, kuzey sektörlü rüzgarlar sıcaklığı düşürücü etki yapar ve cephesel yağışlara neden olur Özellikle Karadeniz'de bu basınç alanı etkisiyle cephesel ve orografik yağışlar görülür
Eğer kendisinden daha sıcak olan Akdeniz'e iner ve uzun bir süre burada kalırsa nem yüklenir Türkiye'nin güneybatı kıyılarında aşırı kış yağışlarına neden olur
Basra Körfezi - İran Siklonu
Termik kökenli bu basınç alanı, yaz aylarında karaların aşırı ısınması nedeniyle oluşmuştur
Ülkemizde güney ve güneydoğudan sokulan ve yaz aylarında etkili olan Basra Alçak Basıncı:
Aşırı çöl sıcaklarının yaşanmasına,
Yaz başlarında karaların fazla ısınması ve atmosferin üst kısımlarının daha soğuk olması nedeniyle ani, gök gürültülü, sağanak yağışlara,
Azor Yüksek Basıncı'nın da etkisiyle kuzey yönlü rüzgarların etkin olmasına neden olur