nguyentiendunghp

Các hiện tượng thời tiết cực đoan xuất hiện trên biển và sơ lược lịch sử của Khí áp kế

Đăng 3 ngày trước
Các hiện tượng thời tiết cực đoan xuất hiện trên biển và sơ lược lịch sử của Khí áp kế

Hoạt động của tàu thuyền trên biển luôn chú trọng đến công tác bảo đảm an toàn. Bên cạnh việc chấp hành tốt các quy tắc về phòng ngừa đâm va, Thuyền trưởng và sỹ quan hàng hải còn đặc biệt lưu tâm đến các hiện tượng thời tiết nguy hiểm gây ảnh hưởng đến hoạt động và an toàn cho con tàu.

Các dạng thời tiết cực đoan trên biển có thể chỉ ra, như giông, tố, lốc, vòi rồng và các cơn bão nhiệt đới có sức tàn phá lớn.

Giông: là hiện tượng phóng điện trong khí quyển. Sự phóng điện này liên quan đến sự hình thành các điện trường trong các đám mây giông (mây vũ tích-Cb), điện trường cảm ứng giữa các đám mây và giữa mây với bề mặt trái đất. Tia lửa điện được phóng ra trong các đám mây hoặc giữa các đám mây gần nhau ta gọi là Chớp, giữa mây với các vật thể trên bề mặt trái đất gọi là Sét. Trong quá trình tia lửa điện với điện áp hàng ngàn vôn phóng ra trong không khí làm cho không khí nóng lên đột ngột gây ra sự giãn nở và phát ra tiếng nổ, ta gọi là Sấm, Sét.

Tố (đường tố): là hiện tượng gió mạnh đột ngột với sức gió trên dưới 100 m/s hình thành ở dưới các đám mây Vũ tích phát triển khi có đối lưu và loạn lưu ở phần dưới các đám mây Cb bay thấp. Trong trường hợp không khí lạnh tràn vào vùng không khí nóng ẩm và đẩy không khí nóng ẩm lên cao một cách đột ngột tạo thành các đám mây vũ tích đen đặc, chân mây tối sẫm, tơi tả, hình dạng thay đổi nhanh báo hiệu một vùng xoáy có trục nằm ngang đang hình thành một cơn tố. Phạm vi tác động của tố thường gây ra một vệt hẹp chừng vài trăm mét song có thể kéo dài hàng chục, thậm chí hàng trăm km, tốc độ di chuyển của tố cũng tới hàng trăm km/h. Do vậy, việc dự đoán và phòng tránh tố là vấn đề rất khó khăn.

Lốc: là hiện tượng gió xoáy cực mạnh, xuất hiện khi có những khu vực bị đốt nóng cục bộ tạo nên dòng thăng (đối lưu) phát triển mạnh, khí áp giảm đột ngột, không khí từ các vùng xung quanh chuyển động xoáy có trục thẳng đứng. Lốc cũng thường xuất hiện ở dưới các đám mây giông khi đối lưu phát triển mạnh, sự chênh lệch nhiệt độ theo chiều đứng lớn gây ra áp giảm đột  ngột tạo nên những cơn gió xoáy giật, có thể phá hoại các công trình xây dựng xây dựng, làm lật chìm tàu thuyền.

Vòi Rồng: Khác với lốc, vòi rồng là hiện tượng một phần mây dạng xoắn trôn ốc lan tỏa từ các đám mây vũ tích trông có dạng hình phiễu như vòi voi xuống mặt đất, mặt biển.

Vòi rồng là một hiện tượng thiên nhiên nguy hiểm

Nguyên nhân phát sinh ra vòi rồng là khi một khối không khí nóng ẩm di chuyển dưới một khối không khí lạnh khô hình thành nên những xoáy khí có trục thẳng đứng lan từ mây tới bề mặt đất, mặt biển. Với vận tốc xoáy cực lớn lên tới 200-300 m/s tạo nên một hiện tượng “ống rỗng” tương tự nguyên lý của máy bơm ly tâm làm cho khí áp của vùng trong ống tụt 400mb, thậm chí 200mb tạo ra sự chênh lệch khí áp so với bên ngoài, do đó tạo nên một sức hút rất mạnh, có thể nâng các vật nặng hàng chục tấn rời đi xa, hút các vật thể nhẹ lên mây và di chuyển đi các vùng khác. Sức gió xoáy giật cực mạnh cùng với sức nâng hút lớn của vòi rồng đã gây ra tác hại rất nghiêm trọng dù kích thước vòi rồng chỉ cỡ mấy chục đến vài trăm mét và thời gian hoạt động trong vài chục phút.

Các hiện tượng thời tiết cực đoan trên thường diễn biến rất nhanh kèm theo sự biến thiên nhanh của áp suất khí quyển. Sự biến thiên này diễn ra rõ rệt hơn khi xem xét và nghiên cứu một cơn bão nhiệt đới hình thành, phát triển và di chuyển về khu vực quan trắc. Đối với ngành khí tượng học, khí áp là một đặc trưng cơ bản của bão nhiệt đới. Ở giai đoạn hình thành áp thấp nhiệt đới (Tropical Depression - TD), khí áp ở tâm xuống tới 1000 mb, sau đó tiếp tục giảm nhanh. Cho tới giai đoạn phát triển cao nhất thành bão (Typhoon), khí áp ở tâm bão có thể xuống đến 950 - 960 mb. Nếu xét sự biến thiên của khí áp theo thời gian thì trước khi bão đến 18 giờ, khí áp bắt đầu giảm liên tục, “Áp triều” bị phá vỡ và khi mắt bão càng đến gần thì áp giảm càng nhanh. Đặc biệt trước khi mắt bão đi qua khoảng 2 đến 3 giờ, khí áp tụt hẳn xuống trước khi đạt tới trị số khí áp cực tiểu tại tâm bão. Độ suy giảm của khí áp theo thời gian có lúc đạt 40 mb trong 10 phút. Sau khi mắt bão đi qua, khí áp lại tăng nhanh. Đối với cơn bão mạnh, độ suy giảm này đạt trung bình xấp xỉ 20 mb/3 giờ, bão vừa là 10 mb/3 giờ. Khi nghiên cứu, quan sát, các nhà khí tượng học chỉ ra, mỗi khi khí áp tụt giảm 1mb thì kéo theo nước biển sẽ dâng lên 1m. Như vậy, cùng với vùng xáo trộn khi cơn bão nhiệt đới đi qua, sẽ có thể xuất hiện những cột nước biển cao hơn chục mét, tựa như 1 “trái núi” trùm lên, ập xuống rất dữ dội.

Ảnh một cơn bão nhiệt đới chụp từ vệ tinh

Có một điểm chung với sự xuất hiện các hiện tượng thời tiết cực đoan này luôn là sự thay đổi của áp suất khí quyển; một yếu tố khí tượng điển hình mà mắt thường không thể nhìn thấy hay cảm nhận thấy. Trong một ngày đêm, áp suất khí quyển luôn dao động và thay đổi tuẩn hoàn. Trong điều kiện thời tiết bình thường và ổn định, dao động ngày của khí áp rất điều hòa dưới dạng “Áp triều” với các cực đại thường xảy ra trong khoảng từ 08 ¸ 10h và 22 ¸ 24h với giá trị khoảng trên dưới 1006 mb. Các cực tiểu thường xảy ra từ 02 ¸ 04h và từ 14 ¸ 16h hàng ngày với giá trị khoảng từ 1002 đến 1004 mb. Dạng “Áp triều” được gọi trên cơ sở biến thiên của khí áp trong ngày tương tự như con nước thủy triều ở dạng bán nhật triều. Biên độ dao động ngày của khí áp trong điều kiện bình thường từ 3 ¸ 4 mb, khi có đột biến về thời tiết, dạng áp triều này bị phá vỡ và biên độ có thể tới 15 ¸ 20 mb hay hơn nữa. Khí áp có thể giảm xuống sâu và nhanh chóng và việc thay đổi này sẽ được quan trắc khi người đi biển có trong tay các khí áp kế, điều này sẽ tạo ra sự chủ động cần thiết nhằm đảm bảo an toàn hàng hải.

SƠ LƯỢC LỊCH SỬ CỦA KHÍ ÁP KẾ (PHONG VŨ BIỂU)

Ngày nay, với sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật, công tác dự báo thời tiết có độ chính xác cao và dễ dàng hơn trước đây hàng trăm năm, khi mà các máy móc, thiết bị của ngành khí tượng còn rất thô sơ. Ở thời kỳ đó, con người đã sử dụng thường xuyên một thiết bị sơ khai cho việc dự báo thời tiết, đó là Khí áp kế (còn gọi tên khác là Phong vũ biểu – Barometer), một trong những thiết bị thường được đặt trên máy bay, kinh khí cầu, tàu thuyền và trong các gia đình ở khắp nơi trên thế giới.

Evangelista Torricelli thực hiện thí nghiệm vào năm 1643

Để tìm hiểu về lịch sử sự ra đời của khí áp kế, chúng ta cùng quay lại thí nghiệm được thực hiện vào năm 1643 bởi nhà khoa học người Italia, Evangelista Torricelli. Trong thí nghiệm, ông sử dụng một ống thủy tinh dài 1 mét được bịt kín 2 đầu và đổ đầy dung dịch thủy ngân vào ống. Sau đó, ông đặt ống này vào 1 chậu cũng được đổ dầy thủy ngân.

Khi ông rút 1 đầu bịt của ống thì thủy ngân đã chảy ra chậu nhưng lại không chảy hết mà dừng lại, tạo ra 1 cột thủy ngân cao khoảng 76 cm (xấp xỉ 30 inchs). Thí nghiệm được lặp lại với mục đích nghiên cứu thêm về chân không trong cột thủy ngân, vô tình vào một ngày mưa lớn. Khi đó, Torricelli thấy cột thủy ngân bị giảm đi độ cao và chỉ còn khoảng 73,7cm (khoảng 29 inchs). Như vậy với cùng một thí nghiệm nhưng lại cho 2 kết quả khác nhau, điều này xảy ra là vì, thí nghiệm được tiến hành trong điều kiện thời tiết khác nhau. Do đó, qua thí nghiệm cho ông khẳng định rằng, không khí có trọng lượng mặc dù con người không thể nhìn thấy hay cảm nhận thấy không khí đang tồn tại xung quanh. Cùng với điều này, dụng cụ đo khí áp đầu tiên được ra đời. Những áp kế loại này được biết đến với tên gọi chung là áp kế thủy ngân.

Một áp kế thủy ngân được chế tạo dựa trên phát hiện về áp suất khí quyển của Torricelli

Năm 1840, dụng cụ đo khí áp đầu tiên không sử dụng chất lỏng được phát minh với tên gọi là Khí áp kế hộp - Aneroid. Nó nhanh chóng được thay thế các áp kế thủy ngân không phải do nỗi lo lắng ảnh hưởng của thủy ngân đến sức khỏe con người mà bởi các khí áp kế thủy ngân quá cồng kềnh trong quá trình vận chuyển, mỗi loại cao tới gần 1met (tương đương khoảng 3 feets).

Một khí áp kế hộp cổ

Áp kế cơ học nhỏ gọn hơn, dễ sử dụng hơn và có giá thành rẻ hơn nên đa số người dân có thể sở hữu khác với loại áp kế thủy ngân, có giá thành cao nên chỉ dành riêng cho giới quý tộc Châu âu sử dụng. Khí áp kế hộp sử dụng một cơ cấu kim loại, bộ phận này được tạo ra từ hợp kim của Berili và Đồng. Sự biến thiên của khí áp là nguyên nhân để bộ phận này co-giãn và nó sẽ kích hoạt kim chỉ biểu thị đúng trạng thái của thời tiết. Trong Khí áp kế hộp có 2 kim chỉ có màu sắc khác nhau, 1 kim chỉ sự biến thiên của áp suất khí quyển, kim còn lại có thể điều chỉnh được bằng tay và nó luôn cố định nếu không có tác động của người sử dụng. Muốn theo dõi khí áp, người sử dụng điều chỉnh kim này đặt trùng với kim đo khí áp. Sau 1 khoảng thời gian, nếu có sự thay đổi của khí áp, 2 kim sẽ không còn trùng nhau nữa và người sử dụng có thể so sánh, nhận biết khí áp sau khi đặt kim trước đó tăng hay giảm. Dụng cụ này khá đẹp mắt nên ngày nay ta có thể nhìn thấy chúng xuất hiện trên các con tàu cổ hoặc các trạm quan tắc thời tiết. Ngày nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ, người ta dần thay thế các khí áp kế trên bằng một loại có độ chính xác cao hơn, đó là khí áp kế điện tử, trên đó, không những thể hiện giá trị áp suất khí quyển mà còn biểu thị các giá trị khác như: nhiệt độ không khí, độ ẩm, thời gian...

Chủ đề chính: #lịch_sử

Bình luận về bài viết này
0 bình luận

Đang tải bình luận...


Đang tải nội dung cho bạn