Geopotential

​എന്താണ് ജിയൊപൊട്ടൻഷ്യൽ ?

താഴെയിരിക്കുന്ന ഒരു ബാഗ്‌, നിങ്ങളുടെ ടേബിളിലേക്ക് എടുത്തുവയ്ക്കുക. അതിനു നിങ്ങൾ എന്തായാലും ഒരു വർക്ക്‌ ചെയ്യണമല്ലോ. ഇനി ബാഗൊക്കെ എടുത്തുവച്ചു എന്നുവിചാരിക്കുക. പക്ഷെ നമ്മൾ അതിനായി ചെയ്ത വർക്ക്‌ അത്രയും വേസ്റ്റ് ആയോ ? ഇല്ല. അത്, ബാഗിന്റെ potential energy ആയി store ചെയ്യപ്പെട്ടു. ബാഗിന് 2 kg ഭാരവും ടേബിളിന് 1 മീറ്റർ height ഉം ഉണ്ടെങ്കിൽ, ബാഗിന്റെ potential energy എത്രമാത്രം വർദ്ധിച്ചു ?

                                    change in potential energy , d(PE)  = m*g*dh  = 1*9.8*2 = 19.6 J.

അതായത്, m മാസ്സുള്ള ഒരു വസ്തു h ഉയരത്തിലേക്ക് എത്തിക്കാൻ നമ്മൾ ചെയ്യുന്ന വർക്ക്‌, mgdh എന്നതോതിൽ ആ വസ്തുവിൽ potential energy ആയി store ചെയ്യപ്പെടുന്നു.

അപ്പോൾ, m mass ഉള്ള air parcel z height ലേക്ക് എത്തിക്കാൻ ചെയ്യുന്ന വർക്കോ ? അതും parcel ൽ potential energy ആയി store ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ഇതാണ് geopotential. അതായത്, unit mass ഉള്ള air parcel നെ sea level ൽ നിന്ന് dz height ഉയർത്താൻ വേണ്ട work ആണ് geopotential (denoted by Φ).

                                                     ie,              dΦ = g*dz  

പക്ഷെ, നമ്മൾ ഇവിടെ ഉപയോഗിക്കുന്ന ‘g’ ഒരു variable ആണല്ലോ, height അനുസരിച്ചും, latitude അനുസരിച്ചുമൊക്കെ ഇതുമാറിക്കൊണ്ടിരിക്കും. അതുകൊണ്ട് ഇതിനെ ഒന്ന് generalise ചെയ്യാൻ, globally averaged value കൊണ്ട് ഇതിനെ ഒന്ന് divide ചെയ്യുന്നു (9.81 m/s2). അതായത് acceleration ന്റെയും height ന്റെയും product നെ മറ്റൊരു acceleration കൊണ്ട് divide ചെയ്യുന്നു. ബാക്കി എന്തുകിട്ടും ? തീർച്ചയായും മറ്റൊരു height. ഇതാണ് geopotential height (Z).

ie,                                            Z = Φ/g0,   g0 = globally averaged acceleration due to gravity.
പക്ഷെ ഇത് just ഒരു elevation ന്റെ measure അല്ല, പകരം unit mass ഉള്ള air parcel ന്റെ potential energy ക്ക് proportional ആയ height ആണ്. അതായത്, same geopotential height ഉള്ള points connect ചെയ്ത് ഒരു line വരച്ചാൽ (height contour), ആ line ൽ air parcel നു same potential energy ആയിരിക്കും, അഥവാ, ആ line നെ equipotential line എന്ന് വിളിക്കാം.

ഏതെങ്കിലും ഒരു pressure level ലെ (say 500 hPa) geopotential height, over India plot ചെയ്തു എന്നുവിചാരിക്കുക. കുറച്ചു സ്ഥലങ്ങളിൽ കൂടുതൽ value ഉം കുറച്ചു സ്ഥലങ്ങളിൽ കുറവ്  value ഉം കിട്ടി. ഈ geopotential കുറഞ്ഞ region ഉം geopotential കൂടിയ region ഉം തമ്മിൽ എന്താ വ്യത്യാസം ? High geopotential height സൂചിപ്പിക്കുന്നത് ഒരു high pressure zone  ഉം, low geopotential height സൂചിപ്പിക്കുന്നത് ഒരു low pressure zone ഉം ആയിരിക്കും. കുറച്ചുകൂടി കൃത്യമായി പറഞ്ഞാൽ, trough ഉം ridge ഉം locate ചെയ്യുന്നതിന് upper level geopotential height chart ഉപയോഗിക്കാം.

 

Bibliography

  • An Introduction to Theoretical Meteorology – S L Hess

  • Atmospheric Science: An Introductory Survey – John M Wallace and Peter V Hobbs

Advertisements

One thought on “Geopotential

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s