جديد بحث حول الضغط الجوي

تعريف الضغط الجويّ

يُعرّف الضغط (بالإنجليزيّة: Pressure ) بأنّه القوّة الواقعة على وحدة المساحة. للهواء المحيط بالكرة الأرضية والمكوّن للغلاف الجويّ وزنٌ، وبالتالي له ضغطٌ يؤثِّر به على أجسامنا، ويعرف الضغط هذا بالضغط الجويّ (بالإنجليزيّة: Atmospheric Pressure) أي الضغط الناشئ عن الغلاف الجوي، ويعرّف علمياً بأنّه وزن عمود الهواء الواقع على مساحةٍ معينةٍ من الأرض، والممتد من سطح الأرض حتّى نهاية الغلاف الجوِيّ.^[١] ويعبّر عن الضغط الجوِيِ بوحدة باسكال (بالإنجليزيّة: Pascal)، أو وحدة نيوتن (بالإنجليزيّة: Neoton) لكلّ مترٍ مربعٍ، وتُستعمَل وحدة (المليبار) لقياس الضغط الجويّ في التطبيقات العملية للأرصاد الجوِية.^[٢]

وحدات قياس الضغط الجويّ

الوحدة المعيارية (SI) للضغط هي باسكال ((Pascal (Pa))، حيثُ باسكال=نيوتن/متر مربع، واحد باسكال هو ضغط صغير. في كثير من الحالات، يكون من الأكثر ملاءمة لاستخدام وحدات كيلو باسكال (1 كيلو باسكال = 1000 باسكال) أو بار( بار = 100.000 باسكال، وفي الولايات المتحدة غالباً ما يتم قياس الضغط باطنان من القوة على مساحة تبلغ 1 بوصة مربعة – باوند لكل بوصة مربعة (psi) -، وفي إطارات السيارات يمكن أيضًا قياس الضغط باستخدام وحدة تسمى وحدة ضغط جويّ و (atm)، والتي تمثل في الأصل متوسط ضغط هواء مستوى سطح البحر عند خط العرض التقريبي لباريس (45 درجة).^[٣]

جهاز قياس الضغط الجويّ

يُقاس الضغط الجويّ بجهازٍ يسمى (الباروميتر)، وهو جهازٌ اخترعه عالمٌ إيطالي اسمه تورشيلي عام 1643م

وهو نوعان: باروميتر زئبقيّ، وباروميتر فلزيّ، والباروميتر الزئبقيّ عبارةٌ عن أنبوبٍ زجاجيٍّ مدرج، والفلزيّ عبارة ٌعن غرفةٍ مطاطيةٍ تنكمش وتتمدّد حسب الضغط داخلها، وتعتمد الأرصاد الجوية الباروميتر الزئبقيّ في إصدار النشرات الجوِية.[٤]

العوامل المؤثِرة على الضغط الجويّ

يتغيّر الضغط الجويّ المؤثر على نفس النقطة من سطح الأرض مع الزمن ومن أهمّ العوامل المؤثرة على الضغط الجوي هي: ^[٥]

• درجات الحرارة: مع زيادة درجة الحرارة، يتوسع الهواء بسبب انخفاض كثافته مما يؤدي إلى انخفاض الضغط.، ومن ناحية أخرى، ينكمش الهواء بسبب درجة الحرارة المنخفضة التي تزيد من كثافتها مما يؤدي إلى ارتفاع الضغط.
• الارتفاع عن مستوى البحر: يتكوّن ضغط الهواء بسبب وزن الهواء وبالتالي فإن مستوى سطح البحر لديه أعلى ضغط جوي،و بينما نتحرك صعودًا من مستوى سطح البحر تبقى الغازات الثقيلة في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي، بالتالي ينخفض ضغط الهواء لأن الهواء العلوي خفيف وتقل كثافته، ولهذا السبب يكون الضغط الجويّ في المناطق المرتفعة عن سطح الأرض أقلّ من الضغط الجويّ في المناطق المنخفضة، وهناك علاقةٌ رياضيةٌ تربط الضغط الجويّ بالارتفاع وهي (أن الضغط يقلّ بمقدار 1 مليبار كلّما ارتفعنا عن سطح الأرض بمقدار 10 أمتار). وكلّما ارتفع الإنسان في السماء انخفض ضغط الهواء، وبالتالي قلّت كمية الأكسجين في الجوّ، ممّا يؤدّي إلى ضيقٍ في الصدر، وصعوبةٍ في التنفس لدى كثيرٍ من الأشخاص.
• الرطوبة: هي ناتجة عن تحويل المياه من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية بسبب التبخربخار الماء خفيف الوزن وبالتالي يرتفع للأعلى ويكون ضغط الهواء الرطب أقل مقارنة بالهواء الجاف، ويتغير مقدار أبخرة الماء بمرور الوقت والمكان، وبسبب ذلك يتفاوت ضغط الهواء أيضًا.
• الجاذبية الأرضية: الغلاف الجوي يحيط بالكرة الأرضيّة وبسبب جاذبيته. تقل قوة الجاذبية كلما ابتعدنا عن مركز الأرض، ويختلف متوسط المسافة بين المناطق القطبية والمناطق الاستوائية عن مركز الأرض، فتعتبر المناطق القطبية أقرب إلى قلب الأرض مقارنة بالمناطق الاستوائية وبالتالي فهي يكون عندها ضغط الهواء أعلى.
• دوران الأرض: وينتج دوران الأرض قوة طرد مركزية لها تأثير أكبر عند خط الاستواء بينما يكون تأثيرها أقل على المناطق القطبية، وقوة الطرد المركزية تدفع الأشياء بعيدا عن المركز، بالتالي وينتج عنها ضغط أقل في المناطق الاستوائية بالمقارنة مع المناطق القطبية.

علاقة الضغط الجويّ بالطقس

عند انخفاض الحرارة يرتفع الضغط الجويّ؛ وذلك لأنّ الهواء البارد أثقل وزناً، وأكثر كثافةً من الهواء الساخن، بسبب تقارب جزيئاته. ويحدث العكس عند ارتفاع درجة الحرارة، وذلك عند ثبات نسبة الرطوبة، وعند ارتفاع نسبة الرطوبة تقلّ كثافة الهواء، ويصبح أخفّ وزناً وبالتالي ينخفض الضغط الجويّ، وذلك عند ثبات درجة الحرارة. يطلق على منطقةٍ معينةٍ بأنّها تحت تأثير مرتفعٍ جويّ عندما ترتفع فيها نسبة الضغط الجويّ عن المناطق المجاورة، ويتزامن ارتفاع الضغط فيها مع هواءٍ ثقيلٍ هابطٍ من الأعلى نحو الأسفل، ويؤدّي هذا الهواء بدوره إلى استقرار الأجواء وصفاء السماء. ويحدث العكس في المنخفض الجويّ فالهواء يكون أخفّ وزناً فيصعد إلى الطبقات العليا من الغلاف الجوِي، ويتكاثف ويشكِل الغيوم، وتتساقط بذلك الأمطار.^[٦]

تطبيقات على الضغط الجويّ

من أبرز التطبيقات اليومية على الضغط الجوي: ^[٧]

• قشة الشرب: يتم غمس الجزء السفلي من القشة في المشروب الغازي وعندما نسحب الهواء من الطرف العلوي بواسطة فمنا فانّنا نخفض الضغط الجوي داخل القشة واخل فمنا لكن الضغط الموجود على سطح السائل الخارجي يكون مساويا للضغط الجوي بالتالي فرق الضغط يؤدي لدفع السائل عبر القشة إلى فمنا.
• الحقنة: هي انبوب زجاجي بفوّهة ومكبس لامتصاص السائل، تغمس الحقنة في السائل ثم يسحب المكبس مما يؤدي لتقليل الضغط داخل الحقنة بالتالي يرتفع السائل داخل الحقنة.
• العلّاقة: هي قرص مطاطيّ تلتصق بالأسطح المسطحة والناعمة، يبدو شكلها كالكوب المقعّر من الداخل، تستخدم لتعليق الأغراض على الجدران أو الزجاج.
• السيفون المنزلي: يكون السيفون جزءاً من المرحاض داخل الحمام ويستخدم لطرد الماء داخله.^[٨]
• جناح الطائرة: عنما تسير الطائرة بسرعة عالية فإنّ ضغط الهواء فوق الجناح يكون اقل من اسفله وذلك بسبب شكله المنحني مما يؤي لرفع الطائرة نحو الأعلى.^[٩]

المراجع

1. ↑ John P. Rafferty (27-6-2007), “atmospheric-pressure”، www.britannica.com, Retrieved 6-12-2018. Edited.
2. ↑ Richard E. Berg, “Sound”، www.britannica.com, Retrieved 5-1-2018. Edited.
3. ↑ Paul Flowers (13-11-2018), “Gas Pressure”، www.chem.libretexts.org, Retrieved 6-12-2018. Edited.
4. ↑ Andrew Turgeon (19-6-2014), “barometer”، www.nationalgeographic.org, Retrieved 6-12-2018. Edited.
5. ↑ pritisha raha (1-1-2017), “air-pressure-factors-distribution-atmosphere-earth-geography”، http://www.geographynotes.com, Retrieved 6-12-2018. Edited.
6. ↑ A.P. Mentzer (27-4-2018), “temperature-affect-barometric-pressure”، sciencing.com, Retrieved 6-12-2018. Edited.
7. ↑ shilpi nagpal (21-11-2016), “applications atmospheric-pressure”، www.classnotes.org.in, Retrieved 6-12-2018. Edited.
8. ↑ Arthur G. Schmidt (1-4-2011), “Siphon uses atmospheric pressure”، www.physicstoday.scitation.org, Retrieved 6-12-2018. Edited.
9. ↑ Dr. Robert J. Shaw (12-6-2014), “Dynamics of Flight”، www.grc.nasa.gov, Retrieved 6-12-2018. Edited.