تعريف الضغط الجوي
- الضغط الجوي هو وزن الهواء العمودي على الفضاء. يعادل الضغط الجوي تقريبًا 1 بار تقريبًا عند مستوى سطح البحر.
- وكلما زادت المسافة عن مستوى سطح البحر، انخفض الضغط الجوي، وهذا يدل على أن الضغط الجوي يكون في أقصى درجاته عندما يصل إلى سطح البحر.
- من المعروف أن الضغط الجوي يرتبط ارتباطًا مباشرًا بكتلة الغلاف الجوي، لأن المكان الذي يتميز بضغط جوي منخفض له كتلة صغيرة، على عكس الأماكن التي بها ضغط هواء مرتفع وكتلتها كبيرة.
- كلما ارتفعت درجة الحرارة، انخفض ضغط الهواء، حيث تساعد الحرارة الجزيئات على التحرك بسرعة، مما يساعد جزيئات الهواء على الابتعاد عن بعضها البعض.
- عندما تكون درجة حرارة الهواء منخفضة، يكون الضغط الجوي منخفضًا، لأنه يتسبب في تحرك جزيئات الهواء ببطء وتقريب الجزيئات من بعضها.
مقاييس الضغط الجوي
- الضغط الجوي هو أحد الكميات الفيزيائية التي تتميز بكونها قابلة للقياس، وقد قام العالم الإيطالي المسمى Evangelista بتطوير Shelli عام 1643 م، واستطاع إثبات ذلك بملء أنبوب زجاجي بالزئبق وهو جاف، ثم نقوم بإغلاق الأنبوب و ضع سدادة عليه في مستوى عمودي على الحوض الذي وضع فيه الزئبق.
- يتم الاحتفاظ بعمود من الزئبق على ارتفاع 760 مم، 0.76 سم، وفي الجزء العلوي من العمود يوجد عمود بدون تهوية.
- من المعروف أن قيمة الضغط الجوي تتغير بتغيير ارتفاع مستوى سطح البحر، وإذا كان ارتفاع الضغط الجوي معروفًا في منطقة ما، فمن الممكن حساب ارتفاع تلك المنطقة من مستوى سطح البحر و يمكن حساب العكس، وهذا يشير إلى أن قيمة الضغط الجوي تتناقص مع ارتفاع تريندات فوق مستوى سطح البحر والعكس صحيح.
يقاس الضغط الجوي بعدد من الأجهزة المتخصصة فيه، ومن أجهزة ضغط الهواء ما يلي:
- البارومتر المعدني: حيث اخترع العالم الفرنسي لوسيان فيدي البارومتر المعدني عام 1843 م، ويمكن استخدام الوسائد المعدنية بعد تفريغها من الهواء وتمثل تلك الوسائد الأغشية، ويتم تحريك الوسائد بحركات لأعلى ولأسفل في حركات دائرية وذلك من خلال تصميم ميكانيكي مميز. باستخدام هذا الجهاز يمكن قياس الضغط الجوي.
- مقياس الزئبق: اخترع العالم Evangelista، Shelley مقياس الزئبق، ومن خلال هذا الجهاز يتم قياس الضغط الجوي في المستوى ويقوم جهاز بارومتر الزئبق بفصل أسطح الضغط الجوي المختلفة.
- باروغراف أو بارومتر مسجل: هذا الجهاز عبارة عن أسطوانة تدور فيها الساعة، ويتحرك قلم على تلك الساعة يستخدم للتسجيل بدقة في الأعلى والأسفل، حيث يسجل جهاز البارومتر قيمة الضغط الجوي على مدار اليوم بالساعة حسب ساعة، وهذا في محطات الضغط الجوي.
العوامل المؤثرة في الضغط الجوي
هناك العديد من العوامل التي تؤثر على الضغط الجوي، ومن أمثلة هذه العوامل:
- الرطوبة: يتبخر الماء عندما يتحول الماء من الصورة السائلة حتى يصبح في حالة غازية وتعرف الحالة برطوبة الهواء، فعندما يتبخر الماء يصبح حجمه أفتح مما يؤدي إلى ارتفاعه وهو معروف. أنه عند مقارنتها بالهواء الرطب بالهواء الجاف، يكون ضغط الهواء الرطب أقل من الجاف. تتغير كمية بخار الماء مع تغير الهواء، وهو السبب الرئيسي لتغير بخار الماء من مكان إلى مكان آخر.
- الحرارة: مع تريندات تزيد درجة الحرارة من تمدد الهواء وتقلل كثافته مما قد يؤدي إلى انخفاض الضغط الجوي والعلاقة بينهما عكسية حيث أن المناطق المدارية والحارة لها ضغط منخفض بسبب الارتفاع في درجة الحرارة بينما تتميز المناطق الباردة بارتفاع الضغط عليها وذلك بسبب انخفاض درجة الحرارة.
- الجاذبية الأرضية: من المعروف أن جاذبية الأرض تتناقص كلما ابتعد الإنسان عن مركز الأرض، ومن المعروف أن المناطق القطبية والباردة أقرب إلى مركز الأرض من المناطق الحارة والمدارية، وهذا يعني أن العلاقة بين ضغط الهواء والجاذبية علاقة موجبة.
- الارتفاع: يتشكل الضغط نتيجة وزن الهواء مما يعني أنه عند مستوى سطح البحر يزداد ضغط الهواء ويكون ضغط الهواء في تريندات أقل من الارتفاع فوق مستوى سطح البحر وهذا يعني أن الهواء يرتفع. خفيف والعلاقة بين الضغط ومستوى سطح البحر معكوسة، لذلك عند ارتفاع مسافة 5 كم من مستوى سطح البحر، يمكن خفض ضغط الهواء بمقدار النصف، وعلى ارتفاع 11 كم من مستوى سطح البحر، ينخفض الضغط إلى الربع وفي المناطق الجبلية والمناطق المرتفعة يكون ضغط الهواء منخفضًا مما يسبب الشعور بصعوبة التنفس.
- دوران الأرض: يحدث دوران الأرض بسبب قوة الطرد المركزي الكبيرة الموجودة في المناطق الحارة والمدارية وفي المناطق القطبية، يكون تأثير قوة الطرد المركزي أقل مما هو عليه في المناطق القطبية، حيث تدفع قوة الطرد المركزي الأجسام في اتجاه معاكس لمركزها جنبًا إلى جنب مع تأثيره على ضغط الهواء مما يؤدي إلى انخفاض الضغط في الأماكن الحارة مقارنة بالأماكن الباردة والمناطق القطبية.
نطاقات الضغط الجوي
من المعروف أن الضغط الجوي يغير الزمان والمكان عن طريق تغيير درجة الحرارة، والتي تختلف باختلاف زاوية وقوع الشمس، مما يفسر أن الكرة الأرضية مقسمة إلى أجزاء ونطاقات مختلفة، ويتراوح ضغط الهواء في تنقسم الكرة الأرضية إلى ما يلي:
- نطاقات ضغط الهواء الاستوائي المنخفض: يتواجد هذا النطاق بين دائرتين من دوائر العرض، خمس درجات في الاتجاه الشمالي وخمس درجات في الاتجاه الجنوبي، وهذا السبب يرجع إلى ارتفاع درجة الحرارة طوال العام، حيث يتحرك هذا النطاق مع الحركة من الشمس في الصيف والشتاء.
- نطاق الضغط الجوي القطبي المرتفع: نطاق هذا الضغط يقع عند قطبي القطب الشمالي والقطب الجنوبي وهذا بسبب البرودة الشديدة للغلاف الجوي في تلك المنطقة.
- نطاقات الضغط الجوي المنخفض بالقرب من الدائرتين القطبيتين: يقع هذا النطاق بين دائرتين من خطوط العرض من 45 إلى 60 درجة في اتجاه الجنوب والشمال، وبسبب وجود تيارات هوائية عالية، تتشكل دائرتان في الشمال و جنوبا حيث تتجه الرياح الباردة في هذه الاتجاهات بحيث يكون الهواء باردا.
- نطاقات ضغط الهواء المرتفع القطبي: يقع هذان النطاقان في القطبين بسبب هبوط الهواء الناتج عن شدة البرد، حيث تتواجد الرياح الباردة في المنطقة القطبية باتجاه الضغط الجوي المنخفض شبه القطبي.
في النهاية لابد من توضيح أن تعريف الضغط الجوي واسع وكبير، ويمكن استخدام أكثر من مصطلح أو مصطلح واحد بحيث يتم تحديد الضغط الجوي بشكل واضح وصريح، وهناك علاقة واضحة وصريحة بين الغلاف الجوي. الضغط ومستوى البحر.