العلاقة بين الضغط الجوي والرياح
تُعد سرعة الرياح مرتبطة بشكل مباشر بالضغط الجوي، حيث إن التغير في الضغط يُسبب انطلاق الرياح. فعندما يتدفق الهواء من مناطق ذات ضغط مرتفع إلى مناطق ذات ضغط منخفض في مسافات قريبة، يظهر ذلك بوضوح كرياح قوية. وزيادة الفرق في الضغط الناتج عن هذا الانتقال يؤدي إلى تسارع الرياح بدرجة أكبر.
تلعب قوة كوريوليس دوراً مهماً في دراسة ديناميكيات الغلاف الجوي، حيث تؤثر على اتجاه الرياح ودوران العواصف، فضلاً عن تأثيرها على إطلاق المركبات الفضائية. تُعرف قوة كوريوليس أيضاً بتأثير كوريوليس، وقد وصفها عالم الرياضيات الفرنسي غوستاف غاسبار كوريوليس في القرن التاسع عشر.
نتيجة لدوران الأرض حول نفسها، يتجه تدفق الرياح إلى اليمين في نصف الكرة الشمالي، بينما يتجه إلى اليسار في نصف الكرة الجنوبي. وفي حال عدم دوران الأرض، كانت الرياح ستتحرك في مسارات مستقيمة من الشمال إلى الجنوب أو بالعكس، وتعرف هذه الظاهرة بتأثير كوريوليس.
العوامل المؤثرة في الضغط الجوي
هناك عدد من العوامل التي تؤثر على الضغط الجوي، ومن أبرزها:
- درجة الحرارة
توجد علاقة عكسية بين درجة الحرارة والضغط الجوي؛ إذ كلما ارتفعت درجة الحرارة في منطقة معينة، انخفض الضغط الجوي. يعود ذلك إلى أن الهواء القريب من سطح الأرض يزداد حجمه ويقل كثافته عند تسخينه، مما يؤدي الى ظهور تيارات هوائية صاعدة وتخفيض الضغط. وعلى العكس، فان انخفاض درجة الحرارة يؤدي الى تناقص الحجم وزيادة الكثافة وتشكيل تيارات هوائية هابطة مما يرفع الضغط الجوي، خاصةً في الأوقات التي يكون فيها الهواء مشبعاً ببخار الماء.
- الارتفاع أو الانخفاض عن مستوى سطح البحر
يؤدي الانخفاض تحت مستوى سطح البحر إلى زيادة الضغط الجوي نتيجة طول عمود الهواء. بينما عند الارتفاع، يقل طول عمود الهواء مما يتسبب في انخفاض الضغط الجوي. يمكن للناس ملاحظة ذلك من خلال رحلاتهم إلى مناطق مثل البحر الميت في جنوب الأردن، حيث يزيد ضغط الهواء على الأذنين نتيجة الانخفاض الكبير.
- رطوبة الهواء
بما أن بخار الماء أخف من الماء السائل، فإنه يرتفع في الجو، مما يقلل من ضغط الهواء عند تشبعه ببخار الماء مقارنة بالهواء الجاف.
- الجاذبية الأرضية
مع زيادة شدة الجاذبية، يزداد الضغط الجوي. تنقص شدة الجاذبية كلما ابتعدنا عن مركز الأرض، مما يعني أن المناطق القريبة من المركز تكون ذات جاذبية قوية وضغط هواء أعلى.
- دوران الكرة الأرضية
ينتج عن دوران الأرض حول محورها قوة طرد مركزية تزداد متانة كلما اقتربنا من المناطق الاستوائية بينما تقل في المناطق القطبية. لذا، فإن الضغط الجوي يكون أقل في المناطق الاستوائية بينما يكون أعلى في المناطق القطبية.
العوامل المؤثرة في الرياح
يمكن تعريف الرياح على أنها حركة الهواء الأفقية الموازية لسطح الأرض، وتختلف سرعتها بناءً على عوامل عدة، أبرزها:
- فرق الضغط بين منطقتين
تنتقل الرياح من منطقة ضغط عالٍ إلى منطقة ضغط منخفض، وكلما كان الفرق بين الضغوط أكبر، كانت سرعة الرياح أعلى.
- دوران الكرة الأرضية
على الرغم من أن الرياح تتحرك من مناطق الضغط العالي إلى مناطق الضغط المنخفض، إلا أنها تنحرف إلى اليمين في نصف الكرة الشمالي وإلى اليسار في نصف الكرة الجنوبي بسبب دوران الأرض.
- قوة الاحتكاك
تُقلل الحواجز على سطح الأرض من سرعة الرياح الملامسة لها، بينما في الطبقات الجوية العليا، حيث لا توجد عوائق، تتحرك الرياح بسرعة أكبر.
- درجة الحرارة
تتباين درجة الحرارة خلال اليوم والفصول، مما يؤثر على نشاط الرياح. فخلال النهار، تزيد الرياح بفضل حرارة الشمس، حيث إن كثافة الهواء الدافئ أقل من الكثافة الباردة، مما يدفع الهواء الدافئ للصعود فوق الهواء البارد ويخلق رياحاً.
- تسارع الجاذبية
يزيد تسارع الجاذبية من سرعة الهواء ويؤثر على اتجاه تدفق الرياح. في المناطق ذات الضغط المنخفض، يزيد تسارع الجاذبية، مما قد يؤدي إلى ظهور الأعاصير، حيث تتحرك الرياح عكس عقارب الساعة في نصف الكرة الشمالي. على العكس من ذلك، في الضغط العالي، تتحرك الرياح باتجاه عقارب الساعة مما يُعرف بالأعاصير المضادة.
يعتبر الضغط الجوي من العوامل الأساسية التي تؤثر في سرعة الرياح، فالرياح تنتج عن الفرق القائم بين الضغوط العالية والمنخفضة، وكلما كان الفرق أكبر، كانت سرعة الرياح أعلى. يجب الانتباه إلى تأثير قوة كوريوليس عند دراسة الرياح، خصوصاً أثناء إطلاق المركبات الفضائية، حيث تؤثر على شدة الرياح ودوران العواصف.
تتضاف عوامل أخرى تؤثر في الرياح مثل دوران الكرة الأرضية، قوة الاحتكاك، درجة الحرارة، وتغييرات الجاذبية. كما أن بعضها يؤثر كذلك على الضغط، مثل درجة الحرارة، والارتفاع عن مستوى البحر، ورطوبة الهواء، ودوران الأرض، والجاذبية.
_________________________________________________________________________________________________
*قوة الطرد المركزي: هي تلك القوة المعاكسة للجاذبية والتي تدفع الأشياء بعيداً. تستند قوة الطرد المركزي إلى تأثيرات القصور الذاتي للرياح المتحركة في مسارات منحنية، حيث يُعرف القصور الذاتي بأنه ميل الجسم للبقاء في حالة من الراحة أو الحركة ما لم تؤثر عليه قوة خارجية.
