ما هو الضغط الجوي؟
الضغط الجوي (بالإنجليزية: Atmospheric pressure) هو القوة الناتجة عن وزن عمود الهواء المطبق على وحدة مساحة معينة من سطح الأرض.
كيفية قياس الضغط الجوي
يتم قياس الضغط الجوي باستخدام مجموعة متنوعة من الوحدات، وتشمل: ملليمترات الزئبق، رطل لكل بوصة مربعة، دينيس لكل سنتيمتر مربع، مليبار، أجواء قياسية، وكيلوباسكال.
يبلغ الضغط الجوي القياسي عند سطح البحر حوالي 760 مم من الزئبق، أو 14.70 رطل لكل بوصة مربعة، أو 1013.25 × 103 داين لكل سنتيمتر مربع، أو 1013.25 مليبار، مما يعادل جوًا قياسيًا واحدًا، أو 101.325 كيلو باسكال. الأدوات المستخدمة لقياس الضغط الجوي تشمل:
مقياس الزئبق
تم ابتكار مقياس الزئبق بواسطة العالم إيفانجليستا توريشيلي في عام 1643م. يتألف هذا المقياس من أنبوب زجاجي يصل ارتفاعه إلى 91 سم، حيث يكون أحد طرفيه مفتوحًا بينما الآخر مغلق. الأنبوب مملوء بالزئبق ويوضع مقلوبًا في وعاء يحتوي أيضًا على الزئبق.
عند تغيّر وزن عمود الهواء، يرتفع أو ينخفض مستوى الزئبق، حيث يتناسب ارتفاع الزئبق في الأنبوب مع مقدار الضغط الجوي. يتكون الضغط العالي عندما تكون جزيئات الهواء أكثر كثافة، مما يؤدي إلى زيادة ضغط الزئبق في الأنبوب. بينما يحدث العكس في حالات انخفاض الضغط الجوي.
مقياس اللاسائلية
تم تطوير مقياس اللاسائلية بواسطة العالم الفرنسي لوسيان في عام 1884م، وهو يشبه في تصميمه البوصلة أو الساعة، ويستخدم قرصًا معدنيًا مجوفًا ومموجًا كمستشعر، مدعومًا بزنبق داخلي أو خارجي. يقوم مقياس اللاسائلية بتسجيل التغيرات في الضغط الجوي بدقة ويساعد في الاستخدام اليومي، خاصة في المنازل والطائرات الصغيرة.
بارومتر الهاتف المحمول
تحتوي هواتف iPhone وAndroid الحديثة على بارومتر مدمج يعمل بشكل مشابه لمقياس اللاسائلية، لكنه يستخدم مستشعرًا رقميًا بسيطًا لقياس الضغط الجوي.
العوامل المؤثرة على الضغط الجوي
هناك عدة عوامل تؤثر في متغيرات الضغط الجوي، تشمل:
درجة الحرارة
توجد علاقة معكوسة بين درجة الحرارة والضغط الجوي؛ حيث تؤدي الارتفاعات في درجة الحرارة إلى انخفاض الضغط الجوي بسبب توسع جزيئات الهواء. بينما تؤدي درجات الحرارة المنخفضة إلى ارتفاع الضغط نتيجة تقلص جزيئات الهواء.
الارتفاع
زيادة الارتفاع تقلل الضغط الجوي؛ وهذا لأن الهواء ينتشر ويتوزع على مساحة أوسع في المرتفعات. وبالتالي، يصبح الوزن أقل كلما ارتفعنا عن سطح الأرض.
دوران الأرض
يساهم دوران الأرض في دفع الهواء بعيدًا عن قطبيها، مما يؤدي إلى انتقال الهواء البارد الأطراف إلى المناطق الاستوائية، مما يسبب ضغطًا جويًا منخفضًا في المناطق الاستوائية.
الموقع الخطي
يرتفع الضغط الجوي كلما اتجهنا بعيدًا عن خط الاستواء نحو المناطق القطبية، حيث تعاني المناطق الاستوائية من انخفاض الضغط الجوي بسبب ارتفاع درجة الحرارة.
طبيعة سطح الأرض
تؤثر طبيعة سطح الأرض على الضغط الجوي، حيث ترتفع درجة حرارة اليابسة بشكل أسرع من المسطحات المائية، مما يؤدي إلى اختلافات في الضغط الجوي خلال النهار والليل.
طبيعة الهواء
الهواء الرطب يعطي ضغطًا عاليًا، في حين أن الهواء الجاف يؤدي إلى ضغط منخفض، حيث يتمتع الهواء الرطب بكثافة أعلى.
حركة الشمس الظاهرة
تشهد المناطق في مدار السرطان (في نصف الكرة الشمالي) ضغطًا جويًا منخفضًا خلال شهري يونيو ويوليو بسبب الحرارة المرتفعة. بينما في نصف الكرة الجنوبي يحدث ضغط جوي منخفض في شهري ديسمبر ويناير.
ما الذي يؤثر في تغيرات الضغط الجوي؟
تتأثر درجة حرارة الكتل الهوائية بموقعها، مما يؤدي للاختلافات في الضغط الجوي. الكتل الهوائية فوق المحيطات تكون عادة أبرد من تلك فوق اليابسة. هذه الاختلافات تسبب ظهور الرياح التي تؤثر في أنظمة الضغط الجوي.
كما أشار العالم الفرنسي بليز باسكال، فهناك انخفاض في الضغط الجوي مع الارتفاع. ويتأثر الضغط بتقلبات الطقس، حيث تشير تقارير الأرصاد الجوية إلى مناطق الضغط المرتفع والمنخفض، مما يساعد في توقع الأحوال الجوية.
أهمية الضغط الجوي
تحمل قياسات الضغط الجوي أهمية كبيرة، ومنها:
- تقديم معلومات دقيقة حول حالة الطقس، مما يمكن من القيام بأنشطة مختلفة كالتخييم.
- ضمان استمرارية عملية التنفس.
- تحديد الموقع بدقة من خلال أنظمة التموضع العالمية.
- تحديد ارتفاع الطائرات.
- الحفاظ على الضغط المطلوب للكائنات الحية.
- تقليل عملية تبخر السوائل.
