يعرف الضغط الجوي على أنه القوة التي يتأثر بها وزن الهواء على مساحة تقدر بحوالي سنتيمتر مربع، كما يعرف بكتلة عمود الهواء في مساحة واحدة. يقدر الضغط الجوي عند سطح البحر بحوالي 1.10 بار.
كلما ارتفعنا عن سطح الأرض، يقل الضغط الجوي بسبب انخفاض كتلة الهواء التي تؤثر على وحدة المساحة، وكلما انخفضنا عن سطح البحر، يزداد الضغط الجوي نتيجة زيادة كتلة الهواء الموجودة على وحدة المساحة.
تم استخدام العديد من الأجهزة التي تمكن من قياس الضغط الجوي في جميع المواقع.
أهمية الضغط الجوي
- هو السبب الرئيسي والأساسي للحركات الأفقية مثل الرياح بجميع أشكالها وكذلك الحركات العمودية بين سطح الأرض وطبقات الغلاف الجوي العليا.
- يؤثر الضغط الجوي على تحديد قوة وسرعة الرياح واتجاهها بناء على اختلافات الضغط والخطوط المتساوية فيه.
- يسبب التغير الديناميكي غير المنتظم في الضغط حدوث تيارات عمودية صاعدة وأخرى هابطة تسبب وجود مناطق ضغط عال ومنخفض.
- تسبب التغيرات غير المنتظمة في درجات الحرارة في تحرك الكتل الهوائية ذات الخصائص المتنوعة، حيث تختلف في الكثافة والرطوبة ودرجة الحرارة.
- تحدث تغيرات في الطقس مثل المطر والبرق والرعد وتساقط الثلج وتغير الحرارة نتيجة التغيرات الجوية المنخفضة.
- تؤدي التغيرات الجوية العالية إلى انعكاس حراري في طبقات الجو العليا.
شاهد أيضًا: ما هو الجهاز المسؤول عن تبريد المحركات
العوامل التي تؤثر على الضغط الجوي
توجد عدة عوامل تؤثر على الضغط الجوي وهي:
درجة الحرارة
هناك علاقة عكسية بين الضغط الجوي ودرجة الحرارة، حيث ينخفض الضغط ويتمدد الهواء وتقل كثافته عند ارتفاع درجات الحرارة، كما يحدث العكس في المناطق القطبية.
نسبة بخار الماء في الجو
عندما ترتفع درجات الحرارة ، يزداد نسبة بخار الماء في الجو وبالتالي ينخفض الضغط الجوي في المناطق القريبة من سطح الأرض أو المسطحات المائية.
التيارات الرأسية الصاعدة والهابطة
تتسبب الرياح الصاعدة في ارتفاع الهواء إلى الأعلى، مما يؤدي إلى تكثف بخار الماء بسبب انخفاض درجات الحرارة، وبعد ذلك ينتقل الحرارة المتواجدة في جزيئات بخار الماء إلى الهواء نتيجة للتكاثف.
وبهذه الطريقة ينخفض مستوى برودته ويزداد مستوى الضغط. وتقوم التيارات الهابطة بدفع الهواء بعيدا عن مرحلة التشبع، وتتباعد السحب ولا يتساقط المطر، مما يؤدي إلى تكوين ضغط عال.
نسبة الارتفاع عن منسوب سطح البحر
عند الارتفاع عن سطح الأرض، تنخفض درجة الحرارة بسبب أن الأرض هي المصدر الرئيسي للأشعة الحرارية، مما يؤدي إلى تباعد الهواء وانخفاض الطاقة التي تنتج عنه، وبالتالي يحدث انخفاض في الضغط.
نسبة توزيع اليابس والماء
تتفاوت درجات الحرارة على سطح اليابس والماء، وبالتالي يختلف الضغط الجوي بينهما، مما يؤدي إلى وجود ضغط جوي عال نهارا وصيفا على سطح الماء. أما اليابس فيكون عليه ضغط جوي منخفض، مما يؤدي إلى نشوء النسيم البري والبحري والرياح الموسمية الموجودة في جنوب شرق آسيا.
الجهاز المستخدم في قياس الضغط الجوي
تستخدم البارومتر لقياس الضغط الجوي، حيث يتراوح الضغط الجوي المتوسط على سطح الأرض بين 940 و 1040 مليبار.
في حين يتم تقدير الضغط الجوي المتوسط عند سطح البحر بحوالي 1013 ميجاباسكال. هناك أنواع متعددة من البارومترات، بما في ذلك البارومتر الزئبقي، والبارومتر عديم السوائل، والباروغراف، ومضخة الزيت البارومتر، والبارومتر الكهروميكانيكي.
يتم استخدام البارومتر لتحليل الأحوال الجوية على السطح، ويساعد في اكتشاف المنخفضات الجوية وأنظمة الضغط الجوي، بالإضافة إلى تحديد حدود الجبهات الهوائية. كما يتم استخدام البارومتر لقياس الارتفاعات وفي عمليات الغوص تحت الماء.
شاهد أيضًا: فوائد جهاز ديرما بن واضراره
أنواع البارومتر
البارومتر الزئبقي لقياس الضغط الجوي
تم ابتكار البارومتر الزئبقي من قبل العالم تورشيلي.
وهو عبارة عن أنبوبة زجاجية تحتوي على خزان ممتلئ بالزئبق ومغلقة من الجزء العلوي.
في حالة تغير الضغط الجوي، يتغير ارتفاع عمود الزئبق في الأنبوبة.
وبذلك يتم قياس الضغط الجوي عن طريق الدرجات المشاهدة على الأنبوبة.
يتم قياسها بواسطة فراغ تورشيلي الموجود فوق الزئبق، وتحيط بها غلاف معدني مقسم إلى مليمترات.
جهاز بارومتر فورتن لقياس الضغط الجوي
يتكون من خزان للزئبق يصنع من مادة لينة ويتم وضع سن من العاج الأبيض في الداخل فوق سطح الخزان.
وهي مادة تتميز بعدم تفاعلها مع مادة الزئبق الموجودة في الخزان من الداخل وتلامس طرف السن سطح الزئبق.
في حالة حدوث تغير في ارتفاع سطح الزئبق يتم تعديله بلمس طرف السن من خلال الضغط على الجلد من أسفل باستخدام مسمار محوري موجود في الغلاف الخارجي أسفل الخزان.
عند تشغيل جهاز بارومتر فورتن، يجب أن يكون سطح الزئبق ملامسا لسن العاج.
جهاز البارومتر المعدني لقياس الضغط الجوي
وهو جهاز معدني مستدير يتكون من النيكل والفضة.
وتكون مفرغة من الهواء. وعندما ينخفض الضغط على السطح المموج للعلبة.
فعندما ينخفض سطح الصندوق، ينخفض الساق والرافعة معه.
وهذا يؤدي إلى تحريك المحور والمؤشر المرتبط به بحركة دائرية أمام الدائرة المدرجة، لكي يتمكن في النهاية من عرض قيمة الضغط الجوي.
يتميز جهاز البارومتر المعدني بخفة وزنه مما يسهل نقله من مكان لآخر، وهذا يجعله أقل دقة من جهاز البارومتر الزئبقي.
جهاز الباروجراف لقياس الضغط الجوي
هو نوع آخر من البارومتر المعدني، ويتكون من قاعدة تحمل العديد من علب الصفيح الرقيقة.
وتثبت الجزء العلوي للعلبة على الجزء السفلي للعلبة الأخرى لزيادة الضغط الجوي على العلب المحتوية على الهواء.
تثبت العلبة السفلية في قاعدة أخرى، ويتم قياس الضغط الجوي في هذا الجهاز عن طريق تسجيله على خريطة لمدة أسبوع كامل.
من هو مخترج جهاز البارومتر
البارومتر هو أول جهاز تم استخدامه لقياس الضغط الجوي في فلورنسا عام 1644م، وذلك على يد العالم الإيطالي إيفانجليستا توريسيلي في مجال الرياضيات والفيزياء.
ولد في عام 1608م في مدينة روما العريقة، ويعتبر الطفل الأكبر لعائلة غاسبوري تورسيلي وكاترينا أنجيتي. عائلته تنتمي إلى ولاية فاينزا في مقاطعة رافينا.
كان ينتمي لعائلة فقيرة جدا، حيث كان والده يعمل كعامل نسيج، وتم إرساله إلى فينزا للحصول على تعليم مع عمه يعقوب.
بعد ذلك التحق بالكلية اليسوعية في عام 1626 لدراسة الرياضيات والفلسفة.
بعد وفاة والده، تم إرساله إلى روما ليدرس العلوم مع الراهب البينديكتين بنديتو كاستيلي.
توفي مخترع البارومتر بسبب إصابته بالحمى في فلورنسا عام 1647 ودفن في كنيسة سان لورينزو.
ثم تم إقامة تمثال تكريما له في فاينزا م عام 1868 بعد ذلك، لتكريمه وجهوده العظيمة في تعزيز العلم خلال حياته القصيرة حيث توفي في سن الثالثة والثلاثين.
أهمية البارومتر في تحسين الحياة البشرية
- يتم استخدام البارومتر في التوقعات الجوية، مما يساعد على فهم الأحوال الجوية ويساعد المزارعين والعلماء والجيولوجيين وغيرهم من الأشخاص.
- تستخدم هذه الوحدة لقياس الارتفاع، سواء كان قياس ارتفاع عن سطح الأرض، مثل قياس ارتفاع الجبل.
- يلجأ عمال المناجم إلى استخدامه لقياس عمق المنجم في الكهوف.
شاهد أيضًا: كيف أستخدم جهاز الضغط ؟
