الضغط الجوي تعريف

بواسطة: - آخر تحديث: ١٢:٢٥ ، ٢٩ أغسطس ٢٠١٩

الضغط العام

مفهوم الضغط بصورته العالمة كما هو متعارف عليه في العلوم العامة هو قياس القوة لكل وحدة مساحة، وحسب النظام العالمي للوحدات، فإنَّ وحدة قياس الضغط هي الباسكال؛ وبصورة أخرى هي وحدة القوة على وحدة المساحة نيوتن لكل متر مربع، ولتوضيح هذا المفهوم رياضيًا؛ لنفترض لدينا نيوتن واحد من القوة موزعة على متر مربع واحد، فينتج عن ذلك مقدار ضغط يساوي واحد باسكال، أي واحد نيوتن لكل متر مربع، وعند زيادة مقدار القوة مع تثبيت عامل المساحة، فإنَّ مقدار الضغط الناجم على ذلك يتزايد طرديًا، فعند تعريض متر مربع واحد لقوة مقدارها خمسة نيوتن مثلًا، فإن مقدار الضغط الناشئ يساوي خمسة باسكال، وعلى العكس إن قمنا بتثبيت مقدار القوة وزيادة عامل المساحة، فمثلًا وُزعت القوة ذاتها خمسة نيوتن لكن على مساحة متر مربع واحد، فإن الضغط سيقل حينها إذ يكون مقداره الخمس، فتكون العلاقة عكسية.[١]

ظهر مفهوم الضغط في العلوم عند دراسة وتحليل الغازات عمومًا إذ كان لا يزال مفهومًا أوليًا، لكن وبحلول القرن التاسع عشر أصبح مفهوم الضغط رسميًا في علم الديناميكا الحرارية، وذلك من خلال إدراك حقيقة أنه عند تسخين الغازات، تعمل الغازات ذاتها بتطبيق قوة ضغط على الجسم الذي يحتوي عليها، وأُكتشفت تطبيقات متنوعة على هذا المبدأ من قبل الحضارات الأوروبية والصينية وغيرها، وفي التسعينات ظهر المحرك الذي يعمل على البخار، إذ يستخدم الضغط المتراكم داخل الغلاية وذلك لتوليد حركة ميكانيكية فيما بعد، والتي يمكن استخدامها لتحريك قارب أو قطار أو ماكينات مختلفة في المصانع.[١]


الضغط الجوي

يُعرَف الضغط الجوي باسم آخر وهو ضغط البارومتر، وهو القوة التي تمارس من قبل عمود في الغلاف الجوي على وحدة المساحة، يعني ذلك عندما يكون الجسم موجود بالكامل في الهواء فوق منطقة معينة، يمكن التعبير عن الضغط الجوي من خلال العديد من أنظمة الوحدات، فمثلًا يمكن التعبير عنه بالملليمتر من الزئبق والذي يساوي 760 ملليمتر، أو المليبار إذ يساوي 1.013.25 مليبار، أو كيلو باسكال إذ يساوي 101.325 كيلو باسكال، وتعتمد كل القيم المذكورة سابقًا على تعريف الضغط الجوي، وتوجد اختلافات ضئيلة جدًا بين هذه القيم؛ والسبب في ذلك يعود إلى أنماط الرياح والعواصف الأرضية، أمّا عن علاقة الضغط الجوي مع الارتفاع، فكلما ارتفعنا إلى أعلى يتناقص الضغط الجوي، إذ يتناقص الضغط الجوي بمقدار 3.5 ملليمتر كلما ارتفعنا 30 م تقريبًا، وعلى ارتفاعات أعلى من 1500 إلى 3000 متر يكون الضغط منخفضًا جدًا، إذ يمكن أن يسبب مشاكل صحية كبيرة إن لم يتعامل معه بالشكل المناسب.[٢]


العوامل المؤثرة على الضغط الجوي

يختلف الضغط الجوي تبعًا لعدد من العوامل والمتغيرات، نذكر أهمها فيما يأتي:[٣]

  • الارتفاع عن مستوى سطح البحر: يكون الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر عالٍ بسبب وزن الهواء الكبير، ولكن عندما نتحرك لأعلى يتناقص ضغط الهواء ويكن خفيفًا بسبب قلة كثافته، إذ تكون الغازات الثقيلة في طبقات الجو السفلى، ولا توجد دراسات دقيقة حول دقة المعلومات في كمية الهبوط في الضغط كلما ارتفعنا إلى أعلى، لكن تقريبًا يتناقص الضغط إلى النصف على ارتفاع خمسة كيلومترات من مستوى سطح البحر، ويتناقص إلى الربع عند 11 كيلومتر ارتفاعًا.
  • درجة الحرارة: توجد علاقة واضحة بين الضغط الجوي ودرجة الحرارة، إذ مع ارتفاع درجات الحرارة يتمدد الهواء، وذلك يعود إلى انخفاض كثافته، وبالتالي سينخفض الضغط الجوي والعكس كذلك، فعند درجات الحرارة المنخفضة يتقلص الهواء، فتزداد كثافته ويرتفع حينها الضغط الجوي، ويوجد تلخيص متعارف عليه لتلك العلاقة التي تربط بين درجة الحرارة والضغط الجوي، إذ أنَّه عندما يرتفع زئبق مقياس الحرارة يسقط زئبق البارومتر، والزئبق هي المادة السائلة المستخدمة في كلا المقياسين، فمثلًا في المناطق الاستوائية يكون الضغط منخفضًا بسبب ارتفاع درجات الحرارة الملحوظ، وعلى النقيض إذ تكون درجات الحرارة منخفضةً جدًا عند الأقطاب المتجمدة، فيكون الضغط الجوي مرتفعًا.
  • جاذبية الأرض: توجد حقيقة علمية تؤكد أنَّه كلما ابتعدنا عن مركز الأرض قلت الجاذبية الأرضية، وتوجد حقيقة أخرى مفادُها أنَّ المسافة بين المناطق القطبية والاستوائية عن مركز الأرض تختلف بسبب دوران الأرض حول محورها، فتُعدّ المناطق القطبية أقرب إلى مركز الأرض، إذًا يكون الضغط الجوي هناك عالٍ، وعلى العكس عند المناطق الاستوائية.
  • الرطوبة: تعد تغير حالة الماء من السائلة إلى الحالة الغازية بسبب ظاهرة التبخر الطبيعية بالرطوبة الجوية، وتُعدّ أبخرة الماء قليلة الوزن، إذ يكون للهواء الرطب دورًا في رفع أو خفض ضغط الهواء، وتتأثر الرطوبة بعوامل الزمان والمكان، ويعتمد عليها الضغط الجوي حينها.
  • دوران الأرض: من المعروف أنَّه حين تدور الأرض حول محورها، فإنَّه ينتج عن ذلك قوة طرد مركزي، إذ تكون لتلك القوة تأثيرًا كبيرًا جدًا في المناطق الاستوائية، بينما يكون التأثر أقل في المناطق القطبية، وتدفع قوة الطرد المركزي الأجسام بعيدًا عن مركزها وكذلك الضغط الجوي، ولهذا السبب يكون الضغط الجوي قليلًا في المناطق الاستوائية مقارنة بالقطبية.


طرق توزيع الضغط الجوي

لأنَّ الهواء موجود في الفراغ أينما ذهبنا، إذن فإنَّه يتوزع بطرق معينة، كما هو مذكور فيما يأتي:[٣]

  • التوزيع بالشكل الأفقي: تساعد الخرائط الجوية من خلال جهاز الأيزوبار على دراسة الضغط الجوي في أماكن مختلفة وتغيره مع الليل والنهار، والشتاء والصيف، لكن على العموم تبقى قيم الضغط بالمتوسط ثابتة، كما أنَّه توجد مناطق تتميز بضغطها المرتفع وأخرى بالمنخفض، وذلك يكون على المستوى الأفقي من الكرة الأرضية.
  • التوزيع بالشكل العمودي: هذا الشكل يعود إلى تغير الضغط على مستوى طبقات الجو العليات، إذ يمتد ارتفاع تلك الطبقات إلى مئات الكيلومترات عن سطح الأرض، وكلما ابتعدنا عن سطح البحر قل ذلك الضغط كما ذُكر من قبل، إذ يتناسب الضغط الجوي مع الارتفاع، فينخفض كلما ارتفعنا أي بزيادة الطول.


المراجع

  1. ^ أ ب Andrew Zimmerman Jones (25-5-2019), "Pressure Definition, Units, and Examples"، thoughtco, Retrieved 14-7-2019. Edited.
  2. Adam Augustyn, "Atmospheric pressure"، britannica, Retrieved 14-7-2019. Edited.
  3. ^ أ ب pritisha raha, "Air Pressure: Factors & Distribution | Atmosphere | Earth | Geography"، geographynotes, Retrieved 14-7-2019. Edited.