جهاز قياس الضغط الجوي: ما لا تعرفه عن البارومتر!

• ذات صلة
• بماذا يقاس الضغط الجوي
• قانون الضغط الجوي

ما هو جهاز قياس الضغط الجوي؟

البارومتر Barometer هو الجهاز العلمي لقياس الضغط الجوي، ولمعرفة آلية عمل هذا الجهاز، يجب علينا التعرف على الضغط الحاصل في الغلاف الجوي؛ إذ يعرف الغلاف الجوي بأنه طبقات الهواء المحيطة بالكرة الأرضية، ولهذا الهواء وزن يضغط على كل ما يقع أسفله، وذلك بسبب الجاذبية الأرضية التي تسحبه باتجاه الأرض. والضغط الجوي مؤشر هام على الطقس وعلى التغيرات الحاصلة في الغلاف الجوي، كتغيرات ضغط الهواء التي تؤثر بدورها على حالة الطقس وتغيراته، ويستخدم الراصدون الجويّون هذه البارومترات للتنبؤ بحالات الطقس قصيرة المدى، أما الانخفاض في الضغط الجوي فيعني بالضرورة أن نظام الضغط الجوي المنخفض قد وصل إلى منطقة ما، وبصورة مفصلة أكثر؛ يقصد بالضغط المنخفض عدم وجود قوة كافية أو ضغط كافٍ لدفع السحب أو العواصف بعيدًا عن المنطقة، وبالتالي يكون الطقس غائم أو ممطر أو عاصف، وعلى العكس تمامًا؛ فإن ازدياد الضغط الجوي أو ارتفاعه يؤدي إلى إقصاء هذا الطقس الغائم أو الممطر بعيدًا عن المنطقة، وبالتالي تصبح السماء صافية ويكون الهواء بارد وجاف، ويقيس البارومتر الضغط الجوي بوحدات قياس تدعى البار أو الأتموسفير.^[١]

تعرف على أنواع أجهزة قياس الضغط الجوي

تختلف أجهزة قياس الضغط الجوي وتتعدد تبعًا لآلية عملها والمبدأ التي تعتمد عليه، ومن أبرز تلك الأنواع ما يلي:

البارومتر الزئبقي

هذا النوع من أقدم أنواع أجهزة قياس الضغط الجوي، اخترعه العالم الفيزيائي الإيطالي إيفانجليستا توريتشيلي عام 1643، ويحتوي البارومتر الزئبقي على أنبوب من الزجاج مفتوح من الأسفل ومغلق من الأعلى، وقاعه مغمور ببركة من مادة الزئبق، ولذلك سمي بالبارومتر الزئبقي؛ فالزئبق يحيط بالأنبوب من جميع الاتجاهات، ويتكيّف هذا الزئبق مع الضغط الجوي الواقع فوق هذا الطبق، وعند ارتفاع الضغط يرتفع الزئبق إلى أعلى، ويُميّز هذا الأنبوب بتدريجات وسلسلة من القياسات التي تسهّل قراءة مقدار الضغط الجوي، ولقراءة مستوى الضغط الجوي في البارومتر الزئبقي ما عليك سوى النظر للقياس الذي وقف عنده الزئبق.^[١]

البارومتر اللاسائلي

اخترع هذا المقياس العالم الفرنسي لوسيان فيدي في عام 1844، ويحتوي البارومتر اللاسائلي على غرفة محكمة مصنوعة من المعدن، وهي مرنة قابلة للتقلّص والتوسّع، وذلك بالاعتماد على الضغط الجوي الذي يحيط بها، وتقيس الأدوات الميكانيكية الموجودة فيه مدى تمدد وانقباض الغرفة، ومن أهم ما يميز هذا الجهاز وجود شاشة دائرية تشير إلى العدد الحالي للأجواء، كالساعة تمامًا؛ فتتحرك يد واحدة باتجاه أو عكس عقارب الساعة مشيرة بذلك إلى حالة الجو الآن، وتُكتَب أوصاف الطقس بأنه ماطر، أو عاصف، أو معتدل، أو متغير، أو جاف فوق هذه الأرقام ليسهل قراءتها، ومن أبرز ما يميز هذا المقياس عدم احتوائه على سائل من السهل انسكابه في حال نقله من مكان لآخر كالزئبق، وهو أرخص من البارومتر الزئبقي وأسهل في الاستخدام.^[١]

البارومتر الرقمي

يعد البارومتر الرقمي من أحدث أجهزة قياس الضغط؛ لأنه يستخدم الشحنات الكهربائية ليقيس وزن الهواء الواقع عليه، ويستخدم البارومتر الرقمي المكثفات الرقمية لإنتاج قراءة، ويستخدم الاستشعار المركب والألواح المرنة لإنتاج تلك القراءات، من خلال قياس الشحنة الكهربائية المتولدة بين شريطي قياس معدنيين، وتدعى تلك الإشارات بالإشارات الرقمية، وعندما يستخدم البارومتر الرقمي في التنبؤ بالطقس؛ فعندما يظهر ارتفاع بطيء في ضغط الهواء فهذا يعني أن هناك موجة طويلة من الطقس الجيد المرتقب حدوثه، وعلى غرار ذلك فإن الانخفاض المفاجئ في ضغط الهواء يعني وصول عاصفة بأسرع وقت ممكن، ومع تطور التكنولوجيا عُثرَ على البارومتر الرقمي في العديد من الأماكن، كالجدران، والسيارات، والساعات، وحتى في قطع الأثاث.^[٢]

لماذا يستخدم الزئبق في قياس الضغط الجوي؟

استخدم العالم توريتشيلي - مُخترع المقياس الزئبقي- أنبوب ماء في تجربته البارومترية الأولى، ولكن وجد أن الماء وزنه خفيف جدًا، وقد يحتاج لأنبوب طويل جدًا كي يحتوي على كميات أكبر من الماء وبالتالي يزداد وزنه ليعوّض وزن الضغط الجوي الثقيل، لكن أدى ذلك لإيجاد مقياس يبلغ طوله عشر مترات وهذا أمر غير عملي على الإطلاق، فكان البديل لكي يحصل على مقياس ضغط أصغر بكثير هو أن يستخدم مادة الزئبق عوضًا عن الماء؛ فالزئبق سائل فضي ووزنه يساوي 14 ضعفًا من وزن الماء، ولهذا فهو مناسب لإنشاء مقياس ضغط جوي فعّال وعملي وخفيف الوزن.^[١] فيحتوي أنبوب المقياس الزئبقي على ناحيتين إحداها مختومة والأخرى مفتوحة وبسبب اختلاف الضغط بين ناحيتي الأنبوب؛ فتكون قيمة الضغط من الناحية المختومة قريبة من الضغط الصفري، بينما من الناحية الأخرى فهي مفتوحة للجو، الأمر الذي يؤدي إلى اختلاف الضغط وهذا الاختلاف هو المسؤول عن المحافظة على عمود السائل الزئبقي الموجود بداخله، ويتناسب ارتفاع الزئبق مع فرق الضغط الجوي، فاستخدام الزئبق في هذه البارومترات بسبب كثافته العالية، أي أن عمود السائل سيكون بحجم معقول ليستطيع قياس الضغط الجوي.^[٣]

قد يُهِمُّكَ: وحدات قياس الضغط الجوي وتحويلاتها

يوجد عدة وحدات لقياس الضغط الجوي مثل؛ البار، وأتوبار، وسنتيمتر من الزئبق، وسنتيتور، وإكسابار، وقدم الهواء، وقدم الزئبق، وكيلو نيوتن/ متر مربع، وباسكال، ومتر هواء، وغيرها الكثير من الوحدات الأساسية وتحويلاتها، ولكن أبرز تلك الوحدات وأكثرها شيوعًا ما يلي:^[٤]

• باسكال: وهي وحدة قياس الضغط في النظام المتري، وتساوي 1 نيوتن لكل متر مربع، و 1 باسكال يساوي 0.000009869 atm، و0.00001 بار، و0.01 كيلو باسكال، 0.000001 ميجا باسكال، و0.000145 رطل لكل بوصة مربعة، و0.0075 تور (مم زئبق).
• الضغط الجوي: وهو ذاته الأتموسفير، ويساوي ضغط الهواء عند مستوى سطح البحر تحديدًا، وذلك عندما تكون درجة الحرارة 15 مئوية، و1 ضغط جوي يساوي 1.01325 بار، و101.325 كيلو باسكال، و0.101325 ميجا باسكال، 760 مم زئبق.
• البار: وهو وحدة ضغط مترية، وتساوي 100 كيلو باسكال، وهو ذاته تقريبًا الضغط الجوي، ومن أبرز تحويلاته أن 1 بار يساوي 0.986923 ضغط جوي، و29.529983071 بوصة زئبقية، و 100 كيلو باسكال ، و100000 باسكال ، و14.5038 رطل لكل بوصة مربعة.

المراجع

1. ^ ^{أ ب ت ث} "Barometer", nationalgeographic, Retrieved 21/5/2021. Edited.
2. ↑ "What Is a Digital Barometer? (with picture)", wise-geek, Retrieved 21/5/2021. Edited.
3. ↑ "Measuring Pressure", physics, Retrieved 21/5/2021. Edited.
4. ↑ "PressureConversion", asknumbers, Retrieved 21/5/2021. Edited.