مخزن أكبر مرجع عربي للمواضيع و المقالات

ابحث عن أي موضوع يهمك

ماذا يحدث للضغط الجوي عندما يبرد الهواء

بواسطة: نشر في: 1 يناير، 2023
مخزن

ماذا يحدث للضغط الجوي عندما يبرد الهواء

إن ما يحدث للضغط الجوي حينما يبرد الهواء هو زيادة الضغط الجوي، إذ أنه مع زيادة درجة الحرارة فإن الهواء يتمدد نتيجة انخفاض كثافته وهو ما يؤدي لانخفاض الضغط، ومن جانب آخر فإن الهواء يتقلص نتيجة انخفاض درجة الحرارة وهو ما ينتج عنه زيادة كثافته وبالتالي يرتفع الضغط، وعلى ذلك حينما يبرد الهواء تحدث الزيادة للضغط الجوي، ولذا بالمناطق الاستوائية يكون الضغط منخفض نتيجةً لارتفاع درجات الحرارة، ومن جانب آخر نجد أن المناطق القطبية تتمتع بضغط مرتفع بسبب انخفاض درجات الحرارة.

ما هو الضغط الجوي

يرادف مصطلح الضغط الجوي لمصطلح ضغط الهواء والذي يصف الظروف بالغلاف الجوي، وقد يشار له كذلك باسم الضغط الجوي، وهو ككل المواد ، حيث إن الهواء يتكون من جزيئات كما أن لتلك الجزيئات كتلة وتخضع إلى قوة الجاذبية الأرضية، كذلك فإن ضغط الهواء يمثل وزن جزيئات الهواء الضاغطة عليه.

والسكان الموجودون على سطح الأرض يتحملون وزن جميع جزيئات الهواء بالغلاف الجوي، أعلى الارتفاعات العالية حيث قد ينخفض ضغط الهواء نتيج وجود عدد من جزيئات الهواء أقل والتي تضغط لأسفل من أعلى عند مقارنتها بضغط الهواء بمستوى سطح البحر.

ويتم قياس ضغط الهواء أو البارومتري عن طريق وحدة الميليبار (mb)، كما يتم قياسه بالبوصة في الاغلب إذ يقيس النمط الأقدم من البارومترات ارتفاع عمود من الزئبق وفي ذلك إشارة لضغط الهواء، وقد يصل ضغط الهواء العادي بمستوى سطح البحر 1013.2 ميجا بايت أو ما يعادل 29.92 بوصة.

كما أن مقياس الضغط الجوي يقيس ضغط الهواء عن طريق تقلص أو تمدد الينابيع الموجودة بفراغ جزئي في استجابة منه إلى اتغيرات في ضغط الهواء من الداخل، وبمقاييس الزئبق القديمة، فإن عمود الزئبق يرتفع أو ينخفض استجابة إلى التغيرات بضغط الهواء، وقد يتغير ضغط الهواء باستمرار نتيجة التقلبات بدرجات الحرارة ذات الصلة بكثافة الهواء.

وحدات قياس الضغط الجويّ

إن وحدة الضغط المعيارية (SI) هي باسكال (Pascal (Pa)، إذ أن باسكال يساوي نيوتن/متر مربع، كما يعد الواحد باسكال ضغط صغير، وفي حالات كثيرة، يكون ملاءم أكثر من استخدام وحدات كيلو باسكال (كيلو باسكال واحد يساوي 1000 باسكال) أو بار( بار يساوي 100.000 باسكال، وبالولايات المتحدة عادةً ما يقاس الضغط باطنان قوة على مساحة بالغة واحد بوصة مربعة، وهو ما يساوي باوند لكل بوصة مربعة (psi)، وبإطارات السيارات يمكن كذلك قياس الضغط بواسطة وحدة تعرف بوحدة ضغط جويّ و(atm)، والتي تمثل بالأصل متوسط ضغط هواء مستوى سطح البحر بخط العرض التقريبي لباريس (45 درجة).

العوامل المؤثِرة على الضغط الجويّ

إن الضغط الجويّ المؤثر على نفس النقطة من سطح الأرض يتغيّر مع الزمن ومن أبرز العوامل المؤثرة على الضغط الجوي هي: 

  • درجات الحرارة: مع ارتفاع درجة الحرارة، يتوسع الهواء نتيجة انخفاض كثافته وهو ما يؤدي لانخفاض الضغط، ومن جانب آخر، فإن الهواء ينكمش بفعل درجة الحرارة المنخفضة التي تعزز من كثافتها، وهو ما ينتج عنه ارتفاع الضغط.
  • الارتفاع عن مستوى البحر: إن ضغط الهواء يتكوّن بفعل وزن الهواء ومن ثن فإن مستوى سطح البحر يمتلك أعلى ضغط جوي، وفي حين نتحرك من مستوى سطح البحر صعودًا تظل الغازات الثقيلة بالطبقات السفلى للغلاف الجوي، ومن ثم فإن ضغط الهواء ينخفض، حيث إن الهواء العلوي يكون خفيف وكثافته قليلة، ولذلك السبب فإن الضغط الجويّ بالمناطق المرتفعة عن سطح الأرض يكون أقلّ من الضغط الجويّ بالمناطق المنخفضة، ويوجد علاقةٌ رياضيةٌ تربط ما بين الضغط الجويّ مع الارتفاع وهي (الضغط يقلّ بمقدار واحد مليبار كلّما حدث الارتفاع عن سطح الأرض بمقدار عشرة أمتار)، وكلّما ارتفع الشخص بالسماء فإن ضغط الهواء ينخفض، ومن ثم تنخفض كمية الأكسجين بالجوّ، وهو مّا يؤدّي لضيقٍ بالصدر، وصعوبةٍ بالتنفس عند أشخاص كثيرون.
  • الرطوبة: والتي تنتج عن تحويل الماء من الحالة السائلة للحالة الغازية بفعل التبخر، ويكون بخار الماء خفيف الوزن ومن ثم فإنه يرتفع إلى الأعلى وضغط الهواء الرطب يكون أقل عند مقارنته بالهواء الجاف، ومقدار أبخرة الماء يتغير بمرور المكان والوقت، ونتيجةً لذلك فإن ضغط الهواء يتفاوت أيضًا.
  • الجاذبية الأرضية: يحيط الغلاف الجوي بالكرة الأرضيّة وبفعل جاذبيته، تنخفض قوة الجاذبية كلما زاد البعد عن مركز الأرض، ومتوسط المسافة يختلف ما بين المناطق الاستوائية والمناطق القطبية عن مركز الأرض، فتعد المناطق القطبية أقرب لقلب الأرض عند مقارنتها بالمناطق الاستوائية ومن ثم يكون بها ضغط الهواء أعلى.
  • دوران الأرض: ودوران الأرض ينتج قوة طرد مركزية ذات تأثير أكبر في خط الاستواء، في حين يكون تأثيرها على المناطق القطبية أقل، وتدفع قوة الطرد المركزية الأشياء عن المركز بعيدًا، ومن ثم ينتج ضغط أقل عنها بالمناطق الاستوائية عند مقارنتها مع المناطق القطبية.

جهاز قياس الضغط الجويّ

يتم قياس الضغط الجويّ بجهازٍ يعرف باسم (الباروميتر)، وقد اخترع ذلك الجهاز عالمٌ إيطالي اسمه تورشيلي، وكان ذلك في عام 1643ميلادية، ويوجد منه نوعان وهما باروميتر فلزيّ، وباروميتر زئبقيّ، والباروميتر الزئبقيّ يتخذ شكل أنبوبٍ مدرج زجاجيٍّ، والفلزيّ غرفةٍ مطاطيةٍ تتمدّد وتنكمش وفق الضغط في داخلها، والأرصاد الجوية تعتمد على الباروميتر الزئبقيّ بإصدار النشرات الجوِية.

علاقة الضغط الجويّ بالطقس

عندما تنخفض الحرارة فإن الضغط الجويّ يرتفع؛ والسبب في ذلك أنّ الهواء البارد يكون أثقل في الوزن، وأكثر من الهواء الساخن كثافةً، نتيجة تقارب جزيئاته، والعكس يحدث مع ارتفاع درجة الحرارة، وذلك حين ثبات نسبة الرطوبة، ومع ارتفاع نسبة الرطوبة فإن كثافة الهواء تقل، ويكون أخفّ وزناً ومن ثم ينخفض الضغط الجويّ، عند ثبات درجة الحرارة.

يطلق على منطقةٍ ما بأنّها واقعة تحت تأثير جويّ مرتفعٍ حينما ترتفع بها نسبة الضغط الجويّ مقارنةً بالمناطق المجاورة، ويتزامن بها ارتفاع الضغط مع هواءٍ هابطٍ من الأعلى ثقيلٍ نحو الأسفل، وينتج عن ذلك الهواء بدوره صفاء السماء واستقرار الأجواء، والعكس يحدث بالمنخفض الجويّ، حيث يكون الهواء، أخفّ وزناً إذ يصعد للطبقات العليا بالغلاف الجوِي، ومن ثم يتكاثف ليشكِل الغيوم، وبذلك تتساقط الأمطار.

تطبيقات على الضغط الجويّ

من أهم التطبيقات اليومية على الضغط الجوي:

  • قشة الشرب: يُغمس الجزء السفلي للقشة بالمشروب الغازي وحينما نسحب الهواء من الطرف العلوي عن طريق الفم فيتم خفض الضغط الجوي في القشة من الداخل، وداخل الفم، في حين أن الضغط الموجود بسطح السائل الخارجي من الأعلى يساري الضغط الجوي ومن ثم يؤدي فرق الضغط إلى دفع السائل إلى فمنا عبر القشة.
  • الحقنة: عبارة عن انبوب زجاجي بمكبس وفوّهة لامتصاص السائل، حيث يتم غمس الحقنة بالسائل ثم يتم سحب المكبس، وهو ما يؤدي إلى تقليل الضغط في الحقنة من الداخل، ومن ثم يرتفع السائل في الحقنة من الداخل.
  • العلّاقة: هي عبارة عن قرص مطاطيّ يلتصق بالأسطح الناعمة والمسطحة، ويكون شكلها من الداخل مثل الكوب المقعّر، والتي تستخدم في تعليق الأغراض على الزجاج أو الجدران.
  • السيفون المنزلي: السيفون هو جزءاً من المرحاض في الحمام من الداخل ويتم استخدامه لطرد الماء داخله.
  • جناح الطائرة: حينما تسير الطائرة بسرعة عالية فيكون ضغط الهواء أعلى الجناح أقل منه في أسفله، وذلك نتيجةً شكله المنحني، وهو ما يؤدي لارتفاع الطائرة باتجاه الأعلى.

أسئلة شائعة

ما هي العوامل المؤثرة في الضغط الجوي؟

 فحين ترتفع درجة حرارة الهواء تقل كثافته ويتمتد، فإن الضغط الجوي ينخفض، وذلك حين ثبات نسب الرطوبة في الهواء، والعكس يحدث بالنسبة للهواء البارد فحين تنخفض درجات الحرارة تزيد كثافة الهواء وينكمش ويصبح أثقل وزناً ومن ثم يرتفع الضغط بشرط ثبات نسب الرطوبة.

المراجع

ماذا يحدث للضغط الجوي عندما يبرد الهواء

جديد المواضيع