ما هو الضغط الجوي؟
يُعرَّف الضَّغط الجوي (بالإنجليزية: Atmospheric Pressure) بأنَّه القوة التي يؤثّر بها وزن عمود الغلاف الجوي على وحدة المساحة، ويمكن التعبير عن ذلك رياضيًا بالمعادلة الآتية:
الضغط = القوّة/ المساحة، إذ إنَّ الضَّغط يُقاس حسب النظام العالمي للوحدات بوحدة باسكال ، وهي الوحدة المكافئة لوحدة (نيوتن/ م)، ولصغر هذه الوحدة تُعتمد وحدة كيلوباسكال بدلًا منها عادةً في التعبير عن مقدار الضَّغط الجوي، ومن الوحدات الأخرى المستخدمة ما يأتي:
- ملليمتر زئبق.
- بوصة من الزئبق.
- رطل/ بوصة.
- وحدة الضغط الجوي atm.
يكون الضَّغط الجوي عند سطح البحر عاليًا، ويعود ذلك إلى تقارب جزيئات الهواء وانضغاطها لتشكيل وزن أكبر هناك، ثمّ يبدأ الضَّغط الجوي بالانخفاض مع زيادة الارتفاع تدريجيًا.
أجهزة قياس الضغط الجوي
يعبِّر الضَّغط الجوي عن مقدار تأثير الجاذبيَّة الأرضيَّة على الهواء للأسفل، والذي يضغط بدوره على الأجسام الملامسة له، ويمكن قياس الضَّغط الجوي من خلال أجهزة متخصصة ومن ذلك:
جهاز الباروميتر الزئبقي
يمكن استخدام جهاز الباروميتر الزئبقي في قياس الضَّغط الجوي من خلال تحديد ارتفاع عمود الزئبق بداخله، ويتميَّز الزئبق بميزات جعلته الأفضل في هذه المجال، إذ يمكن وضع أي سائل محله، إلا أنَّ خصائص الزئبق وكثافته جعلت التعامل مع ارتفاعه أسهل، فلو استُبدل الماء بالزئبق مثلًا لكان الارتفاع المطلوب للماء يعادل 10.36 متر.
جهاز الباروميتر المعدني
يطلق على الباروميتر المعدني اسم اللاسائلي أحيانًا، وهو الطريقة الأكثر أمانًا في حساب الضَّغط الجوي للاستغناء عن مادة الزئبق السامّة، يُشبه هذا الجهاز البوصلة، ويعتمد مبدأ عمله على وجود معدن مرِن داخله يتمدَّد ويتقلّص تبعًا لتغيّرات الضغط الجوي، ويرتبط هذا المعدن بإبرة تتحرك على قرص الجهاز للإشارة إلى قياس الضغط بدقة، وإضافة إلى ذلك فإنَّ هذا الجهاز شائع في المنازل والطائرات نظرًا لسهولة التعامل معه.
جهاز الباروجراف
يعمل جهاز الباروجراف على تسجيل قيم الضَّغط الجوي بصورة متكرّرة تلقائيًا كل فترة زمنيَّة قصيرة، مع تمثيل هذه القيم بيانيًا، وهذا الرسم البياني ناتج عن إبر تضع علامات مع دوران الجهاز تشير إلى ارتفاع الضَّغط الجوي وانخفاضه، ويمكن أن يكون دوران الجهاز يوميًا أو أسبوعيًا أو شهريًا.
العوامل المؤثرة في الضغط الجوي
يتأثر الضَّغط الجوي بالعديد من العوامل، ومن ذلك ما يأتي:
- درجة الحرارة: كلَّما زادت درجة الحرارة قلّ الضَّغط الجوي، وذلك لأنَّ كثافة الهواء الساخن أقل من كثافة الهواء البارد.
- الارتفاع عن سطح البحر: كلَّما كان الارتفاع فوق سطح البحر أكبر كان الضَّغط الجوي أقل؛ لأنَّ عمود الهواء يصبح أقل وزنًا وتأثيرًا.
- دوران الأرض: يؤدي دوران الأرض إلى تحرّك الهواء البارد الكثيف من القطبين باتّجاه خط الاستواء، ممَّا يتسبب بانخفاض الضَّغط الجوي عند خط الاستواء.
- الموقع بالنسبة لدوائر العرض: كلما زاد البعد بين دائرة العرض وخط الاستواء كان الضغط أعلى.
- تضاريس سطح الأرض: يكون هذا التأثير على نطاقات صغيرة، فالضغط الجوي فوق المسطحات المائيَّة يختلف عن اليابسة، وذلك لأنَّ المسطحات المائيَّة تمتص الحرارة بشكل أقل من اليابسة.
- رطوبة هواء الغلاف الجوي: كلَّما زادت رطوبة الهواء زادت كثافته وقلَّت درجة حرارته، وأصبح الضَّغط الجوي عنده أعلى، أمَّا الهواء الجاف فيكون الضغط الذي يُسببه أقل.
- الحركة الظاهرية للشمس: في فترات الصيف (شهري 6،7) عندما تكون حرارة الشمس مسلَّطة على الجزء الشمالي من الكرة الأرضيَّة ترتفع درجات الحرارة هناك؛ ممَّا يؤدي إلى انخفاض الضَّغط الجوي، أمَّا في فترات الشتاء (شهري 12،1) فيحدث العكس تمامًا.
أهمية الضغط الجوي
تتلخَّص أهمية الضَّغط الجوي في النقاط الموضّحة أدناه:
- تغيرات الطقس الناتجة عن الضَّغط المرتفع والمنخفض.
- تحديد اتجاهات وسلوكات الرياح.
- التنبؤ بالحالة الجويَّة في الأماكن التي يكون فيها الضَّغط ثابتًا؛ كالأقطاب مثلًا أو المناطق الاستوائيَّة.
التلخيص
يعبِّر الضَّغط الجوي عن وزن عمود الهواء المؤثِّر على وحدة المساحة، ويُقاس بوحدة الكيلو باسكال في نظام الوحدات العالمي، كما يمكن حسابه من خلال علاقة رياضيَّة بسيطة تُقسم فيها القوة على المساحة، ويُقاس الضغط الجوي بعدد من الأجهزة، ومن ذلك: جهاز الباروميتر الزئبقي، جهاز الباروميتر المعدني، والباروجراف، إضافة إلى ذلك يتأثر الضَّغط الجوي بعدد من العوامل، منها: الارتفاع، والرطوبة، ودرجة الحرارة، كما أنَّه يلعب دورًا هامًا في العديد من المجالات المختلفة.
