كيفية قياس الضغط الجوي

الضغط الجوي

يحيط بالكرة الأرضيّة غلاف من الهواء، يمتد من سطحها إلى ارتفاع مئات الكيلومترات، وهو ما يسمّى بالغلاف الجوي، أمّا الطقس فهو ما يمثل حالة الغلاف الجويّ من حيث درجة حرارته، ورطوبته، فإذا كانت درجة حرارة الهواء مرتفعة نقول: الطقس دافىء، وإذا سقط الأمطار، فإنّ الطقس يوصف بالماطر وهكذا.

مفهوم الضغط الجوي

يعرف الضغط الجوي بأنه القوّة المؤثرة على وحدة المساحة، حيث تضغط الموائع (السوائل، والغازات) على الأجسام المغمورة فيها.

يتناسب الضغط الذي يؤثر فيه المائع على الجسم المغمور فيه طردياً، مع كثافة المائع، ومع عمق الجسم المغمور في هذا المائع، ومثال ذلك: تعرض الغطاسون مثلاً إلى ضغط هائل يولّده وزن الماء إذا نزلوا إلى أعماق كبيرة في البحر.

على الرغم من أنّ كثافة الهواء منخفضة، إلا أنّ له وزن، وبالتالي فإنّه يولد ضغطاً على جميع الأجسام المغمورة فيه، لذا تتعرّض أجسامنا إلى ضغط يولّده الغلاف الجوي الذي يغمر الكرة الأرضية، إلا أنّنا لا نشعر بهذا الضغط بسبب اعتيادنا عليه، لدرجة أنّنا لا نستطيع العيش بدونه.

يسمّى الضغط الناتج من وزن عمود من الهواء يمتد إلى نهاية الغلاف الجويّ عمودياً على وحدة المساحة، ضغط الغلاف الجوي.

جهاز الضغط الجوي

يستخدم الراصد الجوي جهاز يدعى بالباروميتر الزئبقي لقياس الضغط الجوي، ويتكوّن هذا الجهاز من أنبوب زجاجي رفيع مملوء بالزئبق، مغلق من أحد طرفيه، ومغمور من الطرف الآخر في وعاء يحتوي على الزئبق، حيث يؤثر وزن الهواء على الزئبق الموجود في الوعاء، فيولّد ضغطاً يرفع به الزئبق في الأنبوب، حيث يرتفع مستوى الزئبق، أو ينخفض تبعاً لوزن عمود الهواء الخارجيّ.

وحدات قياس الضغط الجوي

قام العالم تورشلي بعمل تجربته الشهيرة لقياس الضغط الجوي عام ألف وستمئة وأربعين، إذا ملأ أنبوبة زجاجية طويلة (طولها متر تقريباً) ذات طرف واحد مفتوح بالزئبق، ثمّ غمرها في حوض مملوء بالزئبق، ثمّ أنزل بعض الزئبق من الأنبوب، واستقر عند مستوى معيّن، تاركاً فراغاً في أعلى الأنبوب.

لقد كشفت هذه التجربة للعالم تورشلي أنّ ارتفاع الزئبق في الأنبوب يساوي ٧٦سم تقريباً عند مستوى البحر، ممّا جعله يجرّبها في قياس الضغط الجوي على مساحات مختلفة، ووضع قانون يسهّل حساب هذه الفرضية كالتالي:

الضغط = الوزن ٪‏ المساحة.

لنحدد وزن الهواء نستخدم قانون نيوتن الذي ينص:

وزن عمود الهواء= كتلة عمود الزئبق × تسارع السقوط الحر.

لو استخدمنا وزن عامود الزئبق الذي حصل عليه تورشلي في تجربته، وهو ٧٦، لنستخرج معدل الضغط الجوي في مساحة ١م، فإنّنا نقوم بتعويض القيمة في القانون كالتالي:

٧٦,.× ١٣٦٠٠× ٩،٨= ١٠١٢٩٢،٨ نيوتن.

بالتعويض في قانون حساب الضغط الجوي:

١٠١٢٩٢،٨٪‏ ١ = ١٠١٢٩٢،٨ نيوتن/ م.

بالتحويل الناتج من وحدة نيوتن، إلى وحدة باسكال تكون النتيجة = ١٠١٣٠٠باسكال مقياس الضغط الجوي في تلك المنطقة.

لأن وحدة باسكال تعدّ صغيرة مع قيم الضغط الجوي المسجلة، فلقد استخدمت وحدة قياس جديدة تسمّى هكتوباسكال كوحدة لقياس الضغط الجوي، حيث (هكتو بادئة معناها ١٠٠)، وعليه فإنّ متوسّط الضغط الجوي عند سطح البحر يساوي ١٠١٣ هكتوباسكال، ولقد كانت تدعى هذه القيم بوحدة البار، أي أنّ الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر يعادل ١٠١٣ مليبار، ( ١هكتوباسكال = ١٠٠ باسكال = ١ مليبار) قيم ثابتة.