الضغط الجوي والهواء يتضح من تعريف الضغط الجوي وعلاقته بالهواء أنه عمود من الهواء، ومثل أي ضغط يقاس بحساب القوة المؤثرة وتقسيمها على مساحة المقطع العرضي. ، والقوة هي وزن العمود نفسه.
مكونات الضغط الجوي
- يحتوي على العديد من الغازات، ولكن أهمها النيتروجين الذي يمثل 78٪ من حجم الهواء، والأكسجين الذي يمثل 21٪، ويمثلان 99٪ من حجم الهواء.
- مثل باقي وحدة النسبة المئوية، فهو يمثل نسبة صغيرة جدًا من الغازات المختلفة مثل ثاني أكسيد الكربون والنيون والهيدروجين والأرجون والهيليوم والأوزون.
أنظر أيضا: الأرصاد الجوية لسطح الأرض
خصائص الضغط الجوي
- عندما نرتفع فوق سطح الكرة الأرضية ممثلة بمستوى سطح البحر، ينخفض الضغط الجوي، لأن ارتفاع عمود الهواء يتناقص.
- في المناطق الحارة، وخاصة في المناطق الاستوائية، يتشكل ضغط جوي منخفض، لأن الزيادة في درجة الحرارة تدفع جزيئات الهواء بعيدًا عن بعضها البعض، لذلك يتشكل غلاف جوي منخفض الكثافة.
- يحدث العكس في المناطق الباردة، مثل المناطق القطبية، لأن انخفاض درجة الحرارة يجعل جزيئات الهواء أقرب إلى بعضها البعض، مما يؤدي إلى كثافة عالية في الغلاف الجوي.
- أي ضغط تكون وحدته نيوتن / متر 2، أو باسكال، هو قوة مقسومة على المنطقة، لكن الضغط الجوي له وحدات مشتركة، أهمها الغلاف الجوي (atm)، وأيضًا شريط، والذي يساوي 0.987 من الغلاف الجوي. .
تاريخ قياس الضغط الجوي
- يمكن قياس الضغط الجوي على أنه كمية فيزيائية، لكن كثافة الهواء كما رأينا متغيرة وليست ثابتة مثل السوائل، لذلك نستخدم عمودًا من السائل لموازنة عمود الهواء.
- استخدم العالم الإيطالي تورسيلي البارومتر، البارومتر عبارة عن أنبوب طوله متر، بدون هواء ومليء بالزئبق، فوهة الأنبوب موضوعة في قاع الحاوية المليئة بالزئبق.
- هناك بعض المعلومات التي تشير إلى أن السوائل على نفس المستوى تتعرض لنفس الضغط، لذلك ينخفض عمود الزئبق إلى 76 سم ؛ لتحقيق التوازن.
- سطح حاوية الزئبق وأي نقطة على نفس المستوى داخل الأنبوب تحت نفس الضغط، وإذا قمت بحساب الضغط لهذه النقطة هو الضغط الجوي أعلاه.
- يسمى الفراغ المتكون في الجزء العلوي من الأنبوب فراغ Torcelli.
- حساب الضغوط = الكثافة * الارتفاع * تسارع الجاذبية، كثافة الزئبق = 13600 كجم / م 3، تسارع الجاذبية = 9.81 م / ث 2، ارتفاع الزئبق = 0.76 م.
- النتيجة النهائية هي 101325 نيوتن / م 2 أو باسكال، أي 1.013 بار، يمكننا الحصول على هذه النتيجة باستخدام مقياس الزئبق.
بارومتر معدني
- جهاز لقياس الضغط الجوي يتكون من خلية معدنية ونظام ميكانيكي لرفع الخلية ومؤشر وجسم اسطواني متضمن المحتويات.
- الخلية المعدنية عبارة عن أسطوانة، مصنوعة من معدن مرن، بسماكة موحدة، ملحومة بدقة، ومفرغة جزئيًا.
- أي زيادة في الضغط الجوي تنعكس عن طريق ضغط الأسطوانة المعدنية، وأي حركة طفيفة للخلية المعدنية تؤدي إلى حركة حلقات الرفع التي تتحكم في المؤشر.
- أي نقص في الضغط الجوي يؤدي إلى توسع الخلية المعدنية.
- البارومتر المعدني خفيف الوزن، وقد لا تتغير الأسطوانة بعد فترة من الوقت، لذلك يجب معايرتها من وقت لآخر.
الباروغرام
- جهاز يقيس التغيرات في الضغط الجوي، ويتكون من خلية معدنية، وأسطوانة دوارة ملفوفة بورق رسم بياني، وقلم، ورافعة.
- يتم ضغط الخلية المعدنية مع ارتفاع الضغط الجوي، وتقوم الرافعة بنقل حركة الخلية المعدنية إلى القلم، وبالتالي يتحرك القلم لأعلى.
- عندما ينخفض الضغط الجوي، تتوسع الخلية وينزل القلم.
- أخيرًا، نحصل على رسم بياني ورقي، حيث يتغير الضغط الجوي بمرور الوقت.
أسباب التغيرات في الضغط الجوي
- لقد ناقشنا من قبل عاملين من أهم العوامل في تغيير الضغط الجوي، مثل درجة الحرارة وموقعنا من مستوى سطح البحر.
- هناك أيضًا رطوبة، فعندما يتحول الماء إلى بخار يصبح الهواء رطبًا ويكون ضغط الهواء الرطب أقل من ضغط الهواء الجاف.
- يلعب الموقع من مركز الأرض دورًا كبيرًا، فالمواقع القريبة من مركز الأرض، مثل المناطق القطبية، لها جاذبية قوية، لذلك يظهر الضغط الجوي في أقوى أشكاله هناك.
- تنخفض جاذبية الأرض في المناطق المدارية ؛ لأنه بعيد عن مركز الأرض، يتناقص الضغط الجوي معها.
العلاقة بين الضغط الجوي والرياح
- تتمثل الرياح بالحركة الأفقية للهواء من مكان إلى آخر نتيجة اختلاف الضغط الجوي.
- يتحرك الهواء من نقاط الضغط المرتفع في الغلاف الجوي إلى نقاط الضغط المنخفض نتيجة لقوة تسمى قوة التدرج الضغطي.
- تشير العلاقة بين الضغط الجوي والرياح بشكل عام إلى تأثير كوريوليس، ما عدا عند خط الاستواء، وهو استثناء.
- يشير كوريوليس إلى أي تشويه ظاهر لحركة جسم ما، هنا في الهواء، عندما يكون المراقب داخل الإطار المرجعي الدوراني، الذي يمثله كوكب الأرض.
- تتحرك الريح بطريقة منحنية نتيجة لقوة كوريوليس الخيالية، فلا تصل إلى نقاط الضغط المنخفض، بل تصل إلى الغرب إذا أتت من الجنوب، والشرق إذا أتت من الشمال.
- قوة كوريوليس هي التي تجعل الرياح تدور في نصف الكرة الشمالي، وفي نصف الكرة الشمالي.
- عندما تلتقي التيارات الهوائية عند نقاط الضغط المنخفض، تتشكل حركة لولبية، تُعرف في علم الطقس بالإعصار.
- تحدث الرياح الجيوستروفية نتيجة لقوتين متساويتين، قوة كوريوليس وقوة تدرج الضغط، وتشبه الخطوط المتساوية، وهي خطوط تربط بين نقاط ذات ضغط متساوٍ.
- تتحقق المعادلة الجيوستروفية عند خط الاستواء.
وصف الرياح
- يتم وصف اتجاه الريح بالاتجاه الذي تأتي منه، على سبيل المثال، الرياح الشمالية هي الرياح التي تأتي من الشمال وتتجه إلى الجنوب.
- تقاس سرعة الرياح بالأميال أو الكيلومترات في الساعة.
أنواع الرياح الدائمة
1- رأس الريح
- تُعرف بالرياح الغربية باللغة الإنجليزية، وهي تنتشر إلى نصفي الكرة الأرضية الجنوبي والشمالي.
- اتجاه الرياح هو الجنوب الغربي والشمال الغربي في نصف الكرة الشمالي، والشمال الغربي والغرب في نصف الكرة الجنوبي.
انظر أيضًا: ما الأداة المستخدمة لقياس الضغط الجوي؟
2- الرياح التجارية
- يطلق عليه بهذا الاسم ؛ لأن التجار استغلوا ذلك بنقل سفنهم.
3- الرياح التجارية
- وهي تهب من منطقة الضغط العالي إلى منطقة الركود الاستوائية، بمتوسط سرعة من ستة عشر إلى أربعة وعشرين كيلومترًا في الساعة.
- اتجاه الرياح التجارية شمالي شرقي في نصف الكرة الشمالي، وجنوبي شرقي في نصف الكرة الجنوبي.
4- هواء القطب الشمالي
- تهب من مناطق الضغط القطبي المرتفع إلى نقاط الضغط الخفيف بالقرب من الدوائر القطبية الشمالية والجنوبية.
- اتجاه الرياح القطبية شمالي شرقي وشرقي في نصف الكرة الشمالي، وجنوبي شرقي وشرقي في نصف الكرة الجنوبي.
نوع الرياح المحلية
1- رياح ميسترال
رياح شمالية باردة تهب في وادي الرون الواقع في جنوب شرق فرنسا.
2- الريح السامة
إنها رياح حارة وقوية، يمكن أن تتجاوز درجة حرارتها أربع وخمسين درجة مئوية. وهي تضرب سوريا وفلسطين والأردن وكذلك صحاري شبه الجزيرة العربية.
3- رياح الخماسين
رياح جنوبية شرقية جافة تأتي من الصحراء الكبرى وتحمل آلاف الأطنان من الرمال. للوصول إلى مصر والشام والجزيرة العربية.
4- موسم الأمطار
- هناك صيف حار وشتاء.
- تسود الرياح الموسمية داخل المناطق المدارية، وأهمها جنوب وشرق آسيا.
- تهب هذه الرياح في اتجاهين متعاكسين من حين لآخر، كما تنتشر فوق بحر العرب والمحيط الهندي.
- تهب ستة أشهر من الشمال الشرقي وستة أشهر من الجنوب الغربي، وهي من الاتجاه الأول جافًا ومن الاتجاه الآخر رطبة.
أنواع الرياح اليومية
1- نسيم البحر
ظاهرة تحدث خلال النهار بالقرب من السواحل، حيث تقوم الشمس بتسخين الأرض مكونة نقاط ضغط منخفضة، وتتحرك الرياح باتجاه الساحل.
2- تهب الرياح على الأرض
- ظاهرة تحدث ليلاً في البحيرات والمحيطات، حيث تبرد الأرض أسرع من الماء، وينتقل الهواء البارد من اليابسة إلى البحر بعد ارتفاع هواء البحر الدافئ.
أنظر أيضا: تعريف الضغط الجوي والرياح
في نهاية رحلتنا مع الضغط الجوي والرياح، استخدم الله الريح للإنسان، فاستخدمها لتحريك سفنه للتجارة والصيد، وفي عصرنا اليوم يستخدمها كأحد أشكال الطاقة المتجددة. ، حيث يمكننا توليد الكهرباء، ومساعدتنا على التقدم أكثر.