فهم ضغط الهواء الجوي

محتويات

الغلاف الجوي: الدرع الغازية لكوكبنا

يحيط كوكبنا الأرض بغلاف غازي هام يُعرف بالغلاف الجوي. هذا الغلاف الغازي يمتدّ لأكثر من 350 كيلومتراً فوق سطح البحر، وهو مزيج من الغازات المختلفة. يشكّل غاز النيتروجين الجزء الأكبر منه بنسبة 78%، يليه الأكسجين بنسبة 21%، بالإضافة إلى 1% من غازات أخرى. وللغلاف الجوي، كأي جسم مادي، وزن يؤثر على محيطه. فمثلاً، عند تفريغ وعاء من الهواء، يتسبب ضغط الغلاف الجوي الخارجي في ضغط جدران الوعاء، وقد يؤدي ذلك إلى تهشّمها إذا كانت رقيقة.

ما هو ضغط الهواء؟

يعرّف ضغط الهواء بأنه وزن عمود الهواء الممتد من سطح الأرض إلى نهاية الغلاف الجوي فوق وحدة مساحة معينة. يُقاس ضغط الهواء عادةً عند مستوى سطح البحر، حيث تبلغ قيمته حوالي 1.0132 بار، أو ما يعادل 760 ملم زئبق. وهذا يعني أن ضغط الهواء يُساوي وزن عمود من الزئبق ارتفاعه 76 سم على مساحة بوصة مربعة. تُستخدم أدوات قياس خاصة لقياس ضغط الهواء، ومنها البارومتر الزئبقي والبارومتر المعدني (الأنرويد) والباروجراف.

أهمية ضغط الهواء في حياتنا

يُعدّ ضغط الهواء عنصراً أساسياً في تحديد حالة الطقس. فهو يُؤثر بشكل مباشر على العديد من الظواهر الجوية:

• حركة الرياح: يُسبب اختلاف ضغط الهواء بين المناطق حركة الرياح، سواءً أفقياً أو رأسياً. فانتقال الكتل الهوائية المختلفة في كثافتها ودرجة حرارتها ورطوبتها يُحدث تغييرات مناخية.
• سرعة واتجاه الرياح: يُحدد تدرج ضغط الهواء سرعة وشدّة واتجاه الرياح.
• التغيرات الجوية: يُعتبر ضغط الهواء عاملاً رئيسياً في حدوث التغيرات الجوية، مثل الأمطار، والثلوج، والبرد، والعواصف الرعدية، وتغيرات درجات الحرارة.

العوامل المؤثرة على ضغط الهواء

يتأثر ضغط الهواء بعدة عوامل رئيسية:

• درجة الحرارة: تُوجد علاقة عكسية بين درجة الحرارة وضغط الهواء. فارتفاع درجة الحرارة يُؤدي إلى تمدد الهواء، وبالتالي انخفاض كثافته وضغطه. والعكس صحيح.
• الرطوبة: تُمثل الرطوبة نسبة بخار الماء في الهواء. كلما زادت الرطوبة، انخفض ضغط الهواء.
• التيارات الرأسية: تساهم التيارات الهوائية الصاعدة والهابطة في تغيير ضغط الهواء. فالتيارات الصاعدة تُرفع الهواء إلى طبقات أعلى ذات درجات حرارة منخفضة، مما يُؤدي إلى تكاثف بخار الماء وزيادة الضغط. أما التيارات الهابطة، فتُبعد الهواء عن مرحلة التشبع، مما يُقلل من احتمالية هطول الأمطار ويزيد من الضغط الجوي.
• الارتفاع عن سطح البحر: ينخفض ضغط الهواء كلما ارتفعنا عن سطح البحر، وذلك لأن انخفاض درجة الحرارة مع الارتفاع يُؤدي إلى تباعد جزيئات الهواء وانخفاض طاقتها، مما يُقلل من ضغطها.
• توزيع اليابس والماء: يختلف ضغط الهواء فوق اليابس عن ضغطه فوق الماء، بسبب اختلاف درجات الحرارة بينهما. وهذا يُؤدي إلى ظواهر مثل نسيم البحر والبر والرياح الموسمية.