كيف يتغير الضغط الجوي بتغير الارتفاع

كتابة - آخر تحديث: ١٨:٢٤ ، ٢٦ أغسطس ٢٠١٨
كيف يتغير الضغط الجوي بتغير الارتفاع

الضغط الجوي

يُعرف الضغط الجوي بأنه وزن عامود الهواء الذي يمتد من سطح الأرض وينتهي في آخر طبقات الغلاف الجوي والذي يؤثر في وحدات المساحة.[١] إن للضغط الجوي أهميةٌ كبيرةٌ في تحديد حالات الطقس، وهو يُعتبر من أهم العناصر المؤثرة في حالات الطقس، مع أن الضغط الجوي غير ملموس أو مرئي. ولقد أولى الإنسان اهتماماً كبيراً بالضغط الجوي منذ القِدم، ويزداد هذا الاهتمام مع مرور الزمن، حيث تتم دراسة الضغط الجوي ومحاولة معرفة أسراره باستمرار، كما قام الإنسان باختراع أدوات مُخصّصةٍ لقياس الضغط الجوي. ولقد زادت أهمية الضغط الجوي بشكل كبير مع زيادة فهمنا له؛ حيث يُستفاد منه أيضاً في الملاحة البحرية، والجوية، والميادين الطبية. عادةً ما يتم اعتبار الضغط الجوي عند سطح البحر على أنه معيار للتعبير عن ارتفاع الضغط الجوي أو انخفاضه، ويكون ارتفاع الزئبق عند مستوى سطح البحر عند استخدام الباروميتر الزئبقي 76سم، أي 1,013.25 ميليبار، وهذا الرقم هو ما يعرف بالضغط الجوي القياسي. بناءً على هذا فإن وحدة قياس الضغط الجوي المعروفة بوحدة الضغط الجوي، ووحدة الضغط الجوي الواحدة تساوي 1,013.25 ميلليبار أو 101.325 كيلوباسكال.[٢][٣]


العلاقة بين الضغط الجوي والارتفاع

تزداد قيمة الضغط الجوي كلّما انخفض الارتفاع تحت مستوى سطح البحر حيث يزداد طول عمود الهواء وبالتالي يزداد وزنه، كما يحدث العكس عند الارتفاع فوق مستوى سطح البحر، حيث يقل طول عمود الهواء وبالتالي يقل وزنه وينخفض ضغطه الجوي، كما أن الهواء يتراكم بالقرب من سطح الأرض ويتخلخل بمعدل سريع عندما يزداد الارتفاع عن سطح الأرض للأعلى.[٤]


أنواع الضغط الجوي

ينقسم الضغط الجوي إلى نوعين؛ الأول: ضغط جوي مرتفع، وهو الذي تتحرك الرياح فيه باتجاه عقارب الساعة، ويُرمز له في الخريطة برمز H، ويحدث في المنطقة التي يكون فيها وزن عامود الهواء فوق سطح الأرض مرتفعاً وذلك بالمقارنة مع المناطق المجاورة، ويتزامن المرتفع الجوي مع هبوط لكتلة هوائية ثقيلة، وهذا ما يسبب استقرار الأجواء وصفاء السماء. أما النوع الثاني فهو الضغط الجوي المنخفض، إذ تتحرك الرياح فيه عكس عقارب الساعة، ويُرمز له في الخريطة برمز L، ويحدث هنا عكس ما يحدث في حالة الضغط المرتفع تماماً، فإن الهواء يكون أقل وزناً ولا يكون في حالة استقرار ويصعد الهواء إلى طبقات الغلاف الجوي العُليا، مما يؤدي إلى حدوث تكاثف، ثم تشكيل غيوم، ثم تساقط الأمطار. يوجد العديد من المناطق الموزعة على سطح الأرض والتي تتميز بامتلاكها لضغطٍ جويٍ ثابت بشكلٍ بارز الأمر الذي يعطي أنماطاً للطقس يسهل التنبؤ بها، أي إن عملية التنبؤ بالطقس عند هذه المناطق تصبح أسهل، مثل المناطق عند خط الاستواء، والمناطق شبه الاستوائية التي تقع بين دائرة عرض 20 درجة ودائرة عرض 35 درجة، والمناطق دون القطبية وهي موجودة عند دائرة عرض 60 درجة، بالإضافة إلى المناطق القطبية.[٥][٣]


تأثير عوامل الطقس في الضغط الجوي

إن ظروف الطقس هي ما يحدد كمية الضغط الجوي، حيث إنه غالباً ما يتأثر الضغط الجوي بدرجات الحرارة والرطوبة؛ فعندما ترتفع نسبة الرطوبة تقل كثافة الهواء وبالتالي ينخفض الضغط الجوي ويحدث العكس في الهواء معدوم (أو قليل) الرطوبة، أي في الهواء الجاف. كما أن درجات الحرارة تؤثر في وزن الهواء مما يؤثر في ارتفاع وانخفاض الضغط الجوي، حيث إنه عندما تنخفض درجة الحرارة يزداد الضغط الجوي؛ بسبب زيادة كثافة الهواء وبالتالي زيادة وزن عامود الهواء، وعند ارتفاع درجة الحرارة ينخفض الضغط الجوي، حيث إن وزن عامود الهواء يقل بسبب انخفاض كثافة الهواء. وفي حال ازدياد الضغط الجوي في منطقة بالنسبة للمناطق المجاورة فإن ذلك يُسمى مرتفعاً جوياً، أما في حال حدوث العكس يسمى ذلك منخفضاً جوياً، وتؤثر العوامل الجوية المختلفة في المرتفعات والمنخفضات الجوية.[٦]


قياس الضغط الجوي

يوجد أكثر من أداةٍ لقياس الضغط الجوي، وواحدةٌ من أكثر هذه الأدوات شهرةً الباروميتر الزئبقي. يتكوّن الباروميتر الزئبقي من أنبوبٍ زجاجيٍ طويلٍ يحتوي على فتحة من أحد الطرفين، ويوجد داخل هذه الفتحة مادة الزئبق، بعدها ينغمس في حوض يحتوي على مادة الزئبق. وفي حال وضع الباروميتر الزئبقي عند مستوى البحر فإن مستوى الزئبق سوف ينخفض حتى يصل الزئبق إلى ارتفاع يُعبّر عن مستوى الضغط الجوي عند سطح البحر، والذي يرتفع تحديداً هو الزئبق الموجود في الأنبوب الداخلي. أما الأداة الثانية التي تُستخدم في قياس الضغط الجوي هي الباروميتر المعدني، وبسبب وجود صعوبة في استعمال الباروميتر الزئبقي تم صناعة الباروميتر المعدني والذي يقل دقةً عن الباروميتر الزئبقي، فهو يعطي نتائج تقريبية، ولكن القياس به سهل، حيث يتم التحقق من نتائج الباروميتر المعدني عن طريق الباروميتر الزئبقي الذي يفوقه في الدقة، أما مكونات الباروميتر المعدني فهو يتكون من صندوق معدني مرن من الجوانب ومغلق جيداً ويحتوي على كمية من الهواء ذي الضغط المنخفض، حيث إنه كلما كان الضغط أعلى تُضغط جوانبه إلى الداخل، وهكذا يتحرك المؤشر مشيراً إلى قيمة الضغط.[٧][٨]


تأثير الضغط الجوي على الإنسان

كلما زاد الارتفاع عن مستوى سطح البحر فإن الضغط الجوي يقل مما يؤدي إلى انخفاض كمية الأكسجين وهذا يؤثر في الكائنات الحية وخاصة الإنسان، حيث تحتاج الكائنات الحية إلى الأكسجين.[٩] ويمكن لتغّير ضغط الهواء أن يؤثر في صحة الإنسان، وقد يختلف هذا التأثير من شخصٍ لآخر، حيث إنه قد يُصاب البعض بالصداع بسبب الضغط المنخفض، وكي تتضحَ الأمور أكثر، فسبب الصداع في هذه الحالة ينشأ بفعل اختلاف الضغط الجوي بين الهواءالمحيط والجيوب الأنفية التي تمتلئ بالهواء فيتسبب بانتفاخ الجيوب الأنفية. وقد يسبب انخفاض الضغط الجوي أيضاً آلاماً في مفاصل المصابين بالتهابات المفاصل. والجدير بالذكر هنا الإشارة إلى أهم الآثار وأكثرها وضوحاً وهو التغير المفاجئ في الضغط، كأن يتغير مستوى الطائرة بسرعة عند الإقلاع والهبوط فهذا سيؤدي للإصابة بآلامٍ في الأذن - تحديداً الأذن الوسطى.[١٠]


المراجع

  1. "Pressure", www.britannica.com, Retrieved 14-8-2018. Edited.
  2. "Atmospheric pressure", www.britannica.com, Retrieved 26-8-2018. Edited.
  3. ^ أ ب "Sea & Weather (7)", www.kayarchy.co.uk, Retrieved 14-8-2018. Edited.
  4. حسين جبر وسمي الشمري (29-12-2015)، " الضغط الجوي والعوامل المؤثرة فيه "، www.almerja.net، اطّلع عليه بتاريخ 26-8-2018. بتصرّف.
  5. Amanda Briney (3-3-2018), "Air Pressure and How It Affects the Weather"، www.thoughtco.com, Retrieved 14-8-2018.
  6. Aleks Udris (6-11-2014), "3 Factors That Affect Density Altitude"، www.boldmethod.com, Retrieved 24-8-2018.
  7. "Instruments Used for Measuring Air Pressure", www.sciencing.com,24-4-2017، Retrieved 24-8-2018.
  8. "Aneroid Barometer", www.madehow.com, Retrieved 24-8-2018.
  9. "Oxygen at high altitude", www.ncbi.nlm.nih.gov,17-10-1998، Retrieved 24-8-2018. Edited.
  10. "Pressure and Pain"، www.nytimes.com، 4-7-2013، اطّلع عليه بتاريخ 14-8-2018.