الضغط الجوي وطرق القياس

يعرف الضغط الجوي بانه وزن عمود الهواء (الذي يمتد من الحد العلوي للغلاف الجوي وحتى سطح الأرض) فوق كل سنتيمتر مربع على سطح الأرض، ويعد الضغط الجوي عاملاً بيئياً هاماً يؤثر فى حياة الكائنات الحية فهو ينظم عملية دفع الهواء داخل اجسامها (التنفس)، وفى توزيع حركة الهواء الرأسية والأفقية على سطح الأرض (الرياح)، وهنا بدوره يشارك فى توزيع درجة الحرارة على سطح الأرض، وتوزيع كمية بخار الماء، وحركة السحب، وبالتالي التساقط، ويدل ذلك على أهمية الضغط الجوي وأثره على النظام البيئي على سطح الأرض.

يعرف الضغط الجوي بانه وزن عمود الهواء (الذي يمتد من الحد العلوي للغلاف الجوي وحتى سطح الأرض) فوق كل سنتيمتر مربع على سطح الأرض، ويعد الضغط الجوي عاملاً بيئياً هاماً يؤثر فى حياة الكائنات الحية فهو ينظم عملية دفع الهواء داخل اجسامها (التنفس)، وفى توزيع حركة الهواء الرأسية والأفقية على سطح الأرض (الرياح)، وهنا بدوره يشارك فى توزيع درجة الحرارة على سطح الأرض، وتوزيع كمية بخار الماء، وحركة السحب، وبالتالي التساقط، ويدل ذلك على أهمية الضغط الجوي وأثره على النظام البيئي على سطح الأرض.

وينخفض سمك الغلاف الجوي بالارتفاع عن مستوى سطح البحر، وكذلك تتناقص الغازات الثقيلة التي تدخل فى تركيب الهواء ويصبح أقل وزناً (ضغطاً)، ولهذا السبب يكون الضغط الجوي أكبر ما يمكن عند سطح البحر ننخفض تدريجياً بالارتفاع رأسياً بعيداً عن سطح الأرض.

ويؤثر انخفاض الضغط الجوي بالارتفاع رأسياً بعيداً عن مستوى سطح البحر سلباً على صحة الانسان ومعيشته فيؤدى انخفاض الضغط الجوي إلى انخفاض كمية الاكسجين الداخلة الى الدم عبر الرئتين، ويصاب الإنسان بما يعرف بدوار الجبل على ارتفاع يتراوح بين 3000 متراً، 4500 متراً فوق مستوى سطح البحر وهو يسبب الضغط والصداع ونزيف الأنف.

كما يؤثر انخفاض الضغط الجوي بالارتفاع فى المركبات الجوية وبخاصة الطائرات فيجب أن يتعادل الضغط الجوي داخل الكابينة مع مثيله عند مستوى سطح البحر طوال فترة رحلة الطيران ويتطلب ذلك تعديل قيمة الضغط الجوي أثناء صعود الطائرة أو هبوطها باستمرار.

ويتباين توزيع الضغط الجوي من مكان إلى آخر على سطح الأرض تبعاً للتباين الأفقي فى درجة الحرارة والتوزيع الجغرافي وكمية بخار الماء فى الجو، وحركة تقابل الهواء أفقياً وصعوده إلى أعلى أو تشعبه أفقياً وهبوطه إلى أسفل. فالهواء الدافئ يشكل ضغطاً أقل من مثيله الذي يسببه الهواء البارد. كما أن زيادة بخار الماء فى الهواء تؤدى إلى انخفاض وزن الهواء وانخفاض ضغطه، ويرتفع الضغط الجوي عند اندفاع الهواء هابطاً من طبقات الجو العليا نحو سطح الأرض، وينخفض الضغط الجوي عند صعود الهواء إلى أعلى بعيداً عن سطح الأرض.

ويتباين توزيع الضغط الجوي على سطح الكرة الأرضية تبعاً لتباين العوامل المؤثرة فيه، فلتحدد سبعة نطاقات للضغط الجوي على سطح الأرض، أربعة منها للضغط الجوي المرتفع، وثلاثة نطاقات للضغط المنخفض موزعة كالتالي:

١ -نطاق الضغط المنخفض عند الدائرة الاستوائية.

٢-نطاق الضغط المرتفع حول داثرة عرض 30° شمالاً.

٣-نطاق الضغط المرتفع حول داثرة عرض 30° جنوباً.

4-نطاق الضغط المنخفض حول داثرة عرض 60° شمالاً.

 ٥-نطاق الضغط المنخفض حول داثرة عرض 60° جنوباً.

 6-نطاق الضغط المرتفع فوق القطب الشمالي.

 ٧-نطاق الضغط المرتفع فوق القطب الجنوبي.

ويتم التعبير عن قيمة الضغط الجوي بالملليبار وهو يعادل 0.001 من البار، ويعادل 1000 داين/سم٢ (الداين هو مقدار القوة اللازمة لتحريك جرام واحد من المادة ملليمتر واحد فى الثانية).

يعرف الضغط الجوي بانه وزن عمود الهواء (الذي يمتد من الحد العلوي للغلاف الجوي وحتى سطح الأرض) فوق كل سنتيمتر مربع على سطح الأرض، ويعد الضغط الجوي عاملاً بيئياً هاماً يؤثر فى حياة الكائنات الحية فهو ينظم عملية دفع الهواء داخل اجسامها (التنفس)، وفى توزيع حركة الهواء الرأسية والأفقية على سطح الأرض (الرياح)، وهنا بدوره يشارك فى توزيع درجة الحرارة على سطح الأرض، وتوزيع كمية بخار الماء، وحركة السحب، وبالتالي التساقط، ويدل ذلك على أهمية الضغط الجوي وأثره على النظام البيئي على سطح الأرض.

يعرف الضغط الجوي بانه وزن عمود الهواء (الذي يمتد من الحد العلوي للغلاف الجوي وحتى سطح الأرض) فوق كل سنتيمتر مربع على سطح الأرض، ويعد الضغط الجوي عاملاً بيئياً هاماً يؤثر فى حياة الكائنات الحية فهو ينظم عملية دفع الهواء داخل اجسامها (التنفس)، وفى توزيع حركة الهواء الرأسية والأفقية على سطح الأرض (الرياح)، وهنا بدوره يشارك فى توزيع درجة الحرارة على سطح الأرض، وتوزيع كمية بخار الماء، وحركة السحب، وبالتالي التساقط، ويدل ذلك على أهمية الضغط الجوي وأثره على النظام البيئي على سطح الأرض.

قياس الضغط الجوي

يتباين توزيع الضغط الجوي زمانياً ومكانياً، فالضغط الجوي متغير تابع لدرجة الحرارة، وهو عامل جوى هام ينظم الدورة الهوائية على سطح الأرض، وكذلك الدورات الهوائية المحلية، بالإضافة إلى أنه عاملاً بيئيا هاماً يؤثر فى حياة الكائنات الحية لعلاقته المباشرة بعملية التنفس حيث يؤثر ارتفاعه أو انخفاضه عن معدلاته الطبيعية فى اضطراب عملية التنفس وحدوث آثار سلبية على صحة الإنسان.

ويؤثر الضغط الجوي مباشرة فى بعض الأنشطة البشرية مثل عملية الطهي، والملاحة الجوية، والغوص فى أعماق البحار والمحيطات سواء باستخدام الغواصات أو الأفراد، فيؤثر انخفاض الضغط الجوي بالارتفاع فى المركبات الجوية وبخاصة طائرات نقل البضائع والركاب، فيجب ان يتعادل الضغط الجوي داخل الكابينة مع مثيله عند مستوى سطح البحر طوال رحلة الطيران. ويتم ذلك منذ اللحظة الأولى للإقلاع، فعلى سبيل المثال إذا ارتفعت الطائرة إلى مستوى 5000 متراً فوق مستوى سطح البحر يكون من الضروري أن يزداد الضغط الجوي داخل كابينة الطائرة تدريجياً منذ لحظة الاقلاع حتى هذا الارتفاع بنحو نصف قيمته عند سطح الأرض وذلك لتعويض الانخفاض الذى حدث فى الضغط الجوي بالارتفاع ولكى يتعادل مع قيمته عند مستوى البحر، وبالمثل فى حالة الهبوط من اعلى إلى سطح الأرض يتم خفض الضغط الجوي داخل الكابينة تدريجياً ليتعادل مع قيمته عند مستوى البحر، ويؤدى التخبر السريع فى الضغط الجوي إلى حدوث الطنين وهو الشعور بالضغط والرنين داخل الاذن حينما تقوم الأذن بوظيفة معادلة الضغط بين الأنن الخارجية والأذن الوسطى.

ويستخدم جهاز البارومتر Barometer فى قياس الضغط الجوي، وهو إما زئبقي أو معدني، فيتركب البارومتر الزئبقي من أنبوب زجاجي طوله متر واحد تقريباً، له نهاية مغلقة والأخرى مفتوحة وغاطسة فى حوض مملوء بالزنبق، ويضغط الهواء على الزنبق الموجود بالحوض فيرتفع الزئبق فى الأنبوب، وتبلغ قيمة الضغط الجوي العادي ارتفاع عمود الزئبق لمسافة ٧٦سم فى الانبوب، أما إذا زاد أو انخفض الضغط الجوي على ذلك فيرتفع أو ينخفض عمود الزئبق مشيراً إلى ذلك. وبعيارة أخرى فأن متوسط الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر يعادل ارتفاع عمود الزئبق لمسافة ٧٦سم.

أما البارومتر المعدني فيستخدم بدلا من الزئبق مجموعة من الصفائح المعدنية الرقيقة المجوفة والمفرغة من الهواء، فإذا زاد الضغط الجوي انكمشت نحو الداخل وتقلص تجويفها، وإذا انخفض الضغط تعود إلى وضعها الأول وتتنفخ، وترتبط بحركة هذه الصفائح روافع تنقل الحركة إلى المؤشر الذي يتحرك فوق تدريج يحدد قيمة الضغط الجوي.

البارومتر المعدني

كما تستخدم محطات الأرصاد الجوية جهاز الباروجراف Barograph لقياس وتسجيل الضغط الجوي على ورقة من الرسم البياني ملفوفة في أسطوانة تدور دورة كاملة كل 24 ساعة (فى حالة الرصد ليوم واحد)، أو دورة كاملة كل أسبوع (فى حالة الرصد على مدار أسبوع) ، والجهاز عبارة عن مجموعة الصفائح المعدنية الرقيقة (كما هو الحال فى البارومتر المعدني) متصلة بروافع تنقل حركة انكماشها أو تمددها لريشة ترسم التغيرات فى الضغط الجوي على هيعة منحى بياني موزعاً على محور أفقي يمثل الزمن ومحور رأسي يمثل قيم الضغط الجوي.

وتحتاج عملية قياس الضغط الجوي بالبارومتر أو بالباروجراف فى مراكز الأرصاد الجوية الموزعة على مستوى العالم إلى توحيد أسس قراءة وتسجيل الضغط الجوي حتى تكون المقارنة والربط واستخلاص النتائج من قراءات الضغط الجوي وخرائطه صحيحة، ولكى يتم ذلك يتم التخلص من أثر العوامل المكانية المتباينة بكل مرصد التي تؤثر فى الضغط الجوي مثل اختلاف مناسيب مراكز الأرصاد الجوية فيتم تعديل قيمة الضغط الجوي لتصبح منسوبة إلى مستوى سطح البحر بدلاً من مستوى سطح الأرض عند المرصد، واختلافا درجة حرارة الهواء عند كل مرصد فيتم تعديل قيمة الضغط الجوي لتنسب إلى درجة الصفر المئوي بدلا من درجة حرارة المرصد، واختلاف تأثير الجاذبية الأرضية فمن المعروف أن الجاذبية عند القطبين أقل منها عند الدائرة الاستوائية، فيتم تعديل قيمة الضغط الجوي وتنسب إلى متوسط قيمة الجاذبية الأرضية بدلاً من قيمتها عند درجة عرض المرصد. لهذه الطريقة يتم توحيد أسس قراءة الضغط الجوي فى جميع جهات العالم، وتسجل قراءات الضغط وكأنها رصدت فى ظروف مكانية متشابهة وتكون المقارنة بينها صحيحة.

جهاز الباروجراف Parograph

 السنتيمتر أو الملليمتر أو البوصة فى قياس الضغط الجوي، ولكن الشائع هو استخدام وحدة والملليبار فى قياس الضغط والملليبار يعادل 0.75 مليمتر، فإذا كان الضغط الجوي الطبيعي عند مستوى سطح البحر يعادل 760مم (مقدار ارتفاع الزنبق فى انبوب البارومتر الزئبقي) فإنه يعادل 1013.25 ملليبار، ويعتبر الضغط مرتفعا إذا زاد عن ذلك والعكس صحيح. وفى الغالب يتراوح الضغط الجوي على سطح الكرة الأرضية بين 970 ملليبار، 1050 ملليبار، ومع ذلك فقد سجلت أدق قيمة للضغط الجوي وهي 870 ملليبار في 21 أكتوبر 1979م في مركز اعصار التيفون فوق المحيط الهادئ شمال غرب جوام، فى حين سجلت أعلى قيمة له وهى 1083.8 ملليبار في أجاتا بسيبيريا في 13 ديسمبر 1968م.

المصدر:

خرائط الطقس والمناخ دكتور محمد إبراهيم شرف دار امعرفة الجامعية