ما هو الجهاز المستخدم في قياس الضغط الجوي
يُعرف الضغط الجوي على أنه القوة التي يؤثر بها وزن الهواء على مساحة تقدّر بحوالي سنتيمتر مربع، كما يعرف بكتلة عمود الهواء الموجودة في مساحة واحدة، يقدّر الضغط الجوي عند سطح البحر حوالي 1.10 بار.
ويقل الضغط الجوي كلما ارتفعنا عن سطح الأرض وذلك بسبب انخفاض كتلة الهواء التي تؤثر على وحدة المساحة، بينما يزداد الضغط الجوي كلما انخفضنا عن مستوى سطح البحر وذلك نتيجة زيادة كتلة الهواء المتواجدة على وحدة المساحة.
وقد تم استخدام الكثير من الأجهزة التي يمكن من خلالها قياس الضغط الجوي من كافة المواقع.
أهمية الضغط الجوي
- يعتبر هو السبب الرئيسي والأساسي للحركات الأفقية مثل الرياح بجميع أنواعها وكذلك الحركات الرأسية ما بين سطح الأرض وأعلى الغلاف الجوي.
- يعمل الضغط الجوي على تحديد شدة وسرعة الرياح واتجاهاتها وذلك تبعًا لتدرج الضغط والخطوط المتساوية فيه.
- يسبب التغير الديناميكي الغير منتظم للضغط في حدوث تيارات رأسية صاعدة واخرى هابطة تعمل على تواجد مناطق ضغط مرتفع ومنخفض.
- بينما يسبب التغير الحراري الغير منتظم للضغط في انتقال الكتل الهوائية ذات الخواص المختلفة التي تختلف في كثافتها ورطوبتها ودرجة حرارتها.
- نتيجة الانخفاضات الجوية تحدث تغيرات في الطقس مثل المطر والبرق والرعد وتساقط الثلج وتغير الحرارة.
- تعمل الارتفاعات الجوية على انقلاب حراري في طبقات الجو العليا.
شاهد أيضًا: ما هو الجهاز المسؤول عن تبريد المحركات
العوامل التي تؤثر على الضغط الجوي
توجد عدة عوامل تؤثر على الضغط الجوي وهي:
درجة الحرارة
توجد علاقة عكسية بين الضغط الجوي ودرجة الحرارة؛ حيث ينخفض الضغط ويتمدد الهواء وتقل كثافته وينخفض ضغطه عند ارتفاع درجات الحرارة كما في المنطقة الاستوائية، كما يحدث العكس في المناطق القطبية.
نسبة بخار الماء في الجو
عند ارتفاع درجات الحرارة تزداد نسبة بخار الماء في الجو وبذلك ينخفض الضغط الجوي في المناطق القريبة من سطح الأرض أو المسطحات المائية.
التيارات الرأسية الصاعدة والهابطة
تقوم التيارات الصاعدة على ارتفاع الهواء لأعلى فيتكثف بخار الماء بسبب انخفاض درجات الحرارة وبعدها تنتقل الحرارة المتواجدة في جزيئات بخار الماء إلى الهواء نتيجة تكاثفه.
وبذلك تقل برودته ويزداد الضغط. وتعمل التيارات الهابطة على ابتعاد الهواء عن مرحلة التشبع وتبتعد السحب ولا يسقط المطر مما يتسبب في تكوين ضغط مرتفع.
نسبة الارتفاع عن منسوب سطح البحر
عند الارتفاع عن سطح الأرض تنخفض درجة الحرارة وذلك لأن المصدر الرئيسي للأشعة الحرارية هو الأرض وبالتالي فإن الهواء يتباعد وتقل الطاقة التي تنتج عنه مما يتسبب في انخفاض ضغطه.
نسبة توزيع اليابس والماء
درجات الحرارة تختلف على أسطح كل من اليابس والماء وبذلك فإن الضغط الجوي يختلف بينهما الذي يتسبب في وجود ضغط جوي مرتفع نهارًا وصيفًا على سطح الماء، بينما الضغط المنخفض على اليابس مما يتسبب في نسيم البر والبحر والرياح الموسمية المتواجدة على جنوب شرق آسيا.
الجهاز المستخدم في قياس الضغط الجوي
يستخدم جهاز البارومتر في قياس الضغط الجوي حيث يبلغ متوسط الضغط الجوي على سطح الأرض ما بين 940 إلى 1040 ميجابايت.
بينما يقدّر متوسط الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر حوالي 1013 ميجابايت. وتتعدد أنواع البارومتر حيث يوجد منه البارومتر الزئبقي، البارومتر عديم السوائل، الباروغراف، البارومتر مضخة الزيت والبارومتر الكهروميكانيكي.
ويستخدم البارومتر في تحليل الطقس السطحي الذي يساعد على اكتشاف المنخفضات الجوية وأنظمة الضغط الجوي بالإضافة إلى حدود الجبهات الهوائية، وتم استخدام البارومتر من أجل قياس الارتفاعات، ويستخدم في عمليات الغوص تحت الماء.
شاهد أيضًا: فوائد جهاز ديرما بن واضراره
أنواع البارومتر
البارومتر الزئبقي لقياس الضغط الجوي
تم اختراع البارومتر الزئبقي بواسطة العالم تورشيلي.
وهو عبارة عن أنبوبة من الزجاج في نهايتها خزان ملئ بمادة الزئبق ومغلق من الجزء العلوي.
وفي حالة وجود تغير في الضغط الجوي يزداد عمود الزئبق المتواجد في الأنبوبة.
وبذلك يتم قياس مقدار الضغط الجوي عن طريق التدرجات التي تظهر على الأنبوبة.
ويقاس عن طريق فراغ تورشيلي المتواجد فوق الزئبق، كما يحيط بالأنبوبة غلاف معدني مقسم إلى مليمترات.
جهاز بارومتر فورتن لقياس الضغط الجوي
وهو عبارة عن خزان لمادة الزئبق ويتم صناعته من مادة لينة ويتم وضع سن من العاج الأبيض في الداخل فوق سطح الخزان.
وهو مادة تتميز بعدم تفاعلها مع مادة الزئبق المتواجدة في الخزان من الداخل ويلامس طرف السن سطح الزئبق.
وفي حالة حدوث تغير في ارتفاع سطح الزئبق يتم تعديله عن طريق ملامسة طرف السن من خلال الضغط على الجلد من أسفل عن طريق مسمار محوري متواجد في الغلاف الخارجي أسفل الخزان.
وعندما تشغل جهاز بارومتر فورتن، يجب أن يكون سطح الزئبق ملامس لسن العاج.
جهاز البارومتر المعدني لقياس الضغط الجوي
وهو جهاز عبارة عن علبة معدنية مستديرة تم صناعتها من مادتي النيكل والفضة.
وتكون مفرغة من الهواء. وعند انخفاض الضغط الواقع على السطح المموج للعلبة.
فإن سطح العلبة ينخفض وبالتالي ينخفض معه الساق والرافعة.
وذلك يسبب في تحرك المحور والمؤشر المتصل به حركة دائرية أمام الدائرة المدرجة لتظهر في النهاية قيمة الضغط الجوي.
يتميز جهاز البارومتر المعدني بالوزن المنخفض مما يسهل نقله من مكان لآخر وذلك يجعله أقل دقة من جهاز البارومتر الزئبقي.
جهاز الباروجراف لقياس الضغط الجوي
هو نوع آخر من البارومتر المعدني الذي يتكون من قاعدة متواجد عليها العديد من علب الصفيح الرقيق.
والسطح العلوي للعلبة مثبت بالسطح السفلي للعلبة الأخرى وذلك لمضاعفة الضغط الجوي على العلب المخلخلة من الهواء.
كما يتم تثبيت العلبة السفلى من الأسفل في قاعدة أخرى. ويتم قياس الضغط الجوي في هذا الجهاز عن طريق تسجيل الضغط الجوي على خريطة لأسبوع كامل.
من هو مخترج جهاز البارومتر
البارومتر هو أول جهاز يتم استخدامه كمقياس للضغط الجوي في فلورنسا عام 1644م بواسطة عالم الرياضيات والفيزياء الإيطالي إيفانجليستا توريسيلي.
ولد في عام 1608م في مدينة روما العريقة ويعتبر الطفل الأكبر لعائلة غاسبوري تورسيلي وكاترينا أنجيتي، تنتمي عائلته لولاية فاينزا في مقاطعة رافينا.
كان ينتمي لأسرة فقيرة جدًا حيث يعمل والده كعامل نسيج، وقد تم ارساله إلى فاينزا من أجل التعليم مع عمه يعقوب.
بعدها تم التحاقه بالكلية اليسوعيّة في عام 1626 من أجل دراسة الرياضيات والفلسفة.
وبعد وفاة والده تم ارساله إلى روما ليدرس العلوم عند الراهب البنديكتين بنديتو كاستيلي.
وتوفي مخترع البارومتر إثر إصابته بحمى في فلورنسا في عام 1647 وتم دفنه في كنيسة سان لورينزو.
بعدها تم بناء تمثال له في فاينزا م عام 1868 وذلك تكريمًا له ولمجهوداته العظيمة في النهوض بالعلم أثناء حياته القصيرة حيث توفي في عمر يناهز التاسع والثلاثون.
أهمية البارومتر في تحسين الحياة البشرية
- يتم استخدام البارومتر في التنبؤات الجوية الأمر الذي ساعد في معرفة الطقس الذي أدى إلى مساعدة المزارعين والعلماء والجيولوجيين والعديد من الأشخاص.
- وتم استخدامه لقياس الارتفاع أو لقياس الارتفاع فوق سطح الأرض، مثل قياس ارتفاع الجبل.
- يتم استخدامه لمعرفة عمق المنجم من قِبل عمال المناجم في الكهوف.
شاهد أيضًا: كيف أستخدم جهاز الضغط ؟