ما هو الضغط الجوي

الضغط الجوي أو الباروميتر هو القوة الموثرة بواسطة وزن عمود الغلاف الجوي على وحدة المساحة، وبمعنى آخر هو مقدار كتلة الهواء فوق منطقة محددة بينما يبلغ متوسط الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر حوالي 101,325 باسكال، بحيث كلّما زاد الارتفاع انخفض عدد جزيئات الهواء في الجو، مما يؤدي إلى انخفاض كثافة الهواء، وبالتالي الانخفاض بالضغط الجوي، وذلك يفسر سبب غليان الماء بشكل أسرع على ارتفاعات عالية، بالإضافة إلى معرفة سبب صعوبةً تنفس بعض الناس على الارتفاعات العالية، وبذلك تمت يُعد العالم الإيطالي إيفانجليستا تورتشيلي "1608-1647" عالم الفيزياء والرياضيات هو أول من اكتشف ضغط الهواء وذلك في القرن السابع عشر عام 1643 ميلاديّ، بالإضافة إلى عمله على تطوير مقياس الزئبق الذي يستخدم لقياس ضغط الهواء وتفجير الإطارات والتنبؤ بالطقس وكان إيفانجليستا تورتشيلي مساعدًا لعالم الفلك غاليليو، وكان غاليليو هو الذي اقترح عليه استخدام الزئبق في تجاربه الفراغيّة، حيث قام تورتشيلي بملئ أنبوبٍ زجاجيّ بالزئبق، يبلغ طوله أربعة أقدام، وعمل على قلب الأنبوب؛ فلاحظ الفراغ الذي تم إنشاؤه بحيث أنّ الزئبق لم يفلت بعضه من الأنبوب، ولاحظ أيضًا اختلاف ارتفاع الزئبق من يوم لآخر بسبب تغيرات الضغط الجوي، وبذلك أصبح تورتشيلي أول عالم يخلق فراغًا مستمرًا ومكتشفًا لمبدأ الباروميتر.

الظواهر المرتبطة بالضغط الجوي

ومن أهم الأمور المرتبطة بأنظمة الضغط الجوي المرتفع والمنخفض هما ارتفاع الهواء الى الأعلى وهبوط الهواء الى الاسفل, وما له من أهمية كبرى بل الأكبر في تحديد الحالة الجوية في منطقة فمثلاً لكي تتشكل الغيوم والأمطار, يحتاج الهواء إلى الارتفاع الى الاعلى ليبرد ويتكاثف (يتحول من الحالة الغازية الى السائلة) فتتشكل الغيوم وتهطل الأمطار أو الثلوج, وهذا الأمر يحدث في مناطق ذات الضغط المنخفض, حيث الهواء يرتفع, على عكس الضغط العالي, حيث الهواء يهبط للأسفل فغالباً ما يرافقه استقرار في الأجواء. نتيجةً لذلك, ستجد الغيوم وهطول الأمطار بالقرب من مراكز الضغط المنخفض بينما الاستقرار بالقرب من مراكز الضغط المرتفع, بشكل عام. بالطبع, الجو أكثر صعوبة وتعقيد وهناك استثناءات لكلتا القاعدتين, لكن فهم الضغط العالي والمنخفض بالإضافة إلى تأثيرهما على الطقس لدينا هو خطوة أولى مهمة نحو فهم جونا ككل.

تأثير الضغط الجوي على الإنسان

تُؤثر قيمة الضغط الجوي في المناطق المختلفة على الإنسان والحيوانات ويمكن أن تُسبّب في حدوث مشاكل صحيّة خاصةً في الجهاز التنفسي للإنسان وللحيوانات، وذلك لأن الضغط الجوي يؤثر بشكل كبير على طريقة تبادل غاز الأكسجين وغاز ثاني أكسيد الكربون التي تحدث أثناء عملية التنفس ولأن كل غاز من الغازات الموجودة في الغلاف الجوي يُسبب في قيمة معينة من الضغط فإن الضغط الجوي هو عبارة عن مجموع الضغوط التي يُسببها كل غاز على حده وعندما يتنفس الإنسان أو الحيوان فإن غاز الأكسجين ينتقل من البيئة المحيطة للكائن الحي عبر الجهاز التنفسي إلى داخل أجسام الكائنات الحية ثم يخرج غاز ثاني أكسيد الكربون من داخل أجسامهم إلى البيئة المحيطة بهم، حيث يتحرك كل غاز حسب الضغط الجزئي له من مساحة أكبر إلى ضغط جزئي أقل بسبب الفرق في الضغط بين الجهاز التنفسي والبيئة المحيطة بالجسم ففي المناطق التي يكون فيها الضغط الجوي منخفض يكون الضغط الجزئي لغاز الأكسجين منخفض أيضًا، وبالتالي يكون فرق الضغط الجزئي لغاز الأكسجين منخفض أيضًا فتكون كمية الأكسجين التي يحصل عليها الكائن الحي منخفضة عندما يتنفس، بالاعتماد على قانون الضغط الجوي، ولهذا السبب يحمل الإنسان عبوات للأكسجين عند صعوده إلى المناطق العالية جدًا، ومن الممكن أن يتأقلم البشر مع كميات الأكسجين المنخفضة في المناطق الجبلية، كما أن هناك بعض الحيوانات تتكيف مع نقص الضغط الجوي مثل حيوان اللاما والطيور التي تمتلك رئة قوية.

وحدات قياس الضغط الجوي

وحدة قياس الضغط الباسكال

أخذت وحدة قياس الضغط اسمها من عالم الرياضيات والفيزياء الفرنسي بليز باسكال

رمزها Pa هي وحدةٌ مشتقةٌ من النظام الدولي للوحدات للضغط أو الإجهاد، وهي معامل يونغ ومقاومة الشد، وهو قياسٌ للقوة العمودية على وحدة المساحة، أي مساوية لنيوتن واحد على المتر المربع ونحن نسمع يوميًّا عن الباسكال في تقارير النشرة الجوية التي تتحدث عن الضغط الجوي

• إن 1 باسكال يساوي 1 نيوتن على المتر المربع ، وهي وحدةٌ صغيرةٌ جدًا للضغط .
• يمكن تعيين الضغط الجوي بالباسكال عن طريق المعادلة P=F/A
• نعطي في المعادلة القوة المؤثرة F بوحدة نيوتن علي 1 متر مربع ، فنحصل على النتيجة بوحدة “باسكال”
• فهي تعتبر الوحدة الأساسيّة لقياس الضغط، وتُشتق منها باقي الوحدات الأخرى المستخدمة في قياس الضغط، كالبار والملي بار، حيث إنّ كلّ 1 بار = 100000 باسكال.
• تُستخدم وحدة باسكال بشكلٍ شائعٍ، مثل جداول ضغط داوليب الدراجات الهوائية.
•  1باسكال 1 = نيوتن/م1 = 2 جول/ م3 = 10-5 بار = 10.197×10-6 ضغط جوي
• وحدة الهيكتوسكال.
• ويرمز لها بـ hpa، وهي إحدى الوحدات المضاعفة لوحدة الباسكال
• (hPa = 100 Pa 1).

وحدة قياس الضغط بار bar

تستخدم هذه الوحدة في قياس الضغط في أماكنٍ مختلفةٍ في الأرض، وتستخدم أيضًا في الأبحاث العلميّة، وفي قياس الضغط في البحار والمحيطات على أعماقٍ مختلفةٍ، لا تتبع النظام الدولي للوحدات، وتساوي تقريبًا مقدار 1 ضغط جوي عادي عند سطح البحر، وتساوي 100 كيلوباسكال إذا كان الضغط الجوي عاديًّا عند بلوغ سطح البحر، ويجزء البار إلى 1000 مللي بار (1 بار = 1000 مللي بار).

التور (Torr)

• يسمى أيضًا بـالسنتيمتر الزئبقي (Centimeter of mercury)
• هو وحدةٌ من وحدات قياس الضغط ، يرمز له بـ: cmHg.
• وتستخدم هذه الوحدة في قياس الضغط على ارتفاعاتٍ مختلفةٍ من سطح الكرة الأرضيّة، وكذلك في قياس الضغط في الأدوات المستخدمة في المصانع، ويعد العالم الإيطالي “إيفانجيليستا تورتشيللي” هو أول من اكتشف جهاز الباروميتر الذي يستخدم في قياس الضغط الجوي في ارتفاعاتٍ مختلفةٍ على سطح الأرض، ويساوي 76 من السنتيمتر من الزئبق 101325 من الباسكال
• وبتعبير رياضي:76cmHg = 101325 Pa.

الميلليمتر الزئبقي

هي وحدة مانوميترية لقياس الضغط ويرمز لها بـ mm Hg ملم زئبق، والتي كانت تُعرف في السابق بأنّها الضغط الإضافي الناتج عن عمودٍ من الزئبق بارتفاع ميليمتر واحد، أما في الوقت الحاضر فهي تساوي بدقةٍ أكبر 13.5951× 9.80665= 133.322387415 باسكال.

ضغط جوي تقني

تختصر بجوٍ تقنيٍّ ويرمز بها بـat، وهي أيضًا لا تتبع لنظام الوحدات الدولي والتي تساوي كيلو غرام ثقلي في سم2، وأيضًا فإنّ 1 ضغط جوي تقني يساوي 98.0665 كيلوباسكال، والذي يعادل تقريبًا 0.96784 ضغطًا جويًّا نظاميًّا.

ضغط جوي

هي عبارةٌ عن وحدةٍ عالميةٍ لقياس الضغط والتي يرمز لها بـ atm، والتي تم اعتمادها عام 1945م بأنّها تساوي بدقة 1,013,250 داين/سم2، والذي يعادل 101,325 باسكال.

باوند ثقلي في البوصة المربعة

تعادل 6,894.76 باسكال و68.948×10−3بار، كما أنّها تساوي 68.046×10−3 ضغط جوي و51.715 بارًا.

بساي psi

هي وحدة ضغطٍ أو إجهادٍ يعبر عنها بأنها قوة باوند ثقلي واحد في البوصة المربعة

1 Psi = 6895 N/m2

1 bar = 14.5038 psi