مكونات الضغط الجوي
- يتكون من العديد من الغازات ، ولكن أهمها النيتروجين الذي يمثل 78٪ من حجم الهواء ، والأكسجين الذي يمثل 21٪ ، ويمثل 99٪ من حجم الهواء.
- بالنسبة لنسبة الوحدة المتبقية ، فهي تمثل نسبًا صغيرة جدًا من الغازات المختلفة مثل ثاني أكسيد الكربون والنيون والهيدروجين والأرجون والهيليوم والأوزون.
خصائص الضغط الجوي
- كلما ارتفعنا فوق سطح الأرض ، والذي يمثله مستوى سطح البحر ، ينخفض الضغط الجوي ، لأن ارتفاع عمود الهواء يتناقص.
- في المناطق الحارة ، وخاصة في المناطق المدارية ، يتشكل ضغط جوي منخفض ، بسبب حقيقة أن الزيادة في درجة الحرارة تدفع جزيئات الهواء ضد بعضها البعض ، مما يؤدي إلى تكوين جو بكثافة أقل.
- في المناطق الباردة مثل المناطق القطبية ، يحدث عكس ما سبق ، حيث يؤدي انخفاض درجة الحرارة إلى اقتراب جزيئات الهواء من بعضها البعض ، مما يؤدي إلى جو عالي الكثافة.
- أي ضغط تكون وحدته نيوتن / متر 2 أو باسكال قوة مقسومة على المنطقة ، لكن الضغط الجوي له وحدات مشتركة أهمها الغلاف الجوي (atm) وأيضًا الشريط الذي يساوي 0.987 الغلاف الجوي.
تاريخ قياس الضغط الجوي
- يمكن قياس الضغط الجوي على أنه كمية فيزيائية ، لكن كثافة الهواء ، كما رأينا ، متغيرة وليست موحدة مثل السوائل ، لذلك دعونا نستخدم عمودًا من السائل لموازنة عمود الهواء.
- استخدم العالم الإيطالي توريشيلي مقياسًا. البارومتر هو أنبوب يبلغ طوله مترًا واحدًا ، وخالٍ من الهواء ومليء بالزئبق. يتم وضع فوهة الأنبوب في قاع وعاء مملوء بالزئبق أيضًا.
- هناك معلومات مثبتة تفيد بأن السوائل على نفس المستوى تتعرض لنفس الضغط ، لذلك يتناقص عمود الزئبق حتى يصبح 76 سم ؛ لحدوث التوازن.
- سطح حاوية الزئبق وأي نقطة على نفس المستوى داخل الأنبوب تعرض لنفس الضغط ، وعندما أحسب الضغط لتلك النقطة ، يكون الضغط الجوي عند السطح.
- تشكلت مساحة في الجزء العلوي من الأنبوب تسمى مساحة Torricelli.
- قانون حساب الضغوط = الكثافة * الارتفاع * تسارع الجاذبية ، كثافة الزئبق = 13600 كجم / م 3 ، تسارع الجاذبية = 9.81 م / ث 2 ، ارتفاع الزئبق = 0.76 متر.
- الإجابة النهائية هي 101325 نيوتن / م 2 أو باسكال ، والتي تساوي 1.013 بار ، والتي حصلنا عليها باستخدام مقياس الزئبق.
البارومتر المعدني (Anoroid)
- جهاز لقياس الضغط الجوي يتكون من خلية معدنية ونظام ميكانيكي لرفع الخلية ومؤشر وجسم أسطواني يحتوي على هذه المحتويات.
- الخلية المعدنية عبارة عن أسطوانة مصنوعة من معدن مرن بسماكة موحدة وملحومة بدقة ومفرغة جزئيًا.
- أي زيادة في الضغط الجوي تتجلى بضغط الأسطوانة المعدنية ، وأي حركة بسيطة للخلية المعدنية تؤدي إلى حركة حلقات الرفع التي تتحكم في الإبرة.
- أي انخفاض في الضغط الجوي يؤدي إلى توسع الخلية المعدنية.
- المقياس المعدني خفيف الوزن ، وقد تصبح الأسطوانة غير مستوية بعد فترة من الزمن ، لذا فهي تحتاج إلى معايرة دورية.
الباروغرام
- أداة تقيس التغيرات في الضغط الجوي ، وتتكون من خلية معدنية ، وأسطوانة دوارة مغطاة بورق رسم بياني ، وقلم ، ورافعة.
- يتم ضغط الخلية المعدنية مع زيادة الضغط الجوي ، وتنقل الرافعة حركة الخلية المعدنية إلى القلم ، ويتحرك القلم لأعلى.
- عندما ينخفض الضغط الجوي ، تتوسع الخلية ويتحرك العمود إلى أسفل.
- في النهاية نحصل على قطعة من ورق الرسم البياني ، والتي تمثل التغير في الضغط الجوي بمرور الوقت.
عوامل الضغط الجوي
- ذكرنا من قبل عاملين من أهم العوامل لتغيير الضغط الجوي ، مثل درجة الحرارة وموقعنا فيما يتعلق بمستوى سطح البحر.
- هناك أيضًا رطوبة ، عندما يتحول الماء إلى بخار ، يصبح الهواء رطبًا ويكون ضغط الهواء الرطب أقل من ضغط الهواء الجاف.
- يلعب الموقع من مركز الأرض دورًا مهمًا. المواقع القريبة من مركز الأرض ، مثل المناطق القطبية ، لها قوة جاذبية قوية ، ويظهر الضغط الجوي في أقوى حالاته هناك.
- تنخفض جاذبية الأرض في المناطق المدارية ؛ نظرا لبعدها عن مركز الأرض ومعها ينخفض الضغط الجوي.
العلاقة بين الضغط الجوي والرياح
- يتم تمثيل الرياح بالحركة الأفقية للهواء من نقطة إلى أخرى نتيجة لاختلاف الضغط الجوي.
- تتحرك الرياح من نقاط الضغط الجوي المرتفع إلى نقاط الضغط الجوي المنخفض نتيجة لقوة تسمى قوة الضغط المتدرجة.
- يميز العلاقة بين الضغط الجوي والرياح ، بشكل عام ، تأثير كوريوليس ، ما عدا عند خط الاستواء ، وهو استثناء.
- أي تشويه ظاهر في حركة جسم ما ، أي الريح ، عندما يكون الراصد ضمن الإطار المرجعي الدوراني ، الذي يمثله كوكب الأرض ، يسمى كوريوليس.
- تتحرك الريح بطريقة منحنية نتيجة لقوة كوريوليس الخيالية ، فلا تصل إلى نقاط الضغط المنخفض ، بل تصل إلى الغرب إذا أتت من النصف الجنوبي ، وشرقها إذا أتت من الشمال. .
- قوة كوريوليس هي التي تجعل الرياح تدور عكس اتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الشمالي وفي اتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الشمالي.
- عندما تلتقي التيارات الهوائية حول نقاط الضغط المنخفض ، تتشكل حركة لولبية ، تُعرف في علم الأرصاد الجوية بالإعصار.
- تحدث الرياح الجيوستروفية نتيجة قوى متساوية ، قوة كوريوليس وقوة تدرج الضغط ، وهي موازية لأشرطة تساوي الضغط ، وهي خطوط تربط نقاط ضغط متساوية.
- يتم إنجاز المعادلة الجيوستروفية عند خط الاستواء.
وصف الريح
- يتم وصف اتجاه الريح بالاتجاه الذي أتت منه ، على سبيل المثال ، الرياح الشمالية ، وهي ريح تأتي من الشمال وتتجه جنوبا.
- تقاس سرعة الرياح بالأميال أو الكيلومترات في الساعة.
أنواع الرياح الدائمة
1- الرياح المعاكسة
- تُعرف باسم الرياح الغربية باللغة الإنجليزية ، وهي تمتد على نصفي الكرة الأرضية الجنوبي والشمالي.
- الاتجاه المعاكس للرياح هو الجنوب الغربي والغرب في نصف الكرة الشمالي ، والشمال الغربي والغرب في نصف الكرة الجنوبي.
2- الرياح التجارية
- ما يسمى لأن التجار كانوا ينتفعون بتحريك سفنهم.
3- الرياح التجارية
- وهي تهب من منطقة الضغط العالي الواقعة خارج المناطق المدارية إلى المنخفض المداري ، بمتوسط سرعة يتراوح بين عشرة وأربعة وعشرين كيلومترًا في الساعة.
- اتجاه الرياح التجارية شمالي شرقي في نصف الكرة الشمالي والجنوب الشرقي في نصف الكرة الجنوبي.
4- الرياح القطبية
- تهب من مناطق ذات ضغط قطبي مرتفع باتجاه نقاط ضغط منخفض بالقرب من دوائر القطب الشمالي والقطب الجنوبي.
- اتجاه الرياح القطبية شمالي شرقي وشرقي في نصف الكرة الشمالي ، وجنوبي شرقي وشرقي في نصف الكرة الجنوبي.
أنواع الرياح المحلية
1- رياح ميسترال
رياح باردة من الشمال تهب على وادي الرون الذي يقع في الجنوب الشرقي من فرنسا.
2- رياح السموم
الجو حار مع رياح عنيفة ، حيث يمكن أن تتجاوز درجة حرارته أربعة وخمسين درجة مئوية. وهي تضرب سوريا وفلسطين والأردن وكذلك صحاري شبه الجزيرة العربية.
3- رياح الخمسينيات
رياح جافة من الجنوب الشرقي تأتي من الصحراء الكبرى وتحمل آلاف الأطنان من الرمال. للوصول إلى مصر والشام والجزيرة العربية.
4- الرياح الموسمية
- هناك رياح موسمية صيفية و رياح موسمية شتوية.
- تسود الرياح الموسمية في المنطقة الاستوائية ، وأهمها في جنوب وشرق آسيا.
- تهب هذه الرياح في اتجاهين متعاكسين من موسم إلى آخر ، كما تمتد إلى بحر العرب والمحيط الهندي.
- تهب لمدة ستة أشهر من الشمال الشرقي ، وستة أشهر من الجنوب الغربي ، ومن الجزء الأول يجف ، ومن الجزء الآخر رطب.
أنواع الرياح اليومية
1- رياح نسيم البحر
ظاهرة تحدث خلال النهار بالقرب من الشواطئ ، حيث تقوم الشمس بتسخين الأرض ، مما يخلق نقاط ضغط منخفضة وتتحرك الرياح نحو الشاطئ.
2- رياح النسيم الأرضي
- ظاهرة تحدث ليلاً في البحيرات والبحار ، حيث تبرد الأرض أسرع من الماء وينتقل الهواء البارد من اليابسة إلى البحر بعد ارتفاع هواء البحر الدافئ.