تعريف الضغط الجوي جغرافيا
تعريف الضغط الجوي جغرافيا، هو وزن عمود من الهواء في المقطع العرضي لكل وحدة مساحة، وارتفاعه يساوي سمك الغلاف الجوي. الضغط الجوي = 1 ضغط جوي، يحتوي على مجموعة متنوعة من الغازات (بالإضافة إلى الغازات الأخرى، النيتروجين 78٪ والأكسجين 21٪).
محتويات المقال
[ عرض ]
ما هو الضغط؟
- الضغط بالمعنى العلمي يشير إلى القوة التي تؤثر على وحدة المساحة، ووحدة القوة هي نيوتن، والمساحة هي وحدة المتر المربع، لذلك فإن وحدة الضغط هي نيوتن / متر مربع وهي معروفة في باسكال.
- والضغط رياضيًا يساوي القوة المؤثرة على السطح مقسومة على المنطقة السطح.
- بمعنى آخر إذا تم تطبيق قوة رأسية مقدارها 4 نيوتن على مساحة سطح تبلغ 2 متر مربع، فإن قيمة الضغط ستكون 4 نيوتن / 2 متر مربع، أي ما يعادل 2 نيوتن / متر مربع، أي 2 باسكال.
شاهد أيضًا: ما هو الجهاز المستخدم في قياس الضغط الجوي
تعريف الضغط الجوي
- الضغط الجوي يسمى الضغط الباروميتر وهو القوة التي يمارسها العمود الجوي بالنسبة لمساحة الوحدة، أي أنها كمية كبيرة من الهواء في منطقة ما.
- وهناك عدة وحدات لقياس الضغط الجوي، منها: البوصة والمليمتر الزئبقي، كيلوباسكال ومليبار.
- يبلغ الضغط القياسي عند مستوى سطح البحر حوالي 760 مم (29.92 بوصة) من الزئبق، ويقاس بـ 101.325 كيلو باسكال و1013.25 ملي بار.
- الفرق بين هذه القيم صغير جدًا، على سبيل المثال: أعلى وأدنى ضغط تم تسجيله عند مستوى سطح البحر القيمة 32.01 بوصة في وسط سيبيريا و25.9 بوصة في إعصار جنوب المحيط الهادئ.
أجهزة قياس الضغط الجوي
- يعتبر الضغط الجوي كمية فيزيائية قابلة للقياس الكمي، والتي أثبتها العالم الإيطالي إيفانجليستا طور شلي عام 1643.
- يبلغ طول الأنبوب الزجاجي الجاف مترًا واحدًا، ثم يملأ بالزئبق ثم يُغلق بسدادة، ثم يوضع رأسياً فوق خزان الزئبق، بعد إزالة السدادة.
- لاحظ العالم أن جزءًا من الزئبق ينبعث من الأنبوب ويترك عمودًا من الزئبق يبلغ ارتفاعه 760 مم.
- أي 0.76 سم ولا يوجد هواء فوق العمود يتم قياس الضغط الجوي بواسطة العديد من الأجهزة والجهاز المستخدم لقياس ضغط الهواء هو كما يلي:
1- الباروميتر الزئبقي
- يتم استخدام البارومتر الذي اخترعه عالم إيطالي إيفانجليستا طور شلي في المختبر، وعند استخدامه لقياس الضغط الجوي، فإن الارتفاع الذي يفصل بين سطحين البارومتر هو القيمة البارومترية.
2- الباروميتر المعدني
- اخترع العالم الفرنسي لوسيان فيدي الجهاز عام 1843، ويستخدم وسادة معدنية مفرغة من الهواء لتمثل شيئًا يشبه الغشاء.
- تنتقل الحركة لأعلى ولأسفل للوسادة كحركة دائرية من خلال تصميم ميكانيكي معقد، ويتم قياس ضغط الهواء من خلال هذه الحركة.
3- الباروغراف أو الباروميتر المسجل
- هناك أسطوانة يمكنها تدوير الساعة، ويمكن للقلم أن يتحرك لأعلى ولأسفل بدقة عليها، لأن قيمة الضغط الجوي تُسجل في محطة الرصد الجوي طوال اليوم.
ملحوظة
تظهر النتائج أن قيمة الضغط تتغير مع الارتفاع، إذا كانت قيمة الضغط معروفة في منطقة معينة، فيمكن حساب الارتفاع، والعكس صحيح لذلك كلما زاد الارتفاع قلت قيمة الضغط الجوي للمنطقة.
نقطة غليان الماء
- بحكم التعريف، يغلي الماء عند درجة حرارة 100 درجة مئوية، نقطة الغليان هي درجة الحرارة التي يكون عندها ضغط البخار مساويًا لضغط الماء المحيط.
- لذلك تنخفض درجة غليان الماء عند ضغط منخفض وترتفع عند ضغط مرتفع، هذا هو السبب في أن الطهي على ارتفاعات أعلى يستغرق وقتًا أطول من المعتاد.
- يمكن تحديدها من خلال معرفة درجة غليان الماء عند هذا الارتفاع، استخدم الرحالة والمستكشفون هذه الطريقة في القرن التاسع عشر لتحديد ارتفاع المنطقة التي زاروها.
العوامل المؤثرة في الضغط الجوي
1- درجة الحرارة
- مع ارتفاع درجة الحرارة، تنخفض كثافة الهواء وتتوسع، مما يؤدي إلى انخفاض الضغط الجوي (علاقة عكسية)، لأن المنطقة الاستوائية لديها.
- ضغط منخفض بسبب ارتفاع درجة الحرارة، كما أن المنطقة القطبية لديها ضغط مرتفع بسبب انخفاض درجة الحرارة.
2- الارتفاع عن مستوى سطح البحر
- يتولد ضغط الهواء بسبب وزن الهواء، وبالتالي يكون ضغط الهواء عند مستوى سطح البحر أعلى، ويقل ضغط الهواء مع زيادة الارتفاع.
- لأن الهواء العلوي أخف وأقل كثافة (يتناسب عكسيا)، إذا ارتفع من مستوى سطح البحر بمقدار 5 كيلومترات، سينخفض ضغط الهواء إلى النصف.
- إذا ارتفع من مستوى سطح البحر بمقدار 11 كيلومترًا، سينخفض ضغط الهواء أيضًا إلى الربع، يؤدي الضغط المنخفض إلى صعوبة التنفس.
3- الرطوبة
- عندما يتغير الماء من حالة سائلة إلى حالة غازية ويتبخر، يطلق عليه رطوبة الهواء.
- وعندما يتبخر الماء يصبح الوزن أخف لذلك يرتفع، ومقارنة بالهواء الجاف ينخفض ضغط الهواء الرطب، وتتغير كمية بخار الماء مع الوضع وتغير وذلك بسبب ضغط الهواء أيضا من وضع إلى آخر.
4- الجاذبية الأرضية
- عندما نبتعد عن مركز الأرض، تقل جاذبية الأرض لأن المناطق القطبية أقرب إلى مركز الأرض من المنطقة الاستوائية، وبعبارة أخرى فإن ضغط الهواء فيها أعلى منه في المناطق الاستوائية، بمعنى آخر العلاقة بين الجاذبية وضغط الهواء طردية.
5- دوران الأرض
- إن دوران الأرض ناتج عن قوة الطرد المركزي، ولقوة الطرد المركزي تأثير كبير في المناطق الاستوائية، ولكن أقل في المناطق القطبية حيث تدفع قوة الطرد المركزي الأجسام بعيدًا عن مركزها.
- وبالتالي تؤثر على ضغط الهواء، بالمقارنة مع المناطق القطبية لا يوجد ضغط تقريبًا في المناطق الاستوائية.
نطاقات الضغط الجوي
- بسبب الاختلاف في درجة الحرارة، يتغير الضغط الجوي من مكان إلى مكان آخر، يتغير نطاق درجة الحرارة مع زاوية سقوط ضوء الشمس، لذلك تنقسم الأرض إلى نطاقات موجية مختلفة، كما هو موضح أدناه:
شاهد أيضًا: الرصد الجوي على سطح الارض
1- نطاق الضغط الجوي المرتفع القطبي
بسبب الهواء شديد البرودة، تتشكل هذه المنطقة عند القطب.
2- نطاق الضغط الجوي المنخفض الاستوائي
يتركز النطاق بين خط عرض خمس درجات جنوبًا وخمس درجات شمالًا بسبب ارتفاع درجة الحرارة على مدار العام، يتحرك الحزام حسب حركة الشمس الظاهرة في الشتاء والصيف.
3- نطاق الضغط الجوي المنخفض قرب الدائرتين القطبيتين
- نظرًا للتيارات الهوائية الصاعدة، فإن هذين النطاقين يقتصران على ما بين 45-60 درجة شمالًا وخط عرض جنوبيًا.
- يتم تشكيل نطاقي التردد هذين بواسطة دوائر القطب الجنوبي والقطب الشمالي.
- تهب الرياح القطبية من المناطق القطبية إلى المنطقتين، مكان بارد بشكل طبيعي.
4- نطاقا الضغط الجوي القطبي المرتفع
يتشكل هذان الشريطان عند القطبين وفقًا للهواء النازل لأنه شديد البرودة، تتطور الرياح الشديدة القادمة من هاتين المنطقتين في اتجاه ضغط منخفض شبه شديد.
تأثير الضغط الجوي على الإنسان
- يمكن للبشر أن يعيشوا على ارتفاع ست كيلومترات فوق مستوى سطح البحر لأنه بعد ذلك وبسبب كثافة الهواء المنخفضة وضغطه المنخفض، لن يتمكن الشخص من الحصول على ما يكفي من الأكسجين لتغذية الدماغ.
- وتجدر الإشارة إلى أنه إذا كان الشخص يقضي وقتًا أطول في المناطق المرتفعة، فإن جسمه سيتكيف مع انخفاض محتوى الأكسجين.
- ولهذا السبب يتعين على المتسلقين البقاء في المناطق الجبلية لبضعة أيام قبل التسلق من أجل تكييف أجسامهم مع هذه الأجواء.
- والطائرات التي تحلق على ارتفاعات تزيد عن 9 كيلومترات مزودة بنظام ضغط، سيقوم النظام بزيادة كثافة وضغط الهواء الداخلي حتى يصبح مساوياً للضغط في المناطق المنخفضة.
تأثير نقص الضغط الجوي على صحة الإنسان
- هناك العديد من الأعراض الصحية المرتبطة بانخفاض ضغط الهواء، وأكثر الأعراض وضوحًا بالنسبة للإنسان هي:
- نقص عميلة التأكسج، تحدث هذه الظاهرة مع زيادة ارتفاع الشخص، وبالتالي ينخفض الأكسجين المتاح.
- وكلما زاد الارتفاع بشكل أسرع، ستكون حالة نقص الأكسجة سريعة، لكن جسم الإنسان ليس لديه فرص كافية للتكيف مع هذا الموقف.
- يعتبر داء المرتفعات الحاد أكثر شيوعًا في بيئات جبال الألب، ويعتمد حدوثه على العديد من العوامل، على سبيل المثال: معدل التسلق، ومدة الإقامة على ارتفاعات عالية، وتحمل كل شخص.
- الوذمة الرئوية في المناطق المرتفعة، تؤثر هذه الحالة على 0.5٪ -2٪ من الأشخاص في المناطق المرتفعة، والتي قد تكون ناجمة عن أمراض ناتجة عن العيش في مناطق مرتفعة.
- وهذا معروف يرتفع هذا المرض لمدة 6-96 ساعة في المناطق المرتفعة.
- الوذمة الدماغية في المرتفعات، وهي مرض الجبال الحاد.
- نزيف شبكية العين: عادة ما تكون هذه الحالة بدون أعراض، وهي ناتجة عن زيادة تدفق الدم في الشبكية والتوسع الهائل في الأوعية الدموية بسبب انخفاض مستويات الأكسجين.
تأثيرات أخرى للضغط الجوي على الإنسان
- تتمثل إحدى وظائف جلد الإنسان في التكيف مع التغيرات في ضغط الهواء البشري، لكن التجاويف في الجسم مثل تجويف الأذن والرئتين، لا تؤدي هذه العملية تلقائيًا.
- لذلك نظرًا لاختلاف ارتفاع الجسم، عندما يتغير ضغط الهواء قد يمكن أن يحدث الطنين على السطح، مثل تسلق جبل أو الصعود على متن طائرة.
شاهد أيضًا: تعريف الضغط الجوي والرياح
في نهاية رحلتنا مع تعريف الضغط الجوي جغرافيا، يعد الضغط الجوي ذات أهمية كبيرة لاستمرار حياة الإنسان وزيادته أو نقصانه يؤثر على حياة الإنسان بالسلب وقد وضحنا في هذا المقال كل ما يتعلق بالضغط الجوي ومناطق ارتفاعه وانخفاضه.