الضغط الجوي

الضغط الجوي
تعطى أهمية كبيرة في علم الطقس للغط الجوي سواء الموجود على سطح الارض أو الذي يتواجد على ارتفاعات متعددة عنه. وترسم بين حين وآخر خرائط متعددة لتوزيع الضغط ، كما اخترعت اجهزة متعددة لقياسه. ومع ذلك فان هذا الاهتمام المنصب على الضغط الجوي ليس من أجل ان نتعرف على طبيعته فقط. فنحن مثلا لا نريد أن نعرف ماسيكون عليه مقدار الضغط الجوي في اليوم القادم انما نريد أن نعرف هل سيكون ذلك اليوم ممطراً أو بارداً او حاراً ، أو أن الرياح شديدة او قليلة السرعة ذلك هناك علاقة وثيقة بين حالة الضغط الجوي القادمة وبين حدوث مثل تلك الظواهر الجوية.
ونقدص بالضغط الجوي على سطح الارض وزن عمود الهواء الذي يمتد من مساحة ما على الارض حتى نهاية الغلاف الجوي وغالباً ماتكون تلك المساحة سنتمتر مربع واحد. ويعتبر المليبار millibar وحدة القياس الرئيسية التي يستعملها المختصون بالطقس هذه الايام. ويعادل المليبار 1/ 1000 من البار bar وهذا يعادل بدوره مليون داين (×) على السنتمتر المربع الواحد. ويبلغ متوسط الضغط الجوي على سطح البحر وفي الظروف الاعيادية 1013 مليبار وهي تعادل 760 ميلمتر زئبق أو 29.92 بوصة من الزئبق.
وتعادل كتلة الهواء الذي يحيط بالارض احاطة تامة 5 × 1018 ويبن هذا الرقم مدى عظمة وزن وأهميةة هذا الغلاف.
ويقاس الضغط الجوي عادة بأجهزة تعرف باسم البارومترات وهي على أنواع عديدة اشهرها البارومتر الزئبقي ويتكون من أنبوب من الزجاج طولها متر واحد ومساحة قاعدتها 1سم مربع وتكون مغلوقة من طرق واحد وتملأ بالزئبق الذي يتصف بكثافته العالية ( 13.6) كما أنه لايلتصق ولا تفاعل مع زجاجة الانبوب. وينكس طرف الانبوبة المفتوح داخل اناء فيه زئبق حيث نجد أن ارتفاع الزئبق في الانبوبة سوف يهبط لحد ارتفاع 76 سم اذا كنا قد وضعنا البارومتر عند مستوى سطح البحر. وتوجد الآن اجهزة دقيقة وحساسة من البارومترات الزئبقية اشهرها نوع Fortin الذي يستعمل بنطاق وااسع في الولايات المتحدة ويتصف هذا الجهاز بان الزئبق يكون مثبتا فيه وأن الزئبق لاينسكب عندما ننقل الجهاز من مكان لآخر كما انه من الممكن تثبيت الجهاز عمودياً، كما ويثبت مع الجهاز عادة جعاز لقياس درجة الحرارة ( شكل رقم 13).
ومن الاجهزة الاخرى التي تتعمل في قياس قيمة الضغط الجوي البارومتر المعدني ويتكون من علبة معدنية غير سميكة الجدران ومخلخلة الضغظ الجوي حيث يؤشر عليها مقدار الضغط الجوي الموجود، ويعتبر الباروميتر المسجل Barograph شبيها بالبارومتر المعدني الا أنه يختلف عنه في أن النوابض تنتهي بمؤشر طويل يسجل على ورقة بيانية ملفوفة على اسطوانة دوارة أقيام الضغط الجوي في الفترة التي تثبت على تلك الورقة البيانية ( شكل رقم – 14 - ).
العوامل المؤثرة في الضغط الجوي:
وتتباين قيمة الضغط الجوي من وقت لآخر ومن مكان لآخر على سطح الارض . وقد دلت الدراسات العلمية العديدة أن اقيام الضغط تتأثر بعدة عوامل هي:
1. درجة الحرارة التي تسود الهواء:
حيث ينخفض الضغط الجوي بارتفاع درجات الحرارة وذلك لأن الهواء عندما يسخن يتتمدد الأمر الذي يضطر قسم ممنه لأن ينتقل الى جهة أخرى ويؤدي ذلك الى نقص وزن عمود الهواء وقلة ضغطه. في حين عندما تهبط درجة حرارة الهواء فانه سوف يتقلص وينكمش ويصغر حجمه فيضاف هواء جديد اليه مما يزيد وزنه ويزداد ضغطه الجوي . ان درجة حرارة الهواء يكون بواسطة التوصيل المباشر او بواسطة امتصاصه للاشعاع المباشر وغير المباشر او بواسطة انطلاق الحرارة الكامنة في بخار الماء عند تكاثفه.
وتحدث العمليتين الاوليتين في الهواء القريب من سطح الارض، أما بالنسبة للعملية الثالثة فأنها تحدث خلال نطاق السحب ولذا فان تأثيرها قليل على الضغط الجوي وأنماطه عند سطح الارض.
ويفقد الغلاف الغازي حرارة بواسطة الاشعاع بصورة رئيسية وتحدث هذه العملية خلال كل الغلاف الغازي الا أنها تكون على أشدها قرب سطح الارض.
1. مقدار بخار الماء الموجود في الهواء
حيث يتناسب الضغط الجوي بصورة عكسية مع كمية بخار الماء الموجود في الهواء ونظراً لأن كثافة بخار الماء تكون اقل من الهواء فانه عندما ترداد كمية بخار الماء في هواء منطقة مايقوم بازاحة جزء من هواء تلك المنطقة ليحل مكانه فتنخفض قيمة الضغط الجوي فيها. ويحدث العكس عندما تقل كمية بخار الماء في هاء منطقة ما.
3. الارتفا ع والانخفاض عن مستوى سطح البحر.
حيث ترتفع كميات الضغط الجوي كلما انخفضنا عن مستوى سطح البحر بسبب زيادة طول عمود الهواء وبالتالي زيادةة وزنه وضغطه الجوي ويحدث العكس تماماً عندما نرتفع فوق مستوى سطح البحر حيث يقصر طول عمود الهواء وينخفض ضغطه الجوي كما أن الهواء يتراكم في الجهات القريبة من سطح الارض ويتخلخل بشكل سريع عندما نرتفع عن سطح الارض. ويمكن حساب قيمة انخفاض الضغط الجوي في القسم الاسفل من الغلاف الجوي وتحت ظروف الحرارة الاعتيادية بمعدل 1/ 13 من قراءة الضغط المستعملة لكل 274,32 متر ارتفاعاً. فاذا كان الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر 76.2 فانه سوف يصبح 73.66 سم عند ارتفاع 274.32 متر عن مستوى سطح البحر وفي ارتفاع 548.64 متر سوف يقل بـ 1/ 30 من 73.66 سم ( 2.46 سم) اي تصبح قيمة الضغط الجوي 71,19 سم، وهكذا .... فاننا عندما نصل الى ارتفاع 5638 مترا نكون قد وصلنا الى نصف الضغط الجوي.
وعند قراءة البارومترات يجب ان تراعي النقاط التالية:
1. إجراء تعديلات على القراءة استنادا لموقع المنطقة عن عن مستوى سطح البحر وبموجب جداول خاصة.
2. اجزاء تعديلات تبعاً لدرجة الحرارة لأن زئبق البارومتر يتمدد أو يتقلص تبعاً للحرارة السائدة وتوجد جداول خاصة ممدة لهذا الغرض.
3. اجراء تعديلات تبعاً البارومتر على خط العرض لأن الجاذبية الارضية تتباين على خطوط العرض المختلفة وهذا يؤثر بدوره على الزئبق ، ولذا اعتبرت قوة الجاذبية السائدة عند خط عرض 45 هي الاساس ووضعت جداول دقيقة لتأثير قوة الجاذبية على الزئبق في كل خطوط العرض.
4. حساب مدى دقة الجهاز المستعمل عن الجهاز القياسي .
وترسم أقيام الضغط الجوي لأي منطقة وفي أي وقت على الخرائط بشكل خطوط تعرف باسم خطوط الضغط الجوي المتساوي ( الايزوبار) (Isobar) وتربط هذه الخطوط بين المناطق التي تكون ضغوطها الجوية متساوية.
وعندما تكون خطوط الضغط المتساوي متقاربة من بعضها فان هذا يعني وجود اختلاف كبير في الضغط بين منطقتين متجاورتين ومعنى ذلك أن منحدر الضغط Pressure gradient يكون كبيراً (Steep) ويكون المنحدر قليلاً (gentle ) عندما تتباعد الايزوبار عن بعضها. وسنعرف فيما يأتي من الفصول قيمة هذه الحقائق على الطقس والمناخ ويجب ان نعلم أننا عندما نريد رسم الايزوبار يجب ان نعدل في قيام الضغط في المناطق التي نريد اظهارها على الخارطة الى مايجب أن تكون عليه عند مستوى سطح البحر.
ان أهم خرائط خطوط الايزوبار التي يهتم بها الجغرافيون هي خرائط العالم التي تمثل عليها الايزوبار لشهر كانون الثاني وشهر تموز لانها تعطي صورة شاملة لطبيعة الضغط ومناطقه الكبرى على سطح الارض في الصف والشتاء . وهذا ما سنورده لاحقاً.
السير اليومي للغط الجوي
في ظروف الجو الاعتيادية يظهر أن هناك انطباقاً عكسياً بين سير الحرارة اليومي وبين سير الضغط اليومي ففي الوقت الذي تسجل فيه درجات الحرارة العظمى يكون الضغط الجوي في منطقة معينة واطئا في حين يكون الضغط مرتفعاً في الفترة التي تسجل فيها درجات الحرارة الصغرى.
ان الصورة التي بيناها غالباً ماتتغير ذلك ان الضغط الجوي في منطقة معينة يرينا تغيراً مستمراً من ساعة لاخرى ومن يوم لآخر بسبب انظمة الضغط الكبيرة. وتظهر هذه التغيرات اليومية بصورة واضحة في العروض الوسطى حيث يكون نشاط الاعاصير على اشده. أما في المناطق المدارية فان البارومترات لا تتذبذب كثيرا الا حين يمر اعصار مدارى فوق المنطقة.