الضغط الجوي والرياح

الضغط الجوي والرياح، من تعريف الضغط الجوي وعلاقته بالهواء، يترتب على ذلك أنه عمود من الهواء، والذي يقاس مثل أي ضغط من خلال حساب القوة الفعالة وتقسيمها على منطقة المقطع العرضي، و القوة هي وزن العمود نفسه.

مكونات الضغط الجوي

• يتكون من العديد من الغازات، ولكن أهمها النيتروجين الذي يشكل 78٪ من حجم الهواء والأكسجين، والذي يشكل 21٪ ويشكل 99٪ من حجم الهواء.
• تمثل وحدة النسبة المئوية المتبقية نسبًا صغيرة جدًا من الغازات المختلفة مثل ثاني أكسيد الكربون والنيون والهيدروجين والأرجون والهيليوم والأوزون.

أنظر أيضا: الأرصاد الجوية على سطح الأرض

خصائص الضغط الجوي

• عندما نرتفع فوق سطح الأرض، والذي يمثله مستوى سطح البحر، ينخفض ​​الضغط الجوي بسبب انخفاض ارتفاع عمود الهواء.
• في المناطق الحارة، ولا سيما المناطق الاستوائية، يتشكل ضغط جوي منخفض لأن ارتفاع درجة الحرارة يدفع جزيئات الهواء بعيدًا، مما يخلق جوًا أقل كثافة.
• يحدث العكس في المناطق الباردة، مثل المناطق القطبية، حيث يتسبب الانخفاض في درجة الحرارة في اقتراب جزيئات الهواء من بعضها البعض، مما يؤدي إلى جو عالي الكثافة.
• أي ضغط تكون وحدته نيوتن / متر 2 أو باسكال قوة مقسومة على المساحة، لكن الضغط الجوي له وحدات مشتركة، وأهمها الغلاف الجوي (atm) وأيضًا بار، والذي يساوي 0.987 من 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 عمود السائل لموازنة عمود الهواء.
• استخدم العالم الإيطالي تورسيلي البارومتر، وهو عبارة عن أنبوب بطول متر خالٍ من الهواء مملوء بالزئبق، وتقع فوهة الأنبوب في قاع وعاء مليء بالزئبق أيضًا.
• هناك معلومات معينة تقول أن السوائل على نفس الارتفاع تقع تحت نفس الضغط، لذلك ينخفض ​​عمود الزئبق إلى 76 سم ؛ حتى يتم الوصول إلى التوازن.
• تعرض سطح وعاء الزئبق وأي نقطة على نفس المستوى داخل الأنبوب لنفس الضغط، وعندما أحسب الضغط لتلك النقطة يكون الضغط الجوي على السطح.
• يتكون تجويف يسمى فراغ Torcelli في الجزء العلوي من الأنبوب.
• حساب الضغوط = الكثافة * الارتفاع * تسارع الجاذبية، كثافة الزئبق = 13600 كجم / م 3، تسارع الجاذبية = 9.81 م / ث 2، ارتفاع الزئبق = 0.76 م.
• النتيجة النهائية هي 101325 نيوتن / م 2 أو باسكال، أي 1.013 بار، نحصل على هذه النتيجة بمقياس الزئبق.

البارومتر المعدني

• جهاز لقياس الضغط الجوي يتكون من خلية معدنية ونظام رفع ميكانيكي للخلية ومؤشر وجسم أسطواني يحتوي على هذه المحتويات.
• الخلية المعدنية عبارة عن أسطوانة من معدن مرن بسماكة موحدة وملحومة بدقة ومفرغة جزئيًا.
• تظهر أي زيادة في الضغط الجوي بسبب ضغط الأسطوانة المعدنية، وأي حركة طفيفة للخلية المعدنية تتسبب في حركة حلقات الكامة التي تتحكم في المؤشر.
• يؤدي أي نقص في الضغط الجوي إلى تمدد الخلية المعدنية.
• البارومتر المعدني خفيف الوزن، ويجب ألا تكون الأسطوانة غير منتظمة بعد فترة من الوقت، لذلك يجب معايرتها بانتظام.

الباروغرام

• جهاز يقيس التغيرات في الضغط الجوي، ويتكون من خلية معدنية، وأسطوانة دوارة ملفوفة بورق رسم بياني، ودبوس، ورافعة.
• يتم ضغط الخلية المعدنية مع زيادة الضغط الجوي، وتنقل الرافعة حركة الخلية المعدنية إلى الدبوس، مما يتسبب في تحريك الدبوس لأعلى.
• عندما ينخفض ​​الضغط الجوي، تتوسع الخلية ويتحرك الدبوس لأسفل.
• أخيرًا، نحصل على ورقة رسم بياني يتغير عليها ضغط الهواء بمرور الوقت.

عوامل تغير الضغط الجوي

• ذكرنا سابقًا عاملين من أهم العوامل في تغير الضغط الجوي، مثل: ب- درجة الحرارة وموقعنا عند مستوى 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 رئيسيًا: الأماكن القريبة من مركز الأرض، مثل المناطق القطبية، لها جاذبية قوية، بحيث يحدث الضغط الجوي هناك في أقوى أشكاله.
• تنخفض جاذبية الأرض في المناطق المدارية ؛ نظرًا لكونه بعيدًا عن مركز الأرض، فإن الضغط الجوي يتناقص معه.

العلاقة بين الضغط الجوي والرياح

• تتمثل الرياح بالحركة الأفقية للهواء من نقطة إلى أخرى نتيجة لاختلاف الضغط الجوي.
• تتحرك الرياح من نقاط الضغط الجوي المرتفع إلى نقاط الضغط المنخفض نتيجة لقوة تسمى قوة التدرج الضغطي.
• تميز العلاقة بين الضغط الجوي والرياح بشكل عام تأثير كوريوليس، ما عدا عند خط الاستواء، وهو استثناء.
• يشير كوريوليس إلى أي تشوه واضح في حركة الجسم، وهنا الرياح، عندما يكون المراقب ضمن الإطار المرجعي الدوراني الذي يمثله كوكب الأرض.
• تتحرك الرياح منحنية بفعل قوة كوريوليس الخيالية، فلا تصل إلى نقاط الضغط المنخفض، بل إلى الغرب عندما تأتي من نصف الكرة الجنوبي وشرقها عندما تأتي من الشمال.
• تتسبب قوة كوريوليس في دوران الرياح عكس اتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الشمالي وعكس اتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الشمالي.
• عندما تلتقي التيارات الهوائية حول نقاط الضغط المنخفض، فإنها تخلق حركة لولبية معروفة في علم الطقس بالإعصار.
• تحدث الرياح الجيوستروفية نتيجة لقوتين متساويتين، قوة كوريوليس وقوة تدرج الضغط، وهي موازية لخطوط متساوية الضغط، وهي خطوط تربط نقاط ضغط متساوية.
• تتحقق المعادلة الجيوستروفية عند خط الاستواء.

وصف الريح

• يتم وصف اتجاه الريح بالاتجاه الذي أتت منه، فمثلاً الرياح الشمالية هي ريح تأتي من الشمال وتتجه نحو الجنوب.
• تقاس سرعة الرياح بالأميال أو الكيلومترات في الساعة.

أنواع الرياح الدائمة

1- الرياح المعاكسة

• تعرف في اللغة الإنجليزية بالرياح الغربية، وهي تنتشر عبر نصفي الكرة الأرضية الجنوبي والشمالي.
• اتجاه الرياح المعاكسة هو الجنوب الغربي والشمال الغربي في نصف الكرة الشمالي، والشمال الغربي والغرب في نصف الكرة الجنوبي.

انظر أيضًا: ما الجهاز المستخدم لقياس الضغط الجوي؟

2- الرياح التجارية

• كان يسمى بهذا الاسم ؛ لأن التجار استفادوا منه بنقل سفنهم.

3- الرياح التجارية

• ينفخ من منطقة الضغط العالي داخل منطقة الركود الاستوائية بسرعة متوسطة تتراوح من ستة عشر إلى أربعة وعشرين كيلومترًا في الساعة.
• اتجاه الرياح التجارية شمالي شرقي في نصف الكرة الشمالي والجنوب الشرقي في نصف الكرة الجنوبي.

4- رياح القطب الشمالي

• تهب من مناطق ذات ضغط قطبي مرتفع إلى نقاط ضغط خفيف بالقرب من الدائرة القطبية الشمالية والدائرة القطبية الشمالية.
• اتجاه الرياح القطبية شمالي شرقي وشرقي في نصف الكرة الشمالي والجنوب الشرقي والشرقي في نصف الكرة الجنوبي.

أنواع الرياح المحلية

1- ميسترال ويند

إنها رياح شمالية باردة تهب عبر وادي الرون في جنوب شرق فرنسا.

2- الرياح السامة

إنها رياح حارة وعنيفة، يمكن أن تتجاوز درجة حرارتها أربعة وخمسين درجة مئوية. وهي تضرب سوريا وفلسطين والأردن وكذلك صحاري شبه الجزيرة العربية.

3- رياح الخماسين

وهي رياح جنوبية شرقية جافة قادمة من الصحراء وتحمل آلاف الأطنان من الرمال. للوصول إلى مصر والشام والجزيرة العربية.

4- الرياح الموسمية

• هناك رياح موسمية صيفية و رياح موسمية شتوية.
• تهيمن الرياح الموسمية على المناطق الاستوائية، وأهمها في جنوب وشرق آسيا.
• تهب هذه الرياح في اتجاهين متعاكسين من موسم إلى آخر، وتنتشر في بحر العرب والمحيط الهندي.
• تهب لمدة ستة أشهر من الشمال الشرقي وستة أشهر من الجنوب الغربي، وتجف من الاتجاه الأول ومبللة من الاتجاه الآخر.

أنواع الرياح اليومية

1- رياح نسيم البحر

ظاهرة تحدث خلال النهار بالقرب من الشواطئ حيث تقوم الشمس بتدفئة الأرض مما يخلق نقاط ضغط منخفضة وتتحرك الرياح نحو الشاطئ.

2- الرياح البرية

• ظاهرة تحدث في البحيرات والبحار ليلاً، حيث تبرد الأرض أسرع من الماء وينتقل الهواء البارد من اليابسة إلى البحر بعد ارتفاع هواء البحر الدافئ.

أنظر أيضا: تعريف الضغط الجوي والرياح

في نهاية رحلتنا مع الضغط الجوي والرياح، استخدم الله الريح للإنسان، فاستخدمها في نقل سفنه للتجارة والصيد، وفي عصرنا الحالي استخدمها كأحد أشكال الطاقة المتجددة التي منها نحن نولد الكهرباء ونساعدنا على المضي قدمًا.