الغلاف الجوي
يغطي الغلاف الجوي الأرض بالكامل، مكونًا طبقة من الهواء تمتد حتى ارتفاع يقارب 350 كم فوق مستوى سطح البحر. يتألف هذا الهواء بشكل رئيسي من غاز النيتروجين الذي يشكل حوالي 78% من حجمه، بينما يمثل غاز الأكسجين حوالي 21%، في حين تحتوي الطبقة على 1% من غازات أخرى متنوعة. مثل أي جسم مادي، يمتلك الغلاف الجوي وزنًا أو ضغطًا. ومن الأمثلة التي تدل على ذلك أن تفريغ الهواء من وعاء باستخدام جهاز تفريغ يؤثر على جدران الوعاء الرفيعة، مما يؤدي إلى تحطيمها نتيجة الضغط الجوي.
تعريف ضغط الهواء
ضغط الهواء يعرف بأنه وزن عمود الهواء فوق أي وحدة مساحة عند سطح الأرض، ويمتد من مستوى سطح البحر إلى نهاية الغلاف الجوي. يتم تقدير الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر بنحو 1.0132 بار، ما يعادل 760 مليمتراً زئبقياً، أي ما يساوي ارتفاع عمود من الزئبق بقدر 76 سم على مساحة بوصة مربعة. يمكن قياس الضغط الجوي باستخدام عدد من الأجهزة مثل الباروميتر الزئبقي، والباروميتر المعدني (أنرويد)، أو الباروجراف.
أهمية الضغط الجوي
- يعتبر الضغط الجوي من العناصر الرئيسية المؤثرة على حالة الطقس.
- يساهم في تكوين حركة الرياح الأفقية، حيث تنتقل الكتل الهوائية ذات الكثافات والرطوبة ودرجات الحرارة المختلفة، مما يؤدي إلى تغيرات حرارية.
- يساهم أيضًا في حركة الرياح الرأسية بين سطح الأرض وأعلى الغلاف الجوي، حيث تظهر تيارات صاعدة وهابطة بفعل وجود مناطق ضغط مرتفع ومنخفض.
- يحدد سرعة الرياح وشدتها واتجاهاتها بناءً على تدرجات الضغط المختلفة.
- يساهم في حدوث المنخفضات الجوية وتغيرات الطقس التي تؤدي إلى ظواهر مثل تساقط الأمطار، والبرد، والثلوج، بالإضافة إلى الرعد والبرق، وتغير درجات الحرارة.
العوامل المؤثرة في الضغط الجوي
- درجة الحرارة: يوجد ارتباط عكسي بين الضغط الجوي ودرجة الحرارة، حيث يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى انخفاض الضغط نتيجة تمدد الهواء وزيادة حجمه، والعكس صحيح.
- الرطوبة: تشير إلى نسبة بخار الماء في الهواء، وترتبط بعلاقة عكسية مع الضغط الجوي، فعندما ترتفع نسبة بخار الماء، ينخفض الضغط.
- التيارات الرأسية: تتضمن هذه التيارات الحركة الصاعدة والهابطة، حيث تساهم التيارات الصاعدة في رفع الهواء لأعلى حيث تنخفض درجة الحرارة ويتكثف بخار الماء، ما يؤدي إلى زيادة الضغط، بينما تعمل التيارات الهابطة على تقليل التشبع بالهواء، مسببة تباعد السحب وعدم تساقط الأمطار، مما يؤدي إلى ظهور ضغط مرتفع.
- الارتفاع عن منسوب سطح البحر: ينخفض الضغط الجوي مع الارتفاع والابتعاد عن سطح الأرض، حيث يؤدي ذلك إلى انخفاض درجات الحرارة وتباعد جزيئات الهواء، مما يقلل من الطاقة وبالتالي ينخفض الضغط.
- توزيع اليابس والماء: يتفاوت الضغط الجوي على سطح اليابسة والماء نتيجة لل differences في درجات الحرارة بينهما، ما يؤدي إلى ظواهر مثل نسيم البر والبحر والرياح الموسمية.