وحدات قياس الضغط الجوي

وحدات قياس الضغط الجوي

يُعد الضغط الجوي أحد العوامل الأساسية التي تؤثر في الحياة اليومية على سطح الأرض، حيث يتغير تأثيره باختلاف الأماكن والظروف الجوية. يتسبب الضغط الجوي في العديد من الظواهر الطبيعية مثل الرياح والتغيرات الجوية، وله دور كبير في فهم المناخ ودراسة الطقس. ولقياس الضغط الجوي، تستخدم مجموعة من الوحدات التي تحدد قوة الضغط الواقع على سطح معين بفعل الغلاف الجوي.

تعريف الضغط الجوي

الضغط الجوي هو القوة التي يمارسها عمود من الهواء على وحدة المساحة. يعود هذا الضغط إلى الوزن الكلي للهواء الذي يشكل الغلاف الجوي للأرض والذي يمتد من سطح البحر حتى الفضاء. يعتمد هذا الضغط على الارتفاع عن سطح البحر، درجة الحرارة، والظروف الجوية المحلية، حيث يقل الضغط كلما ارتفعنا عن سطح البحر ويزداد مع زيادة الكثافة الجوية.

وحدات قياس الضغط الجوي

يُقاس الضغط الجوي باستخدام مجموعة من الوحدات التي يمكن تحويلها من وحدة إلى أخرى. تختلف هذه الوحدات حسب المناطق الجغرافية والتقاليد العلمية، ولكل وحدة خصائصها التي تجعلها مناسبة لمجالات معينة مثل الطقس والملاحة الجوية وغيرها. أبرز هذه الوحدات هي:

1. الباسكال (Pa)

الباسكال هو الوحدة الأساسية في النظام الدولي للوحدات (SI) لقياس الضغط. تم تعريفه على أنه القوة المؤثرة بمقدار نيوتن واحد (N) على مساحة متر مربع واحد (m²). وتُستخدم هذه الوحدة في العديد من التطبيقات العلمية والهندسية.

• 1 باسكال = 1 نيوتن/متر مربع.

الباسكال يعتبر صغيرًا جدًا عندما يتعلق الأمر بالضغط الجوي، لذلك يُستخدم في كثير من الأحيان الترقيم المعدل له، مثل الكيلو باسكال (kPa) أو الميجا باسكال (MPa).

• 1 كيلو باسكال (kPa) = 1000 باسكال.

• 1 ميجا باسكال (MPa) = 1,000,000 باسكال.

وفي القياسات الجوية، يُستخدم الكيلو باسكال بشكل شائع. على سبيل المثال، يكون الضغط الجوي المعتاد على سطح البحر حوالي 101.325 كيلو باسكال.

2. الملليبار (mb)

الملليبار هو وحدة قديمة كانت شائعة الاستخدام قبل اعتماد الباسكال في العديد من التطبيقات الجوية. يعادل 1 ملليبار 1/1000 من البار، الذي كان يُستخدم في قياسات الضغط الجوي. وعلى الرغم من أن الملليبار لم يعد وحدة معتمدة في النظام الدولي، إلا أنه يُستخدم بشكل واسع في تقارير الطقس.

• 1 ملليبار = 1 هكتوباسكال (hPa) = 100 باسكال.

تستخدم هذه الوحدة بشكل شائع في ملاحظات الطقس والإحصاءات الجوية على مستوى العالم. عادةً ما يكون الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر 1013.25 ملليبار.

3. البَر (Bar)

البَر هو وحدة قياس أخرى للضغط، وهو مقارب للباسكال، ولكن مع اختلاف بسيط في المقياس. يعرّف البَر بأنه 100,000 باسكال أو 100 كيلو باسكال. تعد هذه الوحدة مناسبة لقياس الضغط في معظم التطبيقات الصناعية.

• 1 بار = 100,000 باسكال.

في الطقس، يُستخدم البَر أيضًا أحيانًا في تقارير الطقس الجوية، وإن كان استخدامه قد قل بشكل عام لصالح الباسكال والملليبار. مع ذلك، يستمر استخدامه في بعض السياقات الخاصة.

4. الجو (atm)

وحدة “الجو” أو “الأتْمُوسْفير” تُستخدم بشكل تقليدي في الفيزياء لقياس الضغط الجوي على مستوى سطح البحر. واحد جو يُساوي الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر، وهو قيمة تقدر بحوالي 101,325 باسكال. تُستخدم هذه الوحدة عادةً في علوم الكيمياء والفيزياء، خاصة في التطبيقات المتعلقة بتفاعلات الغازات.

• 1 جو = 101,325 باسكال.

على الرغم من أنه لا يُستخدم بكثرة في تقارير الطقس اليومية، فإن هذه الوحدة تلعب دورًا مهمًا في التجارب العلمية والبحوث المتعلقة بالضغط الجوي.

5. الإنش الزئبقي (inHg)

وحدة الإنش الزئبقي (إنش زئبقي) تُستخدم بشكل شائع في الولايات المتحدة الأمريكية وبعض البلدان الأخرى في قياسات الضغط الجوي، وتُستعمل بشكل أساسي في أجهزة قياس الضغط مثل البارومترات. يتم قياس الضغط بوحدات الإنش الزئبقي من خلال الارتفاع الذي يمكن أن يصل إليه عمود الزئبق داخل جهاز مقياس الضغط (البارومتر) تحت تأثير الضغط الجوي.

• 1 إنش زئبقي = 25.4 ملم زئبقي.

عند مستوى سطح البحر، يتراوح الضغط الجوي عادةً ما بين 29.80 إلى 30.30 إنش زئبقي.

6. الملليمتر الزئبقي (mmHg)

الملليمتر الزئبقي هو وحدة أخرى تُستخدم لقياس الضغط الجوي، وهي مقياس تقليدي يرتكز على ارتفاع عمود الزئبق في مقياس الضغط (البارومتر). يُستخدم هذا المقياس بشكل رئيسي في التطبيقات الطبية وفي مختبرات الكيمياء والفيزياء.

• 1 ملليمتر زئبقي = 133.322 باسكال.

تُستخدم هذه الوحدة على نطاق واسع في قياسات الضغط الجوي التي تتعلق بالأبحاث العلمية، مثل دراسات الطقس والطب.

7. الباوند لكل بوصة مربعة (psi)

وحدة “الباوند لكل بوصة مربعة” (psi) هي وحدة ضغط تُستخدم بشكل رئيسي في الولايات المتحدة الأمريكية وبعض البلدان الأخرى. على الرغم من أن هذه الوحدة ليست شائعة في القياسات الجوية، إلا أنها تُستخدم بشكل كبير في الصناعات الهندسية والمعدات مثل الإطارات والمضخات.

• 1 psi = 6894.76 باسكال.

تُستخدم هذه الوحدة في بعض التطبيقات الخاصة التي تحتاج إلى قياس الضغط بكميات صغيرة نسبيًا، مثل الضغط داخل إطارات السيارات أو الأنابيب الصناعية.

العوامل المؤثرة في الضغط الجوي

يُعد الضغط الجوي مقياسًا حيويًا لفهم العديد من الظواهر الجوية، ويتأثر بعدد من العوامل التي تتغير باستمرار، ومنها:

1. الارتفاع عن سطح البحر:
   يقل الضغط الجوي تدريجيًا كلما ارتفعنا عن سطح البحر. فعلى سبيل المثال، في قمة جبل إيفرست، يصل الضغط الجوي إلى حوالي 33% فقط من الضغط عند مستوى سطح البحر.

2. درجة الحرارة:
   يؤثر التغير في درجة حرارة الهواء في كثافة الجزيئات الهوائية، وبالتالي في الضغط. في الجو الساخن، يتمدد الهواء وتقل كثافته، مما يؤدي إلى انخفاض الضغط الجوي، بينما في الجو البارد، يزيد الضغط نتيجة لتقارب الجزيئات الهوائية.

3. الرطوبة:
   يمكن أن تؤثر الرطوبة أيضًا في الضغط الجوي. الهواء الرطب أخف من الهواء الجاف لأن جزيئات الماء (H2O) أخف من جزيئات الأوكسجين والنيتروجين، مما يؤدي إلى انخفاض ضغط الهواء في الأماكن الرطبة.

4. الطقس والعواصف:
   في حالات الطقس العاصف أو الأعاصير، يتغير الضغط الجوي بشكل ملحوظ، حيث يُسجل ضغط منخفض في مناطق العواصف.

أهمية قياس الضغط الجوي

يُعد قياس الضغط الجوي أداة أساسية لفهم الطقس والمناخ. يساعد العلماء والأرصاد الجوية في التنبؤ بالعواصف، الرياح، والتغيرات المناخية. كما يُستخدم في الطيران لتحديد الارتفاعات وتهيئة الطائرات على اختلاف أنواعها.

الخاتمة

يعد الضغط الجوي واحدًا من أهم المفاهيم التي تساهم في فهم الأرض والغلاف الجوي. تلعب وحدات قياس الضغط الجوي دورًا حيويًا في علوم الطقس، الكيمياء، والفيزياء. يتنوع استخدام هذه الوحدات لتناسب احتياجات كل مجال، من الأبحاث العلمية إلى التطبيقات العملية في الحياة اليومية.