ماذا يحدث للضغط الجوي عندما يبرد الهواء

الذي يحدث للضغط الجوي عندما يبرد الهواء

عندما يبرد الهواء، ينخفض ضغط الهواء بفعل الضغط الجوي

تنخفض قيمة ضغط الهواء عندما تنخفض درجة الحرارة، وذلك بسبب انخفاض سرعة حركة جزيئات الغاز. ويؤدي ذلك إلى تقليل الاصطدامات بين الجزيئات وبالتالي تنخفض قيمة ضغط الهواء. كثافة الهواء تؤثر في العلاقة بين درجة الحرارة والضغط، حيث يكون الهواء الدافئ أخف كثافة من الهواء البارد أو الصقيع، مما يسمح لجزيئات الهواء في الهواء البارد بالتصادم بشكل أكثر قوة وتكثف قرب بعضها البعض، مما يؤدي إلى اصطدامات أقوى وتنخفض قيمة ضغط الهواء.

ما هو الضغط الجوي

تعتبر مصطلح الضغط الجوي مرادفا لمصطلح ضغط الهواء، حيث يصف الظروف في الغلاف الجوي. يمكن الإشارة إليه أيضا باسم الضغط الجوي. يتألف الهواء، كغيره من المواد، من جزيئات لها كتلة وتخضع لقوة الجاذبية الأرضية. يعبر ضغط الهواء عن وزن الجزيئات الهوائية التي تضغط عليه. يحمل السكان المتواجدون على سطح الأرض وزن جزيئات الهواء في الغلاف الجوي. وفوق الارتفاعات العالية، يمكن أن ينخفض ضغط الهواء بسبب وجود عدد أقل من جزيئات الهواء التي تضغط من الأعلى إلى الأسفل مقارنة بضغط الهواء على سطح البحر.

يُقاس الضغط الهواء أو البارومتري من خلال وحدة الميليبار (mb) ، كما يُقاس في الاغلب بالبوصة لأن النمط الأقدم من البارومترات يقيس ارتفاع عمود من الزئبق للإشارة إلى ضغط الهواء، وقد يبلغ ضغط الهواء العادي في مستوى سطح البحر 1013.2 ميجا بايت أو 29.92 بوصة، كما يقيس مقياس الضغط الجوي ضغط الهواء من خلال تمدد أو تقلص الينابيع الموجودة في فراغ جزئي استجابة للتغيرات داخل ضغط الهواء، وفي مقاييس الزئبق القديمة ، يرتفع عمود الزئبق أو ينخفض استجابة للتغيرات في ضغط الهواء، وقد يتغير ضغط الهواء باستمرار بسبب التقلبات داخل درجات الحرارة المرتبطة بكثافة الهواء.

العوامل المؤثرة على الضغط الجوي

• درجة الحرارة.
• الارتفاع عن سطح الارض والبحر.
• دوران الأرض.
• الموقع الخطي.
• طبيعة سطح الأرض.
• كمية بخار الماء في الغلاف الجوي.

هناك علاقة عكسية بين درجة الحرارة والضغط الجوي للمكان، حيث تؤدي درجات الحرارة العالية إلى تقليل الضغط بينما تؤدي درجات الحرارة المنخفضة إلى زيادة الضغط الجوي. عندما يتم تسخين الهواء، تتوسع جزيئات الهواء وتنتشر على مساحة واسعة مما يؤدي إلى ضغط منخفض، بينما تقلل درجات الحرارة المنخفضة من كثافة جزيئات الهواء وبالتالي تسبب ضغطا جويا مرتفعا على سطح الأرض.

يتقلص الضغط الجوي مع زيادة الارتفاع، وذلك لأن الهواء في الارتفاعات العالية ينتشر على مساحة واسعة مما يقلل من وزنه وبالتالي يسبب ضغطا منخفضا. لذلك، في المناطق العالية مثل التلال أو قمم الجبال، يكون هناك ضغط منخفض نتيجة لجاذبية الارتفاعات المنخفضة. ومن ناحية أخرى، قد تتعرض التلال ومستوى سطح البحر لضغط مرتفع لأن الهواء القريب من الأرض يدعم وزن الهواء فوقه. وبالتالي، تتحرك جزيئات الهواء السفلية باستمرار إلى أسفل على سطح الأرض.

مع دوران الأرض فقد يتم دفع الهواء عند القطبين (القطبين الشمالي والجنوبي) بعيدًا نحو خط الاستواء ، حيث يتقاطع مع أوجه التشابه التي تزداد في الطول، يمر الهواء البارد الكثيف في القطبين من خطوط العرض العالية نحو خط الاستواء منتشرًا على مساحة واسعة مما يتسبب في تقليل الضغط ، وهذا يوضح الضغط المنخفض عند خط الاستواء.

تزداد قوة الضغط الجوي عندما يبتعد عن خط الاستواء باتجاه المناطق القطبية، وذلك لأن المناطق الاستوائية تتعرض لضغط هواء منخفض بسبب الحرارة العالية المتولدة من الشمس العلوية، بينما تتعرض المناطق القطبية التي تتميز بكثافة منخفضة من الشمس إلى ضغط هواء مرتفع.

تتعرض سطوح الأرض والماء إلى كل من ضغط هواء متفاوت نتيجة الاختلافات داخل معدل التسخين وفقد الحرارة ، إلا أن هذا يؤثر على الضغط الجوي على نطاق محلي، وفي النهار ، تمتص الأسطح الأرضية الحرارة بصورة أسرع من السطوح المائية مما يتسبب في ضغط منخفض فوق الأرض وضغط مرتفع فوق البحر.

الهواء الرطب يكون باردًا وكثيفًا، وبالتالي يمارس ضغطًا مرتفعًا فوق سطح الأرض، بينما الهواء الجاف المحتوي على القليل من الرطوبة أو خالٍ من الرطوبة يكون دافئًا وخفيفًا (أقل كثافة)، وبالتالي يمارس ضغطًا منخفضًا على سطح الأرض.

الفرق بين الضغط الجوي المرتفع والمنخفض

نظام الضغط المنخفض : تعني الضغط المنخفض أن الضغط في مركزه يكون أقل من الضغط في المناطق المحيطة به، وبسبب ذلك تتحرك الرياح نحو المنطقة ذات الضغط المنخفض، ويتكون السحب ويمكن أن يحدث هطول للأمطار بسبب تكثف بخار الماء داخل الغلاف الجوي عندما يرتفع الهواء الساخن، ونظرا لتأثير كوريوليس ودوران الأرض، تدور الرياح حول الضغط المنخفض باتجاه عكس عقارب الساعة في نصف الكرة الشمالي وباتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الجنوبي، ويتم تمييز نظام الضغط المنخفض في خرائط الطقس باللون الأحمر (L).

نظام الضغط العالي : يتميز الضغط العالي بضغط أعلى في مركزه من المناطق المحيطة به، وبالتالي فإن الرياح تهب بعيدا عن الضغط العالي، ويتحرك تدفق الرياح في نظام الضغط العالي بشكل معاكس لنظام الضغط المنخفض في اتجاه عقارب الساعة شمال خط الاستواء وعكس اتجاه عقارب الساعة جنوب خط الاستواء، وهذا يؤدي إلى تدفق الرياح بشكل معاكس لحركة الدوامات، كما ينخفض الهواء القادم من أعلى الغلاف الجوي ليملأ الفراغ المتبقي مع تدفق الهواء إلى الخارج، وعلى خريطة الطقس، يتم تمييز نظام الضغط العالي بواسطة حرف H أزرق.

حالياً أن أجهزة الاستشعار الإلكترونية داخل محطات الطقس تقيس ضغط الهواء، هذه المستشعرات قادرة على إتمام قياسات مستمرة للضغط بمضي الوقت، في القديم، كان يتم استعمال البارومترات وقياس مقدار الهواء الذي يدفع إلى السائل ، مثل الزئبق، وكان تاريخيًا ، وُصفت قياسات ضغط الهواء بأنها “بوصات من الزئبق” واليوم، يستخدم علماء الأرصاد الجوية مليبار (mb) لوصف ضغط الهواء.

يعتمد ضغط الهواء على درجة الحرارة والكثافة

حين تنفخ بالونًا فقد تتجمع جزيئات الهواء في البالون معًا بشكل وثيق أكثر من جزيئات الهواء خارج البالون، وهذا يعني أن كثافة الهواء مرتفعة في البالون، حين تكون كثافة الهواء مرتفعة، يكون ضغط الهواء مرتفعًا، أن ضغط الهواء يدفع البالون من الداخل ، مما يتسبب في تضخمه، فإذا قمت بتسخين البالون ، يرتفع ضغط الهواء.

يعتمد ضغط الهواء على درجة حرارة الهواء وكثافة جزيئات الهواء، يستعمل علماء الغلاف الجوي المعادلات الرياضية لوصف كيفية ارتباط الضغط ودرجة الحرارة والكثافة والحجم ببعضها البعض، كما يسمون هذه المعادلات بقانون الغاز المثالي، وفي هذه المعادلات ، تُقاس درجة الحرارة بوحدة كلفن.

تساعدنا هذه المعادلة في شرح كيفية عمل الطقس ، مثل ما يحدث في الغلاف الجوي لخلق جبهات وعواصف دافئة وباردة، مثل العواصف الرعدية فعلى سبيل المثال فإذا زاد ضغط الهواء ، يجب أن ترتفع درجة الحرارة، فإذا انخفض ضغط الهواء وقد تنخفض درجة الحرارة، وهذا ما يفسر سبب برودة الهواء في الارتفاعات العالية، حيث يكون الضغط أقل.