معلومات وتفاصيل هامة حول الهواء

يعد الهواء المحيط بنا في الغلاف الجوي من الأشياء الغامضة التي لا يزال العلم يكتشفها تدريجيا؛ حيث يتكون من غازات غير مرئية وصعبة التحكم والدراسة بالتفصيل إلا في معامل خاصة وباستخدام معدات وأدوات مخصصة. وفيما يلي نستعرض تفاصيل تتعلق بحركة الهواء ومدى مقاومته وضغطه وانضغاطه، وكذلك وزنه والعوامل المؤثرة عليه

وزن الهواء
عادة، لا يستطيع الإنسان أن يشعر بثقل الهواء الجوي ووزنه الحقيقي، نظرا لأن وزن الهواء ضئيل جدا مقارنة بالأجسام الصلبة والسائلة الأخرى في الطبيعة. ومع ذلك، يمكننا قياس وزن الهواء باستخدام تجربة بسيطة جدا تتضمن استخدام زجاجة وجهاز شفط. نستخرج الهواء من الزجاجة، ثم نغلقها ونضعها على ميزان. ثم نفتح الزجاجة ونسمح للهواء بالدخول مرة أخرى، ثم نغلقها ونضعها على الميزان. سنجد أن الزجاجة تزن أكثر من الوزن الأولي عندما كانت فارغة من الهواء.

بشكل عام، يتراوح وزن الغلاف الجوي المحيط بالأرض في كاملها حوالي 5،200،000،000،000،000 طن متري. يتم قياس هذا الوزن باستخدام البارومتر، وهو جهاز زئبقي يقيس الضغط الجوي بوحدة المليمتر من الزئبق أو بوحدة البار أو المليبار. بشكل عام، يشير هذا إلى أن الهواء لديه وزن ويضغط علينا بطرق مختلفة، ولكننا لا نشعر بهذا الضغط لأن الضغط الجوي يتعادل ضغط جسم الإنسان على الهواء، مما يجعلنا لا ندرك الضغط الجوي على أجسامنا.

حركة الهواء
عندما يتحرك الهواء فوقنا في الغلاف الجوي فإننا نشعر به على هيئة رياح، وهذه الرياح تنتج في الغالب بسبب حرارة الشمس التي لا تصيب الأرض بنفس درجات الحرارة، وكما نعلم أن الهواء الساخن يرتفع لأعلى والهواء البارد يهبط لأسفل مثل المياه تماما، فإن الهواء الذي لا يتأثر كثيرًا بحرارة الشمس يهبط للأسف ويتحرك ونشعر به خاصة في فصل الشتاء حيث قلة الحرارة الواردة إلينا من الشمس، بينما الهواء التي تسخن قليلا ترتفع لأعلى ولا نشعر بحرارتها ولا بحركتها حولنا في الشتاء.

مقاومة الهواء
وكما أوضحنا سابقا، يتمتع الهواء الجوي بوزن وكتلة وكيان خاص به، وبالتالي فهو قادر على مقاومة الأجسام المحيطة به. ونتيجة لذلك، يقاوم الهواء الجوي حركة الأجسام التي تتحرك فيه. وتنشأ عن هذه المقاومة قوة الاحتكاك بين تلك الأجسام والهواء. ونلاحظ تأثير ذلك على حركة تلك الأجسام. على سبيل المثال، عندما نلقي قطعة ورق في الهواء، نراها تتطاير في اتجاهات مختلفة بسبب مقاومة الهواء لها، نظرا لتمددها في الهواء الذي يمكن أن يرفعها ويجعلها تتطاير لفترة طويلة.

تعتبر مقاومة الهواء من أهم ما يتم دراسته من قبل علماء الفيزياء والمهندسين المتخصصين في مجالات تتعلق بالهواء، مثل مهندسي الطيران، الذين استفادوا من مقاومة الهواء في تطوير الطائرات، حيث لاحظوا أن سرعة الطائرات منخفضة نسبيا بسبب اصطدام الهواء بالأجنحة والعجلات المطاطية للطائرة. ولذلك، قاموا بتعديل اتجاه الأجنحة لتقليل مقاومة الهواء وجعل حركة الطائرة أكثر انسيابية، كما ألغوا دعائم الأجنحة وأخفوا عجلات الهبوط داخل جسم الطائرة لتجنب تعرضها للهواء بشكل كبير.

انضغاط الهواء
ضغط الهواء هو اختراع مهم في العصر الحديث، وقد ساهم بشكل كبير في تقدم العلوم وتسهيل نقل الغازات وغيرها من المجالات. يمكن للإنسان تحويل الغازات إلى هواء مضغوط داخل أسطوانات أو خزانات فولاذية، مما يزيد الضغط عن الضغط الجوي العادي بمئات المرات، وعندئذ تتحرك ذرات الهواء بسرعة وقوة.

تستخدم الهواء الجوي في حياتنا اليومية بشكل واسع، فهو يساعد في نفخ العجلات والمفارش الهوائية، ويتنفس به بعض الغواصين من أسطوانات خاصة مملوءة بالهواء المضغوط والتي يتم تثبيتها على ظهورهم، وتحتوي هذه الأسطوانات الصغيرة على هواء مضغوط يصل حجمه إلى 1/200 من حجمه الأصلي، كما يتم استخدام الهواء المضغوط في أنابيب البوتوجاز وفي الفرامل وعلب المبيدات الحشرية ورش الأصباغ والحفارات وغيرها من الأدوات الهوائية.