الجميع على دراية بالضغط الجوي ، على الأقل بفضل دروس الفيزياء وتوقعات الطقس. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الفروق الدقيقة في تأثير الضغط على الشخص مهمة.

ما هو الضغط الجوي؟

ضغط الجو - هذا هو ضغط القشرة الغازية لكوكبنا ، الغلاف الجوي ، الذي يعمل على جميع الأجسام الموجودة فيه ، بالإضافة إلى سطح الأرض. يتوافق الضغط مع القوة التي تعمل في الغلاف الجوي لكل وحدة مساحة.

بعبارات أبسط ، هذه هي القوة التي يعمل بها الهواء من حولنا على سطح الأرض والأجسام. من خلال تتبع التغيرات في الضغط الجوي ، يمكن التنبؤ بالظروف الجوية بالتزامن مع عوامل أخرى.

لماذا ولماذا يتم إنشاء الضغط الجوي؟

يراقب المتخصصون الذين يدرسون الغلاف الجوي للأرض وظواهر الأرصاد الجوية المختلفة بعناية كيفية تحرك الكتل الهوائية. هذا هو العامل الرئيسي الذي يؤثر على الظروف المناخية لمنطقة معينة. جعلت هذه الملاحظات من الممكن فهم سبب حدوث الضغط الجوي.

الجاذبية هي السبب. من خلال العديد من التجارب ، ثبت أن الهواء ليس له وزن. يتكون من غازات مختلفة لها وزن معين. وبالتالي ، فإن قوة جاذبية الأرض تعمل على الهواء ، مما يساهم في تكوين الضغط.

حقيقة مثيرة للاهتمام: كل ​​الهواء على الكوكب (أو كامل الغلاف الجوي للأرض) يزن 51 × 10¹⁴ طن

كتلة الهواء ليست هي نفسها حول العالم. وبناءً على ذلك ، يتغير مستوى الضغط الجوي أيضًا. في المناطق ذات الكتلة الأكبر من الهواء ، يكون هناك ضغط أعلى. إذا كان هناك كمية أقل من الهواء (يطلق عليه أيضًا طريفًا في مثل هذه الحالات) ، فإن الضغط يكون أقل.

لماذا يتغير وزن الغلاف الجوي؟ يكمن سر هذه الظاهرة في تسخين الكتل الهوائية. والحقيقة هي أن تسخين الهواء لا يحدث على الإطلاق من أشعة الشمس ، ولكن بسبب سطح الأرض.

بالقرب منه ، يسخن الهواء ويصبح أخف ، يرتفع. في هذا الوقت ، تصبح الجداول المبردة أثقل وأقل. هذه العملية مستمرة. لكل تيار هواء ضغطه الخاص ، ويسبب اختلافه الريح.

كيف يؤثر تكوين الغلاف الجوي على الضغط؟

يحتوي الغلاف الجوي على كمية كبيرة من الغازات. في الغالب هو النيتروجين والأكسجين (98 ٪). هناك أيضًا ثاني أكسيد الكربون ، النيون ، الأرجون ، إلخ. يبدأ الغلاف الجوي بطبقة حدودية يبلغ سمكها 1-2 كيلومتر وينتهي بغلاف خارجي على ارتفاع حوالي 10000 كيلومتر ، حيث يمر بسلاسة إلى الفضاء بين الكواكب.

يؤثر تكوين الغلاف الجوي على الضغط بسبب الكثافة. كل مكون له كثافة خاصة به. كلما زاد الارتفاع ، كلما كانت طبقة الغلاف الجوي أرق وأقل كثافة. وفقا لذلك ، ينخفض ​​الضغط.

قياس الضغط الجوي

في النظام الدولي للوحدات ، يتم قياس الضغط الجوي بالباسكال (Pa). أيضا في روسيا ، يتم استخدام وحدات مثل العارضة ومليمترات الزئبق ومشتقاتها. يرجع استخدامها إلى الأدوات التي يقاس بها الضغط - بارومترات الزئبق. 1 مم زئبق يقابل حوالي 133 باسكال.

تأتي البارومترات في نوعين:

• سائل
• الميكانيكية (البارومتر اللاسائلي).

بارومترات سائلة مليئة بالزئبق. اختراع هذا الجهاز هو ميزة للعالم الإيطالي Evangelista Torricelli. في عام 1644 ، أجرى تجربة مع حاوية وزئبق وقارورة سقطت في سائل بفتحة مفتوحة.

مع تغير الضغط ، ارتفع الزئبق أو سقط في القارورة. تعتبر مقاييس بارومتر الزئبق الحديثة ذات المقاييس الأكثر دقة ، ولكنها ليست مريحة للغاية ، لذلك يتم استخدامها في محطات الأرصاد الجوية.

اكثر شيوعا بارومتر لا سائلي. يوفر تصميم هذا الجهاز صندوقًا معدنيًا بهواء لطيف في الداخل. عندما ينخفض ​​الضغط ، يتمدد الصندوق. مع الضغط المتزايد ، يتقلص الصندوق ويعمل على النابض المرفق. يحرك الربيع السهم ، الذي يعرض مستوى الضغط على المقياس.

حقيقة مثيرة للاهتمام: هناك وحدة ضغط قياسية (بالإضافة إلى وحدات أخرى من الكميات الفيزيائية). المعيار الأساسي ، الذي يعرض الضغط المطلق بأكبر قدر ممكن من الدقة ، هو في معهد بحوث علم المقاييس عموم روسيا (سانت بطرسبرغ).

الضغط الجوي للبشر

الضغط الجوي العادي - هذا هو 760 مم زئبق أو 101325 باسكال عند درجة حرارة 0 ℃ عند مستوى سطح البحر (خط عرض 45 درجة). في الوقت نفسه ، يعمل الغلاف الجوي على كل سنتيمتر مربع من سطح الأرض بقوة 1.033 كجم. يعمل عمود الزئبق المرتفع 760 مم على موازنة كتلة هذا العمود الهوائي.

تم تحديد مؤشر 760 ملم أيضًا بواسطة Torricelli أثناء التجربة. كما لاحظ أنه عندما تمتلئ القارورة بالزئبق ، يبقى فراغ في الأعلى. في وقت لاحق ، كانت هذه الظاهرة تسمى "فراغ توريسليوم". ثم لم يكن العالم يعرف بعد أنه خلال تجربته خلق فراغًا - أي مساحة خالية من أي مواد.

عند ضغط قياسي يبلغ 760 مم زئبق ، يشعر الشخص بالراحة. إذا كنت تأخذ في الاعتبار البيانات السابقة ، فإن الهواء يضغط على شخص بقوة تبلغ حوالي 16 طنًا. فلماذا لا نشعر بهذا الضغط؟

والحقيقة هي أن هناك ضغطًا أيضًا داخل الجسم. لم يتكيف الناس فقط ، ولكن أيضًا ممثلي العالم الحيواني مع الضغط الجوي. تم تشكيل وتطوير كل عضو تحت تأثير قوة معينة. عندما يعمل الغلاف الجوي على الجسم ، يتم توزيع هذه القوة بالتساوي على السطح بأكمله. وهكذا يكون الضغط متوازنا ولا نشعر به.

لا ينبغي الخلط بين معيار الضغط الجوي والقاعدة المناخية. لكل منطقة معاييرها الخاصة لفترة معينة من العام. على سبيل المثال ، سكان فلاديفوستوك محظوظون ، لأن متوسط ​​الضغط الجوي السنوي يساوي تقريبًا القاعدة - 761 ملم زئبق.

وفي المستوطنات الواقعة في المناطق الجبلية (على سبيل المثال في التبت) ، يكون الضغط أقل بكثير - 413 ملم زئبق. ويرجع ذلك إلى ارتفاع حوالي 5000 متر.

زيادة ونقص الضغط

عندما يتجاوز الضغط علامة 760 ملم. زئبق. الفن ، يطلق عليه زيادة ، وعندما يكون المؤشر أقل من المعتاد - منخفض.

في غضون 24 ساعة ، تحدث العديد من قطرات الضغط الجوي. في الصباح وفي المساء ترتفع ، وبعد الساعة 12 ظهراً ومساءً - تنخفض. يحدث هذا بسبب حقيقة أن درجة حرارة الهواء تتغير وبالتالي تتدفق تدفقاته.

في فصل الشتاء ، لوحظ أعلى ضغط جوي فوق البر الرئيسي ، لأن الهواء لديه درجة حرارة منخفضة وكثافة عالية. في الصيف ، لوحظ الوضع المعاكس - هناك ضغط ضئيل.

على مستوى عالمي ، يعتمد مستوى الضغط أيضًا على درجة الحرارة. يسخن سطح الأرض بشكل مختلف: للكوكب شكل جيود (وليس دائريًا تمامًا) ويدور حول الشمس. بعض المناطق تسخن أكثر والبعض الآخر أقل. وبسبب هذا ، يتم توزيع الضغط الجوي منطقيا فوق سطح الكوكب.

يميز العلماء 3 أحزمة حيث يسود الضغط المنخفض و 4 أحزمة مع الحد الأقصى السائد. تسخن منطقة خط الاستواء أكثر ، لذلك يرتفع الهواء الدافئ الخفيف ، ويتشكل الضغط المنخفض على السطح.

على عكس القطبين ، العكس هو الصحيح: الهواء البارد يتساقط ، لذلك لوحظ ضغط مرتفع هنا. إذا نظرت إلى نمط توزيع الضغط على سطح الكوكب ، ستلاحظ أن أحزمة الحد الأدنى والحد الأقصى تتناوب.

بالإضافة إلى ذلك ، عليك أن تتذكر التسخين غير المتكافئ لكلا نصفي الكرة الأرضية خلال العام.هذا يؤدي إلى إزاحة معينة لأحزمة الضغط المنخفض والمرتفع. في الصيف ، يتحركون شمالًا ، وفي الشتاء - جنوبًا.

تأثير انساني

الضغط الجوي له تأثير خطير على جسم الإنسان. هذا أمر طبيعي تمامًا ، إذا أخذنا في الاعتبار كل ما سبق فيما يتعلق بالقوة التي تضغط بها الهواء على أجسامنا والعكس.

هناك مفهوم الاعتماد على الأرصاد الجوية ، وأكده العلم والطب. الميثوباث هم أناس يستجيب جسدهم حتى لأدنى حد من انحرافات الضغط عن القاعدة. وتشمل أيضًا الأشخاص الذين يعانون من بعض الأمراض المزمنة (على وجه الخصوص ، القلب والأوعية الدموية والجهاز العصبي ، وما إلى ذلك).

بشكل عام ، يمكن أن يتكيف جسم الإنسان مع التغيرات في الظروف المناخية. على سبيل المثال ، عند السفر إلى دولة ذات ظروف طقس مختلفة تمامًا ، قد يستغرق التأقلم عدة أيام.

ستكون الانحرافات الكبيرة عن القاعدة ملحوظة لأي شخص على الإطلاق. يشمل ذلك ضغط الدم المرتفع والمنخفض.

في الحياة العادية ، لا تحدث زيادة في الضغط الجوي إلى مستوى حرج لا تتدهور فيه رفاهية الشخص (باستثناء الحالة المذكورة أعلاه والتي تعتمد على الطقس والمرض المزمن). يمكنك أن تشعر بتأثيره ، على سبيل المثال ، عند الغوص إلى أعماق كبيرة.

الضغط الجوي المنخفض أكثر خطورة. يمكن الشعور بتأثيره بسهولة على علو شاهق. هناك مفهوم مرض الارتفاع ، حيث تزداد كمية ثاني أكسيد الكربون. على النقيض من ذلك ، ينخفض ​​حجم الأكسجين ، لذلك تشعر أنسجة الجسم بتجويع الأكسجين. تستجيب السفن لذلك بسرعة ، مما يؤدي إلى زيادة حادة في الضغط في الجسم.

إعصار

إعصار - هذه كتلة ضخمة من الهواء تدور على شكل دوامة حول محور عمودي بقطر يصل إلى عدة آلاف من الكيلومترات. في وسط هذه الدوامة ، لوحظ ضغط مخفض.

في نصف الكرة الشمالي ، تدور الدوامة الجوية لإعصار في اتجاه عقارب الساعة ، في نصف الكرة الجنوبي - في اتجاه عقارب الساعة. تحدث الأعاصير بانتظام ، حيث أن تكوينها يرتبط مباشرة بتناوب الأرض. لا توجد الأعاصير بالقرب من خط الاستواء.

تأتي الأعاصير في نوعين:

1. استوائي. تحدث في خطوط العرض الاستوائية ، وتختلف في أحجام صغيرة نسبيًا. ومع ذلك ، فإنها تتميز بقوة الرياح الهائلة والمدمرة.
2. استوائي إضافي. تكونت في خطوط العرض القطبية والمعتدلة. يصل قطرها إلى عدة آلاف من الكيلومترات.

حقيقة مثيرة للاهتمام: في الأعاصير المدارية ، غالبًا ما تتم ملاحظة "عين العاصفة" - وهي منطقة تقع على بعد 20 كم تقريبًا في وسط الدوامة ، حيث يبقى الطقس صافياً وهادئًا.

إن السمات المميزة الرئيسية للإعصار هي الطاقة الهائلة ، والتي تتجلى في شكل رياح قوية وعواصف وعواصف رعدية وعواصف رعدية وهطول أمطار. تُعطى الأعاصير المدارية القوية أسماء أو أسماء فريدة ، على سبيل المثال ، كاترينا (2005) ، نينا (1975) ، دوريان (2019).

مسببة

مسببة - هذا ليس فقط عكس الإعصار. هذه الظاهرة لديها آلية حدوث مختلفة. تتحرك الرياح في نصفي الكرة الأرضية في الاتجاه المعاكس مقارنة بالإعصار.

يعد المضاد للعرق منطقة عالية الضغط. وتتميز بخطوط متشابكة مغلقة - وهي خطوط تحدد الأماكن بنفس الضغط الجوي.

يجلب مضاد للأعاصير ظروف مناخية مستقرة مناسبة للوقت من العام. في الصيف يكون الجو هادئًا وحارًا ، وفي الشتاء البارد. يتميز بعدد قليل من الغيوم أو غيابه التام.

تتشكل مضادات الإعصار في مناطق معينة. على سبيل المثال ، غالبًا ما تنشأ فوق كتل جليدية كبيرة: في أنتاركتيكا وغرينلاند والقطب الشمالي. وجدت أيضا في المناطق الاستوائية.

كما أن مضادات القلاقل تحمل أيضًا عواقب وخيمة وغير سارة. يمكن أن تساهم في الحرائق والجفاف لفترات طويلة.مع غياب طويل للرياح في المدن الكبيرة ، تتراكم المواد والغازات الضارة ، والتي تكون حادة بشكل خاص للأشخاص الذين يعانون من أمراض الجهاز التنفسي.

حقيقة مثيرة للاهتمام: هناك أعاصير مانعة تتشكل فوق منطقة معينة ولا تتحرك في أي مكان. ومع ذلك ، فإنها لا تمر الكتل الهوائية الأخرى. عادة ما تستمر لمدة لا تزيد عن 5 أيام ، ولكن بانتظام في الجزء الأوروبي من مضادات الأعاصير الروسية تستمر لمدة شهر تقريبًا. آخر مرة كانت في عام 2015. والنتيجة هي الحرارة والجفاف وحرائق الغابات.

كيف يتغير الضغط الجوي مع الارتفاع؟ مخطط الصيغة

يعتمد الضغط الجوي بشكل مباشر على الارتفاع. كلما زاد الضغط انخفض والعكس صحيح. إذا قمت بارتفاع 12 مترًا فوق مستوى سطح البحر ، فإن شريط الزئبق في البارومتر سينخفض ​​بمقدار 1 ملم.

غالبًا ما يتم عرض الضغط في hectopascals بدلاً من mmHg. ش: 1 مم = 133.3 باسكال 1 ، 333 هبأ. يمكن إظهار العلاقة بين الطول والضغط باستخدام صيغة بسيطة:

∆h / ∆P = 12 م / مم زئبق. st أو ∆h / ∆P = 9 m / hPa ،

حيث ∆h هو التغيير في الارتفاع ،
∆P - تغيير الضغط.

وهكذا ، عندما يرتفع إلى 9 أمتار ، ينخفض ​​مستوى الضغط بمقدار 1 hPa. يسمى هذا المؤشر مرحلة الباريك. معيار الضغط الجوي هو 1013 هبأ (يمكن تقريبه حتى 1000).

كيفية استخدام هذه البيانات لحساب التغير في الضغط عند ارتفاع مختلف؟ على سبيل المثال ، عند رفع 90 م ، سينخفض ​​الضغط بمقدار 10 هبأ. في هذه الحالة ، اتضح أنه عند الارتفاع إلى 900 متر ، ينخفض ​​الضغط إلى 0.

لكن كثافة الهواء تتغير أيضًا مع الارتفاع ، لذلك ، عندما يتعلق الأمر بمسافة أكبر (بدءًا من 1.5-2 كم) ، يجب إجراء جميع الحسابات مع مراعاة هذا المؤشر.

يوضح الرسم البياني لضغط الغلاف الجوي مع الارتفاع بوضوح كل ما سبق. يأخذ شكل خط منحني ، وليس خطًا مستقيمًا. نظرًا لحقيقة أن كثافة الغلاف الجوي ليست هي نفسها ، مع ارتفاع الارتفاع ، يبدأ الضغط في الانخفاض ببطء أكثر. ومع ذلك ، فإنه لن يصل إلى الصفر أبدًا ، لأنه يوجد نوع من المواد في كل مكان - لا يوجد فراغ في الكون.

الضغط الجوي في الجبال

في الجبال ، سينخفض ​​الضغط على أي حال. يعتمد شعور الشخص في نفس الوقت على الارتفاع ، بالإضافة إلى الظروف الإضافية. على سبيل المثال ، عند الرطوبة العادية ، يمكن أن يتسبب ارتفاع 3000 متر في حدوث ضعف وضعف الأداء. هذا بسبب نقص الأكسجين.

في المناخ الرطب ، تنشأ بالفعل أحاسيس مماثلة على ارتفاع 1000 متر ، والحقيقة هي أن جزيئات الماء تحل جزيئات الأكسجين - في الهواء الرطب أقل. وفي المناخ الجاف ، يمكنك الصعود إلى 5000 متر تقريبًا.

ارتفاعات مختلفة وتأثيراتها:

1. 5 كم - شعور بنقص الأكسجين.
2. 6 كيلومترات هي أقصى ارتفاع تقع فيه المستوطنات الدائمة.
3. 8.9 كم - ارتفاع ايفرست. يغلي الماء عند درجة حرارة + 68 ℃. لفترة قصيرة ، يمكن للأشخاص المدربين أن يكونوا على هذا المستوى.
4. 13.5 كم - آمن للبقاء فقط في وجود الأكسجين النقي. أقصى ارتفاع مسموح به يمكنك الإقامة فيه بدون حماية خاصة.
5. 20 كم - ارتفاع غير مقبول للإنسان. بشرط أن تكون في كابينة مغلقة.