الحرارة والضغط الجوي

يدور هذا الدرس حول عنصرين أساسيين في المناخ وهما الحرارة والضغط الجوي. تتأثر الحرارة بعدة عوامل مثل زاوية سقوط أشعة الشمس وطول النهار وتضاريس سطح الأرض وصفاء الججو، مما ينعكس على توزيع المناطق الحرارية على سطح الأرض. أما الضغط الجوي فهو وزن عمود الهواء الواقع على أي منطقة، ويتأثر بدرجة الحرارة وحركة الهواء وبخار الماء والارتفاع عن سطح البحر. على سبيل المثال، كلما ارتفعنا عن مستوى سطح البحر ينقص عمود الهواء فيتخلخل الهواء ويقل الضغط الجوي. كما يؤدي هذا الاختلاف إلى تشكل مناطق ضغط جوي دائمة ومحلية تتحكم في حركة الرياح على سطح الأرض.

الفكرة الأساسية

يتناول الدرس فهم العلاقة بين الحرارة والضغط الجوي كأهم عناصر المناخ، وكيف تؤثر أشعة الشمس في تسخين سطح الأرض وتوزيع الحرارة، وكيف يتولد الضغط الجوي نتيجة لوزن الهواء وتوزيعه الرأسي والأفقي.

الشرح

الحرارة هي أساس المناخ، وتسخن الأرض عبر الأشعة الشمسية المباشرة والإشعاع الأرضي. تختلف درجات الحرارة من مكان لآخر بسبب زاوية سقوط أشعة الشمس، فطالما كانت الأشعة عمودية تركزت على مساحة أصغر فارتفعت الحرارة، وإذا كانت مائلة تشتت على مساحة أكبر فانخفضت الحرارة. كما يؤثر طول النهار واختلاف التضاريس وصفاء الجو في كمية الإشعاع المكتسب. أما الضغط الجوي فهو وزن عمود الهواء الواقع من سطح الأرض إلى نهاية الغلاف الجوي. يبلغ متوسط الضغط عند مستوى سطح البحر ١٠١٣ مليباراً، ويتناقص الضغط كلما ارتفعنا للأعلى لقلة طبقات الجو فوقنا. يتحكم في الضغط الجوي عوامل عدة: درجة الحرارة التي تتناسب عكسياً مع الضغط، حركة الهواء الرأسية، نسبة بخار الماء، الارتفاع عن سطح البحر، وتوزيع اليابسة والماء.

مثال محلول خطوة بخطوة

إذا كانت درجة الحرارة على الترمومتر المئوي $25 ^\circ\text{م}$، فكم تعادل على الترمومتر الفهرنهيتي؟ الخطوة الأولى: نستخدم العلاقة بين المقياسين حيث تبنى مقاييس الأرصاد على درجات التجليان والتجمد. الخطوة الثانية: نطبق على المقياس الفهرنهيتي الذي تكون فيه درجة غليان الماء $212$ درجة وتجمده $32$ درجة. النتيجة: باستخدام معادلة التحويل، تعادل $25$ درجة مئوية نحو $77$ درجة فهرنهيتية.

أخطاء شائعة

الاعتقاد بأن الضغط الجوي يرتفع كلما صعدنا إلى أعلى الجبال، والصواب أنه ينخفض كلما ارتفعنا لقلة عمود الهواء فوقنا. والظن بأن بخار الماء أثقل من الهواء، والصواب أن بخار الماء أخف من الهواء وكلما زاد بخار الماء قلت كثافة الهواء وانخفض ضغطه.

سؤالان للتدريب مع الإجابة

السؤال الأول: ما العلاقة بين درجة الحرارة والضغط الجوي؟ الإجابة: علاقة عكسية، فكلما ارتفعت درجة الحرارة تمدد الهواء وارتفع إلى أعلى وقلت كثافته وانخفض ضغطه. السؤال الثاني: ما مقدار متوسط الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر؟ الإجابة: ١٠١٣ مليباراً.