الرطوبة النسبية والأمطار

تقوم فكرة الدرس على دراسة الرطوبة النسبية بوصفها النسبة بين مقدار بخار الماء الموجود فعليا في الهواء ومقدار بخار الماء اللازم لتشبع هذا الهواء عند نفس درجة الحراره، مع وجود علاقة عكسية بين درجة حرارة الهواء والرطوبة النسبية. كما يغطي الدرس عمليات التكثف ومظاهره المختلفة كالسحب والندى والصقيع، وأنواع الأمطار وتشمل الأمطار التصاعدية والتضاريسية وأمطار الجبهات والأعاصير، إضافة إلى علاقة الإنسان بالغلاف الجوي وأبرز أشكال التلوث الهوائي كالتساقط الحمضي والضباب الدخاني وتلف طبقة الأوزون. مثال سريع: إذا كان المتر المكعب من الهواء يستطيع حمل عشرة غرامات من بخار الماء ليصل إلى درجة التشبع، وكان الموجود فعليا خمسة غرامات، فإن الرطوبة النسبية تصبح خمسين بالمئة.

الفكرة الأساسية\nالرطوبة النسبية هي النسبة المئوية بين مقدار بخار الماء الموجود فعليا في وحدة حجم من الهواء وبين مقدار بخار الماء اللازم لكي يحمل هذا الحجم نفسه ليصل إلى درجة التشبع في درجة حرارته نفسها مقدرة بالجرام. وترتبط درجة حرارة الهواء ارتباطا عكسيا بالرطوبة النسبية، فكلما ارتفعت حرارة الهواء أصبح قادرا على استيعاب مقادير أكبر من بخار الماء فانخفضت الرطوبة النسبية، والعكس صحيح.\n\n## الشرح\nالرطوبة هي تعبير يشير إلى الماء في حالته الغازية في الغلاف الجوي، وهي غير مرئية ولكن يمكن الإحساس بها. درجة التشبع هي الحد الذي لا يمكن أن يقبل الهواء بعده أي زيادة في بخار الماء في درجة حرارة معينة. درجة الندى أو درجة التكثف هي درجة الحرارة التي يتحول فيها بخار الماء العالق في الهواء إلى نقط مائية أي يتكثف. يتم قياس الرطوبة بعدة مقاييس منها السيكرومتر والهيجروغراف. يحدث التكثف عندما يزيد بخار الماء في الجو وتنخفض درجة حرارة الهواء، فينتقل بخار الماء من حالته الغازية إلى جسم سائل أو صلب بالتحلق حول الأجسام الدقيقة في الجو كالغبار والدخان وحبيبات اللقاح، ليأخذ صوراً متعددة كالأمطار والضباب والسحاب والندى والصقيع والثلج والبَرَد. وتساعد على التكثف عدة عوامل منها برودة الهواء الصاعد إلى أعلى، برودة الهواء الملاصق للأرض، انتقال الهواء الدافئ إلى جهة باردة، التقاء رياح حارة برياح باردة، تقابل تيار بحري حار وتيار بحري بارد، وهبوط الهواء البارد من الطبقات العلويات إلى الأودية. أما الأمطار فتقسم إلى ثلاثة أنواع رئيسية وهي الأمطار التصاعدية التي تسود في المناطق الاستوائية، والأمطار التضاريسية التي تسقط عندما تصطدم الرياح المحملة بخار الماء بعائق جبلي وتؤدي إلى وجود منطقة ظل المطر في جوانب الجبال الأخرى، وأمطار الجبهات والأعاصير التي تنتج عن التقاء كتلة هوائية باردة بأخرى دافئة. وفيما يخص علاقة الإنسان بالغلاف الجوي، فإن نقاوة الهواء أمر ذو أهمية بالغة للحياة، ويضيف البشر بعض الملوثات الناتجة عن إحراق الوقود الأحفوري والنشاطات الصناعية والسيارات، ومن أبرز آثار تلوث الغلاف الجوي التساقط الحمضي والضباب الدخاني وتلف طبقة الأوزون بسبب عناصر الكلورفلوروكربون.\n\n## مثال محلول خطوة بخطوة\nأوجد الرطوبة النسبية لحجم معين من الهواء إذا علمت أن مقدار بخار الماء الموجود فعليا فيه هو $8$ غرامات، وأن مقدار بخار الماء اللازم لتشبع هذا الحجم تماما عند نفس درجة الحرارة هو $20$ غراما.\nالخطوة الأولى: حدد مقدار بخار الماء الموجود فعليا وهو $8$ غرامات.\nالخطوة الثانية: حدد مقدار بخار الماء اللازم للتشبع وهو $20$ غراما.\nالخطوة الثالثة: طبق القانون بقسمة الموجود فعليا على اللازم للتشبع ثم اضرب الناتج في مئة للحصول على النسبة المئوية.\nالحساب: $\frac{8}{20} \times 100 = 40\%$.\nالنتيجة: الرطوبة النسبية تساوي $40\%$.\n\n## أخطاء شائعة\nالخطأ الأول: الاعتقاد بأن ارتفاع درجة حرارة الهواء يزيد من الرطوبة النسبية، والصواب أن ارتفاع الحرارة يزيد من قدرة الهواء على حمل بخار الماء فتتخفض الرطوبة النسبية لأن العلاقة بينهما عكسية.\nالخطأ الثاني: الخلط بين الرطوبة المطلقة والرطوبة النسبية، فالأولى هي مقدار بخار الماء الموجود فعليا في المتر المكعب مقدراً بالجرام، بينما الثانية هي نسبة الموجود فعليا إلى ما يمكن أن يحمله الحجم نفسه حتى التشبع.\n\n## سؤالان للتدريب مع الإجابة\nالسؤال الأول: ما المقصود بدرجة الندى حسب ما ورد في الدرس؟\nالإجابة: هي درجة الحرارة التي يتحول فيها بخار الماء العالق في الهواء إلى نقط مائية أي يتكثف.\nالسؤال الثاني: ما السبب الرئيسي لحدوث الأمطار التضاريسية؟\nالإجابة: عندما تصطدم الرياح المحملة بخار الماء بعائق جبلي، فتصعد الرياح وفي أثناء صعودها تبرد ويتكثف ما بها من بخار ماء ويسقط المطر.