هل تساءلت يومًا لماذا يكون الجو أكثر برودة في الجبال مما هو عليه عند مستوى سطح البحر؟ أو لماذا ترتفع بالونات الهواء الساخن مع ارتفاع درجة الحرارة؟ كل ذلك له علاقة بالضغط الجوي وكيف يتفاعل الهواء عندما يبرد. في منشور المدونة هذا، سنستكشف ما يحدث للضغط الجوي عندما يبرد الهواء ونوضح سبب حدوث هذه الظاهرة. استمر بالقراءه لمعرفة المزيد!

فهم أساسيات ضغط الهواء

يعد فهم أساسيات علم الهواء المضغوط أمرًا مهمًا في فهم كيفية تأثر الضغط الجوي عند تبريد الهواء. في درجات الحرارة الباردة، يكون ضغط الهواء أعلى من الضغط الجوي بسبب زيادة وزن الهواء. يؤدي هذا إلى ارتفاع الهواء البارد، مما يؤدي بدوره إلى انخفاض الضغط. يتسبب هذا الانخفاض في الضغط في ارتفاع الهواء الساخن ويؤدي إلى عودة الضغط الجوي إلى قيمته الأصلية.

دور درجة حرارة الكوكب وتسخينه

دور درجة حرارة الكوكب والتدفئة على ضغط الهواء مهم. تؤثر درجة حرارة الكوكب على ضغط الهواء بعدة طرق. أولاً، إنه يؤثر على كمية الطاقة في الغلاف الجوي. يتم إطلاق هذه الطاقة كحرارة، وهذا هو السبب في أن كواكب مثل الأرض أكثر دفئًا من الكواكب مثل المشتري. ثانيًا، تؤثر درجة حرارة الكوكب على الضغط الجوي. مع ارتفاع درجة حرارة كوكب ما، يصبح غلافه الجوي أقل كثافة، مما يعني انخفاض ضغط الهواء. ثالثًا، تؤثر درجة حرارة الكوكب على ضغط الهواء من خلال التأثير على سرعة تدفق الرياح. تمتلك الكواكب الدافئة رياحًا سريعة الحركة، مما يعني أن ضغط الهواء أقل على تلك الكواكب. أخيرًا، تؤثر درجة حرارة الكوكب على ضغط الهواء من خلال التأثير على كمية بخار الماء في الغلاف الجوي. تحتوي الكواكب الأكثر دفئًا على المزيد من بخار الماء، مما يعني أن ضغط الهواء أعلى. تحدد كل هذه العوامل معًا الضغط الجوي على كوكب معين.

درجات الحرارة الباردة وضغط الهواء

عندما يبرد الهواء، فإنه يتحرك بشكل أبطأ ويفقد الطاقة على شكل حرارة. ينتج عن هذا الانخفاض في السرعة عدد أقل من الاصطدامات، مما يقلل بدوره من ضغط الهواء. مع انخفاض ضغط الهواء، فإنه ينتشر ويشكل دوامة إلى الخارج.

عادة ما تتسبب أنظمة الضغط المرتفع في الطقس مع درجات حرارة باردة وهواء جاف وقليل من السحب. عادة ما تسبب أنظمة الضغط المنخفض الطقس مع درجات حرارة دافئة وهواء رطب وغيوم كثيرة.

الهواء الدافئ أقل كثافة من الهواء البارد، لذلك عندما يتمدد يصبح أقل كثافة. يؤدي هذا إلى ارتفاع الهواء الساخن ويؤدي إلى انخفاض الضغط، مما يؤدي بدوره إلى غرق الهواء البارد.

الانخفاض في درجة الحرارة هو نتيجة لانخفاض الضغط الجوي على ارتفاعات أعلى. مناطق الضغط المرتفع والمنخفض ناتجة عن الهواء الصاعد والهبوط.

تمارس الجاذبية سحبًا على الغلاف الجوي للكوكب تمامًا كما تبقينا مقيدين بسطحه. تتسبب قوة الجاذبية هذه في تمدد الغلاف الجوي وإنشاء جبهات جوية. جبهات الطقس هي مناطق الضغط المرتفع والمنخفض، وهي المسؤولة عن إحضار الطقس الذي نشهده على الأرض.

يرتفع الهواء الساخن ويسبب انخفاضًا في الضغط

عندما يبرد الهواء، فإنه يفقد الطاقة والضغط. يسمى هذا الفقد في الضغط ارتفاع الضغط الديناميكي الحراري. الانخفاض في الضغط الجوي ناتج عن تمدد الهواء الساخن.

تؤثر درجة حرارة الهواء على قدرته على تحمل الضغط. تتسبب درجات الحرارة الباردة في احتفاظ الهواء بضغط أكبر من درجات الحرارة الدافئة. بالإضافة إلى ذلك، يكون ضغط الهواء أقل في الارتفاعات العالية منه في الارتفاعات المنخفضة. وذلك لأن الهواء على ارتفاعات عالية يحتوي على كمية أقل من بخار الماء وبالتالي فهو أكثر كثافة.

عندما يبرد الهواء، يصبح أيضًا أقل كثافة. هذا لأن بخار الماء عبارة عن غاز وعندما يتبخر، فإنه يترك الغاز خلفه. نتيجة لذلك، يصبح الغاز أقل كثافة وبالتالي يزن أقل. بالإضافة إلى ذلك، يكون الهواء البارد أكثر كثافة من الهواء الدافئ. وذلك لأن الجزيئات الباردة تكون أكثر إحكامًا من الجزيئات الساخنة.

بشكل عام، كلما ارتفعت درجة حرارة الهواء، انخفض ضغطه. ولهذا السبب يرتفع الهواء البارد ويسبب انخفاض الضغط. يؤدي الانخفاض في الضغط الجوي أيضًا إلى هبوب الرياح بشكل أسرع، حيث تمارس الرياح المتدفقة فوق منطقة ضغط أعلى ضغطًا على المنطقة المحيطة أكثر من تدفق الرياح فوق منطقة الضغط المنخفض.

الهواء البارد أكثر كثافة ويزن أكثر

كما ترى، فإن ضغط الهواء يختلف حسب درجة الحرارة. الهواء البارد أكثر كثافة من الهواء الدافئ، أي أنه يزن أكثر. نتيجة لذلك، تميل إلى الغرق. تؤدي درجات الحرارة الباردة إلى انخفاض ضغط الهواء. عندما تبرد جزيئات الغاز، فإنها تتحرك ببطء أكبر. تؤدي السرعة المنخفضة إلى حدوث تصادمات أقل وبالتالي ضغط أقل. سيؤدي الهواء الأكثر كثافة أو “الأثقل” إلى إبطاء حركة الأجسام عبره بشكل أكبر لأن الجسم يجب، في الواقع، أن يدفع جانبًا جزيئات أكثر أو أثقل. يكون ضغط الهواء هذا في ذروته في البحر لأن بخار الماء في الغلاف الجوي يعمل كمانع للضغط الجوي ويمنع الضغط الجوي من الانخفاض إلى مستوى منخفض جدًا على الأرض.

قياس ضغط الهواء

عندما يكون الهواء باردًا، يصبح أكثر كثافة ويزداد وزنه. يؤدي هذا إلى انخفاض ضغط الهواء، ولهذا من المهم ارتداء الملابس المناسبة لظروف الطقس البارد. سبب آخر لضغط الهواء المنخفض هو عندما يتمدد الهواء الدافئ ويصبح أقل كثافة. هذه العملية تسمى التمدد الحراري. يرتفع الهواء الساخن، ولأنه أخف من الهواء البارد يقل الضغط. المقياس الذي يقيس الضغط الجوي يسمى بارومتر. ينخفض ​​ضغط الهواء عندما يكون دافئًا ويزداد عندما يكون باردًا. الغلاف الجوي هو وحدة قياس تساوي متوسط ​​ضغط الهواء عند مستوى سطح البحر عند درجة حرارة 15 درجة مئوية.

الجو

عندما يبرد الهواء، فإنه يتحرك ببطء أكثر ويشغل مساحة أقل. هذا يتسبب في أن يكون الهواء البارد أكثر كثافة من الهواء الدافئ ويغرق. نتيجة لذلك، تتشكل الجبهات الباردة، وهو ما نختبره بالطقس. الجبهات الدافئة هي عكس ذلك، وتتسبب في ارتفاع الهواء وزيادة الضغط. هذا هو سبب أهمية معرفة حالة الطقس في منطقتك!

جبهات الطقس

تعد الجبهات الجوية أمرًا شائعًا في الغلاف الجوي، وتلعب دورًا مهمًا في تنظيم درجة الحرارة والرطوبة. جبهة الطقس هي حدود بين كتلتين من الهواء بدرجات حرارة مختلفة. ترتفع كتلة الهواء الباردة إلى السطح، وهي تتسبب في انخفاض الضغط الجوي. هذا هو سبب هطول الأمطار في كثير من الأحيان بعد مرور جبهة باردة.

بالإضافة إلى تنظيم درجة الحرارة، فإن جبهات الطقس مسؤولة أيضًا عن جلب الأمطار (المطر والثلج وما إلى ذلك) إلى مناطق على سطح الأرض. مع اقتراب جبهة باردة، ينخفض ​​الضغط الجوي عادةً. يؤدي هذا الانخفاض في الضغط إلى ارتفاع الهواء، مما يؤدي بدوره إلى انخفاض الضغط. يؤدي هذا الضغط المنخفض إلى تعليق بخار الماء (المطر والثلج وما إلى ذلك) في الهواء.

غالبًا ما تكون جبهات الطقس مصحوبة بهواء ساخن يتصاعد من سطح الأرض. يتمدد هذا الهواء الساخن ويصبح أقل كثافة، مما يؤدي إلى ارتفاعه أعلى من الهواء البارد. ثم يتحد الهواء الساخن مع الهواء البارد، ويولد هطول الأمطار (المطر والثلج وما إلى ذلك).

الجبهات الباردة والجبهات الدافئة

الجبهات الباردة والجبهات الدافئة نوعان من أكثر أنواع جبهات الطقس شيوعًا.

الجبهة الباردة هي كتلة من الهواء البارد تتحرك باتجاه كتلة من الهواء الأكثر دفئًا.

الجبهات الدافئة متشابهة، لكن الهواء الدافئ في المقدمة يتم استبداله بنسيم بارد.

يتمدد الهواء الساخن ويصبح أقل كثافة

عندما يبرد الهواء، يصبح أقل كثافة ويقل الضغط داخل الطرد وخارجه. هذا هو سبب انخفاض ضغط الهواء عندما يبرد الهواء. في الواقع، في درجات الحرارة الباردة، يكون ضغط الهواء أقل من الضغط الجوي، مما يسمح للهواء بالتمدد. يؤدي هذا التمدد إلى ارتفاع الهواء الساخن مما يؤدي إلى انخفاض الضغط. هذا الانخفاض في الضغط يقلل من ضغط الهواء على السطح، والذي بدوره يسمح بدخول المزيد من الهواء البارد إلى الغلاف الجوي. مع تمدد الهواء البارد، يصبح أقل كثافة وأبرد في النهاية من الهواء الدافئ الأصلي. تُعرف هذه العملية باسم التبريد الثابت، وهي مسؤولة عن تكوين السحب والجبهات وأنماط الطقس.