أنظمة الضغط الجوي

الضغط الجوي Atmospheric Pressure

يتأثر الضغط الجوي بعدة عوامل منها: درجة حرارة الهواء، ورطوبته.

كيف تؤثر درجة الحرارة على الضغط الجوي؟

تعمل درجة الحرارة على تباعد جزيئات الهواء وزيادة حجمه، وبذلك تتوزع جزيئاته على حجم أكبر، فتنخفض كثافته، ويقل ضغطه لأن عمود الهواء الأقل كثافة أقل وزنا.

(يتناسب الضغط الجوي عكسيا مع درجة الحرارة، فضغط الهواء الدافئ أقل من ضغط الهواء البارد)

أذكر أمثلة على اختلاف توزيع قيم الضغط الجوي على سطح الأرض؟

تتميز المناطق الاستوائية بقيم ضغط جوي منخفض، لارتفاع درجة حرارة الهواء فيها، أما المناطق القطبية فتتميز بأنها ذات قيم ضغط جوي مرتفع لانخفاض درجة حرارة الهواء فيها.

ما الذي يعمل على تحريك الهواء على سطح الأرض؟

اختلاف قيم الضغط الجوي من مكان إلى آخر على سطح الأرض والذي يشكل أنظمة الضغط الجوي.

ويبين الشكل الآتي توزيع الضغط الجوي على سطح الأرض. (نطاقات الضغط الجوي في العالم).

 

وهذه النطاقات هي:

منطقة ضغط مرتفع قطبية.

منطقة ضغط منخفض شبه قطبية.

منطقة ضغط مرتفع شبه مدارية.

منطقة ضغط منخفض مدارية.

منطقة ضغط مرتفع شبه مدارية.

منطقة ضغط منخفض شبه قطبية.

منطقة ضغط مرتفع قطبية.

 

أتحقق: أوضح كيف تؤثر درجة الحرارة في اختلاف قيم الضغط الجوي على سطح الأرض؟

تعمل درجة الحرارة على تباعد جزيئات الهواء وزيادة حجمه، وبذلك تتوزع جزيئاته على حجم أكبر، فتنخفض كثافته، ويقل ضغطه، لأن الهواء الأقل كثافة أقل وزنا.

 

نشاط: أنظمة الضغط الجوي  تمثل الأرقام المبعثرة الآتية قيما مختلفة منَ الضغطِ الجويِّ المُصحّحِ إلى مستوى سطحِ البحرِ بوحدةِ المليبار لمنطقتين مختلفتين (أ) و (ب).   خطوات العمل:   -أصلُ بخطوطٍ منحنيةٍ بين الأرقام المتشابهة في قيم الضغط الجوي، وأبدأُ من المنطقة (أ) حيث أصل بمنحنى مغلق بين الأرقام ( 996 ) أولا، ثم أصل بمنحنى مغلق آخر بين الأرقام  ( 1000 ) وهكذا.  -أحرصُ على ألا تتقاطعَ الخطوطُ المنحنيةُ التي أرسمُها، وأن تكون متتالية؛ بحيث تكون المنحنياتُ المغلقةُ والخطوطُ المنحنيةُ التي تمثلُ الأرقامَ كما يأتي:  996 في الوسط، يليها 1000 ، ثمَّ 1004 وهكذا.  التحليلُ والاستنتاجُ:  1- أصف: كيفَ تتغيرُ قيمُ الضغطِ الجويِّ كلَّما انتقلتُ منْ مركزِ المنطقة (أ) نحو الخارجِ؟  تزداد قيم الضغط الجوي.  2- ألاحظ: هلْ يتشابه التغيُّر في قيم الضغطِ الجوي إذا انتقلْنا منْ مركزِ المنطقة (ب) نحو الخارج كما في المنطقة (أ)؟  لا، حيث إن قيم الضغط الجوي تقل كلما انتقلنا من مركز المنطقة ب نحو الخارج.  3- أتوقع: إذا علمتُ أنَّ الرمز ( H) باللونِ الأزرق يشير إلى مركز المرتفعِ الجوي High pressure، فأين يمكن أن أضعه على الرسم؟  في المركز  4- أتوقع: بم نرمز إلى المنخفض الجوي Low pressure؟  L باللون الأحمر

تمثل الخريطة التي تم رسمها خريطة سطحية لأنظمة الضغط الجوي.

وتسمى الخطوط المنحنية خطوط تساوي الضغط الجوي Isobar، وهي الخطوط التي تصل بين القيم المتساوية من الضغط الجوي.

أنواع أنظمة الضغط الجوي

تقسم أنظمة الضغط الجوي اعتمادا على قيم الضغط الجوي إلى قسمين، هما: المنخفض الجوي، والمرتفع الجوي.

المنخفض الجوي Low Pressure

المنخفض الجوي هوالمنطقة التي تكونُ قيمُ الضغطِ الجوي في مركزِها أقل من قيم الضغطِ الجوي في المناطقِ المجاورة لها، ويزداد الضغط الجوي بالابتعاد نحو الخارج.

يمثل الشكل الآتي منخفض جوي يتمركز فوق منطقة الشرق الأوسط، تقل فيه قيم الضغط الجوي في المركز عن المناطق المجاورة له.

المنخفض الجوي	رمزه	حركة الرياح حول مركز المنخفض الجوي في النصف الشمالي من الكرة الأرضية.	حركة الرياح حول مركز المنخفض الجوي في النصف الجنوبي من الكرة الارضية.	حالة الطقس المصاحبة للمنخفض الجوي
هوالمنطقة التي تكونُ قيمُ الضغطِ الجوي في مركزِها أقل من قيم الضغطِ الجوي في المناطقِ المجاورة لها، ويزداد الضغط الجوي بالابتعاد نحو الخارج.	L باللون الأحمر	تتحرك الرياح حول مركزِ المنخفضِ الجوي عكس عقارب الساعةِ في النصف الشمالي للكرة الأرضية، وتنحرفُ إلى الداخلِ باتجاه مركزِ المنخفضِ الجوي وتتجمع فيه.	تتحرك الرياح مع عقاربِ الساعة في النصف الجنوبي للكرة الأرضية، وتنحرف إلى الداخل باتجاه مركزِ المنخفض الجوي وتتجمع فيه.	يتصف المنخفض الجوي بوجود تيارات هوائية صاعدة إلى الأعلى تعمل على رفعِ الهواء إلى الأعلى، وخفضِ درجةِ الحرارة فيه، وزيادةِ رطوبته مُشكّلةً الغيوم ومؤدية إلى سقوطِ الأمطار المتفرقة.

تتعرض منطقة شرق البحر الأبيض المتوسط إلى مجموعة من المنخفضات الجوية تنشأُ فوق البحر الأبيض المتوسط ويتمركز بعضها فوق جزيرة قبرص، وبعض آخر يتمركز فوق الجزر اليونانية أو جنوب تركيا، ويبدأُ نشاطها غالبًا في فصل الشتاء.

 

المرتفع الجوي High Pressure

المرتفع الجوي هو منطقة تكون قيم الضغط الجوي في مركزها أكبر من قيم الضغط الجوي في المناطق المجاورة، ويقل الضغط الجوي كلما ابتعدنا نحو الخارج.

يمثل الشكل الآتي مرتفع جوي يتمركز فوق منطقة الشرق الأوسط تزداد فيه قيم الضغط الجوي في المركزعنِ المناطق المجاورة له.
 

سؤال الشكل 11 أصفُ: كيف تتغير قيم الضغط الجوي؟ تقل قيم الضغط الجوي كلما ابتعدنا عن المركز.

 

المرتفع الجوي	رمزه	حركة الرياح حول مركز المرتفع الجوي في النصف الشمالي من الكرة الأرضية.	حركة الرياح حول مركز المرتفع الجوي في النصف الجنوبي من الكرة الارضية.	حالة الطقس المصاحبة للمرتفع الجوي
هو منطقة تكون قيم الضغط الجوي في مركزها أكبر من قيم الضغط الجوي في المناطق المجاورة، ويقل الضغط الجوي كلما ابتعدنا نحو الخارج.	H باللون الأزرق	تتحرك الرياح حول مركز المرتفع الجوي مع عقارب الساعة في النصف الشمالي للكرة الأرضية، وتنحرف إلى الخارج بعيدا عن مركز المرتفع الجوي.	تتحرك الرياح عكس عقارب الساعة في النصف الجنوبي للكرة الأرضية وتنحرف إلى الخارج بعيدا عن مركز المرتفع الجوي.	يتصف المرتفع الجوي بوجود تيارات هوائية هابطة إلى الأسفل تمنع تشكل الغيوم؛ وبذلك تكون السماء في المرتفع الجوي صافية.

 

أنظمة الضغط الجوي على خرائط الطقس

تظهر المنخفضات والمرتفعات الجوية على خرائط الطقس متجاورة دائما؛ إذ إنها تكمل بعضها، كما في الشكل الآتي:

فالرياح التي تتحركُ منْ منطقةِ المرتفعِ الجوي تصل إلى منطقة المنخفض الجوي وترتفع للأعلى في مركز المنخفض الجوي لتعود وتهبط في مركز المرتفع الجوي.

يوضح الشكل الآتي خريطة طقس تبين خطوط تساوي الضغط الجوي وأنظمة الضغط الجوي المختلفة، ويظهر فيها منخفض جوي يتمركز فوق البحر الأحمر يؤثر على المملكة.

سؤال الشكل 14 أبين: ماعدد المنخفضات والمرتفعات الجوية الظاهرة في خريطة الطقس؟ المرتفع الجوي: 2       /  المنخفض الجوي: 1

أتحقق: أوضح: كيف تتحرك الرياح في مركز المرتفع الجوي في نصفي الكرة الأرضية؟

تتحرك الرياح حول مركز المرتفع الجوي مع عقارب الساعة في النصف الشمالي للكرة الأرضية، وتنحرف إلى الخارج بعيدا عن مركز المرافع الجوي، وبعكس ذلك في النصف الجنوبي للكرة الأرضية، إذ تتحرك الرياح عكس عقارب الساعة في النصف الجنوبي للكرة الأرضية، وتنحرف إلى الخارج بعيدا عن مركز المرتفع الجوي.

أفكر صفحة 21 من الأخطاء الشائعة التي يقع فيها بعض الناس أحيانًا: ربطهم ارتفاعَ درجة الحرارة بالمرتفع الجوي، وانخفاض درجة الحرارة بالمنخفضِ الجوي. أبحثُ في مصادر المعرفة المتوافرة لدي: كيف يؤدي المرتفع الجوي إلى خفض درجة حرارة منطقة ما عندما يؤثر عليها؟ وكيف يؤدي المنخفض الجوي إلى رفع درجة حرارة منطقة ما عندما يؤثر عليها. يمكن لمنخفض جوي أن يصاحبه ارتفاع في درجات الحرارة إذا كان مصدر الكتلة الهوائية المرافقة له دافئا، مثل المنخفضات الجوية الخماسينية التي تؤثر على الأردن، وتعمل على رفع درجات الحرارة، ويمكن للمرتفع الجوي أن يصاحبه انخفاض في درجات الحرارة إذا كان مصدر الكتلة الهوائية المرافقة له باردا (مثل المرتفع الجوي السيبيري شتاء) الذي تنخفض درجات الحرارة فيه بشكل كبير.

 

الإثراء والتوسع

بالونات الطقس Weather balloons

تعرف بالونات الأرصادِ الجوية ببالونات الطقس، وهيَ بالونات تقيس الأحوال الجوية في الطبقات العليا من الغلاف الجوي، تُصنَعُ من موادَّ جلديةٍ ذاتِ درجةِ مُرونةٍ عاليةٍ؛ لتُساعدَ على تمدُّدِهِ أثناءَ الارتفاعِ منْ سطحِ الأرض إلى ارتفاعاتٍ شاهقةٍ في الغلافِ الجويِّ، تُعبَّأ هذه البالونات بغاز الهيدروجينِ أو الهيليوم ليتمدد حجمُهُ تدريجيًّا ليصلَ إلى نحوِ ( 100) ضعفِ حجمِهِ الأصليِّ؛ ما يساعدهُ على الوصولِ إلى ارتفاعاتٍ كبيرةٍ شاهقةٍ. ويحملُ بالونُ الأرصادِ الجويةِ جهازًا يُسمّى المسبارَ اللاسلكيَّ، وهو جهازٌ يبثُّ المعلوماتِ الجويةَ إلى المحطاتِ الأرضيةِ بواسطة جهازِ إرسالٍ لاسلكيٍّ، من مثلِ درجةِ الحرارةِ، والضغطِ الجويِّ، ورطوبة الجوِّ على ارتفاعاتٍ مختلفةٍ. أما اتجاه الرياحِ وسرعتُها فيمكنُ تحديدُهُما على الأرضِ عنْ طريقِ تتبّع حركةِ البالونِ بوساطةِ جهازِ تحديدِ الاتجاهِ. وينفجر البالون عندَما يصلُ إلى ارتفاعِ حوالي $27.000 m$ ، حينئذٍ تُفتحُ مظلةُ الهبوطِ (الباراشوت) المتصلة بالمسبار اللاسلكيِّ، فتعيدهُ إلى الأرض.
تُطلَقُ بالوناتُ الطقسِ منْ جهاتٍ محددةٍ حكوميةٍ أوْ عسكريةٍ، حيث يجري إطلاق ما يقارب(1800 ) بالون من ( 900 ) منطقةٍ مختلفةٍ حولَ العالمِ بتوقيتٍ مُوحّدٍ، التوقيتُ الموحّد يُمَكِّنُ خُبراءَ الطقسِ منْ إدخالِ هذهِ البيانات إلى نماذجِ التنبؤات العددية التي من شأنِها رفعُ مقدارِ دقةِ هذهِ التوقعاتِ الصادرةِ عن هذهِ النماذجِ.
وفي الوطنِ العربيِّ يوجدُ كثيرٌ منْ محطاتِ الرصدِ التي تُستخدمُ بالوناتُ الأرصادِ الجويةِ، أما في وطنِنا الأردن فدائرة الأرصاد الجوية هيَ المسؤولةُ عنْ إطلاقِ هذا البالونِ بشكلٍ يوميٍّ ؛ حيثُ تمتلكُ الدائرةُ محطةً خاصةً لهذه الغايةِ تقعُ في منطقةِ المفرقِ، وتطلقُ هذا البالون يوميا عند الساعةِ ( 00:00 ) بتوقيتِ غرينيتش.
وهناك نوع آخر من بالونات الأرصادِ الجويةِ يسمى البالون ثابت المستوى؛ وهوَ يحلِّقُ على ارتفاع معين يعتمد على حجمِ البالونِ، ويظلُّ الغازُ بداخلِهِ عندَ ضغطٍ ثابتٍ تقريبًا. ويحدّدُ حجم البالونِ الارتفاع الذي يحلِّقُ عليهِ. ويمكن للبالونات ثابتة المستوى أن تظل في الهواء شهورًا كثيرةً، وهيَ تزوِّدُنا بقياساتٍ طويلةِ الأجلِ للأحوالِ الجويةِ على ارتفاعٍ مُعيّنٍ. وتبثُّ البالونات البيانات إلى الأقمار الصناعية التي توصلها بدورها إلى المحطات الأرضية.

الكتابةُ في الجيولوجيا أبحثُ في مصادرِ المعرفةِ المتوافرةِ لديَّ عن وسائلَ أخرى يستخدمُها متنبؤ الأرصاد الجويةِ؛ لتَعرُّفِ حالةِ الطقسِ، ثمَّ أكتب مقالةً حول ذلك. يتم كتابة مقالة حول ما يلي: محطات الأرصاد الجوية، الأقمار الصناعية، رادار الطقس، أجهزة الكمبيوتر، ومن نتائج البحث التي يمكن كتابتها في المقالة ما يلي: الأقمار الصناعية:  يتم التقاط صور متتالية من خلال الأقمار الصناعية ويتم معالجتها للحصول على المعلومات المتنوعة، ومن هذه المعلومات: تحديد سرعة حركة الغيوم واتجاهها، ونوع الغيوم وكمية الامطار، سرعة الرياح واتجاهها، وحالة الطقس المتوقعة،  ويتميز استخدام صور الأقمار الصناعية بالسرعة والدقة العالية في جمع البيانات. رادار الطقس يمكن من خلال رادار الطقس التعرف إلى انواع الهطل وأماكن توزعه، حيث تعتمد الموجات المنعكسة  من رادار الطقس على نوع الغيوم وعلى غزارة المطر أو الثلوج.