يُعدّ الضغط الجوي عاملاً حاسماً في علم الأرصاد الجوية لإجراء تنبؤات دقيقة ودراسة أنماط الطقس. وتتأثر جميع الظواهر الجوية بتغيرات الضغط الجوي. ولأنه ليس عنصراً ملموساً، فإن قياس الضغط الجوي قد يكون صعباً. وتوجد عدة أجهزة أرصاد جوية قادرة على قياس هذه القيم، منها جهاز الباروغراف.
في هذه المقالة سوف نخبرك عن جميع خصائص وعمل وأهمية الباروغراف.
أهمية قياس الضغط الجوي
على الرغم من أن الأمر قد لا يبدو كذلك، إلا أن للهواء وزنًا. لا ندرك وزنه لأننا منغمسون فيه. يُقاوم الهواء حركتنا عند المشي أو الجري أو السفر في مركبة، لأنه، كالماء، وسط نتحرك خلاله. كثافة الماء أكبر بكثير من كثافة الهواء ، ولهذا يصعب التحرك فيه.
الباروغراف هو جهاز يوفر قراءة مستمرة للضغط الجوي. وهو الجهاز المستخدم لتسجيل القيم المُستقاة من البارومتر. هذا الجهاز مُدمج في الباروغراف، ولا تُقاس القراءات باستخدام الزئبق. بدلاً من ذلك، يقيس الباروغراف انضغاط طبقات معدنية أسطوانية رقيقة ناتج عن الضغط الجوي.
لمنع الضغط من إتلاف هيكل البارومتر، تم دمج نوابض صغيرة لمنع سحق كبسولات القياس. يُثبّت قلم على هذه الكبسولة، وهو يُوجّه الأسطوانة الدوّارة. تدور هذه الأسطوانة، مما يسمح للورقة المدرجة بالتحرك وللقلم برسم قيم الضغط الجوي عليها. بفضل جهاز الباروغراف، يُمكننا مُراقبة وفهم التغيرات المُستمرة التي يتعرض لها البارومتر بالتفصيل . علاوة على ذلك، يُمكننا تحديد قيم الضغط الجوي. للمزيد من المعلومات حول أدوات القياس، يُرجى مراجعة قسم أدوات الأرصاد الجوية ووظائفها.
السجلات في الباروغراف
عندما يكون الجو هادئًا، يُعرف ذلك في علم الأرصاد الجوية باسم "التغيرات البانتانوبارومترية". ويشير هذا إلى إمكانية تسجيل تغيرات إيجابية أو سلبية على الرسوم البيانية. وهنا نشير إلى تغير المناخ عندما يظهر أحد هذه التغيرات فجأة. ويمكن تفسير هذه الارتفاعات الحادة بسهولة، وتُعرف أيضًا باسم أنماط سن المنشار.
يعتمد تشغيل هذا الجهاز على التشوهات المختلفة لمنفاخ به فراغ بداخله يكون حساسًا للتغيرات في الضغط الجوي. بهذه الطريقة ، يمكن ضغطها عند وجود ضغوط عالية وتمددها عند وجود ضغوط منخفضة. يتم نقل حركتها عن طريق نظام من الروافع المتصلة بذراع مسؤولة عن تسجيل البيانات بقلم. عادة ما يكون القلم من نوع الملعقة ويوجد في نهايته. يتم التسجيل على الأسطوانة التي تدور حول محورها بفضل آلية الساعة الداخلية.
قد تدوم بعض النماذج لفترات أطول أو أقصر، وذلك بحسب حجم البكرة. تدوم معظم النماذج عادةً حوالي أسبوع، وهي المدة التي يستغرقها القلم حتى ينفد حبره بالكامل ويكتب على كامل البكرة.
من المنطقي أن نفترض أنه إذا كان الضغط الجوي ناتجًا عن وزن الهواء فوق نقطة معينة على سطح الأرض، فكلما ارتفعت النقطة انخفض الضغط، نظرًا لقلة كمية الهواء فوقها. يُقاس الضغط الجوي بنفس طريقة قياس السرعة والوزن، ويُقاس بوحدات الضغط الجوي (الضغط الجوي)، أو المليبار، أو مليمتر زئبقي (mmHg). يُعتبر الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر مرجعًا أساسيًا، حيث تبلغ قيمته 1 ضغط جوي، أو 1013 مليبار، أو 760 مليمتر زئبقي، ويبلغ وزن لتر واحد من الهواء 1,293 غرام . وحدة المليبار هي الأكثر شيوعًا بين خبراء الأرصاد الجوية. تُسجل جميع هذه القيم على جهاز الباروغراف.
البارومتر والبارومتر
تُستخدم البارومترات لقياس الضغط الجوي. وهناك أنواع عديدة من البارومترات، أشهرها البارومتر الزئبقي الذي اخترعه توريتشيلي. يتكون هذا البارومتر من أنبوب على شكل حرف U ذي طرف مغلق مفرغ من الهواء، بحيث يكون الضغط عند قمته صفرًا. وهذا يسمح بقياس القوة التي يمارسها الهواء على عمود السائل، ومن ثم تحديد الضغط الجوي.
يرجع الضغط الجوي إلى وزن الهواء فوق نقطة معينة على سطح الأرض ، لذلك ، كلما ارتفعت هذه النقطة ، انخفض الضغط ، نظرًا لأن كمية الهواء أقل. يمكننا القول أن الضغط الجوي يتناقص في الارتفاع. على سبيل المثال ، في الجبل ، تكون كمية الهواء في الجزء العلوي أقل من تلك الموجودة على الشاطئ ، نظرًا لاختلاف الارتفاع.
ينخفض ضغط الهواء عادةً مع الارتفاع. فكلما ارتفعنا، انخفض الضغط وقلّ تأثير الهواء علينا. وينخفض عادةً بمعدل 1 مليمتر زئبقي لكل 10 أمتار من الارتفاع.
العلاقة بظواهر الأرصاد الجوية
كما ذكرنا سابقاً، يُعدّ الضغط الجوي أحد أهم المتغيرات للتنبؤ بالظواهر الجوية. فالأمطار والرياح والعواصف وغيرها ترتبط جميعها بمستويات الضغط الجوي. وترتبط هذه القيم بدورها ارتباطاً مباشراً بالارتفاع وكمية الإشعاع الشمسي الساقط. فأشعة الشمس هي التي تُولّد حركة الكتل الهوائية، والتي بدورها تُحفّز مختلف الظواهر الجوية التي نرصدها.
لذلك ، فإن أهمية قياس الضغط الجوي واستخدام الباروغراف والبارومتر ضرورية للتنبؤ بالأرصاد الجوية.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن الخصائص والاستخدامات التي يتم تقديمها إلى الباروغراف.