حاسبة الضغط الجوي

الضغط الجوي مفهوم أساسي في علم الأرصاد الجوية، والجغرافية، ومختلف مجالات الهندسة. يُعرّف بأنه القوة التي يمارسها الغلاف الجوي عند نقطة معينة، وقيمته القياسية عند مستوى سطح البحر هي 101,325 باسكال (Pa). يُعتبر تغير الضغط الجوي مع الارتفاع ذا أهمية كبيرة في التنبؤ بالطقس، والطيران، وفهم مناخ الأرض.

الخلفية التاريخية

دُرِس الضغط الجوي منذ القرن السابع عشر، حيث ساهم علماء مثل توريشيلي وباسكال في فهمنا لكيفية انخفاض ضغط الهواء مع الارتفاع. وقد مهدت هذه الاكتشافات الطريق لعلم الأرصاد الجوية الحديث.

صيغة الحساب

يُحسب الضغط الجوي عند ارتفاع معين باستخدام الصيغة:

\[ P = P_0 \times \exp\left(\frac{-g \times M \times H}{R \times T}\right) \]

حيث:

• \(P\) هو الضغط الجوي عند الارتفاع \(H\)،
• \(P_0\) هو ضغط مستوى الأساس (101325 باسكال)،
• \(H\) هو الارتفاع بالأمتار،
• \(T\) هي درجة الحرارة بالكلفن،
• \(g\) هو تسارع الجاذبية الأرضية (9.8 م/ث²)،
• \(M\) هي الكتلة المولية للهواء الجاف (0.028969 كغم/مول)،
• \(R\) هو ثابت الغاز العام (8.3144626 جول/(مول·كلفن)).

مثال على الحساب

في حالة كانت درجة الحرارة 288.15 كلفن (15 درجة مئوية)، والارتفاع 1000 متر فوق مستوى سطح البحر:

\[ P = 101325 \times \exp\left(\frac{-9.8 \times 0.028969 \times 1000}{8.3144626 \times 288.15}\right) \]

سيسفر هذا الحساب عن الضغط الجوي على ارتفاع 1000 متر.

أهمية وسيناريوهات الاستخدام

يُعد الضغط الجويّ ضروريًا لفهم والتنبؤ بأنماط الطقس، وتصميم الطائرات والمباني، وفي دراسة وظائف جسم الإنسان على ارتفاعات عالية.

الأسئلة الشائعة

1. ما هو الضغط الجوي؟

   • هو الضغط الناتج عن وزن الغلاف الجوي، ويُقاس عند أي نقطة معينة على سطح الأرض أو فوقه.

2. كيف يؤثر الارتفاع على الضغط الجوي؟

   • ينخفض الضغط الجوي بزيادة الارتفاع. وذلك لأن كثافة الهواء تتناقص بزيادة الارتفاع، مما يؤدي إلى انخفاض كمية الهواء فوق نقطة معينة وبالتالي انخفاض الضغط.

3. ما هو دور درجة الحرارة في الضغط الجوي؟

   • تؤثر درجة الحرارة على كثافة الهواء؛ يتمدد الهواء الدافئ ويصبح أقل كثافة، مما يؤدي إلى انخفاض الضغط، بينما ينكمش الهواء البارد ويصبح أكثر كثافة، مما يزيد الضغط.