فشار هوا

اتمسفر از لایه های متعددی از اتم ها و مولکول ها به وجود آمده است که در جهات نامعلومی در حال حرکتند برخلاف اندازه کوچکشان، هنگامی که با سطح نرمی برخورد می کنند نیرویی بر آن وارد می کنند و ما آن را به عنوان فشار مشاهده می کنیم.

هر مولکول کوچک تر از آن است که حس شود و فقط قادر است نیروی کمی را اعمال کند اما، هنگامی که همه نیروهای وارد شده از تعداد زیادی مولکول را جمع بزنیم، در نهایت فشار قابل ملاحظه ای را ملاحظه خواهیم کرد.

فشار هوا به دو طریق افزایش و یا کاهش پیدا می کند:

نخست با وارد کردن مولکول ها به درون یک محفظه فشار افزایش می یابد. حجم زیادی از مولکول ها در یک محفظه ی، خاص بر تعداد برخورد آن ها درآن محدوده اضافه کرده که به صورت یک افزایش فشار مشاهده می شود.

یک مثال خوب از این موضوع اضافه کردن و یا کاستن از هوای چرخ های اتومبیل است. با افزایش هوا به تعداد مولکول ها  و هم چنین برخورد آن ها در محدوده داخلی چرخ اضافه می شود.  افزایش این برخوردها نیرویی در جهت انبساط چرخ ها و افزایش فشار آن ها ایجاد می کند.

دومین شیوه افزایش یا کاهش فشار، اضافه کردن و یا کاستن از حرارت است. اضافه کردن دمای یک محفظه خاص می تواند انرژی را به مولکول های هوا منتقل کند، در نتیجه، مولکول ها با سرعت بیش تری حرکت کرده و با نیروی بیش تری به دیوارهای ظرف برخورد کرده که این اتفاق را به صورت یک افزایش فشار مشاهده می کنیم.

هوا، ماده ای سنگین

از آنجایی که مولکول ها در همه جهات در حرکتند این توانایی را دارند که در حال برخورد با شیئی از زیر، فشار هوا را به سمت بالا بفرستند، در اتمسفر فشار هوا در همه جهات وجود دارد. در یک ایستگاه فضایی بین المللی، غلظت هوا مشابه با آن چه در سطح زمین است نگه داشته می شود . بنابراین فشار هوا در یک ایستگاه فضایی با سطح زمین یکسان است.

( 14/7 پوند در اینچ مربع )

واحد علمی فشار پاسکال است که از اسم ( 1662  – 1623) گرفته شده است. یک پاسکال برابر است با 01/0 میلی بار یا 0/00001 بار.

از سال 1929 علم هواشناسی از میلی بار برای فشار هوا استفاده می کند. در سال 1960 وقتی که واحد علمی تغییر کرد بسیاری از هواشناسان ترجیح دادند از اندازه ای که به آن عادت کرده بودند و آن استفاده از پیشوند  هکتو  به معنای 100 است، استفاده کنند.

بنابراین یک هکتو پاسکال برابر است با 100 پاسکال که برابر  یک میلی بار است 000/100 پاسکال مساوی است  با 1000 هکتو پاسکال که همان 1000 میلی بار است. در نهایت واحدی که ما در علم هواشناسی از آن استفاده می کنیم ممکن است متفاوت باشد اما ارزش عددی آن ها یکی خواهد بود مثلاًٌ استاندارد فشار در سطح دریا 25/1013 میلی بار و25/1013 هکتو پاسکال می باشد.

به زمین برگردیم....

هم چنان که سرعت بالا می رود تعداد مولکول ها کم می شود در نتیجه غلظت هوا کاسته شده و این به معنای آن است  که فشار هوا کم می شود.

در واقع اگر چه اتمسفر تا ارتفاع 15 مایل ( 24 کیلومتر ) از سطح زمین گسترده شده است، اما  نیمی از مولکول های هوا درفاصله  18000 فیت معادل (6/5 کیلومتر ) از سطح زمین قرار دارند.

به دلیل این که فشار هوا در ارتفاعات کاهش پیدا می کند،  به سختی می توان فشار را در نقاط مختلف با هم  مقایسه کرد. مخصوصاٌ که ارتفاع در هر محل با دیگری متفاوت است. بنابراین برای این که بتوانیم به مقادیر فشار مشاهده شده در هر ایستگاه معنا بدهیم باید بتوانیم فشار هوای به دست آمده در ایستگاه را به مقداری ثابت تبدیل کنیم .

یکی از متداول ترین روش ها  که ما از آن ها استفاده می کنیم، استفاده از فشار  سطح دریا است در مشاهدات ایستگاه های سراسر دنیا، از طریق یکسری محاسبات دقیق ، مطالعات فشار هوا بدون در نظر گرفتن ارتفاع ایستگاه تبدیل به مقداری می شود که اگر آن دستگاه در سطح دریا قرار داشت آن را نشان می داد.

دو تا از متداول ترین واحدهای اندازه گیری فشار  (اینچ جیوه )  و (میلی بار ) است، اینچ جیوه مربوط است به بلندای ستونی از مقیاس جیوه اندازه گرفته شده در یکصدم اینچ  می باشد. و این همان چیزی است که شما معمولا از رادیوی هواشناسی و یا دیگر منابع خبری و هواشناسی می شنوید. در سطح دریا، فشار هوای استاندارد در اینچ جیوه برابر با 92/29  است. میلی بار، از اصطلاح اصلی برای فشار (بار ) گرفته شده است. یک میلی بار برابر است با مقدار نیرویی که لازم است تا شیئ با وزن یک گرم در یک ثانیه را یک سانتی متر شتاب دهد.

مقادیر میلی بار که در هواشناسی مورد استفاده قرار می گیرند از حدود 100 تا 1050 متغیر است. در سطح دریا، استاندارد فشار هوا در واحد میلی بار 2/1013 می باشد، نقشه های هواشناسی فشار بر روی سطح را با میلی بار می کشند.

اگر چه تغییرات معمولاً آن قدر آهسته هستند که نمی توان آن ها را مستقیماً مشاهده کرد. این تغییرات در فشار، در اثر تغییر در غلظت هوا رخ می دهد و غلظت هوا نیز در ارتباط با دما است. غلظت هوای گرم کمتر از غلظت هوای سرد است.

به دلیل این که مولکول های گاز در هوای گرم سرعت بیش تری دارند نسبت به هوای سردتر بیش تر از هم دور می شوند بنابراین هنگامی که میانگین ارتفاع 500 میلی بار در حدود 000/18 فیت ( 600/5 متر ) است، نسبت بلندی واقعی در هوای گرم  بالاتر از هوای سرد خواهد بود.

بر اساس دو افزایش و کاهش که روزانه در حرارت خورشید ایجاد می شود بیشترین تغییر در فشار به وجود می آید. در هر روز حدود ساعت 4 صبح و عصر فشار در پایین ترین حد خود و ساعت 10 صبح و عصر در اوج آن می باشد. اندازه سیکل روزانه در منطقه استوا به بیش ترین و در حرکت به سمت قطب کم ترین می شود .

مرکز یادگیری سایت تبیان

تهیه کننده : مریم سراجی