في وقتنا الحاضر تتردد على مسامعنا كلمة الضغط الجوي في مختلف المجالات، فتارة تتردد عند الحديث عن الحالة الجويّة وذكر عناصر المناخ، وتارة تتردد في مجال العلوم والفيزياء، فلا ريب من أنّ السؤال عن مكتشف الضغط الجوي وارد، وهذا هو ما سنتناوله في مقالتنا هذه.
باسكال مكتشف الضغط الجوي
إن مكتشف الضغط الجوي هو الفرنسي " باسكال بليز"، من مواليد عام 1623 للميلاد، وهو شخصية مبدعة جمعت بين علوم: الفيزياء، والفلسفة، والرياضيات، والنثر، وقد كان اكتشافه للضغط الجوي بناء على تجارب علماء سابقين، والتي نحن بصدد ذكرها هنا، كما سنذكر التفسيرات المتعلقة بنتيجة باسكال على وجه الخصوص.
تعريف ومعنى الضغط الجوي
هو الثقل الذي يقع على الكرة الأرضية من الغلاف الغازي، وقد تم الوصول إلى هذه النتيجة من تجارب ثلاثة من العلماء هم: العالم الإيطالي جاليلي (Galilée) والعالم تورشلي (TORRICELLI ) الإيطالي الجنسيّة أيضاً، والعالم الفرنسي باسكال (Pascal ).
التجاربة المتعلقة بالضغط الجوي
- التجربة الأولى لجاليلي، والتي أثبت بها أن وزن الهواء المضغوط أكبر من وزن الهواء غير المضغوط.
- التجربة الثانية لتورشلي، والتي أثبت فيها أنّ الكرة الأرضية تتأثر بالغلاف الغازي من خلال تجربة أجراها، لكنه أجراها في ظرف حراري معين، وكان التساؤل آنذاك، هل يتغير الضغط الجوي إذا ما تغيرت ظروف التجربة؟ وقد حاول العالم باسكال الرد على هذا التساؤل من خلال تجربته؛ لذا فإننا نذكر هنا تجربة تورشلي باعتبارها هي التجربة التي اعتمد عليها باسكال للتوصل إلى نتيجته المتعلقة بالضغط الجوي ومن ثم نوضح تجربة باسكال:
قام تورشلي في التجربة بإحضار إناء ووضع الزئبق فيه، ومن ثم أحضر أنبوبة رفيعة بطول يساوي مئة سنتيمتر، أما قطر فوهتها فهو سنتيمتر واحد، وقد ملأ الأنبوبة بالزئبق، ثم أغلق إحدى فتحتي الأنبوب بوضع إصبعه عليها، بعد ذلك غمسها في الإناء، فلاحظ انخفاض مستوى الزئبق في الأنبوبة عن المستوى الذي كان عليه، إلى حدّ ارتفاع 76 سم، توقف الزئبق عن الانخفاض، وبقي عند هذا الرقم على الرغم من تغيير وضعيته ( مائل أوعمودي)، وقد عزا تورشيلي انخفاض الزئبق إلى التأثير ونتائج الحاصل من الغلاف الغازي.
ما فعله العالم باسكال هو أنّه أعاد تجربة تورشيلي ولكنه أراد تغيير الظروف التي حصلت فيها التجربة، فطبّق التجربة السابقة في عدة أماكن تختلف في ارتفاعاتها عن بعضها البعض، وكانت النتيجة التي توصل إليها تقوم على التالي: كلما زاد الارتفاع فإنّ الضغط الجوي يتناقص.
ملخص ما توصل إله باسكال
يمكن أن نفسر ما توصل إليه باسكال بثلاثة عناصر نذكرها بإيجاز فيما يلي:
يقل الضغط بتزايد الارتفاع؛ حيث تتمدد الغازات وتتقلص بناء على درجات الحرارة، فإذا ما ارتفعت درجة حرارة الغلاف الغازي، فإنه يتمدد وبالتالي يزداد حجم الهواء ويخف وزنه مما يعني أن ثقله يقل أو ما نسميه بانخفاض ضغطه، والعكس صحيح إذا ما انخفضت درجات الحرارة، فنصل إلى أنّ العلاقة التي تربط بين الحرارة والضغط الجوي هي علاقة عكسية، ولكن يجب مراعاة أن هذا الحديث ينطبق طالما كنا نتحدث عن طبقة التروبوسفير فقط، حيث يتلاشى بعدها الضغط الجوي بحدود ما يقارب 30 كيلو متراً.
يقل الضغط بتزايد الارتفاع نتيجة لسمك الغلاف الغازي؛ والذي يتناقص في ذات الاتجاه هو أيضاً ، حيث إن الجسم الموضوع على الكرة الأرضية يقع عليه كل ثقل الغلاف الغازي، في حين أن ارتفاع الجسم عن سطح الأرض، يعني أن الغلاف الغازي يكون جزء منه فوق الجسم وجزء آخر تحت الجسم، وبالتالي فالجسم يقع تحت تأثير ونتائج جزئي من الغلاف الغازي وليس تأثير ونتائج كلي.
كثافة المادة؛ فتواجد الجسم على سطح الأرض يعني وقوعه تحت تأثير ونتائج كلي من الغلاف الغازي، إضافة إلى أن الأجزاء السفلية منه تكون ذات كثافة أكبر، فكلما زاد ارتفاع هذه الأجسام فإنه يقل ثقلها ويمكن تفسير ذلك بتأثير ونتائج الجاذبية الأرضية، وما يتعلق بقانون سقوط الأجسام الحر، فتتجاذب الأجسام الثقيلة للأسفل نتيجة ثقلها إضافة لتأثير ونتائج جاذبية الأرض عليها.
