من اكتشف الضغط الجوي؟ ما هي النظرية التي سمحت له بتحقيق هذا الاكتشاف؟ يعد الضغط الجوي اليوم من الحقائق العلمية المثبتة والتي لا جدال فيها، ولكن الأمر لم يكن دائما هو نفسه، ففي العصور القديمة كان ينظر إلى من طرحوا هذه الفرضية بسخرية، ومن خلالها سنخبركم بما كان علينا أن نتعلمه في التاريخ أن صاحبها هو أيضاً وراء هذا الاكتشاف.
جدول المحتويات
من اكتشف الضغط الجوي؟
من أهم المعلومات التي تصلنا خلال رحلتنا التعليمية، بدءاً من المرحلة الابتدائية والثانوية، مروراً بالثانوية العامة وأخيراً الوصول إلى الجامعة وما يليها من دراسات عليا، هي أن هناك شيئاً اسمه الضغط الجوي.
وبالطبع فإن معرفتنا بهذا المصطلح تبدأ بشكل سطحي وتتعمق بمرور الوقت مع تقدمنا في رحلة الشخص التعليمية وسلوكه، ومن أهم ما يجب معرفته عن الضغط الجوي هو مدى تأثيره.
من الشائع الحديث عن التأثير على الأذنين عند ركوب الطائرة، خاصة أثناء الإقلاع والهبوط، وعندما يسألون عن سبب ذلك يقولون إنه يعود إلى الضغط الجوي واختلاف درجات الحرارة.
وأصبحت فكرة هذا الاختلاف في أحاسيس الارتفاع والهبوط، واضطراب درجة الحرارة مع ارتفاع الطبقات وهبوطها، هي الأساس الذي بنيت عليه نظرية الضغط الجوي. إذن أين بدأ كل شيء؟ من اكتشف الضغط الجوي؟
ويعود الفضل في هذا الاكتشاف إلى العالم الفرنسي بليز باسكال، العالم الذي طور البارومتر (جهاز يقيس الضغط الجوي) بشكله الحالي، وتم إطلاق وحدة باسكال للضغط تكريما له.
ولكن في الحقيقة فإن نظرية الضغط الجوي هي إحدى النظريات التي ساهم فيها العديد من العلماء على مدى فترة من الزمن، ورغم أن اسم العالم الفرنسي بليز باسكال يرتبط في كثير من الأحيان بإجابة سؤال من اكتشف الضغط الجوي، إلا أن وقد سبقته شرارة الاكتشاف بحوالي قرن كامل. سنقوم بتفصيل القصة الكاملة لك أدناه.
جهد تعاوني لاكتشاف الضغط الجوي
وثبت تاريخياً أنه في نهاية القرن السادس عشر الميلادي، قام الفيزيائي الإيطالي غاليليو غاليلي بإعداد إحدى تجاربه التي لا تعد ولا تحصى والتي استخدم فيها الماء فقط ووعاء زجاجي شفاف.
لاحظ بعد هذه التجربة أن وضع الماء في وعاء زجاجي وتحريكه بحيث ترتفع فقاعات الهواء للأعلى، ومن ثم العمل على تغيير درجة الحرارة حول الوعاء، يتسبب في تمدد فقاعة الهواء وتقلصها، مما يؤدي إلى صعودها وهبوطها في درجة الحرارة، مما يؤدي إلى حدوث اختلاف في مستوى الماء. .
وبعد خمسة عقود، قبل العالم الإيطالي إيفانجليستا توريسيلي نظرية جاليليو وعمل على تطويرها. .
لاحظ توريتشيلي أن مستوى الزئبق في أنبوب زجاجي يرتفع عندما يصبح الطقس سيئاً، ويلاحظ انخفاضه مرة أخرى عندما يعود الطقس إلى البرودة الطبيعية، وقد شكلت هذه التجربة الأساس الذي تم من أجله صنع أول بارومتر، وهو أداة تستخدم لقياس الضغط الجوي. قياس الضغط الجوي جهاز لقياس درجة الحرارة “الثرمومتر”.
وعندما وصلنا إلى عام 1645م اكتشفنا أن عالماً فرنسياً اسمه بليز باسكال قد وضع نظرية غاليليو وتوريسيلي، وقد وضع أجهزة القياس في المواقع المرتفعة والمنخفضة في جميع أنحاء فرنسا ولاحظ اختلاف ارتفاع الزئبق في الأنبوب في المواقع المرتفعة والعكس صحيح.
ونتيجة لذلك، اقترح أن للهواء وزنًا ويتغير باختلاف الارتفاع ودرجة الحرارة، جامعًا بين نظرية توريتشيلي للضغط ودرجة الحرارة ونظرية غاليليو للارتفاع ودرجة الحرارة. ثم عمل على إعلان فرضية الضغط الجوي واعتبر مكتشفها. ليكون الجواب على سؤال من اكتشف الضغط الجوي.
نحن ندعوك للقراءة
نظرية الضغط الجوي
ومع الإجابة على سؤال من اكتشف الضغط الجوي تبدأ بعض الأسئلة الأخرى حول فكرة هذه النظرية، ما سبب انخفاض الضغط عند الصعود إلى القمة؟ كيف تفسر الطائرات الاختلافات في ضغط الهواء عند ارتفاعها إلى مستويات عالية في الغلاف الجوي؟
في الواقع، يمكن القول أن السبب في كل هذا يكمن في فكرة الجاذبية. ونظراً لأن الهواء، كسائر الأجسام الموجودة على سطح الأرض، يتميز بوجود كتلة ووزن، حتى دون أن نشعر به، فإن الجاذبية يمكن أن تسحبه نحو الأرض.
ويؤدي ذلك إلى زيادة كثافة الهواء القريب من سطح الأرض بسبب تراكمه في الطبقات الأقرب تحت تأثير الجاذبية، مما يخلق فجوة بين هذه المستويات الدنيا والطبقات العليا، حيث يكون تأثير الجاذبية على الهواء أضعف.
وهذا هو السبب الرئيسي وراء انخفاض نسبة الأكسجين المتاحة للتنفس كلما ارتفعنا إلى أعلى، مما قد يؤدي إلى نقل الأمراض إلى أولئك الذين يعيشون في مناطق الارتفاعات العالية وغيرها من الارتفاعات العالية. وهذا ما يصل إلينا نتيجة للضغط المنخفض حيث أن أغلب مناطق الطيران تأثرت وتأثرت بهذا التغيير.
كيف تتعامل الطائرات مع الضغوط الجوية المختلفة؟
وللإجابة على سؤال من اكتشف الضغط الجوي، علمنا أن التجارب التي أجراها علماء بدءا بجاليليو وتوريسيلي وباسكال لاحظت تغير الضغط مع درجة الحرارة والارتفاع بطريقة بسيطة تتمثل في الصعود إلى قمم الجبال، ولكن ماذا عن طائرات تسافر آلاف الأمتار؟
لا شك أن فكرة الضغط الجوي وعلاقته بالارتفاع هي الأكثر تأثيراً على فسيولوجية الطيران، وفي الطريق إلى فهم نظرية الضغط الجوي وتعميقها يواجه الطيران العديد من الصعوبات.
في الواقع، فإن فكرة الطيران والقدرة على الطيران مع تغيرات الضغط الجوي والكتلة الهوائية ليست أسوأ أو أصعب هذه الصعوبات. بل إن فكرة الحفاظ على التوازن في الهواء والتحليق بأمان أثناء الإقلاع والهبوط هي الكابوس الأكبر، ونحن نتحدث هنا عن الركاب والمركبة على السواء.
من المعروف أن الطائرات اليوم تصل إلى ارتفاعات تعادل 40 ألف قدم أو أكثر، أي ما يعادل 13 كيلومترًا تقريبًا، وبين الإقلاع والهبوط يتغير ضغط الأكسجين الجوي بشكل رهيب، مما يهدد سلامة الركاب والطائرة على حد سواء.
وللتغلب على هذه المشاكل، تبذل جهود كبيرة ومستمرة لتطوير آليات التشغيل حتى يومنا هذا، وطريقة مكافحة هذا الاختلاف في الضغط هي ابتكار شيء يحاكي بشكل مصطنع نظام الضغط الجوي في المقصورة.
وهذا ما يضمن سلامة الركاب والطائرة. وإذا فتحت الطائرة على هذا الارتفاع، فلن يتمكن الركاب من التنفس، كما أن اختلاف ضغط الهواء في هذا الوقت يمكن أن يسبب العديد من الإصابات، مثل تلف الأذن. ، وخاصة مراكز الطبل والتوازن.
بالإضافة إلى إمكانية حدوث خلل وتغير في نسبة الغازات الموجودة في الطائرة، مما قد يعرضها لخطر الحريق أو الانفجار، مما يجعل عملية ضمان سلامة الركاب في غاية الأهمية ومعقدة في نفس الوقت.
ومن الجدير بالذكر أن هناك نظريات أخرى تتعلق بالضغط الجوي، مثل فكرة المطر، ويعتقد أن الضغط الجوي المنخفض له القدرة على تكوين السحب والغيوم، وتحريك الرياح وتحفيز هطول الأمطار، بينما المناطق ذات الضغط الجوي المرتفع بشكل عام تميل إلى أن تكون أكثر توازناً واعتدالاً.