الامارات 7 - مكتشف الضغط الجوي: باسكال بليز
في عصرنا الحالي، نسمع كثيرًا عن الضغط الجوي في مختلف المجالات، سواء عند الحديث عن الحالة الجويّة وعناصر المناخ أو في مجال العلوم والفيزياء. لذلك، ليس من الغريب أن نتساءل عن مكتشف الضغط الجوي، وهو ما سنتناوله في هذه المقالة.
باسكال بليز مكتشف الضغط الجوي
الفرنسي باسكال بليز، المولود عام 1623م، هو الذي يُنسب إليه اكتشاف الضغط الجوي. باسكال كان شخصية مبدعة تجمع بين الفيزياء، الفلسفة، الرياضيات، والنثر. وقد توصل إلى اكتشافه للضغط الجوي بناءً على تجارب علماء سابقين. في هذا المقال، سنستعرض تجارب هؤلاء العلماء وتفسيرات باسكال.
تعريف الضغط الجوي
الضغط الجوي هو الثقل الذي يقع على الكرة الأرضية من الغلاف الغازي المحيط بها. وقد تم الوصول إلى هذا الاستنتاج من خلال تجارب ثلاثة علماء هم: العالم الإيطالي جاليليو، والعالم الإيطالي توريتشيلي، والعالم الفرنسي باسكال.
التجارب المتعلقة بالضغط الجوي
تجربة جاليليو:
أثبت جاليليو أن وزن الهواء المضغوط أكبر من وزن الهواء غير المضغوط.
تجربة توريتشيلي:
أثبت توريتشيلي أن الكرة الأرضية تتأثر بالغلاف الغازي من خلال تجربة أجراها باستخدام إناء مملوء بالزئبق وأنبوبة رفيعة. لاحظ أن مستوى الزئبق ينخفض حتى يصل إلى ارتفاع 76 سم، متوقفًا عند هذا الرقم بغض النظر عن وضعية الأنبوبة. عزا توريتشيلي هذا الانخفاض إلى تأثير الغلاف الغازي.
تجربة باسكال:
أعاد باسكال تجربة توريتشيلي، ولكن في ظروف مختلفة، حيث أجرى التجربة في أماكن متعددة بارتفاعات مختلفة. كانت النتيجة التي توصل إليها أن الضغط الجوي يتناقص كلما زاد الارتفاع.
ملخص ما توصل إليه باسكال
يمكن تفسير نتائج باسكال بثلاثة عناصر رئيسية:
تأثير الارتفاع على الضغط الجوي:
يقل الضغط الجوي بزيادة الارتفاع بسبب تمدد الغازات وتقلصها بناءً على درجات الحرارة. عندما ترتفع درجة حرارة الغلاف الغازي، يتمدد ويزداد حجمه، مما يؤدي إلى انخفاض وزنه وثقله، وبالتالي ينخفض الضغط. العكس يحدث عند انخفاض درجات الحرارة. هذه العلاقة العكسية تنطبق على طبقة التروبوسفير فقط، حيث يتلاشى الضغط الجوي بعد ارتفاع حوالي 30 كيلومترًا.
سمك الغلاف الغازي:
يتناقص سمك الغلاف الغازي مع الارتفاع. على سطح الأرض، يكون الجسم تحت تأثير كامل من ثقل الغلاف الغازي، بينما عند الارتفاع يكون جزء من الغلاف الغازي فوق الجسم وجزء آخر تحته، مما يعني تأثيرًا جزئيًا على الجسم.
كثافة المادة:
الكثافة الأكبر للأجزاء السفلية من الغلاف الغازي تعني أن الجسم على سطح الأرض يقع تحت تأثير ثقل أكبر. مع زيادة الارتفاع، يقل تأثير الجاذبية الأرضية على الأجسام، مما يقلل من ثقلها. هذا يتماشى مع قانون سقوط الأجسام الحر، حيث تتجاذب الأجسام الثقيلة نحو الأسفل بفعل الجاذبية الأرضية.
في عصرنا الحالي، نسمع كثيرًا عن الضغط الجوي في مختلف المجالات، سواء عند الحديث عن الحالة الجويّة وعناصر المناخ أو في مجال العلوم والفيزياء. لذلك، ليس من الغريب أن نتساءل عن مكتشف الضغط الجوي، وهو ما سنتناوله في هذه المقالة.
باسكال بليز مكتشف الضغط الجوي
الفرنسي باسكال بليز، المولود عام 1623م، هو الذي يُنسب إليه اكتشاف الضغط الجوي. باسكال كان شخصية مبدعة تجمع بين الفيزياء، الفلسفة، الرياضيات، والنثر. وقد توصل إلى اكتشافه للضغط الجوي بناءً على تجارب علماء سابقين. في هذا المقال، سنستعرض تجارب هؤلاء العلماء وتفسيرات باسكال.
تعريف الضغط الجوي
الضغط الجوي هو الثقل الذي يقع على الكرة الأرضية من الغلاف الغازي المحيط بها. وقد تم الوصول إلى هذا الاستنتاج من خلال تجارب ثلاثة علماء هم: العالم الإيطالي جاليليو، والعالم الإيطالي توريتشيلي، والعالم الفرنسي باسكال.
التجارب المتعلقة بالضغط الجوي
تجربة جاليليو:
أثبت جاليليو أن وزن الهواء المضغوط أكبر من وزن الهواء غير المضغوط.
تجربة توريتشيلي:
أثبت توريتشيلي أن الكرة الأرضية تتأثر بالغلاف الغازي من خلال تجربة أجراها باستخدام إناء مملوء بالزئبق وأنبوبة رفيعة. لاحظ أن مستوى الزئبق ينخفض حتى يصل إلى ارتفاع 76 سم، متوقفًا عند هذا الرقم بغض النظر عن وضعية الأنبوبة. عزا توريتشيلي هذا الانخفاض إلى تأثير الغلاف الغازي.
تجربة باسكال:
أعاد باسكال تجربة توريتشيلي، ولكن في ظروف مختلفة، حيث أجرى التجربة في أماكن متعددة بارتفاعات مختلفة. كانت النتيجة التي توصل إليها أن الضغط الجوي يتناقص كلما زاد الارتفاع.
ملخص ما توصل إليه باسكال
يمكن تفسير نتائج باسكال بثلاثة عناصر رئيسية:
تأثير الارتفاع على الضغط الجوي:
يقل الضغط الجوي بزيادة الارتفاع بسبب تمدد الغازات وتقلصها بناءً على درجات الحرارة. عندما ترتفع درجة حرارة الغلاف الغازي، يتمدد ويزداد حجمه، مما يؤدي إلى انخفاض وزنه وثقله، وبالتالي ينخفض الضغط. العكس يحدث عند انخفاض درجات الحرارة. هذه العلاقة العكسية تنطبق على طبقة التروبوسفير فقط، حيث يتلاشى الضغط الجوي بعد ارتفاع حوالي 30 كيلومترًا.
سمك الغلاف الغازي:
يتناقص سمك الغلاف الغازي مع الارتفاع. على سطح الأرض، يكون الجسم تحت تأثير كامل من ثقل الغلاف الغازي، بينما عند الارتفاع يكون جزء من الغلاف الغازي فوق الجسم وجزء آخر تحته، مما يعني تأثيرًا جزئيًا على الجسم.
كثافة المادة:
الكثافة الأكبر للأجزاء السفلية من الغلاف الغازي تعني أن الجسم على سطح الأرض يقع تحت تأثير ثقل أكبر. مع زيادة الارتفاع، يقل تأثير الجاذبية الأرضية على الأجسام، مما يقلل من ثقلها. هذا يتماشى مع قانون سقوط الأجسام الحر، حيث تتجاذب الأجسام الثقيلة نحو الأسفل بفعل الجاذبية الأرضية.