
14/03/2017
الضغط الجوي في القرآن الكريم باختصار شديد
قال الله عز و جل:"فمن يرد الله أن يهديه يشرح صدره للإسلام ومن يرد أن يضله يجعل صدره ضيقا حرجا كأنما يصعد في السماء كذلك يجعل الله الرجس على الذين لا يؤمنون". [الأنعام: 125]
كانت المعرفة بتركيب الجو خافية إلى أن أثبت باسكال عام 1648 أن ضغط الهواء يقل مع الإرتفاع عن مستوى سطح البحر، وتبين لاحقا أن الهواء أكثر تركيزا في الطبقات السفلى من الغلاف الهوائي، فتتجمع خمسون بالمائة (50 %) من كتلة غازات الجو مـا بين سطح الأرض وارتفـاع عشريـن ألف (20000) قدم (و القدم سبق و قلنا أنه يساوي 30.48 سنتيمتر و لتبسيط الأمور فإن 1000 قدم هي حوالي 300 متر) فوق مستوى سطح البحر، وتسعون بالمائة (90 %) ما بين سطح الأرض وارتفاع خمسين ألف (50000) قدم عن سطح الأرض، ولذلك تتناقص الكتلة الحجمية (الكثافة) مع الإرتفاع بشكل عام. و يبلغ تخلخل الهواء أقصاه في الطبقات العليا قبل أن ينعدم في الفضاء. ووجود الإنسان على ارتفاع دون عشرة آلاف (10000) قدم فوق مستوى سطح البحر لا يسبب له مشكلة جدية، وقد يستطيع الجهـاز التنفسي أن يتأقلم على ارتفاع ما بين عشـرة آلاف وخمس وعشرين ألف (10000 - 25000) قـدم.
كلما ارتفع الإنسان في السماء انخفض الضغط الجوي وقلّت كمية الأكسجين مما يتسبب في حدوث ضيق في الصدر وصعوبة بالغة في التنفس يتزايد معها معدل التنفس نتيجة لحاجة الأنسجة الملحة للأكسجين، فإذا لم يتوفر و تزايد طلب خلايا الجسم له لتقوم بوظائفها عندما يزداد ارتفاعه إلى أعلـى يصاب بحالة حرج بالغة يضطرب فيها تنفسه بسبب النقص الحاد للأوكسجين ويصاب الإنسان عندئذ بفشل الجهاز التنفسي ويهلك.
عمليا:
- الضغط هو قوة نوعية مؤثرة عمودياً على مساحة سطح ما.
- الضغط الجوي هو وزن عمود الهواء الواقع على مساحة قدرها 1 سنتيمتر مربع في الخلاء. و هو يعادل وزن عمود من الزئبق على نفس المساحة ارتفاعه 760 مليمتر.
التطبيق العملي في الملاحة الجوية:
- الإرتفاع (Altitude) هو العلو عن سطح البحر (AMSL) و تكافؤه قيمة الضغظ (QNH) و العلو (Height) هو الإرتفاع عن سطح الأرض (AGL) و تكافؤه قيمة الضغظ (QFE) و يجب التمييز بين هذين القيمتين المختلفتين تماما. وعدم التمييز بينهما أدى إلى تحطم طائرات و إلى كوارث جوية كثيرة. و سنعرف عما قريب لماذا.
الضغط الجوي على مستوى سطح البحر (QNH) هو 1 أتموسفير و هو ما قيمته 760 ميليمتر من الزئبق يعني ما يعادل 1,01325 بار (البار هو الكيلوغرام على السنتيمتر المربع) لكن يستحسن أن تتذكر جيدا هذه القيمة بالهيكتو باسكال.
1 هيكتوباسكال تساوي 100 باسكال و الباسكال هو 1 نيوتن على الميليمتر المربع. و النيوتن هي القوة التي لو أثرت على كتلة 1 كيلوغرام واحد لأكسبتها تسارع مقداره 1 مترفي الثانية و ذلك كل ثانية أي أن 1 نيوتن = الكيلوغرام ضرب المتر مقسوم على الثانية أس 2. و لتبسيط الأمور 1 نيوتن تساوي 100 غرام.
في النهاية قيمة الضغط الجوي على مستوى سطح البحر التي يجب أن تعرف هي 1013.25 هيكتوباسكال و تنخفض بمعدل 1 هيكتوباسكال كل 1000 قدم نحو الأعلى.
بهذه الطريقة يمكن تصحيح ارتفاع الطائرات بالنسبة للضغظ المعياري و تظهر قيمة الضغط الجوي في نافذة صغيرة في مؤشر الإرتفاع تدعى "نافذة كولسمان". و يمكن في النهاية استخلاص 3 قيم يمكن الملاحة بها. (شاهد الصورة).
مستوى الطيران (Flight level) يرمز له بFL (هو العلو فوق معطيات الطائرة الثابتة وهي 1013,25 مللي بار أو 29,92 إنش زئبقي و بدرجة حرارة ْ15. يقسم الارتفاع الضغطي إلى كل 100 قدم ويشار إليه كمستوى طيران، ويستخدم لقياس ما فوق الارتفاع الانتقالي وهي 18ألف قدم بالولايات المتحدة ولكن بالدول الأخرى يصل إلى 3آلاف قدم. لذلك فعندما يقرأ مؤشر الارتفاع 18000 قدم على قياس الضغط المعياري (29,92 \1013.25) فإنه يقال مستوى الطيران 180) .
درجة الحرارة على مستوى سطح البحر 15 درجة و تنخفض بمعدل درجتين كل 1000 قدم نحو الأعلى.
هذه القيم حيوية للحسابات الملاحية، و لنأخذ هذه المعادلة كمثال بسيط لتوضيح الأمور، هذه المعادلة تمكن من استخلاص السرعة الحقيقية (السرعة بالنسبة للأرض) لطائرة انطلاقا من السرعة المؤشرة يعني التي يشير إليها جهاز قياس السرعة و هي سرعة الهواء.