فشار هوا

در هواشناسي منظور از فشار هوا وزن ستون هواست كه به هر نقطه وارد مي شود

فشار هوا را چطور مي توان اندازه گيري كرد؟

را ههاي مختلفي براي اندازه گيري فشار هوا وجود دارد كه در ادامه به سه  نوع مهم و پر كاربرد از آنها اشاره خواهيم كرد

1- اندازه گيري فشار هوا به كمك ستون مايع:

در اين روش لوله اي را كه يك سر آن باز و يك سر ديگر آن بسته است روي يك ظرف محتوي مايع مورد نظر به صورت وارونه قرار مي دهيم در اين حالت فشار هواي وارد بر سطح مايع باعث بالا رفتن محلول درون لوله خواهد شد با توجه به اين كه در مايعات فشار در تمام نقاط يكسان است پس فشار هواي وارد بر سطح مايع يا به عبارتي وزن ستون هوا با فشار ستون مايع يا به عيارتي وزن ستون مايع برابر خواهد بود . اين اساس سنجش فشار هواست . بسته به اين كه مايع انتخابي چه باشد ارتفاع ستون متفاوت خواهد بود. از آنجا كه جيوه مايعي است كه چگالي بالايي دارد به عنوان مايعي مناسب براي سنجش فشار به صورت استاندارد درآمد و واحد ميليمتر جيوه نيز به عنوان يكي از واحد هاي فشار پذيرفته شد. در صورتي كه مايع فشار سنج از جيوه باشد در سطح درياي آزاد ارتفاع ستون جيوه تقريبا 760 ميليمتر خواهد بود. از ديگر واحدهاي كاربردي در هواشناسي ميلي بار يا هكتو پاسكال است كه فشار هوا در سطح دريا تقريبا 1013 هكتو پاسكال است.

اگر به جاي جيوه از مايع ديگري مثلا آب استفاده بشود ارتفاع ستون آن چندين متر خواهد بود كه براي عمل اندازه گيري مناسب نيست.

2- فشارسنجي به كمك آندروئيد( محفظه متحرك):

زماني كه شما بادكنك يا توپي را باد كنيد احساس خواهيد كه گاهي از اوقات پربادتر و گاهي اوقات كم بادتر به نظر مي رسد كه علت آن تغيير فشار هواست. اين مسئله اساس فشارسنجهاي اندروئيدي است.

در اين نوع از فشار سنجها محفظه اي قابليت ارتجاع و حركت دارد به صورت مكانيكي به يك عقربه متصل است؛ تغيير فشار هوا باعث تغيير اين محفظه خواهد شد كه ميزان اين تغييرات به وسيله عقربه شاخص مشخص مي شود. در ين فشارسنجها معمولا شكل محفظه را به صورت آكاردئوني مي سازند تا اين تغييرات فقط در يك جهت صورت گرفته و اندازه گيري آن راحت تر باشد.

فشارسنجي به كمك نقطه جوش مايعات:

با توجه به اين كه در زمان جوش يك مايع فشار بخار تبخير مايع با فشار هوا برابر است و اين نكته كه فشار بخار مايع در دماي معين مقدار ثابتي است با اندازه گيري دماي جوش يك مايع مي توان فشار هوا را اندازه گيري كرد. در اين نوع فشار سنجها معمولا از آب خالص استفاده مي شود.

با توجه به اين كه فشار هوا وزن ستون است هرچه ارتفاع ما از سطح دريا بيشتر باشد فشار هوا كاهش مي يابد. در هوا شناسي ما چند نوع فشار هوا را لازم داريم.

الف: فشار هوا در سطح ايستگاه (QFE) : كه همان فشار اندازه گيري شده توسط فشار سنج در هر نقطه است.

ّب : فشار هواي معادل سطح دريا (QFF) : براي محاسبه اين فشار ما فرض مي كنيم كه اگر ايستگاه ما در ارتفاع صفر(سطح درياهاي آزاد) قرار داشت با همين شرايط فعلي فشارش چه مقدار مي شد. با اين كار ما مي توانيم فشار هواي ايستگاههاي مختلف را كه در ارتفاع هاي مختلفي قرار دارند به يك سطح مشترك تبديل كرده و با يكديگر مقايسه كنيم.

ج: فشار هواي شرايط استاندارد (QNH) : اين فشار معادل فشار سطح درياي فشار ايستگاه در دماي 15 درجه سانتي گراد است. اين فشار در گزارشات متار (METAR) كه براي پروازهاي هوايي استفاده مي شود كاربرد دارد

اولين بار در قرن هفدهم «توريچلي» ثابت نمود كه هوا داراي وزن است و با اعلام وزن و فشار هوا فشارسنج جيوه‌اي خود را در سال ۱۶۴۲اختراع نمود.

واحد فشار هوا : امروزه متداول ترين واحد مورد استعمال در مورد فشار اتمسفر ميلي بار است فشار آتمسفر در 45 درجه عرض جغرافيايي و در هواي صفر درجه و در ارتفاع سطح دريا فشار بهنجار (Normalpressure) ناميده مي‌شود و ميزان آن برابر ۱۰۱۳ میلی بار یا هکتوپاسکال(هفصد و شصد ميلي‌متر جيوه و دو بیست و نه صدم اينچ ستون جيوه) مي‌باشد فشارهاي بيشتر از اين را فشار زياد و فشار كمتر را فشار كم مي‌گويند.

تغييرات قائم فشار جو : فشار جو با افزايش ارتفاع كاهش يافته و در ارتفاع پنج هزار متري به ميزان نصف فشار سطح دريا مي‌رسد.

جدول فشار x معيار اتمسفر در ارتفاعات مختلف
ارتفاع به كيلومتر	فشار به ميلي بار
0	1013
1	900
2	795
3	700
4	616

جدول فشار x معيار اتمسفر در ارتفاعات مختلف
ارتفاع به كيلومتر	فشار به ميلي بار
5	540
6	471
7	410
10	264
15	120

فشار اتمسفر به نسبت ارتفاع از سطح زمين كم مي‌شود ولي هيچ‌گونه رابطه ساده‌ايي بين تغييرات فشار و ارتفاع وجود ندارد. به طور تقريبي مي‌توان گفت كه فشار هوا در هر دویست و پنجاه و هفت متر ارتفاع به نسبت تصاعد هندسي با قدرمطلق يك‌ سي‌ام كاهش مي‌يابد. بدين ترتيب فشار جو در ارتفاع دویست و پنجاه و هفت متري بالاي زمين بيست‌ونه‌ سي‌ام فشار در سطح دريا و در ارتفاع پانصدوپنجاه متري بيست و هشت سي‌ام فشار در ارتفاع دویست وهفتاد وپنج متري است.

فشار اتمسفر با چگالي هوا ارتباط نزديك دارد به اين جهت به نسبت ازدياد ارتفاع، فشار با آهنگ سريعتري كاهش مي‌يابد از طرفي ديگر چگالي هوا ارتباط نزديكي با درجه حرارت دارد و نتيجه ارتباط فشار هوا و درجه حرارت واضح است.

فشار هوا با نيروي جاذبه زمين نيز ارتباط دارد.
پراكندگي افقي فشار هوا : عرض‌ جغرافيايي‌ـ پراكندگي درياها و خشكي‌ها و اختلاف درجه حرارت نواحي مختلف كره زمين از عواملي هستند كه در پراكندگي افقي فشار اثر مي‌گذارند.
سيستم ناوه (Trough) (فرود): سيستم ناوه منطقه‌اي كشيده و طويل از يك دستگاه جوي كم فشار است كه در امتداد خط ناوه كمترين فشار وجود دارد در اين سيستم هواي ابري و توأم بارندگي‌هاي شديد و طولاني و همراه با گرد و خاك و يا تگرگ مي‌باشد. معمولاً در سيستم‌هاي فشار كم و ناوه به علت تجمع ذرات در سطح زمين و صعود توده‌هاي هوا و در اثر عمل انبساط و سرد شدن، مقدار بخار آب موجود در هوا به حد اشباع و تراكم رسيده و تشكيل ابر و بالنتيجه تشكيل پديده‌هاي جوي از قبيل باران‌ـ برف‌ـ باران‌يخ‌زده‌ـ تگرگ و غيره مي‌دهد.

سيستم پشته (Ridge) (فراز): منطقه‌اي طويل و كشيده از يك دستگاه جوي پرفشاري است كه در امتداد خط پشته بيشترين فشار جو وجود دارد. در اين سيستم به علت فرونشيني يعني نزول توده‌هاي هوا از سطح بالاي جو به سطح زميني هوا گرم شده و در صورتي كه ابري وجود داشته باشد تبخير گرديده و هوا صاف مي‌شود. به اين جهت است كه مناطق تحت نفوذ چنين سيستم‌هايي داراي اقليم خشك و بياباني است.
كمربدهاي فشار در جهان ( Planetary Pressure Belts) : آرامگان‌هاي استوايي‌ـ پرفشارهاي جنب حاره (عرض‌هاي اسب)ـ كمربند‌هاي كم‌فشار جنب قطبي‌ـ كلاهك پرفشار قطبي‌.