من هو مكتشف الضغط الجوي

تحرير: عمرو في 4 يونيو 2023 0

من هو مكتشف الضغط الجوي؟ وما هي النظرية التي استطاع من خلالها التوصل إلى هذا الاكتشاف؟ الضغط الجوي في يومنا هذا من الحقائق العلمية المُثبتة التي لا خلاف عليها، ولكن لم يُكن الأمر دائمًا بنفس النسق، ففي القِدم كان يُنظر بسُخرية لأصحاب هذه الفرضية، وعبر منصة وميض سنقُص عليكم ما جاء في التاريخ للتعرف على ما وراء هذا الاكتشاف وصاحبه.

من هو مكتشف الضغط الجوي

من أبرز المعلومات التي نتعرف عليها أثناء الرحلة الدراسية الخاصة بنا بدايةً من الابتدائية والإعدادية، مُرورًا بالمرحلة الثانوية ووصولًا في نهاية المطاف إلى الدراسة الجامعية وما يليها من دراسات عُليا هو أنه يوُجد ما يُعرف بالضغط الجوي.

بكُل تأكيد معرفتنا بهذا المُصطلح تبدأ بشكل سطحي وتزداد تعمُقًا بمرور الوقت والتدرج التصاعدي في الدرب التعليمي الذي يعمل المرء على انتهاجه وسلوكه، ومن أكثر المعلومات التي ترتبط بالضغط الجوي هو ما يختص بتأثُره عند الارتفاع للأعلى.

فمن الشائع الحديث عن الأثر الذي يعود على الأُذنين عند الركوب في الطائرة وتحديدًا أثناء رحلتي الإقلاع والهبوط، وعند الاستفسار عن السبب وراء ذلك يُقال إنه بفعل الضغط الجوي واختلاف درجة الحرارة.

كانت فكرة هذا الاختلاف في الشعور عند الارتفاع والانخفاض بالإضافة إلى اضطراب درجة الحرارة بالصعود والنزول في الطبقات هو الأساس الذي تم بناء نظرية الضغط الجوي على إثره، فكيف بدأ الأمر؟ ومن هو مكتشف الضغط الجوي؟

يُنسب الفضل في هذا الاكتشاف إلى العالم الفرنسي بليز باسكال، وهو العالم الذي قام بتطوير البارومتر “جهاز يُمكن من قياس الضغط الجوي” ليصل إلى شكله الحالي، وتم إطلاق وحدة القياس “باسكال” لتحديد الضغط تيمُنًا به.

لكن في واقع الأمر تُعد نظرية الضغط الجوي من النظريات التي ساهم فيها عِدة عُلماءٍ على مدار فترة من الزمن، فعلى الرغم من ارتباط اسم العالم الفرنسي بليز باسكال كثيرًا بالإجابة عن سؤال من هو مكتشف الضغط الجوي إلا أن شرارة الاكتشاف كانت تسبقه بحوالي قرن بالتمام والكمال، ونستعرض لكم القصة كاملة فيما يلي من سطور.

جهود مُشتركة لاكتشاف الضغط الجوي

ثبُت تاريخيًا أنه في نهاية القرن السادس عشر من الميلاد قام غاليليو غاليلي الفيزيائي الإيطالي بإعداد تجرُبة من تجاربه التي لا حصر ولا عد لها، وكانت تجربة استخدم فيها الماء ووعاء شفاف من الزُجاج فقط.

لاحظ على إثر هذه التجربة كون وضع الماء في وعاءٍ زُجاجي وقلبه لتتصاعد فُقاعات الهواء باتجاه الأعلى ومن ثُم العمل على تغيير درجة الحرارة حول الوعاء ينتج عنه تمُدد في فُقاعة الهواء وتقلصها على إثر زيادة درجة الحرارة وتقليلها، وهو ما تسبب في اختلاف مُستوى المياه على إثر ذلك.

بعدها بخمسة عقود قام العالم الإيطالي إيفانجليستا توريشللي بتبني نظرية غاليليو والعمل على استحداثها، إذ قام باستعمال أنبوب زُجاجي مليء بالزئبق، وقام بقلبه على طبق ليترك فُقاعات الهواء تتصاعد للأعلى كما قام غاليليو من قبل باستعمال المياه.

لاحظ توريشللي ارتفاع مستوى الزئبق في الأنبوب الزُجاجي في الوقت الذي يُصبح فيه الطقس سيئًا، وشاهد انخفاضه مرة أُخرى عندما عاد الطقس إلى برودته المُعتادة، وهذه التجربة هي ما تم على أساسها صناعة أول جهاز بارومتر، وهو الجهاز الذي يُستخدم في قياس الضغط الجوي، وتم استحداث جهاز قياس درجة الحرارة “الترمومتر” منه.

بوصولنا إلى عام 1645م نجد أنه قد جاء عالم فرنسي اسمه بليز باسكال وطور من نظرية جاليليو وتوريشللي، وقام بوضع أجهزة القياس على مناطق مُرتفعة ومُنخفضة في أنحاء وأرجاء فرنسا، ولاحظ اختلاف ارتفاع الزئبق في الأنبوب عند المناطق المُرتفعة والعكس.

فرض على إثر ذلك كون الهواء له وزن، ويختلف باختلاف الارتفاع ودرجة الحرارة جامعًا بين نظرية توريشللي للضغط والحرارة، ونظرية جاليليو للارتفاع والحرارة، وعمل بعدها على إعلان فرضية الضغط الجوي وتم اعتباره مُكتشفها، ليكون الإجابة عن سؤال من هو مكتشف الضغط الجوي.

نظرية الضغط الجوي

بالإجابة عن سؤال من هو مكتشف الضغط الجوي تبدأ بعض الاستفسارات الأُخرى حول فكرة هذه النظرية، فما هو السبب في انخفاض الضغط عند الارتفاع إلى الأعلى؟ وكيف يتم التعامل مع اختلاف ضغط الجو في الطائرات عند الارتفاع إلى مستويات كبيرة في طبقات الغلاف الجوي؟

في واقع الأُمر يُمننا القول إن السبب وراء كُل ذلك يرجع إلى فكرة الجاذبية، فنظرًا لكون الهواء مثُله كمثل سائر الأجسام الأُخرى على سطح الأرض يمتاز بأن له كُتلة ووزن حتى وإن لم نشعُر بها يُمكن للجاذبية العمل على جذبه إلى الأرض.

يتسبب ذلك في زيادة كثافة الهواء بالقُرب من سطح الأرض بسبب تراكُمه في الطبقات الأقرب نظرًا للجاذبية، وهو ما يتسبب في خلق فجوة بين هذه المستويات المُنخفضة والطبقات العُليا التي يكون أثر الجاذبية على الهواء فيها أضعف.

هذا يُعد السبب الرئيسي وراء انخفاض نسبة الأُكسجين المُتاحة للتنفُس كُلما ارتفعنا إلى الأعلى، وهو ما قد يتسبب في إصابة من يقطنون المناطق العالية من الجبال وغيرها من المُرتفعات بالأمراض، وفي واقع الأمر لا يُعد ذلك الضرر الوحيد الذي يعود علينا على إثر انخفاض الضغط، فأكثر المجالات تأثُرًا وتضرُرًا بهذا التغير مجال الطيران.

كيفية تعامل الطائرات مع اختلاف الضغط الجوي

في سبيل الإجابة عن سؤال من هو مكتشف الضغط الجوي علمنا أن التجارب التي قام بها العُلماء بدايةً من غاليليو، توريشللي بالإضافة إلى باسكال كان يُلاحظ فيها تغير الضغط باختلاف الحرارة والارتفاع بشكل بسيط يتمثل في الصعود إلى قمم الجبال، فما بالك بالطائرات التي تصعب آلاف المترات؟

لا شك في كون أكثر ما يتأثر بفكرة الضغط الجوي وعلاقته بالارتفاع إلى الأعلى هو علم فسيولوجيا الطيران، ففي رحلة فهم نظرية الضغط الجوي والتعمُق فيها تعرض الطيران إلى مصاعب عديدة.

في واقع الأمر لا تُعد فكرة الطيران نفسها والقُدرة على التحليق مع اختلاف الضغط الجوي ووزن الهواء أسوأ هذه المصاعب وأعتاها، بل فكرة المُحافظة على الاتزان في الهواء وسلامة الرحلة مع الإقلاع والهبوط هو ما كان الكابوس الأكبر، وحديثُنا هُنا عن الرُكاب والمركبة على حدٍ سواء.

فمن المعروف أنه في يومنا هذا تصل الطائرات إلى ارتفاع يُعادل 40 ألف قدم أو أكثر، وهو ما يُعادل 13 كم تقريبًا، وبين الارتفاع والهبوط يتغير الضغط الجوي للأُكسجين بشكل مُرعب، ما يُهدد سلامة الرُكاب والطائرة على قدم السواء.

في سبيل تخطي هذه المخاوف تم بذل جُهود كبيرة ومُستمرة لا تعرف الانقطاع في سبيل تطوير الآليات الخاصة بالعمل حتى يومنا هذا، وتتمثل كيفية التعامل مع هذا الاختلاف في الضغط في خلق ما يُحاكي نظام الضغط الجوي بشكل اصطناعي في المقصورة.

هذا هو ما يتسبب في سلامة الرُكاب والطائرة، ففي فُتحت الطائرة عند هذا الارتفاع لن يقوى الرُكاب على التنفس، كما أن اختلاف ضغط الهواء حينها قد يتسبب في أضرارٍ عِدة مثل تضرر الأُذن وبالتحديد الطبلة ومراكز الاتزان.

بالإضافة إلى احتمالية اضطراب واختلاف نسبة الغازات التي تتواجد في الطائرة، وهو ما قد يُعرضها لخطر الحريق أو الانفجار، وهو ما يجعل عملية سلامة الرُكاب أمرًا في غاية الأهمية والتعقيد في آنٍ واحد.

من الجدير بالذكر أن هُناك نظريات أُخرى مُرتبطة بالضغط الجوي مثل فكرة الأمطار، فيُعتقد كون الضغط الجوي المُنخفض له القُدرة على تكوين السُحب والغيوم، تحريك الرياح وتحفيز هبوط الأمطار، وعادةً ما تميل مناطق الضغط الجوي المُرتفع إلى الاتزان والاعتدال بشكلٍ أكبر.