منوعات

أدوات قياس الطقس

أجهزة قياس عناصر المناخ

أجهزة قياس عناصر المناخ

  • الثيرموميتر: وهو جهاز يستخدم في قياس درجة الحرارة.
  • البارومتر: يقيس الضغط الجوّي.
  • الأنيمومتر: يُستعمل لقياس سرعة الرياح.
  • الهيجرومتر: يقيس نسبة الرطوبة.

عناصر الطقس

الرياح

الرياح هي أحد عناصر الطقس وتُعرف بأنّها حركة الهواء الموازية لسطح الأرض، حيث إنّها تهبّ من مناطق الضغط العالي باتّجاه مناطق الضغط المنخفض، ممّا يُحدث احتكاكاً للرياح مع سطح الأرض.

درجة الحرارة

من العوامل التي تؤثّر على الطقس بشكل عام هي درجات الحرارة؛ إذ تؤثّر التغيّرات في درجات الحرارة على اتجاه الرياح، فعلى سبيل المثال في نصف الكرة الشمالي ّعندما تأتي الرياح من الجنوب عادةً ما ترتفع درجات الحرارة، في حين أنّ الرياح التي تأتي من الشمال عادةً ما تكون مصحوبة بانخفاض درجات الحرارة، والعكس صحيح في نصف الكرة الجنوبيّ. من الجدير بالذكر أنّه قد تختلف درجات الحرارة اختلافاً كبيراً بسبب تراكم السحاب، وقد تختلف بين الليل والنهار أيضاً.

الغيوم

غالباً ما تُشير الغيوم إلى تغيّر في الطقس، حيث إنّ ارتفاع مستويات السحب تشير إلى صفاء الطقس، بينما سماكة السحب تعني احتماليّة هطول الأمطار، ومن الجدير بالذكر أنّ الغيوم تتشكّل عندما تصل درجة حرارة بخار الماء إلى أقل من الحدّ الأدنى للرطوبة فيتكاثف ليهطل على شكل قطرات صغيرة من المطر أو بلّورات من الثلج، كما وتُشير قاعدة السحابة إلى المستوى الذي يصل فيه الهواء الصاعد.

الأمطار

تتكوّن الأمطار نتيجةً لتبخّر المياه، وصعود البخار إلى طبقات الجوّ العليا، حيث يبدأ بالتكاثف مما يشكّل الغيوم، ممّا يؤدّي إلى تساقط الأمطار، أمّا في حال كانت درجات الحرارة منخفضة جداً، فإنّ الماء يتجمّد ويتحوّل إلى ثلج.

الضغط الجوي

كلما زاد الارتفاع عن الكرة الأرضيّة انخفض الضغط الجوي، وذلك بسبب انخفاض وزن الهواء، وانخفاض كثافته أيضاً، حيث يتركّز أكثر من ثلاثة أرباع الهواء على ارتفاع يبلغ متوسّطه 7 أميال (11.27) كيلومتراً عن سطح الأرض، وتسمّى هذه الطبقة بطبقة التروبوسفير.

الضباب

يُعرف الضباب بأنّه السحابة التي تكون قاعدتها على سطح الأرض، وتتكوّن من قطرات من الماء أو بلّورات من الثلج (الضباب الجليديّ)، والتي تشكلت نتيجةً لعمليّة التكاثف أو نتيجةً لتبلور بخار الماء في الهواء.

ما أهمية قياس الطقس

تُعتبَر عمليّة قياس الطقس بالنسبة إلى الإنسان أمراً مُهمّاً من نواحٍ عدّة، ومنها:

  • يمكن التنبُّؤ بهطول الامطار، وكمّيتها، وتوزيعها على سطح الأرض من خلال قياس الطقس، حيث إنّ الأمطار مُهمّة لجميع الكائنات الحيّة؛ لتبقى على قَيْد الحياة وبصحّة جيّدة، كما أنّ الإنسان يحتاج إلى الماء النظيف، والصالح للشُّرب، إضافة إلى أنّه يمكن للطقس التنبُّؤ بسنوات الجفاف الذي يُعتبَر خطيراً، ويتسبَّب في قَتْل الملايين من الناس.
  • يتمّ استخدام قياس الطقس للتنبُّؤ بالأعاصير، والفيضانات التي يمكن أن تحدث، ومثال هذه الأعاصير التي أثَّرَت في الحضارات الإنسانيّة، إعصار كاترينا الذي حدث على سواحل خليج الولايات المُتَّحِدة، وتسبَّب في قَتْل ألفَي شخص، وتشريد ما يزيد عن مليون شخص.
  • يلعب الطقس دوراً إيجابيّاً؛ حيث إنّه يلعب دوراً مُهمّاً في توزيع السكان على سطح الأرض؛ فالتنبُّؤ بالطقس على المدى البعيد، يُحدِّد فيما إذا كانت منطقة ما صالحةً للتجمُّعات السكّانية، أم لا، حيث إنّ الطقس يتسبَّب في هجرة الكثير من الناس على مرّ العصور، ومثال ذلك الهجرة التي حدثت من آسيا إلى أمريكا الشماليّة؛ وذلك بسبب المناخ البارد، وانخفاض مستوى سطح البحر.
  • تُؤثِّر حالة الطقس بشكلٍ كبير في نوعيّة الملابس التي يتمّ ارتداؤها، حيث يتمّ ارتداء الملابس الثقيلة في الأجواء الباردة، والملابس الخفيفة في حالة الطقس الحارّ، كما أنّ تدفئة المنازل تتمّ في الطقس البارد، أمّا تبريدها فيكون في الطقس الحارّ، ويُؤثِّر الطقس في مزاج الإنسان.
  • تُؤثِّر حالة الطقس على قطاع الزراعة؛ وذلك لأنّ المزارعين يزرعون المحاصيل، ويحصدونها، عندما يكون الطقس صَحْواً، كما أنّ المحاصيل تحتاج إلى طقس مُعيَّن كي تنمو وتَنضُج، وإذا تعرَّضت للصقيع، أو العواصف، فإنّ ذلك يتسبَّب في تَلَفها، وبالتالي يُؤدّي هذا الأمر إلى ارتفاع أسعارها.
  • يتأثَّر النَّقْل بأحوال الطقس؛ ولذلك فإنّ من المُهمّ جدّاً قياس الطقس، والتنبُّؤ به، حيث إنّ الضباب، والثلوج مثلاً، تتسبَّب في تعطيل الطُّرُق، وتأخير مواعيد القطارات، والطائرات، كما يمكن أن تتسبَّب العواصف في وفاة العديد من الأشخاص.

أجهزة الرصد الجوي

أجهزة الأرصاد الجوية: هي الأجهزة والمعدات المستخدمة لقياس عناصر الغلاف الجوي في وقت معين. كل فرع من العلوم يتفرد بمعدات المعملية الخاصة به. ومع ذلك، فإن علم الأرصاد الجوية من العلوم التي لاتستخدم الكثير من المعدات المعملية لكنها تعتمد أكثر على معدات المراقبة الميدانية. في العلوم، فإن المراقبة، أو الملاحظة، هي عبارة تسجيل البيانات من الظواهر الطبيعية الموجودة في محيطه باستخدام أدوات علمية، اعتمادا على المعرفة النظرية المسبقة. كمية هطول المطر كانت أولى العناصر التي يتم قياسها تاريخيا، بالإضافة إلى الرياح والرطوبة وكلاهما من المتغيرات الجوية التي تم قياسها بدقة.

لقد بذلت العديد من المحاولات قبل القرن الخامس عشر لبناء معدات قياس لكافة المتغيرات في الغلاف الجوي. أجهزة القياس هذه انطلقت في منتصف القرن الخامس عشر وهي على التوالي، مقياس المطر، ومقياس شدة الرياح، ومقياس الرطوبة. وقد شهد القرن السابع عشر ظهور مقياس الضغط –البارومتر- ومقياس درجة الحرارة أو المحرار لجاليليو –الثرمومتر-، في حين شهد القرن الثامن عشر تطور مقياييس درجة الحرارة إلى فهرنهايت ومئوية. وفي القرن العشرين تم تطوير أدوات جديدة للاستشعار عن بعد، مثل الرادار والأقمار الصناعية للرصد الجوي، التي قامت بتوفير بيانات أفضل على الصعيدين الإقليمي والعالمي. أجهزة الاستشعار عن بعد تقوم بجمع البيانات من الظواهر الجوية والمناخية عن بعد لتنتج لاحقا المعلومات الجوية. كل أجهزة الاستشعار عن بعد تجمع بيانات عن الغلاف الجوي من مواقع يصعب الوصول إليها، في العادة، ويتم تخزين البيانات في الأجهزة في ذات الموقع –بعد الحصول عليها مباشرة وبشكل آلي-.

أجهزة قياس الرياح

من أهم الادوات المستخدمة لقياس سرعة الرياح:

  • المرياح: يعتبرُ المرياحُ الأداة الأكثرَ شيوعاً من حيث الاستخدام في قياس سرعة الرياح، ويعودُ الفضلُ في اختراعِه إلى العالم الأيرلنديّ روبنسون عام 18476م، ويُشار إلى أنّ هذه الأداة تتخذُ أنواعاً عديدة، إلا أنّ النوعَ الأكثرَ استخداماً هو ذلك المكوّن من ثلاثة أو أربعة وتتخذ شكلاً مخروطيّاً يتصل بقضبان يتراوح طولها ما بين 5-20 سم.
  • دوارة الرياح: وهو عبارة عن ذراع حديديّة تتخذُ شكلَ السهم المثبت فوق عمود رأسيّ حديدي، ويتزامنُ دورانه مع السهم بكلّ سهولة ويسر، ويكونُ العمود والسهم مثبتيْن فوق عمود آخر ثابت له ذراعان أفقيّتان تتجهانِ نحوَ الجهاتِ الأصليّة، ويستخدم لتحديد اتجاه الرياح.
  • الأنيمومتر: يعتبرُ جهازُ الأنيمومتر الجهازَ الأشهرَ في قياسِ سرعة الرياح، إلا أنّ جهازَ روبنسون زي الطاسات هو الأكثر استخداماً بين أنواع الأنيمومتر، ويتألفُ هذا الجهازُ من أربعِ طاسات ذات أصل معدنيّ، تُثبت فوق عمود يدور في محيطه الهواء بشكل أفقيّ وتكون سرعة اتجاه الطاسات متناسبةً مع سرعةِ الرياح وقوّتِها.

دوارة الرياح

دوارة الرياح جهاز بسيط يساعدك على تحديد اتجاه الرياح تحدد اتجاه الرياح بواسطة دوارة الرياح والذي يتكون من ذراع حديدي على شكل سهم يتركزعلى عمود راسي من الحديد ويدور مع السهم بسهوله ويرتكز العمود والسهم على عمود اخر غير متحرك ومثبت عليه ذراعيين افقيين يشيران إلى الجهات الاصلية ونظرا لان مؤخرة السهم عريضة فان الرياح تدفعها باستمرار نحو الجهة التي تنطلق اليها في حين يبقى راس السهم مشيرا إلى الجهة التي تاتي منها الرياح ويسجل اتجاه الرياح في محطات الرصد الجوية في ساعات معينة كل يوم وتستخرج لهم متوسطات يومية وشهرية تبين فيها النسب المنوية لعدد تكرار الرياح من الاتجاهات المختلفة بالنسبة لمجموح عدد مرات الرصد وتوضع هذه النسب على الخريطة المناخية بواسطة رسم خاص يطلق عليه اسم (وردة الرياح)

  • عبارة عن ذراع حديديّة تتخذُ شكلَ السهم المثبت فوق عمود رأسيّ حديدي، ويتزامنُ دورانه مع السهم بكلّ سهولة ويسر، ويكونُ العمود والسهم مثبتيْن فوق عمود آخر ثابت له ذراعان أفقيّتان تتجهانِ نحوَ الجهاتِ الأصليّة، ويستخدم لتحديد اتجاه الرياح.

أنواع أجهزة قياس درجة الحرارة الجو

رمومتراتُ السائِل ذو الغلاف الزجاجي

تعتبر رمومتراتُ السائِل ذو الغلاف الزجاجي من أشهر أنواع أجهزة قياس الحرارة، ويتم من خلالها قياس درجة الحرارة في داخل الأبنية وخارجها، كما تقاس درجة حرارة الجسم، عدا عن قياس درجة حرارة المطبخ أثناء الطهي، ويصنع بشكلٍ أساسي من الزئبق، كما يُصنع من الكحول، وخصوصاً عند استخدامه في الأماكن منخفضة الحرارة، وأهم ما يُميزه هو وجود تدريج حراري على سطحه الخارجي.

الترمومترات التشويهية

  • الترمومترات التشويهية: وهي التي تتغير نتيجة انخفاض أو ارتفاع درجة الحرارة، ويوجد منها نوعان؛ النوع الأول هو ثنائي الفلز وأنبوب بوردون، والنوع الثاني الثنائي الفلز، وهو الأكثر استخداماً، ويتألف بشكلٍ أساسي من فلزيتين متنوعتين؛ مثل: النحاس والحديد، ثم يتم تثبيتها مع بعضها ليكوّنا قضبياً واحداً، وعندما ترتفع درجة الحرارة عن معدلها الطبيعي يتمددا، ولكن معدل تمدد كل واحد يختلف عن الآخر، مما يؤدي إلى انحناء القضيب، ويسبب ذلك تحرك المؤثر من الأسفل إلى الأعلى، وأهم ما يُميزه هو احتواؤه على قلم يسجل تغير درجات الحرارة.
  • ترمومترات أنابيب بوردون: وتتكون من أنابيب فلزّية قابلة للانثناء، وتكون معبأة بسوائل؛ مثل: الزيلين، والجليسرول، وعندما ترتفع درجة الحرارة يبدأ السائل بالتمدد، وبالتالي يستقيم الأنبوب حتى يستطيع التكيّف مع زيادة السائل، وأهم ما يُميزه هو احتواؤه على مؤشر يدل على ارتفاع أو انخفاض درجة الحرارة.
  • الترمومترات الكهربائية: تحتوي على ترمومترات المقاومة، والمزدوجات الحرارية، وتعتبر المزدوجات الحرارية هي أحد أكثر أنواع أجهزة قياس الحرارة قياساً، وتتكون من فلزين مختلفتين، ويُسميان بالوصلة المرجعية، وفي حال كانت درجة الحرارة ثابتة فإنها تكون صفر مئوية، وأهم ما يُميزه هو احتواؤه على الأسلاك الفلزية التي تقيس درجة الحرارة، والتي تصل في بعض الأحيان إلى 2800درجة مئوية.
  • ترمومترات أحادية الاستخدام: وهي الترمومترات التي تستخدم بشكلٍ أساسي لقياس حرارة الإنسان، وتتميز بقلة تكلفتها مقارنةً بالترمومترات الآخرى.

مقياس المطر

مقياس المطر أو الممطار rain gauge، هو جهاز يُستخدم لقياس كمية المطر الذي يسقط في مكان معين خلال مدة محددة. وأكثر أنواع ذلك الجهاز شيوعًا، يكون على شكل أُسطوانة ذات غطاء متحرك يوجد بداخلها أنبوب دقيق، يتم فيه قياس كمية الأمطار. ويتصل الجزء الأعلى من هذا الأنبوب بقمْع. وعندما يسقط المطر فإنه يمر بالقمع ويصل إلى الأنبوب. وتساوي مساحة فتحة القمْع، عشرة أضعاف مساحة الأنبوب. ويعني هذا أنه عند سقوط 10ملم من المطر بداخل القِمْع، فسوف تملأ 100ملم من الأنبوب. وتقاس كمية المطر في الأنبوب عن طريق مِسْطّرة مدرجة. فإذا كان عمق الماء 100ملم، فستكون القراءة لكمية المطر هي 10ملم في الأنبوب. وإذا زادت كمية المطر، حتى فاضت من الأنبوب يتم تفريغ الماء من الأنبوب، ثم يوضع الماء الزائد في الأنبوب، لقياس كميته أيضًا. وتساوي الكمية الإجمالية للمطر مجموع القياسين. ويُوضع مقياس المطر عادة، على الأرض بعيدًا عن المباني، والأشجار، لضمان الدقة.

وتستطيع بعض مقاييس المطر، رصد كمية المطر ومعدل سقوطه. فمقياس المطر ذو الدلو القلاب مجهز بدلو صغير، يميل لتفريغ الماء بعد امتلائه. وكل دورة للدلو تحرك مفتاحًا كهربائياً، يقوم برصد وتسجيل كمية المطر. أما مقياس المطر الوزني فإنه يجمع الماء في دلو منصوب على منصة متصلة بمقياس مدرج. وعند امتلاء الدلو، يدفع وزن ماء المطر المنصة إلى أسفل. ويتم رصد هذه الحركة ومعالجتها عن طريق الحاسوب. وتُستخدم بعض أجهزة قياس المطر لقياس كمية سقوط الجليد، إلا أنها لاتعطي مقاييس دقيقة عند استخدامها لهذا الغرض.

السابق
وحدة قياس الكتلة
التالي
طرق الاقلاع عن التدخين

اترك تعليقاً