دانشچی پورتال جامع تحقیق و مقاله، مطالب علمی و هنری ، وبگردی و…
با اتمسفر یا هواکره آشنا شوید!
اتمسفر یا هواکره چیست؟
جَوّ یا هَواکُره یا اَتُمسفر (به انگلیسی: Atmosphere) به معنای لایه‌هایی از گازها است که دور یک جرم فضایی مانند یک سیاره را احاطه می‌کنند. جو به واسطهٔ نیروی گرانش به دور جرم فضایی نگه‌داشته می‌شود.
۹۹ درصد از جو در فاصله ۳۰ کیلومتری از سطح زمین قرار دارد. اگرچه سیاره‌های دیگر منظومهٔ شمسی نیز هواکره دارند، اما جو زمین تنها جوی است که از ادامهٔ زندگی ما و دیگر موجودات زنده پشتیبانی می‌کند.
جوّ زمین یا هَواکُره از ۵ پنج لایهِ به نام‌های وردسپهر (تروپوسفر) ،پوشن‌سپهر (استراتوسفر) ،میان‌سپهر (مزوسفر) ، دماسپهر (ترموسفر)، برون‌سپهر (اگزوسفر) تشکیل شده‌است. اتمسفر به معنی جَو، مجموعه‌ای از گازها که دور یک جرم آسمانی مانند یک سیاره را اشغال می‌کنند.
فشار اتمسفر چیست؟
فشار جو نیرویی است که در هر نقطه برحسب وزنِ ستونی از هوا که در بالای آن نقطه وجود دارد، بر سطح وارد می‌شود. این فشار در سطح آب ها و دریا های آزاد در حدود ۱ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع است. با افزایش ارتفاع از سطح زمین، به‌دلیل کاسته شدن ارتفاع ستون هوای قرارگرفته در بالای سطح، فشار جو کاهش می‌یابد.
توریچلی فیزیکدان ایتالیایی، نخستین کسی بود که با انجام آزمایشی ساده نشان داد که هوا فشار دارد. وی همچنین با اندازه‌گیری ارتفاع ستون جیوه توانست فشار هوا را در کنار دریا و بالای کوه حساب کند. این فشار با فشارسنج جیوه‌ای (بارومتر جیوه‌ای) سنجیده می‌شود و واحد آن میلی‌بار است. لازم است ذکر شود که فشار هوا در سطح دریا حدود ۱۰ به توان ۵ (۱۰۰۰۰۰) پاسکال، ۷۶۰ میلی‌متر جیوه یا ۱ اتمسفر است.
فشار هوای گرم در ظرف دربسته بیشتر است، زیرا با افزایش دما، جنبش مولکولی افزایش می‌یابد و برخوردها با دیوارهٔ ظرف بیشتر می‌شود در حالی که ظرف دارای حجم ثابت است. اما فشار هوا در محیط باز با کم شدن دما، کاهش می‌یابد؛ زیرا با کاهش دما، تراکم مولکولی کم و تعداد ضربات کاهش می‌یابد.
در لایه‌های جو زمین فشار ناشی از هوای محیط به چگالی هوا و ارتفاع از سطح زمین ، دمای هوا و سرعت وزش باد وابسته است. این فشار بیشترین مقدارش را در سطح دریا دارد و در ارتفاعات بالا به شدت با تابع نمایی کاهش می‌یابد.
برای همین است که در بالای کوه تخم مرغ زودتر پخته می‌شود و یا اینکه آب سریعتر می‌جوشد، زیرا فشار هوا پایین بوده و دما نیز ارتباط مستقیم با فشار هوا دارد. با این حال بر حسب رنج فشار جو زمین رابه لایه‌هایی طبقه بندی نموده‌اند. بد نیست بدانید که این فشار به تغییرات شدت تابش نور خورشید نیز بستگی دارد و در اثر توان تابش بالا ، افزایش می‌یابد.
اندازه گیری فشار اتمسفر
وقتی فشار هوا برابر یک اتمسفر استاندارد یا ۱۰۱٫۳pa است ، ارتفاع ستون جیوه چقدر است؟ تعادل هیدروستاتیکی وقتی برقرار می‌شود که فشار ناشی از وزن ستون جیوه در ته لوله ، با فشار جوی که جیوه را در ته لوله نگه می‌دارد و مانع ریختن آن در ظرف می‌شود، برابر باشد.
بنابراین می‌خواهیم بدانیم ، طول ستون جیوه چقدر باشد تا فشاری برابر ۱۰۱٫۳pa را درته لوله تولید کند؟ حجم جیوه برابر است با طول ستون جیوه (h) ضرب در مساحت سطح آن (A) یعنی v = hA در نتیجه ، فشار اتمسفر بر حسب ارتفاع ستونی از جیوه که این فشار می‌تواند آن را در فشار سنج نگه دارد، اندازه گیری می‌شود.
P = ρgh
می‌توان بر حسب حجم سیال جابجا شده سیال به کمک نیروی ارشمیدس نیز فشار جو را اندازه گیری کرد. البته قوانین شارل گیلوساک ، بویل و مایروت و معادله حالت گازها سنجش فشار هوا را به مراتب آسان نموده‌اند.
بیشتر بخوانید: همه چیز درباره سنگ کره
