الطبيعة

ادوات قياس الطقس

ادوات قياس الطقس

درجة الحرارة الترمومتر (Thermometer)، استُخدم لأول مرة عام 1800م، وهو يستخدم لقياس درجة الحرارة حسب مقياس فهرنهايت وسيليسيوس.
الضغط الجوي …
الرطوبة …
سرعة الرياح …
اتجاه الرياح …
كمية الأمطار

تعريف الطقس

يُطلق مصطلح الطقس (بالإنجليزية: Weather) على حالة الجو التي تشهدها منطقة ما نتيجة التقلبات التي تحدث في الغلاف الجوي في لحظة معينة، وعلى أساس يومي أو أسبوعي، فقد يتغير الطقس خلال دقائق، أو أيام، ومن موسم إلى آخر، ومن هذه التقلبات: شروق الشمس، وحدوث الهطول، وتكوّن السحب، والرياح، والعواصف، وتشكّل الصقيع، ونزول الثلج، وحدوث العواصف الرعدية، وغيرها من التقلبات الجوية، وبسبب هذه التغيّرات يؤثر الطقس في حياة الإنسان وأنشطته من نواحٍ عدة، فقد يؤثر الطقس في شعور الإنسان ونظرته للعالم، ويُمكن للطقس القاسي مثل تشكّل الأعاصير والعواصف الثلجية أن يعطل حياة الكثير من الناس بسبب الدمار الذي يسببه.

عناصر الطقس

يتمّ وصف الطقس عادة من خلال عناصره أو مكوناته الرئيسية، بحيث يستطيع علماء الأرصاد الجوية من خلال ملاحظة التغيّر في هذه العناصر، ومراقبة العمليات التي تحدث في الغلاف الجوي التنبؤ بما سيكون عليه الطقس في المستقبل القريب، وهذه العناصر هي: الرياح، ودرجة الحرارة، والضغط الجوي، والرطوبة، والغيوم، والهطول، وفيما يأتي توضيح لكل عنصر من عناصر الطقس:[٢] الرياح الرياح (بالإنجليزية: Wind) هي حركة الهواء فوق سطح الأرض، ويؤثر دوران الأرض إلى جانب الاختلاف في الضغط الجوي في حركة الهواء، حيث تهب الرياح بشكل عام من مناطق الضغط المرتفع باتجاه مناطق الضغط المنخفض تحت تأثير ما يُسمى بانحدار الضغط الجوي (بالإنجليزية: Pressure Gradient)، ولكن بسبب تأثير كوريوليس (بالإنجليزية: Coriolis Effect) الناتج عن دوران الأرض يكون اتجاه هبوب الرياح بزوايا قائمة تقريباً على الاتجاه السائد لانحدار الضغط الجوي خصوصاً في طبقات الغلاف الجوي العلوية، لكن يقل هذا التأثير بالنسبة للرياح في الجزء السفلي من الغلاف الجوي؛ بسبب تعرضها للاحتكاك مع سطح الأرض، مما يسبب اختلال توازن القوى وتغيير اتجاه حركة الرياح بحيث تهب بزاوية معينة على انحدار الضغط الجوي، وتُسمى هذه الرياح بالرياح الجيوستروفية (بالإنجليزية: Geostrophic Winds)، وفي النصف الشمالي من الكرة الأرضية يكون الضغط المنخفض على يسارها والضغط المرتفع على يمينها، ويحدث العكس في نصف الكرة الجنوبي، وقد تتجاوز هذه الرياح في سرعتها 320 كم/ساعة على طول المناطق الضيقة على ارتفاع 9 كم والمعروفة باسم التيارات الهوائية النفاثة (بالإنجليزية:Jet Streams).[٣] درجة الحرارة تتأثر درجة حرارة الجو (بالإنجليزية: Temperature) بعدة عوامل، فقد تتباين درجة الحرارة بشكل كبير بين الليل والنهار عندما تغيب الغيوم وتكون السماء صافية، حيث تقلل السحب من فقدان الأرض للحرارة، وتبقي التغيّر في درجات الحرارة أقل تبايناً، كما تتأثر درجة الحرارة باتجاه الرياح، ففي النصف الشمالي من الكرة الأرضية، تؤدي الرياح الجنوبية عادة إلى ارتفاع درجات الحرارة فيها، في حين تصاحب الرياح الشمالية انخفاضاً في درجة الحرارة في نفس المنطقة، ويحدث العكس من ذلك في النصف الجنوبي من الكرة الأرضية.[٣] الضغط الجوي لا يُعدّ الضغط الجوي (بالإنجليزية: Atmospheric Pressure) ذا أهمية كبيرة فيما يتعلق بالتنبؤ بالطقس، إلّا أنّ التغيّرات في الضغط له دلالات معينة، حيث يشير انخفاض الضغط الجوي إلى اقتراب العاصفة وحدوث حالة من عدم الاستقرار الجوي، بينما يشير ارتفاع الضغط إلى تحسن الطقس وحدوث استقرار في الأحوال الجوية.[٣] الرطوبة تُعرَف الرطوبة (Humidity) بأنّها كمية بخار الماء الموجود في الهواء، وتختلف كمية بخار الماء التي يُمكن للهواء أن يحملها باختلاف درجة حرارته، إذ يُمكن أن يحتوي الهواء الدافئ على كمية أكبر من بخار الماء من الهواء البارد، ويصل الهواء إلى الإشباع عندما يحتوي على أقصى قدر ممكن من البخار عند درجة حرارة معينة، وتُسمى النسبة بين كمية بخار الماء الموجود في الهواء عند درجة حرارة معينة، وأقصى كمية يُمكن للهواء أن يحملها عند تلك الدرجة بالرطوبة النسبية (بالإنجليزية: Relative Humidity)، وتختلف نسبتها من مكان إلى آخر على الكرة الأرضية، بحيث تكون في الصحراء قريبة من أو تساوي صفراً، أمّا في المناطق التي يكثر فيها الضباب والأمطار فقد تصل إلى 100%، وتُسمى درجة الحرارة التي تصل فيها الرطوبة النسبية إلى 100% بنقطة الندى (Dew Point)، ويشير ارتفاع نقطة الندى إلى احتواء الهواء على كمية أكبر من الرطوبة.[٣] الغيوم يُعدّ وجود السحب (بالإنجليزية: Clouds) مؤشراً على حالة الطقس، فالسحب السميكة والمنخفضة تدل على اقتراب هطول الأمطار، أمّا ارتفاع مستوى السحب فغالباً ما يشير إلى الطقس الصافي، وتتكون الغيوم أو السحب عندما يبرد بخار الماء ليصل إلى أقل من نقطة الندى الخاصة به، فيتكثف بعدها بخار الماء إلى قطرات صغيرة مرئية أو بلورات ثلجية تبقى عالقة في السماء، وتنقسم الغيوم إلى أنواع رئيسية، منها؛ السحب الرقيقة العالية (بالإنجليزية: High Clouds)، والسحب الطبقية (بالإنجليزية: Layered Stratus Clouds)، والسحب الركامية الضخمة (بالإنجليزية: Cumulus Clouds)، والسحب السمحاقية (بالإنجليزية: Cirrus Clouds)، ويشبه الضباب السحب إلّا أنّه يتكوّن قريباً من سطح الأرض، وهناك أيضاً ظاهرة أخرى تحدث في الصباح الباكر وتُسمى ظاهرة الندى، وتحدث عند ملامسة الهواء الرطب للأسطح التي تمّ تبريدها أثناء الليل بدرجات حرارة أقل من نقطة الندى للهواء المحيط بها، عندها يتكاثف بخار الماء على الأسطح على شكل قطرات الندى، ويتشكل الصقيع بدلاً من الندى عندما تكون درجة حرارة الجو أقل من درجة التجمد.[٣] الهطول يُعدّ الهطول (بالإنجليزية: Precipitation) أحد الأجزاء الثلاثة الرئيسية لدورة المياه على الأرض، إلى جانب التبخر والتكاثف، ويُعرَف الهطول بأنّه نزول الماء من الغلاف الجوي على سطح الأرض على شكل أمطار سائلة، أو ثلوج متجمدة، وذلك اعتماداً على درجة حرارة الغيوم وسطح الأرض، حيث يحدث هطول الأمطار السائلة عندما يزداد حجم قطرات الماء الموجودة في الغيوم، وتصبح ثقيلة بدرجة كافية لتسقط على الأرض على شكل أمطار، أمّا السحب الأكثر برودة فتتجمد فيها قطرات الماء لتكون بلورات جليدية، تسقط على الأرض على شكل ثلج، أو بَرَد (بالإنجليزية: Hail)، أو مطر.

بالون الطقس

بالون الطقس يتم صُنعه من مواد جلدية ذات درجة مُرونة عالية لتُساعد على تمدده أثناء الارتفاع من سطح الأرض إلى ارتفاعات شاهقة في الغلاف الجوي، يتم تعبئة البالون بغاز الهيدروجين ليتمدد حجمه تدريجياً و يصل إلى نحو 100 ضعف حجمه الأصلي مما يُساعده على الوصول لإرتفاع 40 كيلومتراً على الأقل قبل أن ينفجر داخل الغلاف الجوي.

البالون يحمل على متنه جهازاً خاصاً يُسمى بـ(راديوسوند) يعمل على قياس الضغط الجوي و الرطوبة و درجة الحرارة في طبقات الجو العُليا، إضافة لذلك، يُساعد متابعة العُلماء لتحرُكات الـ(راديو سوند) في معرفة سُرعة و اتجاه الرياح على تلك الارتفاعات.

عملية إطلاق هذا البالون مسموحة فقط للوكالات الحكومية المدنية و العسكرية ،حيثً يتم إطلاق ما يقارب 1800 بالون من 900 منطقة مختلفة حول العالم بتوقيت موحد (أي مرتين يومياُ في تمام الساعة 12 عشر ظُهراً و الساعة 12 ليلاً بتوقيت غرينيتش)، التوقيت الموحد يُمَكٍن خُبراء الطقس من إدخال هذه البيانات إلىنماذج التنبؤات العددية و التي من شأنها رفع مقدار دقة هذه التوقعات الصادرة عن هذه النماذج .

و في الوطن العربي يوجد العديد من محطات الرصد التي تستخدم (الراديوسوند) حيث تمتلك المملكة العربية السعودية وحدها ما يزيد عن 10 محطات رصد جوي تستخدم هذا الأسلوب ،كما توجد العديد من المحطات في كل من الكويت و الإمارات و قطر و عُمان و مصر و الأردن و الجزائر و المغرب، بينما لا توجد محطات (الراديوسوند) نهائياً في كل من العراق و سوريا و لبنان و اليمن و البحرين و السودان و ليبيا و تونس.

أدوات قياس الطقس للاطفال

يستخدم خبراء الأرصاد الجوية مجموعة متنوعة من الأدوات المختلفة لقياس الظروف الجوية ، ولكن العديد من هذه الأدوات تقع ضمن فئات شائعة نسبيًا ، موازين الحرارة ، على سبيل المثال ، تأتي في أشكال سائلة تقليدية في الزجاج وأشكال إلكترونية أحدث ، ولكن كلاهما يقيس درجة الحرارة في درجة مئوية وفهرنهايت.

أدوات أخرى تقيس جوانب الطقس مثل مقياس شدة الريح ، ومقياس الحرارة ، والرطوبة ، وقياس المطر ، تسمح هذه الأدوات والقياسات لخبراء الأرصاد الجوية بعمل تنبؤات بشأن الأحوال الجوية في المستقبل القريب ، تدور العديد من أقمار الطقس حول الأرض ، إنهم يجمعون وينقلون باستمرار بيانات الطقس من أعلى من السطح.

تنطبق بعض “القواعد العامة” بشكل عام لقياس الطقس ، تساعد هذه “القواعد” خبراء الأرصاد الجوية على التنبؤ بالطقس ، على سبيل المثال ، من المرجح أن يؤدي الضغط المنخفض إلى طقس عاصف ، لذلك إذا كان مركز الضغط المنخفض يتحرك في طريقك ، فيمكنك توقع عاصفة.

ادوات قياس الطقس
من الصعب جدا التنبؤ بالطقس ،هذا لأنه معقد للغاية والعديد من العوامل المعنية. يمكن أن تؤدي التغييرات الطفيفة في عامل واحد إلى حدوث تغير كبير في الطقس ، يتطلب التنبؤ بالطقس الكثير من بيانات الطقس ، تستخدم التكنولوجيا لجمع البيانات وتستخدم أجهزة الكمبيوتر لتحليل البيانات ، يمنح استخدام هذه المعلومات خبراء الأرصاد الجوية أفضل فرصة للتنبؤ بالطقس .

ميزان الحرارة
يقيس ميزان الحرارة درجة حرارة الهواء اليومية ، غالبًا ما تكون موازين الحرارة الحديثة إلكترونية ، تقيس موازين الحرارة درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة في الخارج درجات فهرنهايت و درجات مئوية ، استخدم علماء الأرصاد لأول مرة موازين الحرارة السائلة في الزجاج في أواخر القرن التاسع عشر ، لكنهم يستخدمون الآن أنظمة استشعار درجة الحرارة القصوى الدنيا الإلكترونية بشكل أكثر تكرارًا.

تستخدم الأنظمة الأحدث مستشعر درجة حرارة إلكتروني لقياس وتسجيل درجات الحرارة العالية والمنخفضة ، معظم موازين الحرارة عبارة عن أنابيب زجاجية مغلقة تحتوي على سوائل مثل الكحول أو الزئبق ، عندما يسخن الهواء حول الأنبوب السائل ، يتمدد السائل ويتحرك لأعلى الأنبوب ، ثم يوضح المقياس درجة الحرارة الفعلية.

البارومتر
البارومترات تقيس الضغط الجوي وتوفر القياس بالمليبار ، يقيس البارومتر ضغط الهواء ، يخبرك ما إذا كان الضغط يرتفع أو ينخفض ، في معظم الظروف ، يشير الضغط المرتفع و المتصاعد إلى الطقس المشمس ، بينما يشير الضغط المنخفض والمنخفض إلى اقتراب المطر ، ظهر البارومتر اللاسائلي التقليدي لأول مرة في أربعينيات القرن التاسع عشر.

يقيس الميكروبوغراف أيضًا ضغط الهواء ولكنه يسجل قياساته المستمرة على الورق ارتفاع البارومتر يعني الظروف المشمسة والجافة ، في حين أن البارومتر الساقط يعني الظروف العاصفة والرطبة ، قام عالم إيطالي يدعى Torricelli ببناء المقياس الأول في عام 1643.

مجسات الرطوبة
تقوم أجهزة قياس الرطوبة وتسجيلها ، بقياس درجة الحرارة والرطوبة باستخدام درجات مئوية ودرجات فهرنهايت ، يستخدم أحد أنواع أجهزة قياس الرطوبة ، التي تسمى مقياس رطوبة حبال ، مقياس حرارة جافًا ومصباحًا رطبًا لقياس الرطوبة النسبية للهواء ، استخدمت بعض أجهزة قياس الرطوبة القديمة مجموعة من الشعيرات ، والتي تزداد في الطول مع زيادة الرطوبة النسبية.

يقيس جهاز SLING PSYCHROMETER الرطوبة النسبية ، باستخدام تأثير التبريد للتبخر ، يتم استخدام اثنين من موازين الحرارة في مقياس النفس الرافعي، بلل قماش أحد موازين الحرارة وقم بتأرجح مقياس الضغط النفسي عدة مرات ، يتبخر الماء من القماش ، مما يؤدي إلى انخفاض درجات الحرارة على مقياس الحرارة عن الآخر.

سرعة الرياح
Wind Speed تقيس أجهزة قياس سرعة الرياح سرعة الرياح ، تقيس أجهزة قياس شدة الرياح اتجاه الرياح وسرعتها بالأميال في الساعة ، يقيس جهاز قياس سرعة الرياح سرعة الرياح ، تمسك الأكواب بالرياح ، وتحول قرصًا متصلًا بالجهاز ، يظهر الميناء سرعة الرياح .

يحتوي النوع الشائع من مقياس شدة الريح على ثلاثة أكواب مثبتة على عمود متحرك ،عندما تهب الرياح أسرع ، تدور الكؤوس بشكل أسرع. تظهر السرعة الفعلية للرياح على قرص ، نوع آخر من مقياس شدة الريح يستخدم المروحة بدلاً من الكؤوس لإنجاز نفس الوظيفة.

دوارة الرياح
تشير ريشة الرياح Wind Vane هي أداة تحدد الاتجاه الذي تهب منه الريح ، وتسمى أيضًا جورب الرياح wind sock ، هو أنبوب نسيج مخروطي الشكل يشبه جورب عملاق ، مصمم للإشارة إلى اتجاه الرياح وسرعة الرياح النسبية، و تقيس اتجاه الريح في أي نقطة زمنية معينة ، يدور السهم المرجح حول عمود ثابت ويشير إلى الشمال أو الجنوب أو الشرق أو الغرب ، وعادةً ما يتم وضع علامة عليه على أعمدة ثابتة منفصلة موازية للسهم.

مقياس المطر
مقياس المطر يقيس كمية الأمطار ، يقيس RAIN GAUGE كمية المطر التي سقطت خلال فترة زمنية محدد ، يتكون مقياس المطر القياسي من أسطوانة طويلة ضيقة قادرة على قياس هطول الأمطار حتى 8 بوصات ، تقيس العديد من مقاييس المطر هطول الأمطار بالملليمتر ، أو إلى أقرب 100 في البوصة ، تقوم مقاييس أخرى بجمع المطر ووزنه وتحويل هذا القياس لاحقًا إلى بوصات.

حائل باد
منصات حائل Hail Pad تشير إلى حجم البرد أثناء عاصفة البرد ، منصات حائل تقيس حجم البرد الذي يسقط خلال العاصفة ، تتكون من رغوة وورق الألمنيوم ، يضرب البرد الساقط الرقاقة ويخلق دمامل للمراقب لقياسها بعد العاصفة.

مسجل كامبل ستوكس
يقيس مسجل كامبل ستوكس أشعة الشمس و سطوع ضوء الشمس في جانب واحد من كرة زجاجية ويترك من خلال الجانب المقابل في شعاع مركز ، شعاع الضوء هذا يحرق علامة على قطعة سميكة ، يشير اتساع علامة الحرق إلى عدد الساعات التي أشرقت فيها الشمس خلال ذلك اليوم . [1]

اجهزة محطات الأرصاد الجوية
تحتوي محطات الأرصاد الجوية على العديد من الأجهزة لقياس الأحوال الجوية. ، تجمع أدوات الطقس البيانات من جميع أنحاء العالم في آلاف محطات الأرصاد الجوية. الكثير منها على اليابسة ولكن البعض يطفو في المحيط على الطفافات ، هناك حاجة إلى أجهزة الطقس الأخرى لجمع بيانات الطقس في الغلاف الجوي. وهي تشمل بالونات الطقس والأقمار الصناعية والرادار.

خريطة الطقس
تشير خرائط الطقس إلى الظروف الجوية فوق جزء كبير من سطح الأرض ، يستخدم خبراء الأرصاد الجوية خرائط الطقس للتنبؤ بالطقس ، تظهر خريطة الطقس أحوال الطقس لمنطقة معينة ، قد تُظهر الخريطة الطقس الفعلي في يوم معين أو قد تُظهر الطقس المتوقع لبعض الوقت في المستقبل ، تظهر بعض خرائط الطقس العديد من الظروف الجوية.

الرادار
يرسل جهاز الرادار موجات الراديو في جميع الاتجاهات ، ترتد الأمواج عن الماء في الغلاف الجوي ثم تعود إلى المرسل. تظهر بيانات الرادار حيث ينخفض ​​هطول الأمطار.

خرائط الطقس الأخرى
بدلاً من الضغط الجوي ، قد تُظهر خرائط الطقس أحوال الطقس الأخرى ، على سبيل المثال ، قد تُظهر خريطة درجات الحرارة درجات الحرارة العالية والمنخفضة في المدن الكبرى ، قد تحتوي الخريطة على درجات حرارة متساوية وخطوط تربط الأماكن بنفس درجة الحرارة.

مقياس الرطوبة
يقيس مقياس الرطوبة محتوى بخار الماء في الهواء أو الرطوبة.

بالون الطقس
يقيس الطقس بالون الظروف الجوية في الغلاف الجوي ، سوف يرتفع بالون الطقس في الغلاف الجوي حتى ينفجر ، ومع ارتفاعها ، ستجمع بيانات الطقس وترسلها إلى السطح.

البوصلة
البوصلة هي أداة ملاحية للعثور على الاتجاهات.

الأقمار الصناعية
تستخدم الأقمار الصناعية لتصوير وتتبع حركات الهواء على نطاق واسع. ثم يقوم خبراء الأرصاد بتجميع البيانات بمساعدة أجهزة الكمبيوتر وتحليلها .

أجهزة قياس عناصر المناخ

يتم قياس المناخ من خلال تقييم أنماط التغير في عناصر المناخ المختلفة كدرجات الحرارة والرطوبة والضغط الجوي والرياح والأمطار وعدد الجسيمات الجوية ومتغيرات الطقس الأخرى في منطقة معينة خلال فترات زمنية طويلة، وذلك باستخدام أجهزة قياس المناخ التي تعمل على جمع معلومات القياس المختلفة، ومن أهمها:

جهاز الثرمومتر(Thermometer) – جهاز قياس درجة الحرارة.

جهاز البارومتر (Barometer) – جهاز قياس الضغط الجوي.

جهاز الهايجرومتر (Hygrometer) – جهاز قياس الرطوبة.

جهاز الأنيمومتر (Anemometer) – جهاز قياس سرعة الرياح.

مطوية ادوات قياس الطقس

مطوية عن الطقس علوم صف أول فصل ثاني – مدرستي الامارتية

 

بوربوينت عن ادوات قياس الطقس

لتحميل الملف اضغط هنا

أدوات قياس الطقس اول ابتدائي

لتحميل الملف اضغط هنا

 

السابق
صور الحمد لله على السلامة 2020
التالي
كلية التربية جامعة الكويت .. تخصصات كلية التربية

اترك تعليقاً