تدرج الضغط

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

في الديناميكا المائية والهيدروستاتيكا ، يُعدّ تدرج الضغط (عادةً للهواء ، ولكن بشكل أعم لأي سائل ) كمية فيزيائية تصف اتجاه ومعدل ازدياد الضغط حول موقع معين. يُقاس تدرج الضغط بوحدة باسكال لكل متر (Pa/m). رياضياً، هو تدرج الضغط كدالة للموقع. في الهيدروستاتيكا، يساوي تدرج الضغط كثافة قوة الجسم ( قانون ستيفن المعمم ).

في جيولوجيا البترول وعلوم البتروكيماويات المتعلقة بآبار النفط ، وتحديدًا في علم السوائل الساكنة ، تشير تدرجات الضغط إلى تدرج الضغط الرأسي في عمود من السائل داخل البئر ، وتُقاس عادةً بوحدة رطل لكل بوصة مربعة لكل قدم (psi/ft). يخضع هذا العمود من السائل لتدرج الضغط المركب للسوائل التي تعلوه. لا يؤثر مسار العمود أو شكله الهندسي على الضغط الرأسي لأي نقطة داخله، ولا يؤثر على تدرج الضغط لأي عمق رأسي حقيقي مُحدد، بل يؤثر فقط العمق الرأسي للعمود على الضغط الرأسي عند أي نقطة داخله .

التفسير المادي

يُعد مفهوم تدرج الضغط وصفًا موضعيًا للهواء (وبشكل أعم، للسائل قيد الدراسة). ويُعرَّف تدرج الضغط فقط عند هذه المقاييس المكانية التي يُعرَّف عندها الضغط نفسه (وبشكل أعم، ديناميكيات الموائع ).

في الغلاف الجوي للكواكب (بما في ذلك غلاف الأرض الجوي )، يكون تدرج الضغط متجهًا يشير تقريبًا إلى الأسفل، لأن الضغط يتغير بسرعة أكبر رأسيًا، ويزداد كلما اتجهنا للأسفل (انظر تغير الضغط الرأسي ). تبلغ قيمة قوة (أو معيار ) تدرج الضغط في طبقة التروبوسفير عادةً حوالي 9 باسكال/متر (أو 90 هكتوباسكال/كيلومتر).

غالبًا ما يكون لتدرج الضغط مركبة أفقية صغيرة ولكنها بالغة الأهمية، وهي المسؤولة بشكل كبير عن دوران الرياح في الغلاف الجوي. يُعد تدرج الضغط الأفقي متجهًا ثنائي الأبعاد ناتجًا عن إسقاط تدرج الضغط على مستوى أفقي محلي. بالقرب من سطح الأرض ، تتجه قوة تدرج الضغط الأفقي هذه من الضغط الأعلى نحو الضغط الأدنى. ويعتمد اتجاهها المحدد في أي وقت ومكان بشكل كبير على حالة الطقس. في خطوط العرض المتوسطة ، قد تصل قيم تدرج الضغط الأفقي النموذجي إلى حوالي 10⁻² باسكال /متر (أو 10 باسكال/كيلومتر)، على الرغم من وجود قيم أعلى بكثير داخل الجبهات الجوية .

أهمية الطقس والمناخ

يُعدّ تفسير اختلافات ضغط الهواء بين المواقع المختلفة عنصرًا أساسيًا في العديد من فروع الأرصاد الجوية والمناخية ، بما في ذلك التنبؤات الجوية . وكما ذُكر سابقًا، يُشكّل تدرج الضغط أحد القوى الرئيسية المؤثرة على الهواء، والتي تُحركه على هيئة رياح. تجدر الإشارة إلى أن قوة تدرج الضغط تتجه من مناطق الضغط المرتفع نحو مناطق الضغط المنخفض، وبالتالي فهي مُعاكسة لاتجاه تدرج الضغط نفسه.

في علم الصوتيات

في علم الصوتيات ، يتناسب تدرج الضغط طرديًا مع تسارع جسيمات الصوت وفقًا لمعادلة أويلر . يمكن للموجات الصوتية والموجات الصدمية أن تُحدث تدرجات ضغط كبيرة جدًا، لكنها اضطرابات تذبذبية، وغالبًا ما تكون عابرة.

انظر أيضاً

مراجع

  • كونر أ. بيرين (1967) طبيعة ونظرية الدوران العام للغلاف الجوي ، المنظمة العالمية للأرصاد الجوية، المنشور رقم 218، جنيف، سويسرا.
  • روبرت ج. فليجل وجوست أ. بوسينجر (1980) مقدمة في فيزياء الغلاف الجوي ، الطبعة الثانية، دار النشر الأكاديمية، سلسلة الجيوفيزياء الدولية، المجلد 25 ، رقم ISBN 0-12-260355-9.
  • جون س. والاس وبيتر ف. هوبز (2006) علم الغلاف الجوي: دراسة تمهيدية ، الطبعة الثانية، دار النشر الأكاديمية، سلسلة الجيوفيزياء الدولية، رقم ISBN 0-12-732951-X.