رطوبة الهواء HUMITY OF THE AIR

رطوبة الهواء
مدخل
...
4-3-رطوبة الهواء HUMITY OF THE AIR:
المقصود برطوبة الهواء "أو الجو" هو بخار الماء العالق به، ويمكن التعبير عنها بعدة طرق لكل منها تعبير أو مصطلح خاص به، وأهمها:
(1/316)
____
1- الرطوبة المطلقة Absolute humidiyts:
وهي وزن بخار الماء الموجود في متر مكعب من الهواء بالجرامات، ويمكن حسابها بتمرير كمية معينة من هذا الهواء في مادة يمكنها امتصاص كل ما به من بخار. ويدل الفرق بين وزن هذه المادة قبل تمرير الهواء وبعده على وزن بخار الماء الذي كان عالقًا به.
(1/316)
____
2- الرطوبة النسبية Relative humidity:
وهى التي تهمنا بصفة خاصة في دراسة المناخ، والمقصود بها هو النسبة المئوية لوزن بخار الماء الموجود في
(1/316)
____
الهواء إلى وزن ما يستطيع نفس هذا الهواء أن يحمله لكي يصل إلى حالة التشبع وهو في نفس درجة الحرارة.
ويلاحظ أن مقدرة الهواء على حمل بخار الماء تتناسب تناسبًا طرديًّا مع درجة حرارته بمعنى أنه كلما ارتفعت درجة حرارته زادت مقدرته على حمل مقادير جديدة من بخار الماء. ولكي نوضح الفرق بين الرطوبة النسبية والرطوبة المطلقة نذكر المثال التالي:
إذا فرضنا أن بخار الماء الموجود في متر مكعب من الهواء هو 60 جرامًا، وأن نفس هذا الهواء يستطيع وهو نفس الدرجة الحرارية أن يحمل 120 ْ جرامًا؛ فإن رطوبته النسبية تكون: 60× 100/ 100 = 50 %.
ولكن إذا فرضنا أن درجة الحرارة لم تبق ثابتة؛ بل ارتفعت فإن هذا الارتفاع سيؤدي إلى زيادة مقدار البخار الذي يستطيع هذا الهواء حمله من 120 جرام إلى 140 مثلًا، وتصبح الرطوبة النسبية: 60× 100/ 140 = 42.86%.
أما إذا فرضنا أن درجة الحرارة لم ترتفع بل انخفضت؛ فإن مقدار بخار الماء الذي يستطيع الهواء حمله سينخفض من 120 ْ إلى 90 ْ مثلًا، وعندئذ تكون الرطوبة النسبية 60× 100/ 90 = 66.7 %.
فلو أن درجة الحرارة استمرت في انخفاضها حتى أصبح مقدار بخار الماء الذي يحمله الهواء فعلًا هو نفس المقدار الذي لا يمكن لهذا الهواء أن يحمل أكثر منه؛ فإن الرطوبة النسبية ستصبح في هذه الحالة 60 × 100/ 60 = 100% وعندئذ يكون الهواء قد وصل إلى درجة التشبع.
(1/317)
____
درجة الندى
مدخل
...
3- درجة الندى Dew Point:
وهي الدرجة الحرارية التي يصبح عندها الهواء عاجزًا عن حمل كل ما به من بخار الماء؛ فيبدأ بعضه في التكثف بأية صورة من
(1/317)
____
صور التكيف المعروفة ومنها السحب والأمطار والضباب والندى والثلج وهذه الدرجة لا تختلف كثيرًا عن الدرجة التي يصبح عندها الهواء مشبعًا تمامًا بالبخار.
ومن الواضح أن الانخفاض الحراري الذي يلزم لتوصيل الهواء إلى درجة الندى يتوقف إلى حد كبير على رطوبته النسبية؛ فكلما كانت هذه الرطوبة مرتفعة كان الانخفاض الحراري اللازم لتوصيله إلى درجة الندى بسيطًا. ومن الممكن أن تحسب درجة الندى للهواء بتجربة بسيطة؛ وذلك بأن نضع كمية من الماء في كوب من النحاس الأملس الرقيق؛ ففي هذه الحالة ستكون درجة حرارة الكوب هي نفس درجة حرارة الماء، فلو أضفنا إلى الماء تدريجيًّا بعض قطع الثلج مع تقليبها باستمرار حتى تنصهر مباشرة نلاحظ أن جزئيات دقيقة من بخار الماء المتكثف من الجو قد بدأت تتراكم على الجدار الزجاجي للكوب وتكسوه بطبقة تشبه الضباب؛ فلو قيست درجة حرارة الماء في الكوب عند بدء تكون هذه الطبقة؛ فإنها تكون هي نفس درجة الندى.
تقاس الرطوبة النسبية بواسطة عدة أجهزة أهمها:
1- السيكرومتر Psychrometeer
2- الهيجرومتر ذو الشعر Hair hygrometer
3- الهيجروجراف Hygrograph
(1/318)
____
السيكرومتر:
"شكل 120"
يتركب هذا الجهاز من ترمومترين عاديين مركبين على قاعدة خاصة؛ ولكن أحدهما معرض للجو مباشرة ويطلق عليه اسم الترمومتر الجاف، أما الآخر فتلف فقاعته بواسطة قطعة قماش رقيقة مبللة باستمرار؛ ولذلك فإنه يسمى "الترمومتر المبلل"؛ فالذي يحدث في هذه الحالة هو أن الماء يتبخر من قطعة القماش فينتج عن ذلك انخفاض في درجة الحرارة التي يبينها هذا الترمومتر؛ لأن التبخر، كما هو معروف، يستنفد بعض الحرارة، ولما كان من الثابت أن التبخر يكون أنشط في الجو الجاف منه في الجو الرطب، وأن سرعة التبخر تتناقص كلما زادت الرطوبة نسبيًّا فإن الفرق بين درجتي الحرارة
(1/318)
____
اللتين يبينهما الترمومتران يمكن أن يتخذ أساسًا لتقدير الرطوبة النسبية، قد أعدت لهذا الغرض جداول خاصة مثل الجدول رقم "9" ومنها تقرأ الرطوبة النسبية بمقابلة قراءتي الترمومترين؛ ولكن هذا الجهاز له بعض العيوب ومنها أنه لا يصلح لقياس الرطوبة النسبية إذا كانت درجة الحرارة أقل من درجة التجمد؛ لأن الثلج في هذه الحالة يتراكم فوق فقاعتي الترمومترين.
شكل "120" سيكرومتر
ولقد ابتكر من السيكرومتر نوع كهربائي يمكن أن تنتقل قراءته إليكترونيًا إلى أي مكان داخل مبنى محطة الرصد، دون الحاجة إلى الخروج إلى الخلاء لقراءته، ولهذا السبب فقط أعطي اسم "تيلي سيكرومتر Telepsychromter" أي السيكرومتر المقرب.
(1/319)
____
الهيجرومتر:
وهو جهاز تقوم فكرته على أساس مقدار ما يطرأ على حزمة من شعر الإنسان من تمدد أو تلقص تبعًا لتغير نسبة الرطوبة في الهواء؛ فالمعروف أن شعر الإنسان يتقلص في الهواء الجاف ويتمدد كلما زادت الرطوبة،
(1/319)
____
ولذلك فإن الجزء المهم في هذا الجهاز هو حزمة مكونة من عدة خصلات من الشعر، ومثبت في هذه الحزمة سن ريشة يتحرك أمام مسطرة مقسمة إلى مائة قسم من صفر إلى 100؛ فعندما تتغير نسبة الرطوبة يتحرك سن الريشة تبعًا لتمدد حزمة الشعر أو تقلصها، ويدل الرقم الذي يثبت أمامه على الرطوبة النسبية.
(1/320)
____
الهيجروجراف:
يعتمد هذا الجهاز على نفس الفكرة التي يعتمد عليها الهيجرومتر ذو الشعر. وأهم فرق بينهما هو أن الهيجروجراف يسجل التغيرات التي تطرأ على الرطوبة النسبية تسجيلًا آليًّا مستمرًا على خريطة مقسمة تقسيمًا خاصًّا. وتثبت هذه الخريطة على أسطوانة تدور بواسطة ساعة أمام سن ريشة، كما هي الحال في الترموجراف والباروجراف.
مصادر الرطوبة:
من الواضح أن كمية الرطوبة في الهواء تتوقف قبل كل شيء على وجود مصادر مائية يمكن أن ينطلق منها بخار الماء، وأهم هذه المصادر هي المحيطات والبحار وغيرها من المسطحات المائية، والتربة المبللة والغطاءات النباتية. فكلما زادت مساحة هذه المصادر زادت كمية البخار في الهواء، وزادت تبعًا لذلك مظاهر التكثف، ومن الطبيعي أن تزداد الرطوبة النسبية كلما اقترب المكان من ساحل البحر، وأن تكون مرتفعة بصفة خاصة فى الجزر الصغيرة.
أهميتها:
بالإضافة إلى أهمية الرطوبة كعنصر مناخي؛ فإن لها كذلك آثار فسيولوجية على كل الكائنات الحية التي تعيش على الأرض. فكل كائن حي بري يحتاج إلى وجود نسبة ولو ضئيلة من بخار الماء في الجو الذي يعيش فيه. وتتباين هذه النسبة تباينًا كبيرًا من كائن إلى آخر. ومع ذلك فإن معظم الكائنات يمكنها أن تقاوم نقص الرطوبة في الجو بواسطة بعض الوظائف الفسيولوجية، ومن أهمها إفراز العرق الذي يعمل على ترطيب الجلد في الجو الجاف، وخصوصًا إذا كان هذا الجو حارًّا، حيث أن نقص رطوبة الهواء في مثل هذا الجو عن الحد المطلوب يؤدي إلى جفاف الجلد وشعور الإنسان بالضيق. أما في الجو البارد فإن قدرة الجلد على إفراز العرق تكون محدودة جدًّا بسبب تقلص مسامه، وفي مثل هذا الجو يتعرض جلد الوجه والأيدي والأجزاء الأخرى المكشوفة إلى التقشف أو التشقق
(1/320)
____
ومن الثابت أن قدرة الإنسان على تحمل الارتفاع في درجة الحرارة يرتبط ارتباطًا وثيقًا برطوبة الهواء. ويطلق على درجة الحرارة التي يحس بها الإنسان فعلًا تعبير درجة الحرارة المحسومة Sensible temperature ففي الجو الحار يلجأ الجسم إلى مقاومة الحرارة الشديدة عن طريق إفراز العرق الذي يؤدي تبخره على الجلد إلى خفض درجة الحرارة التي يحس بها الجسم فعلًا عن درجة حرارة الجو. وكلما زاد إفراز العرق زاد الفرق بين الحرارة المحسوسة وحرارة الجو. ولما كانت قدرة الجسم على إفراز العرق تتناقص كلما ارتفعت الرطوبة النسبية فمن الطبيعى أن يؤدي هذا الارتفاع أيضًا إلى ارتفاع الحرارة المحسوسة وإلى زيادة الشعور بالضيق.
(1/321)