ماذا تفعل هذه الحاسبة
هذه أداة عالمية في علوم الأرض والفيزياء صالحة للاستخدام في أي مكان على سطح الكوكب. عند إدخال درجة الحرارة والضغط الجوي والارتفاع في موقعك الحالي، إضافةً إلى ارتفاع الوجهة، تقوم الحاسبة بتقدير درجة الحرارة والضغط الجوي المتوقّعين في تلك الوجهة باستخدام نموذج الغلاف الجوي القياسي. وهي تتعامل مع الوجهات الأعلى أو الأخفض من نقطة انطلاقك على حدّ سواء.
كيفية الاستخدام
أدخل درجة الحرارة الحالية (اختر °C أو K)، والضغط الجوي الحالي (hPa أو Pa أو kPa أو atm أو mmHg)، والارتفاع الحالي (m أو km أو ft). ثم أدخل ارتفاع الوجهة بالوحدة التي تفضّلها. تحوّل الأداة جميع القيم داخليًا إلى النظام الدولي للوحدات (SI)، ثم تطبّق معادلتَي معدّل التناقص الحراري والضغط الجوي، وتعرض درجة حرارة الوجهة بالـ°C (وبالـ K)، وضغط الوجهة بوحدة الضغط التي اخترتها (وبالـ Pa).
شرح المعادلة
في طبقة التروبوسفير، تنخفض درجة الحرارة بمعدّل تناقص بيئي قياسي قدره \(L = 0.0065\) كلفن لكل متر (6.5 °C لكل 1000 م). وبمعلومية تغيّر الارتفاع \(\Delta h\) = ارتفاع الوجهة مطروحًا منه الارتفاع الحالي، تكون درجة حرارة الوجهة $$T_1 = T_0 - L \times \Delta h$$ حيث \(T_0\) هي درجة الحرارة الحالية بالكلفن.
أما الضغط فيُحسب وفق معادلة الضغط الجوي منسوبًا إلى مستواك الحالي: $$P_1 = P_0 \times \left(\frac{T_1}{T_0}\right)^{gM/(RL)}$$ وباستخدام \(g = 9.80665\) م/ث²، و\(M = 0.0289644\) كجم/مول، و\(R = 8.31447\) جول/(مول·كلفن)، و\(L = 0.0065\)، يكون الأُس مساويًا تقريبًا لـ \(5.25579\). وتتطلّب نسبة الضغط استخدام درجة الحرارة المطلقة (بالكلفن)، ولهذا تُحوَّل \(T_0\) قبل إجراء الحساب.
مثال محلول
الحالة الراهنة: 15 °C، و1013.25 hPa، و0 م. الوجهة: 1000 م. إذن \(T_0 = 288.15\) كلفن، و\(P_0 = 101325\) باسكال، و\(\Delta h = 1000\) م. درجة الحرارة: $$T_1 = 288.15 - 6.5 = 281.65 \text{ كلفن} = 8.5\,°\text{C}$$ ونسبة الضغط \(281.65/288.15 = 0.977442\)، وعند رفعها للأُس \(5.25579\) نحصل على \(0.886993\)، فيكون $$P_1 = 101325 \times 0.886993 \approx 89875 \text{ باسكال} = 898.75 \text{ hPa}$$ وهذه القيم تطابق قيم الغلاف الجوي القياسي عند ارتفاع 1 كم.
الأسئلة الشائعة
هل تعمل إذا كانت الوجهة أخفض؟ نعم. القيمة السالبة لـ \(\Delta h\) تجعل درجة الحرارة ترتفع والضغط يزداد، تمامًا كما تتنبّأ المعادلة.
ما مدى دقّتها؟ هي تقدير وفق الغلاف الجوي القياسي صالح في طبقة التروبوسفير (حتى نحو 11 كم تقريبًا). وهي تتجاهل الرطوبة والطقس المحلي والتباين الفعلي في معدّل التناقص الحراري، لذا تعامل معها كتقدير فيزيائي لا كتنبّؤ جوي.
لماذا التحويل إلى الكلفن؟ حدّ معدّل التناقص الحراري متطابق سواء بالـ°C أو بالكلفن لأنه فرقٌ في درجة الحرارة، لكن نسبة الضغط \(T_1/T_0\) لا يكون لها معنى فيزيائي إلا مع درجات الحرارة المطلقة (بالكلفن).
