من أدوات رصد الطقس بالون الطقس والقمر الصناعي

أجهزة رصد الطقس هي الأدوات التي يستخدمها علماء الأرصاد الجوية لقياس ومعرفة عناصر الغلاف الجوي، ولا يعتمدون بشكل كبير على الأجهزة المعملية، بل يعتمدون بشكل أساسي على أجهزة المراقبة الميدانية مثل بالون الطقس والقمر الصناعي. سيتم التحدث عن كيفية عمل كل منهما وكيفية الحصول على البيانات المتعلقة بهما في المقال التالي على موقع الموسوعة العربية الشاملة

خلال الفقرات القادمة، سنتعرف على أجهزة قياس الطقس، وبشكل خاص سنتحدث عن بالون الطقس والقمر الصناعي.

جدول المحتويات

أجهزة قياس الطقس

تطورت أجهزة قياس الطقس بشكل كبير منذ القرن الخامس عشر، حيث بدأ العلماء في تطوير العديد من الأجهزة لقياس جميع متغيرات الطقس ومن بين أهمها:

القرن 15 م:
- مقياس المطر.
- مقياس شدة الرياح.
- مقياس الرطوبة.
القرن 17 م:
- مقياس الضغط وعرف باسم البارومتر.
- يُعرف مقياس درجة الحرارة باسم محرار جاليليو أو الثرمومتر.
القرن 18 م:
- تم تطوير مقاييس درجة الحرارة العالمية إلى الفهرنهايت والدرجة المئوية.
القرن 20 م:
- تطورت الأجهزة واصبحت بالستشعار عن بعد ومنها:
  - الرادار.
  - الأقمار الصناعية.
- تعمل أجهزة الاستشعار عن بعد على جمع البيانات من الظواهر الجوية والمناخية وتوليد المعلومات الجوية.
- تمتلك القدرة على الوصول إلى الأماكن الصعبة الوصول إليها.
- تقوم الأجهزة بتخزين البيانات تلقائياً بعد الحصول عليها.

تاريخ تطور أجهزة قياس الطقس

عام 1441م: اخترع الملك سيه جونغ أول مقياس لقياس المطر، واستخدم كوثيقة رسمية في عهد أسرة جوسون في كوريا لتقييم وتحديد ضرائب الأراضي على أساس موسم الحصاد.
عام 1450م: وضع ليون باتيستا لوحة متأرجحة لقياس شدة الرياح.
عام 1607م: قام العالم جاليليو باختراع الثيرموسكوب.
عام 1643م: تم ابتكار مقياس الضغط الزئبقي، المعروف بالبارومتر الزئبقي، على يد إيفانجيليستا توريشيللي.
عام 1662م: تم ابتكار مقياس كمية المطر الميكانيكي الذي يتميز بالتفريغ الذاتي بواسطة العالم كريستوفر ورن.
عام 1714م: تم تطوير مقياس لقياس درجة الحرارة من قبل غابرييل فهرنهايت، وكان يستخدم نوع من الترمومتر الزئبقي.
عام 1742م: اقترح عالم الفلك السويدي آندرس سيلزيوس استخدام درجة الحرارة المئوية كمقياس، وهي النقطة الأساسية للمقياس المئوي الحالي.
عام 1783م: اخترع هوراس بنديكت أول مقياس رطوبة للشعر.
عام 1806م: توصل العالم فرانسيس بوفورت إلى تطوير نظام يمكنه تصنيف سرعة الرياح.
عام 1960م: تم إطلاق أول قمر صناعي معروف باسم TIROS 1، ويعد هذا الإطلاق بداية لعصر جديد في تاريخ علم الأرصاد الجوية، حيث يمكن الحصول على معلومات وافرة عن الغلاف الجوي عالميًا.

بالون الطقس

يستخدم بالون الطقس لتحديد ارتفاع السحب خلال فترة النهار،
يعمل بالون الطقس وفقًا لقاعدة عملية وهي:
- يتميز البالون بمعدل صعود محدد يعكس سرعته أثناء الصعود في الهواء.
- عندما يختفي البالون في السحب، يتم حساب الوقت الذي يستغرقه الصعود والاختفاء بين السحب.
- عند تحديد كل منهما، يمكن تحديد ارتفاع سفح السحب عن سطح الأرض، وبناء على ذلك يتم تحديد نوع السحب.
يتم صنع بالون الطقس من مواد جلدية مرنة تمدد بسهولة عندما يرتفع في الهواء الطلق باتجاه الغلاف الجوي.
يتم ملء بالون الطقس بغاز الهيدروجين أو الهيليوم، حتى يتمكن من التمدد تدريجياً حتى يصل تمدده بنسبة 100 مرة ضعف حجمه الأصلي، وهذا يسمح له بالارتفاع إلى ما يزيد عن 40 كم قبل انفجاره في الغلاف الجوي.

كيفية عمل بالون الطقس

يتم ملء البالون بغاز الهيدروجين أو الهيليوم حتى يتمدد 100 مرة أكبر من حجمه ويرتفع إلى أعلى ارتفاع ممكن في الغلاف الجوي.
يتم تثبيت جهاز يسمى المسبار اللاسلكي أو راديو سوند على البالون، ويتم استخدامه لقياس درجة الحرارة والضغط الجوي والرطوبة في طبقات الجو العليا، كما يتم إرسال المعلومات التي يقيسها المسبار إلى محطة الأرض.
يتم قياس اتجاه وسرعة الرياح عن طريق تتبع حركة البالون وقياس سرعته باستخدام جهاز تحديد الاتجاه.
عندما يصل المسبار إلى ارتفاع يصل إلى 27000 متر، يتم فتح مظلة الهبوط تلقائياً، ثم يعود إلى الأرض حاملاً المعلومات التي تم تسجيلها.

كيفية عمل بالون الطقس ثابت المستوى

يوجد نوع من البالونات يعرف باسم البالون ثابت المستوى، وذلك لأنه:

يتحلق البالون حتى يصل إلى ارتفاع معين يتم تحديده بحسب حجم البالون، حيث يحدد حجم البالون ارتفاعه في الهواء.
يبقى الغاز داخل البالون عند ضغط ثابت.
يظل هذا الجهاز محلقًا في الجو لعدة شهور مما يساعد على جمع بيانات جوية لفترات طويلة.
يتلقى العلماء البيانات من خلال إرسال البالون البيانات إلى القمر الصناعي، ويتم إرسالها من القمر الصناعي إلى المحطات الأرضية ليتم تحليلها من قبل علماء الأرصاد الجوية.

القمر الصناعي

يعد القمر الصناعي واحدًا من أجهزة الاستشعار عن بعد، ويستخدم لتحديد الغطاء السحابي وسرعة الرياح.
هي آلة تصوير تلتقط صورًا للأرض توضح السحب وأنماطها ومساحة الثلج.
تستخدم الأقمار الصناعية لقياس الرطوبة ودرجة الحرارة وسرعة واتجاه الرياح.
يوجد نوعان من الأقمار الصناعية هما:
- الأقمار الصناعية قطبية المدار:
  - تدور حول الأرض بعد الارتفاع مسافة تتراوح بين 800 و1000 كيلومتر عن سطح الأرض.
  - يدور مدار الأقمار الصناعية القطبية حول قطبي الكرة الأرضية، الشمالي والجنوبي.
  - يمر القمر الصناعي فوق جميع مناطق الكرة الأرضية خلال دوران الأرض، ويمكن للقمر الصناعي القطبي التقاط صور لمساحة تصل إلى 10 ملايين كم² من مساحة الكرة الأرضية، وهذا يمثل 2% من مساحتها.
  - تستطيع بعض الأقمار الصناعية القطبية التقاط صور للكرة الأرضية مرتين في اليوم.
- الأقمار الصناعية أرضية المدار:
  - تعرف باسم الأقمار الصناعية أرضية التزامن.
  - يدور هذا النوع حول خط الاستواء على ارتفاع يصل إلى 35,890 كيلومترا، حيث يمكن لحركة القمر الصناعي الأرضي أن تتزامن مع دوران الأرض في هذا المستوى.
  - ينتهي القمر من دورة كاملة عندما تنتهي الأرض من دورتها.
  - تقوم الأقمار الصناعية القطبية بالتحليق على ارتفاعٍ أقرب للأرض من الدوران العادي، مما يسمح لها بالتقاط صورٍ أوضح وتغطية مساحةٍ أكبر.
  - يمكن استخدام 4 أقمار صناعية في نفس الوقت لتصوير الكرة الأرضية بأكملها في المدار الأرضي.

كيفية عمل الأقمار الصناعية

ترسل الأقمار الصناعية الصور إلى محطات الأرصاد الجوية الأرضية عن طريق إرسال الإشارات.
تتم مجمعة الإشارات وتحويلها إلى صور فوتوغرافية لكرة الأرض.
تساعد الصور علماء الأرصاد الجوية على معرفة الأماكن التي يتوقع حدوث أعاصير ممطرة فيها، وبذلك يمكنهم مراسلة المؤسسات المختصة التي تحذر خدمة الطيران من أماكن العواصف لتوخي الحذر.