من كان أول من أثبت أن الهواء له كتلة؟
كان العالم جاليليو جاليلي أول من أثبت تلك الكتلة، ومن ثم تمكن العلماء من استنتاج أن الهواء يحتوي على العديد من الغازات المختلفة، والتي يمكن أن تحتل مساحة كبيرة، وتمكن العالم جاليليو من إثبات هذا الاكتشاف من خلال النظر في المواد. والشوائب التي تنتج عن تفاعل الهواء، ودخوله في عمليات كيميائية مختلفة، وفي العصور الماضية تسبب الحديث عن كتلة الهواء في حد ذاتها في الكثير من الجدل العلمي بين العلماء، وأجريت العديد من الدراسات، ولم يتمكن الكثير من إثبات ذلك، وعلى وجه الخصوص، يحتاج إلى الكثير من البحث والإصدار فيما يتعلق بالكثير من المعلومات ؛ للتعرف على الهواء الخارجي بالتفصيل.
من هو العالم جاليليو جاليلي؟
جاليليو من العلماء الإيطاليين، لكنه أشهرهم على الإطلاق، ودرس الطب في جامعة بيزا، وكان جاليليو على المصاعب التي تكبدها لخدمة العلم، لكن وضعه المادي لم يكن جيدًا، بحيث لم يستطع صرف التكلفة الكافية للحصول على درجة أستاذ في الجامعة مما جعله يلجأ لدراسة العلوم والرياضيات، وبشكل عام اشتهر جاليليو بكونه شديد الفضول والإبداع. ولخص بعض أهم لحظات جاليليو في حياته في بعض النقاط التالية.
- تمكن جاليليو من إجراء تجربة فريدة مع دوناك وتوماس سيتل أمام الكاميرا. وجد أنه في لحظة إسقاط الكرة تعمل العضلات على خداع الإنسان لأنه يسقط الوزن الأخف الذي يمتلكه.
- تمكن جاليليو من الوصول إلى العديد من قوانين الحركة، والتي تعمل على القياس، والتي أظهرت أن الأجسام كانت تتحرك بسرعة مساوية للمعادلة بغض النظر عن الحجم والكتلة.
- تمكن جاليليو من إجراء الكثير من الأبحاث حول معدلات السقوط. لقد كان مهتمًا بهذا المجال بطريقة غريبة، وبناءً عليه استطاع أن يستنتج أنه إذا اختفت مقاومة الهواء في الجسم، فسوف تسقط جميع الأجسام بنفس السرعة دون النظر إلى تأثير عوامل الكتلة والحجم.
- تمكن جاليليو من ابتكار الموازين، والتي كانت أول من أضافها إلى التلسكوب الأرضي.
- اخترع جاليليو تلسكوبًا عمل على تحسين ومراقبة البقع الشمسية، حتى يتمكن من متابعة المراحل المختلفة لكوكب الزهرة والمشتري، بينما يتابع التغيرات التي تحدث على سطح القمر، مع حلقات زحل.
خطاب جاليليو جاليلي
تعتبر محاكمة العالم الإيطالي جاليليو من أشهر الأحداث في العالم. وجهت الكنيسة الكاثوليكية العديد من الاتهامات إلى جاليليو، مدعيةً أنه حاول العمل لإثبات عكس ما جاء في أحكام الكنيسة، وأنه بذلك لم يؤمن بقانون الكنيسة الكاثوليكية. كانت نظريته حول دوران الأرض حول الشمس في حد ذاتها من أهم الحقائق التي استندت إليها الكنيسة، لإثبات اتهامه بمحاولاته طعن الكنيسة، وتعرضت لهجمات عديدة، علمية واجتماعية، من خلال رجال الدين، حتى نشر رجال الدين في ذلك الوقت أن كل ما دعا إليه غاليليو يتناقض مع ما جاء به كثيرون. من آيات التوراة.
- انتهت المحكمة بتهمة جاليليو بالجنون، وحكم عليه بالسجن، لكن البابا كان له رأي آخر، وخفف الحكم إلى الإقامة الجبرية، بالإضافة إلى منعه من كتابة نظريات مرة أخرى، أو مناقشتها.
- لكن غاليليو كان قادرًا على الحفاظ على إرادته القوية وتصميمه، واستمر في الدفاع عن نظرياته، من بينها مركزية الشمس – سبب الاتهام والحكم عليه – لكنه حزن كثيرًا عندما كان في منزله يقيم دون الخروج بشكل دائم. واستمر على هذا الحال حتى مات.
- والغريب في قصته أن الكنيسة أصدرت له اعتذاراً رسمياً بعد وفاته، وذلك في أعقاب الثورة العلمية التي أعقبت وفاته بسنوات.
خصائص جزيئات الهواء
للهواء أهمية كبيرة في استمرار الحياة على الأرض، حيث يقلل من أشعة الشمس الضارة، بحيث يمنعها من الوصول إلينا بكميات كبيرة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الكوكب، أو إصابة الكائنات الحية بالأشعة فوق البنفسجية الضارة، بالإضافة إلى الأهمية الرئيسية للهواء في عملية التنفس، يتميز الهواء على كوكب الأرض بالعديد من الخصائص التي تميزه، ومن بين تلك الخصائص ما يلي.
- الهواء مادة لا توصل الكهرباء في ظروفها العادية، إلى حالة توليد طاقة كهربائية هائلة كالبرق، لكنها بشكل عام من المصادر الطبيعية التي تم استخدامها في العصر الحديث لتوليد الكهرباء، من خلال استخدام دورات الرياح.
- يمتلك الهواء القدرة على قبول الضغط، بطريقة لا تغير تركيبته الداخلية، ولكن في مثل هذه الحالة كل ما يحدث هو تقليل المسافات بين الجزيئات بين الجزيئات وبعضها البعض، مما يؤدي إلى زيادة الضغط الجوي. فقط في الجزء المضغوط فقط.
- عندما يتعرض الهواء الجوي للتسخين، فإنه يبدأ في الدخول في مرحلة التوسع بسرعة، ويشرح العلماء هذه الظاهرة لحقيقة أن الزيادة في درجة الحرارة كعامل خارجي يؤثر على جزيئات الهواء، يزيد من الطاقة الحركية الكامنة داخل الجزيئات، مما يعني أن الجزيئات ستزيد من المسافات الواجهة بينها مما يعني انخفاض كثافة الهواء والعكس عند تعرضها للتبريد تبدأ كثافة الهواء في الزيادة لأن عدد الجزيئات في الفضاء المحدث أكبر.
- تنتشر جزيئات الهواء في الفراغ بشكل كبير، وتظهر هذه الظاهرة عند نفخ البالون، فيصبح البالون ممتلئًا بشكل ملحوظ.
- يتميز الهواء الجوي بكونه يتكون من مجموعة من الغازات المختلفة، ولكل منها خصائص ومميزات تميزه عن الغازات الأخرى، مما يعني أن لكل غاز حجمه ووزنه.
- يولد الهواء ضغطًا، ويتم ذلك من خلال حركة الجزيئات، والتي تبدأ بالانتشار وتشكل الضغط المتولد في الاتجاه المعاكس، والذي يتناسب تمامًا مع مقدار الارتفاع فوق سطح الأرض، وعلى وجه الخصوص أنه كلما ارتفع الارتفاع، انخفض الضغط. الضغط الجوي، بسبب نقص كتلة عمود الهواء الموجود فوق الجسم بمقدار الارتفاع الذي صعد إليه.
- يتميز الهواء الجوي بكونه لا يحتوي على أي رائحة، بالإضافة إلى كونه شفافًا وعديم اللون، ولكن في بعض الحالات الخاصة يحمل الهواء بعض الجزيئات الأخرى من مواد أخرى، وهذه المواد هي التي تعطيه اللون، وهذا يحدث غالبًا. في عوادم المصانع والسيارات التي تعمل بالوقود البترولي.
- يتميز هواء الغلاف الجوي على كوكب الأرض بكثافته ووزنه لكونه يتكون من عدة غازات مختلفة.
مكونات الغلاف الجوي
ذكرنا سابقًا أن من مزايا الهواء الجوي على الكوكب أنه يتكون من العديد من الغازات المختلفة، كل منها يحتل عنصرًا من الهواء، ويحتل نسبة خاصة من نسبة الهواء الجوي، وكل من تلك النسب له أهمية كبيرة لاستمرار الحياة على هذا الكوكب. الأرض، في حالة انتهاك بعض هذه النسب، قد تكون كارثية على الكوكب بأكمله والحياة بشكل عام، ويمكننا التعرف على مكونات الهواء بالكامل، وهي كالتالي.
| الميثان | 0.00015٪ |
| أكسيد النيتروز N2O | 0.00005٪ |
| Xe. زينون | 0.000009٪ |
| نيون | 0.08٪ |
| ثاني أكسيد الكربون co2 | 0.4٪ |
| أر | 1٪ |
| كريبتون كر | 0.0001٪ |
| الهيليوم | 0.005٪ |
| الهيدروجين ح | 0.00005٪ |
| الأكسجين 02 | 22٪ |
| نيتروجين N2 | 78٪ |