من أول من أثبت أن للهواء كتلة

hanan2022-09-18

119 4 دقائق

من أول من أثبت أن للهواء كتلة .. يعد العالم غاليليو غاليلي هو أول من أثبت أن للهواء كتلة، وقد تمكن العلماء بعد ذلك من التوصل إلى أن الهواء يدخل في تركيبه العديد من الغازات المختلفة، والتي تتمكن من شغل حيز كبير، وقد تمكن العالم غاليليو من إثبات هذا الاكتشاف عن طريق الاطلاع على المواد والشوائب التي تنتج من تفاعل الهواء، ودخوله في العمليات الكيميائية المختلفة، وكان في العصور الماضية الحديث عن كتلة الهواء في حد ذاتها تتسبب في حدوث الكثير من الخلافات العلمية في وسط العلماء، فقد تم إجراء الكثير من الدراسات، ولم يستطع الكثيرون من إثبات ذلك الأمر، وعلى وجه الخصوص أن الأمر بحاجة إلى العديد من البحث والإطلاق فيما يخص الكثير من المعلومات؛ للتعرف على الهواء الخارجي بشكل تفصيلي.

من هو العالم غاليليو غاليلي

يعد غاليليو أحد العلماء الإيطاليين، بل أشهرهم على الإطلاق، وقد درس الطب في جامعة بيزا، وكان غاليليو على قد ما يتكبده من شقاء لخدمة العلم، إلا أن وضعه المادي لم يكن جيداً، حتى أنه لم يستطع إنفاق التكلفة الكافية للحصول على درجة الأستاذ في الجامعة، الأمر الذي جعله يلجأ إلى دراسة علم العلوم والرياضيات، وبشكل عام كان يعرف غاليليو بكونه محباً للاطلاع والابتكار بشكل كبير، فقد استطاع غاليليو من نشر العديد من الأعمال الخاصة به، بالإضافة إلى مجموعة كبيرة من النظريات، إلى جانب الاختراعات المختلفة التي قام بإنشائها، ويمكن حصر بعض أهم لحظات غاليلوا في حياته في بعض من النقاط التالية.

استطاع غاليليو أن يقوم بإجراء تجربة فريدة من نوعها مع دوناك وتوماس سيتل أمام الكاميرا، فقد تبين أن في لحظة إسقاط الكرة تقوم العضلات بالعمل على خداع الإنسان لأنه يسقط الوزن الأخف الذي يتملك به.
تمكن غاليليو من الوصول إلى الكثير من قوانين الحركة، والتي تعمل على القياس، والتي كانت توضح أن الأجسام تسير بسرعة مساوية للمعادلة دون النظر إلى الحجم والكتلة.
تمكن غاليليو من إجراء العديد من الأبحاث الخاصة بمعدلات السقوط، فقد اهتم بهذا المجال بشكل غريب، وعلى ذلك استطاع أن يصل إلى أن في حالة اختفاء مقاومة الهواء للجسم، فستسقط الأجسام كلها بنفس السرعة بدون النظر في مدى تأثير عاملي الكتلة والحجم.
استطاع غاليليو التوصل غلى اختراع الموازين، والذي كان أول من يقوم بإضافتها إلى التلسكوب الأرضي.
قام غاليليو باختراع تلسكوم قد عمل على تحسينه، ورصد البقع الشمسية، حتى تمكن من متابعة مراحل كوكبي الزهرة والمشتري المختلفة، مع متابعة المتغيرات الحاصلة على سطح القمر، وذلك مع حلقات زحل.

محاكلمة غاليليو غاليلي

تعتبر محاكمة العالم الإيطالي غاليليو أحد أشهر الأحداث في العالم، فقد قامت الكنيسة الكاثوليكية العديد من الاتهامات لغاليليو، وذلك بدعوى قيامه بمحاولات للعمل في إثبات عكس ما جاءت به الأحكام الكنيسية الثابتة، وأنه بذلك قد كفر بشريعة الكنيسة الكاثوليكية، فقد كانت نظريته الخاصة بدوران الأرض حول الشمس في حد ذاتها كانت أحد أهم الوقائع التي استندت إليها الكنيسة، لإثبات تهمة محاولاته في طعن الكنيسة، وقد تعرض للكثير من المهاجمات، سواء العلمية والاجتماعية من قبل رجال الدين، حتى نشر رجال الدين حينها أن كل ما يدعو إليه غاليليو يخالف ما جاءت به الكثير من آيات التوراة.

انتهت المحكمة باتهام غاليليو بالجنون، وتم الحكم عليه بالسجن، ولكن كان للبابا رأي آخر، فقد قام بتخفيف الحكم إلى الإقامة الإجبارية، إلى جانب منعه من كتابة النظريات مرة أخرى، أو أن يقوم بمناقشتها.
لكن غاليليو استطاع أن يحافظ على إرادته القوية وعزيمته، وظل يدافع عن نظرياته، والتي من بينها مركزية الشمس- سبب التهمة والحكم عليه- ولكنه حزن حزناً شديداً وهو في بيته مقيم دون الخروج نهائياً واستمر على هذا الوضع حتى توفى.
الغريب في قصته أن الكنيسة قامت بتقديم اعتذار رسمي له بعد وفاته، وكان ذلك على أعقاب قيام الثورة العلمية بعد سنوات من وفاته.

خصائص جزيئات الهواء

يمثل الهواء أهمية كبرى في استمرار الحياة على وجه الأرض، حيث يعمل على التقليل من أشعة الشمس الضارة، بحيث يمنعها من الوصول إلينا بكميات كبيرة، ما يؤدي إلى رفع حرارة الكوكب، أو أن تصيب الكائنات الحية بالأشعة الفوق البنفسجية الضارة، إلى جانب أهمية الهواء الرئيسية في عملية التنفس، ويتميز الهواء على كوكب الأرض بالكثير من الخصائص المميزة له، ومن بين تلك الخصائص ما يلي.

الهواء من المواد الغير موصلة للكهرباء في الظروف العادية له، إلى في حالة توليد طاقة كهربائية هائلة، مثل البرق، ولكنه في العموم من المصادر الطبيعية التي تم استخدامها في العصر الحديث لتوليد الكهرباء، وذلك عن طريق استخدام دورات الرياح.
للهواء القدرة على تقبل الضغط، بالشكل الذي لا يغير في تركيبه الداخلي، ولكن في مثل تلك الحالة كل ما يحدث هو تقليل المسافات البينية الموجودة بين الجزيئات وبعضها البعض، ما يؤدي إلى زيادة الضغط الجوي فقط في الجزء المضغوط فقط.
عندما يتعرض الهواء الجوي إلى التسخين، يبدأ في الدخول في مرحلة من التمدد بشكل سريع، ويفسر العلماء تلك الظاهرة إلى أن ارتفاع درجة الحرارة كعامل خارجي مؤثر على جزيئات الهواء، يعمل على زيادة الطاقة الحركية الكامنة داخل الجزيئات، ما يعني أن الجزيئات ستعمل على زيادة المسافات البينية فيما بينها، ما يعني نقص كثافة الهواء، والعكس صحيح عند تعرضه للتبريد، فتبدأ كثافة الهواء في الزيادة كون أن عدد الجزيئات في المساحة المحينة تكون أكبر.
تعمل جزيئات الهواء على الانتشار في الفراغ بشكل كبير، وتظهر هذه الظاهرة عند نفخ البالون، فيقوم البالون بالامتلاء بشكل ملحوظ.
يتميز الهواء الجوي أنه يتكون من مجموعة من الغازات المختلفة، والذي يتمتع كل غاز منها على خصائص وسمات تميزه عن الغازات الأخرى، ما يعني أن لكلك غاز حجم ووزن خاص به.
يعمل الهواء على توليد الضغط، ويتم ذلك من خلال حركة الجزيئات، والتي تبدأ بالانتشار مكونة الضغط المتولد بشكل عكسي، والذي يتناسب بشكل كامل مع مقدار الارتفاع عن سطح الأرض، وعلى وجه الخصوص أن كلما زاد الارتفاع يقل الضغط الجوي، بحكم نقص كتلة عمود الهواء الموجود فوق الجسم بمقدار الارتفاع الذي صعده.
يتميز الهواء الجوي بأنه لا يحتوي على أي رائحة، بالإضافة إلى كونه شفافاً عديم اللون، لكن في بعض الحالات الخاصة يقوم الهواء بحمل بعض الجزيئات الأخرى لمواد أخرى، تلك المواد هي التي تكسبه اللون، وذلك يحدث غالباً عند عوادم المصانع والسيارات التي تسير بالوقود البترولي.
يتميز الهواء الجوي على كوكب الأرض بأن له كثافة ووزن، وذلك يرجع إلى أنه يتكون من الكثير من الغازات المختلفة.

مكونات الهواء الجوي

ذكرنا سابقاً أن من المزايا الخاصة بالهواء الجوي الموجود على كوكب الأرض أنه يتكون من العديد من الغازات المختلفة، والتي تشغل كل غاز منها عنصر من عناصر الهواء، وتشغل نسبة خاصة من نسبة الهواء الجوي، وكل نسبة من تلك النسب تشكل أهمية كبيرة لاستمرار الحياة على كوكب الأرض، ففي حالة الإخلال ببعض تلك النسب، قد يكون الأمر كارثياً على كامل الكوكب والحياة بشكل عام، ويمكننا التعرف على مكونات الهواء بشكل كامل، وهي كما يلي.

اسم الغاز	نسبة تواجده في الهواء
ميثان	0.00015%
أكسيد النيتروز N2O	0.00005%
زينون Xe	0.000009%
النيون Ne	0.08 %
ثاني أكسيد الكربون co₂	0.4%
الأرغون Ar	1%
الكربتون kr	0.0001%
الهيليوم He	0.005%
الهيدروجين H	0.00005%
الأكسجين 0₂	22%
النيتروجين N2	78%