يطلق على كمية بخار الماء الموجودة في الهواء اسم الرطوبة وتشير كمية بخار الماء هذه إلى احتمالية هطول الأمطار في مكان ما ، ونتيجة لكثير من الدراسات العلمية فقد تم تصنيف المدن التي تقع بالقرب من المناطق الساحلية وخط الاستواء أنها مدن ذات نسبة رطوبة عالية على سبيل المثال سنغافورة وكوالالمبور وجاكرتا .
تعريف الرطوبة
تعتبر الرطوبة عنصر غاية في الأهمية في الغلاف الجوي ، وتتميز الرطوبة بأنها شيء غير مرئي لأن بخار الماء يتميز بالحالة الغازية له ، على الرغم من ذلك فإنه يمكن رؤية الرطوبة فقط وذلك عندما يتكثف بخار الماء عند هطول الأمطار أو الضباب أو الندى .
يؤدي الارتفاع في نسبة الرطوبة إلى تقليل تبخر الرطوبة من الجلد مما يقلل من فعالية التعرق في تبريد الجسم حيث تقل كمية بخار الماء اللازمة للوصول إلى التشبع مع زيادة درجات الحرارة بسبب حركات الجزيء في درجات الحرارة المرتفعة التي تعوق التكثيف .
تشير الرطوبة إلى وجود بخار الماء في الهواء وتؤثر الرطوبة على مدى سخونة الهواء ، وبشكل عام تبدو درجات الحرارة الدافئة أكثر دفئًا مع زيادة الرطوبة لأنه كلما زادت الرطوبة تنخفض السرعة التي يتبخر بها الماء في أي درجة حرارة معينة ، وعندما نكون دافئين تعتمد أجسامنا على تبخر الماء من سطح بشرتنا للتبريد لذلك فإن نسبة الرطوبة العالية تبطئ آلية التبريد الطبيعية في الجسم .
قياسات الرطوبة
عند البحث عن كيفية التعرف على قياسات الرطوبة نجد أن ذلك يتم بعدة طرق مختلفة ، حيث تشير تقارير الطقس بشكل عام إلى نسبة الرطوبة ، كما يتم إعطاؤها كنسبة مئوية وتشير إلى كمية الرطوبة في الهواء نسبةً إلى قدرة الهواء على الاحتفاظ بالرطوبة ، كما أن نسبة الرطوبة مائة بالمائة تعني أنه عند درجة الحرارة الحالية يكون الهواء عند نقطة التشبع ، كما أن نقطة الندى التي يتم التعبير عنها على أنها درجة الحرارة التي يكون فيها محتوى الرطوبة الحالي عند التشبع هي عبارة عن مقياس الرطوبة المطلقة ، وكلما كان الهواء أكثر سخونة كلما زادت نسبة الرطوبة ، على سبيل المثال عند درجة حرارة 80 درجة فهرنهايت مع نقطة ندى 72 درجة فهرنهايت ، تكون الرطوبة النسبية 77 ٪ ، أما إذا انخفضت درجة الحرارة إلى 72 درجة فهرنهايت مع بقاء نقطة الندى كما هي ، سترتفع نسبة الرطوبة إلى 100 ٪ .
لقد توصل العلماء إلى بعض الاكتشافات المدهشة حول بخار الماء ، حيث أثبتت الدراسات العلمية أن الرطوبة عبارة غاز دافئ وسبب رئيسي محتمل للاحتباس الحراري العالمي ، كما تم ملاحظة أن الحرارة الناتجة عن غازات الاحتباس الحراري الأخرى يمكن أن تؤدي إلى تبخر المزيد من الماء والذي بدوره يطلق المزيد من البخار في الغلاف الجوي ، بالإضافة إلى ذلك نجد أنه يمكن لبخار الماء أن يحبس إشعاع الموجات الطويلة في الغلاف الجوي للأرض مما يساهم في زيادة درجة الحرارة العالمية بشكل عام .
لقد تم اختراع العديد من الأجهزة لقياس وتنظيم الرطوبة ، حيث يستخدم مقياس الرطوبة لمعرفة نسبة الرطوبة عن طريق استخدام مقياسين للحرارة لقياس الرطوبة النسبية بدقة ، حيث تقوم موازين الحرارة بقياس درجة حرارة اللمبة الجافة والمصباح الجاف في نفس الوقت .
يوجد جهاز شائع يستخدم لقياس الرطوبة النسبية من قبل خبراء الأرصاد الجوية هو جهاز يحتوي على مفتاح ومجهز بمعدات مثل أفران الميكروويف ، ويتم استخدام أيضاً الأقمار الصناعية الموجودة عن بعد لقياس الرطوبة على نطاق عالمي حيث أن الأقمار الصناعية حساسة لتركيز المياه بين ارتفاعات 2.5 إلى 7.5 ميل ، ويتم تركيب أجهزة الاستشعار التي تستجيب للأشعة تحت الحمراء على الأقمار الصناعية لتمكينها من قياس بخار الماء حيث تمتص بخار الماء الأشعة وتعيد إشعاعها وبالتالي تعتمد تنبؤات الطقس بشكل خاص على الصور التي تصورها هذه الأقمار الصناعية والتي تستخدم أيضًا لرصد الظروف المناخية .
أنواع الرطوبة
لقد أثبتت الدراسات والأبحاث العلمية عند التعرف على أنواع الرطوبة أن هناك ثلاثة أنواع من الرطوبة هي الرطوبة المطلقة ، الرطوبة النسبية والرطوبة النوعية ، أما بالنسبة إلى الرطوبة المطلقة فهي تُستخدم لتحديد الكتلة الإجمالية لبخار الماء المقاسة في حجم معين من الهواء مع الأخذ في الاعتبار درجة حرارة الهواء .
أما الرطوبة النسبية فهي تشير إلى خليط الهواء والماء ويتم التعبير عنها كنسبة الضغط الجزئي لبخار الماء في الخليط إلى ضغط بخار الماء المتوازن عند درجة حرارة معينة على سطح مستوي من الماء النقي ، وعادة ما يتم التعبير عنها كنسبة مئوية .
بالنسبة إلى الرطوبة النوعية نجد أنه يتم قياسها كنسبة كتلة بخار الماء إلى الكتلة الكلية لطرد الهواء ، حيق يحتوي طرد الهواء على كميات مختلفة من بخار الماء عند درجات حرارة مختلفة ، ومع انخفاض درجات الحرارة يحتاج طرد الهواء إلى بخار ماء أقل لتحقيق التشبع .[1]
تأثيرات الرطوبة
عند دراسة الرطوبة وجد أن الرطوبة تؤثر على البشر والحيوانات والنباتات في بيئتها ، حيث تعد الرطوبة أحد العوامل المحددة التي يمكن أن تزدهر بها النباتات والحيوانات ، كما يعتمد جسم الإنسان على العرق للتخلص من الحرارة الزائدة ، وأثناء الرطوبة العالية يتم تقليل تبخر العرق من الجسم .
يعتمد الدم ايضاً على توصيل الحرارة من الجسم إلى الجو ليبرد ، وفي ظروف الرطوبة العالية لا يتخلص الدم من الحرارة الزائدة وقد يؤدي إلى ارتفاع الحرارة ، بالإضافة إلى ذلك ونظرًا لأن معظم الدم يتجه إلى سطح الجسم ، فإن الأعضاء الداخلية مثل الدماغ تتلقى دمًا أقل مما يؤدي إلى الشعور بالإرهاق وانخفاض القوة البدنية .
تأثيرات الرطوبة على المناخ
يشير المناخ إلى الظواهر الجوية طويلة المدى المرتبطة بالمنطقة ، ويشمل متوسط درجة الحرارة وهطول الأمطار ، وتعتبر الرطوبة هي أحد مكونات المناخ ولها تأثير معتدل في المناخ ، على سبيل المثال تتمتع الغابات المطيرة الاستوائية بمناخ يمليها تعرضها المستمر نسبيًا لأشعة الشمس على مدار العام ، ولكن ارتفاع هطول الأمطار بسبب ارتفاع متوسط درجات الحرارة هو جزء من المناخ الاستوائي ، لذلك فإن فصل الرطوبة عن المناخ ليس أمرًا بسيطًا ولكن لا يزال من الممكن تحديد بعض التأثيرات المناخية لمستويات الرطوبة .
تأثيرات الرطوبة على النبات
يؤثر كل شيء في البيئة على كيفية نمو النبات وازدهاره وتكاثره ، ويعد التحكم في المناخ من أجل نمو النبات أمرًا أساسيًا لزيادة عملية التمثيل الضوئي إلى أقصى حد ، ومن خلال الحفاظ على مستويات الرطوبة النسبية المثلى في البيوت الزجاجية وغيرها من البيئات النامية فإن ذلك يضمن الحصول على محصول مثالي .
تؤثر مستويات الرطوبة النسبية على متى وكيف تنمو النباتات ، وعندما تكون الظروف المحيطة دافئة للغاية بالنسبة للنبات فإنه يحاول الحفاظ على الماء ، ومع نمو النباتات عندما تكون مستويات الرطوبة النسبية عالية جدًا أو عندما يكون هناك نقص في دوران الهواء ، لا يمكن للنبات أن يبخر الماء أو أن يقوم بسحب العناصر الغذائية من التربة ، وعندما يحدث هذا لفترة طويلة يتعفن النبات في النهاية ، وعندما يكون النبات محاط بدرجات حرارة دافئة في مستويات رطوبة نسبية منخفضة تزداد معدلات الإنتاج في النبات مما يقلل من الحاجة إلى مزارع لتخصيبها .[2]
تأثيرات الرطوبة على الحيوانات
تعتبر حيوانات المزرعة هي مصادر اللحوم والألبان والبيض للإنسان ، وتضمن صحة الحيوان جودة وأمن هذه المنتجات الزراعية ، وتلعب ظروف تربية الحيوانات في محطات الثروة الحيوانية والدواجن أدوارًا حيوية في كل من الصحة الحيوانية والإنتاج ، وأحد العوامل الرئيسية التي تؤثر على رفع كفاءة الحيوانات هي نسبة الرطوبة ولكنها لم تلق الكثير من الاهتمام على الرغم من أنها مهمة لتربية الحيوانات حيث توجد آثار ضارة للرطوبة العالية على صحة الحيوان وبالتالي لابد من تحسين ظروف تربية الحيوانات في المستقبل .[3]