من أول من أثبت أن للهواء كتلة

من أول من أثبت أن للهواء كتلة

يعتبر غاليليو غاليلي أول من أثبت وجود كتلة للهواء، وبعد ذلك توصل العلماء إلى أن الهواء يحتوي على مجموعة من الغازات المختلفة التي تشغل حيزا كبيرا. استطاع غاليليو إثبات هذا الاكتشاف من خلال دراسة المواد والشوائب التي تنتج من تفاعل الهواء ومشاركته في العمليات الكيميائية المختلفة. في الماضي، كانت كتلة الهواء تسبب الكثير من الخلافات العلمية بين العلماء، وقد تمت دراسة هذا الموضوع كثيرا، ولكن قلة قدرتهم على إثبات ذلك. بشكل خاص، يتطلب هذا الموضوع البحث والتحقيق العديد لفهم الهواء الخارجي بشكل مفصل.

من هو العالم غاليليو غاليلي

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

• نجح غاليليو في إجراء تجربة فريدة مع دوناك وتوماس سيتل أمام الكاميرا، حيث تبين أن العضلات تعمل على خداع الإنسان أثناء سقوط الكرة، حيث يتم تلاعب العضلات بالوزن الأخف الذي يمتلكه الشخص.
• اكتشف غاليليو العديد من قوانين الحركة التي تعمل على القياس، وتوضح أن الأجسام تسير بسرعة متساوية بغض النظر عن الحجم والكتلة.
• قام غاليليو بإجراء العديد من الأبحاث حول سرعة السقوط، وكان مهتما بهذا المجال بشكل غير عادي، وبفضل ذلك، وجد أنه إذا اختفت المقاومة الهوائية أثناء سقوط جسم، فإن الأجسام ستسقط بنفس السرعة بغض النظر عن كتلتها وحجمها.
• تمكن غاليليو من اختراع الميزان، وهو الأول الذي قام بإضافته إلى التلسكوب الأرضي.
• قام غاليليو بابتكار تلسكوب وعمل على تحسينه، ورصد البقع الشمسية، حتى تمكن من متابعة مراحل كواكب الزهرة والمشتري المختلفة، ومراقبة التغيرات على سطح القمر، وذلك بوجود حلقات حول زحل.

محاكلمة غاليليو غاليلي

يعتبر محاكمة العالم الإيطالي غاليليو واحدة من أبرز الأحداث في التاريخ، حيث قدمت الكنيسة الكاثوليكية العديد من التهم ضده، بزعم أنه يحاول إثبات عكس ما تم تحديده في الأحكام الكنسية الثابتة، وأنه ينكر شرعية الكنيسة الكاثوليكية، حيث كانت نظريته المتعلقة بدوران الأرض حول الشمس هي واحدة من أهم الحقائق التي استندت عليها الكنيسة لإثبات تهمته بمحاولة النيل من الكنيسة، وتعرض للعديد من الهجمات العلمية والاجتماعية من قبل رجال الدين، حتى أعلن رجال الدين آنذاك أن كل ما يروجه غاليليو يتعارض مع ما جاء في العديد من آيات التوراة.

• انتهت المحكمة بتهمة الجنون لغاليليو، 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 مناقشتها.
• ومع ذلك، استطاع غاليليو أن يحافظ على إرادته القوية وعزيمته، وظل يدافع عن نظرياته، ومن بينها مركزية الشمس – سبب التهمة والحكم عليه – ولكنه حزن بشدة وهو في منزله مقيما دون الخروج نهائيا واستمر في هذا الحال حتى توفي.
• الغريب في قصته أن الكنيسة قدمت اعتذارا رسميا له بعد وفاته، وكان ذلك بعد قيام الثورة العلمية بعد سنوات من وفاته.

خصائص جزيئات الهواء

يعتبر الهواء ذو أهمية كبيرة في استمرار الحياة على سطح الأرض، حيث يعمل على تقليل كمية الأشعة الشمسية الضارة التي تصلنا، مما يؤدي إلى ارتفاع حرارة الكوكب أو تعرض الكائنات الحية للأشعة فوق البنفسجية الضارة، بالإضافة إلى دور الهواء الرئيسي في عملية التنفس. يتميز الهواء على سطح الأرض بالعديد من الخصائص المميزة، ومن بين هذه الخصائص ما يلي.

• الهواء ليس موصلا للكهرباء في الظروف العادية ، ولكنه يمكن أن يتولد منه طاقة كهربائية هائلة مثل البرق ، وعموما يعتبر من مصادر الطاقة الطبيعية التي تم استخدامها في العصر الحديث لتوليد الكهرباء ، وذلك بواسطة محطات الرياح.
• للهواء قدرة على تحمل الضغط، دون تغيير في تركيبه الداخلي، ولكن في مثل هذه الحالة يقل تباعد الجزيئات بعضها عن بعض، مما يؤدي إلى زيادة الضغط الجوي في المنطقة المضغوطة فقط.
• عندما يتعرض الهواء الجوي للتسخين، يتمدد بسرعة، ويفسر العلماء هذه الظاهرة بأن ارتفاع درجة الحرارة يؤثر كعامل خارجي على جزيئات الهواء، مما يزيد من طاقتها الحركية الكامنة، مما يعني زيادة المسافات بين الجزيئات وتخفيض كثافة الهواء، والعكس يحدث عند تعرضه للتبريد حيث يزيد كثافة الهواء نظرا لزيادة عدد الجزيئات في المساحة المحدودة.
• تنتشر جزيئات الهواء بشكل كبير في الفراغ، وتظهر هذه الظاهرة عند نفخ البالون، حيث يمتلئ البالون بشكل ملحوظ.
• تتألف الهواء الجوي من مجموعة من الغازات المختلفة، وتتمتع كل غازاته بخصائص وسمات تميزها عن الغازات الأخرى، مما يعني أن لكل غاز حجما ووزنا خاصا به.
• يساهم الهواء في توليد الضغط، ويتم ذلك عن طريق حركة الجزيئات، والتي تبدأ بالانتشار لتكوين الضغط المولد بشكل معاكس، والذي يتناسب تماما مع ارتفاع المكان عن سطح الأرض، وخصوصا كلما زاد الارتفاع انخفض الضغط الجوي، بسبب النقص في كتلة الهواء المتواجدة فوق الجسم بمقدار الارتفاع الذي يتم صعوده.
• يتميز الهواء الجوي بأنه خال من أي روائح وشفاف بدون لون، ولكن في حالات خاصة يحمل الهواء بعض الجزيئات لمواد أخرى التي تعطيه لونا، ويحدث ذلك غالبا في عوادم المصانع والسيارات التي تعمل بالوقود البترولي.
• يتميز الهواء الجوي على كوكب الأرض بأنه له كثافة ووزن، وذلك يعود إلى أنه يتكون من العديد من الغازات المختلفة.

مكونات الهواء الجوي

لقد ذكرنا سابقا أن الهواء الجوي الموجود على كوكب الأرض مكون من عدة غازات مختلفة، وكل غاز يشكل جزءا من عناصر الهواء ويشغل نسبة محددة من الهواء الجوي، وكل نسبة من هذه النسب لها أهمية كبيرة لبقاء الحياة على كوكب الأرض. إذا تعرضت بعض هذه النسب للتغير، فقد يكون لذلك تأثير كارثي على الكوكب بأكمله وعلى الحياة بشكل عام. يمكننا أن نعرف تكوين الهواء بشكل كامل وهو كما يلي.