הברומטר (Barometer), בעברית: מד לחץ, הוא מכשיר מדידה שמודד את לחץ האוויר, או הלחץ האטמוספרי. הברומטר מאפשר לחזות שינויים קרובים במזג האוויר. לחץ גבוה מצביע לרוב על מזג אוויר יציב ונוח, ולחץ נמוך על סיכוי לסערות ומזג אוויר סוער.

ישנם כמה סוגי ברומטרים, כשהנפוץ והמוכר מביניהם הוא הברומטר הכספיתי, המבוסס על צינור זכוכית מלא כספית המוליך לקערה פתוחה. לחץ האוויר דוחף את הכספית בצינור והזזת גובה הכספית משקפת את השינוי בלחץ האטמוספרי.

את הברומטר המציא בשנת 1643 מתמטיקאי ופיזיקאי איטלקי בשם אוונגליסטה טוריצ'לי, שהיה תלמידו של גלילאו גליליי.

טוריצ'לי ניסה ליצור מכשיר למדידת לחץ האוויר באמצעות יצירת ואקום (ריק) בתוך גליל מלא כספית. הוא גילה שמפלס הכספית משתנה בהתאם ללחץ האטמוספירי והסיק מכך שהשינוי הזה במפלס הכספית נגרם משינויים בלחץ האוויר שמפעיל לחץ על הכספית במכל הפתוח. כך נולד ברומטר הכספית, הכלי למדידת הלחץ האטמוספירי.

ההמצאה של טוריצ'לי הייתה תגלית חשובה שהתבססה על האתגר האינטלקטואלי לערער על התפיסה שלפיה ואקום אמיתי לא יכול להתקיים. ניסויו של המדען המוכשר בפירנצה הראה שהאוויר מפעיל לחץ ושבאמצעות יצירת הוואקום בגליל ניתן למדוד את לחץ האוויר.

טוריצ'לי, אגב, היה דמות משמעותית בתחומי המתמטיקה והפיזיקה של אותם ימים ותרם תגליות נוספות בשלל תחומים. עם זאת, המצאת הברומטר נשארה אחת מתרומותיו החשובות ביותר. הוא הלך לעולמו ב-1647, זמן קצר לאחר המצאת הברומטר.

בשפה המדוברת, אגב, המילה "ברומטר" משמשת לא פעם גם לתיאור של אדם או דבר מה שמשקף את מצבה של מערכת שלמה. למשל, פוליטיקאי שהתנהגותו היא "ברומטר" למצב הכנסת, או שחקן כדורסל שהישגיו מהווים "ברומטר" למצבה הירוד של הנבחרת מאז שהוחלף המאמן.


הנה סיפור המצאת הברומטר והאופן שבו הוא פועל (מתורגם):

https://youtu.be/EkDhlzA-lwI


ברומטר מזג אוויר לבית (ללא מילים):

https://youtu.be/OalQb0Edgqk


איך הברומטר חוזה שינויי מזג אוויר:

https://youtu.be/UMk9yex7tnc


וכך תבנו ברומטר ביתי באמצעות צנצנת:

https://youtu.be/E9GXNc3-KJU

בניסוי הבא, שמושתת על עקרון פיזיקלי (עקרון ברנולי) מעיפים כדור פינג-פונג באוויר והוא נשאר מרחף באוויר, מבלי ליפול למטה ומבלי לזוז לצדדים.


הנה סרטון הניסוי:

http://youtu.be/EBmcJMAbDw8

הניסוי שנציג כאן מאפשר לכם להכיר את כוחו של לחץ האוויר - האוויר לוחץ מלמטה על הקרטון ומונע מהמים להישפך.

הנה סרטון שמדגים את הניסוי:

http://youtu.be/WU1RKUx18mo?t=30s

הגורמים להיווצרות הרוח הם חום וקור שיוצרים הבדלים של לחצי אוויר ותנועה של אוויר מאזור של לחץ גבוה לאזור בו לחץ האוויר נמוך.


#נסביר זאת קודם בפשטות:
הרוח מתחילה מהחום רב שנפלט מהשמש או ממי הים. החום הזה מחמם את האוויר וחימום האוויר באזורים שונים של האטמוספרה יוצר שינויים והבדלים בלחץ האוויר. יש מקומות עם לחץ אוויר גבוה ובאזורים אחרים לחץ האוויר נמוך. אוויר בלחץ גבוה תמיד יזוז למקום בו יש לחץ אוויר נמוך - אם זה בצורת רוח או בצורת זרם אוויר או חומר למשל בספריי.

השינויים הללו גורמים לאוויר לנוע ממקום למקום ואת תנועת האוויר הזו אנו מרגישים בתור רוח, שנושבת בענפי העצים, לעתים מעיפה דברים או פורעת את שערנו.


#הסבר מעמיק יותר
ישנו תהליך מחזורי שקורה כל הזמן בשמיים. האוויר שקרוב לקרקע מתחמם בגלל קרני השמש שפוגעות ומחממות את הקרקע.

כשהאוויר מתחמם הוא עולה ואוויר קר מחליף אותו קרוב לקרקע. האוויר הקר הזה הוא דחוס יותר מהאוויר החם (הרי חום הוא בעצם דחיסות של חלקיקים) וכשהוא יתחמם, הוא יעלה שוב ויוחלף שוב באוויר קר ודחוס. ביחד עם סיבוב כדור הארץ, התנועה של האוויר למעלה ולמטה הופכת לרוח.

הגורם העיקרי ליצירת רוחות, אם כן, הוא הפרשי הלחצים באטמוספירה, שנוצרים בעיקר בשל הפרשי טמפרטורת האוויר.

ואכן, הפרשי לחצים הללו הופכים לאנרגיה קינטית, אנרגיה של תנועה - שהיא הרוח. רוחות נוצרות גם בשל הפרשים במשקל הסגולי של גושי אוויר שונים ובגלל הצורה של פני כדור הארץ.


כך נוצרת הרוח:

https://youtu.be/9uvMGB3G6X8


הסבר לילדים על הדרך בה נוצרת הרוח:

https://youtu.be/0yXC45dgmSs


רוח בעוצמה של 100 קילומטרים בשעה ואיך היא מזיזה ומרימה מטוס נוסעים על הקרקע:

http://youtu.be/cHhZwvdRR5c


ורוח נושבת בצמרות העצים:

http://youtu.be/3zvZO5SbASM

בתחילת המאה ה-19 הומצאה טכנולוגיית שפופרת האוויר. הטכנולוגיה הזו נועדה להיות מערכת מהירה ובטוחה להעברת עצמים בתוך שפופרות. את הללו, מעין כמוסות סגורות בצורת גלילים, תכננו להעביר דרך רשת של צינורות, באמצעות ואקום או אוויר דחוס.

פינאס באלק הוא שפיתח את הרעיון להשתמש באוויר דחוס. זהו אוויר שנדחס ללחץ גבוה מלחץ אטמוספירי ובאלק הבין שהוא יוכל לשמש ככוח מניע.

בתחילה חשב באלק על העברת בני אדם ממקום למקום באמצעות הטכנולוגיה הזו. זה נשאר בגדר רעיון ולקח עוד 80 שנה עד שהחלו להשתמש בטכנולוגיה, אבל השימוש היה אחר. עלה אז רעיון להעביר הודעות טלגרף, על גבי מסמכים כתובים, אל משרדים בבניינים ואף אל בניינים סמוכים.

ואכן, מה ששימש את ההעברת ההודעות והמסמכים בשיטה זו היא רשת של צינורות פנאומטיים (Pneumatic tube). ברשת מסועפת של הצינורות הללו העבירו מאז מסמכים בצורה מאובטחת בין משרדים בחברות גדולות.

רואים אותם יפה בסרט "הקפיצה הגדולה" של האחים כהן.

עד היום משתמשים בצינורות הפנאומטיים כדי להעביר מסמים מגולגלים וחבילות קטנות בתוך הקפסולות הללו, בבנקים ובארגונים גדולים, בעיקר בארצות הברית. בתי חולים רבים משתמשים בצינורות הללו כדי להעביר בדיקות ומסמכים למעבדה ובין קומות שונות בבניינים.


כך משתמשים בצנרת פנאומטית:

https://youtu.be/gAlzYLcqsTU


הדרך בה עובדת הטכנולוגיה הזו:

https://youtu.be/TDFS3-8f5_w


הנה ההיסטוריה של שפופרות האוויר ככלי תחבורה:

https://youtu.be/sd58w0CXQrM


וצינורות פנאומטיים המשמשים לשיגור עצמי בסדרת טלוויזיה משנות ה-60:

https://youtu.be/lhxsD5uA7vs

עקרונות אווירודינמיים שונים עובדים כדי לאפשר למטוס להישאר באוויר. נהוג לומר שכוח העילוי הוא שמחזיק את המטוס באוויר, אבל יש ויכוחים לגבי איך הדברים עובדים בדיוק. בכל מקרה ניתן לומר שצורתה של כנף המטוס תורמת לכוח העילוי, יהיה אשר יהיה ההסבר לאופן שבו הוא פועל.

הסבר אחד של כוח העילוי הפועל על כלי טיס הוא שהחלק הקדמי של כנף המטוס מפצל את האוויר לשניים. עד שהאוויר ייפגש שוב, בחלק האחורי של הכנף, יווצרו הבדלי לחץ אוויר בין האוויר שמעל הכנף וזה שמתחתיה.

הפרשי לחץ אלו הם הגורמים להיווצרות כוח עילוי. הוא שמחזיק את המטוס באוויר.

יש הסבר שנאחז בעיקרון ברנולי כדי לומר שמהירות הגבוהה של האוויר שמעל לכנף גורמת לירידת לחץ האוויר שם ולהיווצרות של כוח עילוי המחזיק את המטוס.

חוקרים אחרים גורסים שמה שגורם למעשה למטוס להישאר באוויר ולא ליפול הוא "אפקט קואנדה". אפקט זה מצביע על הנטייה של האוויר (כמו גם מים) להיצמד לפני השטח של כל משטח שהוא זורם על פניו. כך דוחף לדבריהם הקימור של כנף המטוס, את האוויר כלפי מטה ובזכות הדחיפה הנגדית של האוויר בחזרה את הכנף, מחזיקות הכנפיים את המטוס באוויר.

יש עוד הסברים אבל נעצור כאן הפעם.


הנה כוח העילוי שמחזיק את המטוס באוויר (מתורגם):

https://youtu.be/uJKv5yfecHY


צורת הכנפיים יעילה מאוד בניצול כוח העילוי לצורך החזקת המטוס באוויר. בהרבה מטוסים היא עובדת גם כשהמטוס הפוך (עברית):

https://youtu.be/e-zSVhCCUng


הנה 4 הכוחות שפועלים על המטוס והאווירודינמיות שמקנה לו את יכולת הטיסה (מתורגם):

https://youtu.be/Gg0TXNXgz-w


וכוח העילוי שמסייע להחזיק את המטוס באוויר:

https://youtu.be/MvFKUiW8-tY

מייבש ידיים הוא מתקן חשמלי שמוצב בשירותים ציבוריים. הוא מחליף את מגבות הנייר בייבוש של ידיים רטובות. כשהוא מזהה את הידיים, מזרים מייבש הידיים אוויר חם או קר, שמבצע ייבוש מהיר בתוך 10-15 שניות.

כיצד מזהה מייבש ידיים חשמלי את הידיים ומתחיל לייצר אוטומטית את משבי האוויר החזקים? - במייבש הידיים ישנם חיישנים, מעין גופים פוטו-אלקטריים בתוך המייבש שיכולים לזהות שבירה של קרן אור.

חיישן פוטו-אלקטרי מזהה אור או היעדר אור. כשהחיישנים הללו מזהים "שבירה" של קרן אור, הם מפעילים מעגל חשמלי. חיישנים כאלה פועלים למשל גם במערכות אזעקה ומזהים תנועה של פורץ בבית, או בדלתות המוסך המזהות את כלי הרכב ונפתחות מעצמן.

ידינו, המונפות אל מול או נכנסות לתוך המייבש, שוברות את קרן האור וכך מתחיל המייבש לפעול. קרן אור שבמייבש "נשברת" כשהידיים מוכנסות אליו, או מונפות למולו. החיישן שמזהה את שבירת קרני האור מפעיל מעגל חשמלי שאחראי על הפעלת המאווררים החזקים, ששולחים אוויר חם או קר אל הידיים, כדי לייבשן.

אגב, המנועים הקטנים אך חזקים הללו יכולים לשלוח אוויר, הנע במהירות של מעל 600 קילומטרים לשעה!


כך מייבש ידיים סילוני חשמלי עובד:

http://youtu.be/W9Q8gv8m3y4


הדגמה של חיישני אור כאלו:

http://youtu.be/SFc673lEyQA


כך עובדת מערכת האוויר:

http://youtu.be/VzoDMYseg6U

חַמְסִין (Khamsin) היא תופעה של חום קיצוני שנובע משקעים ברומטריים, שנעים לעתים בצורה של רוח מדברית חמה ויבשה, ממדבר סהרה לכיוון מזרח, לאורך חופי הים התיכון הדרומיים.

אחת הסובלות העיקריות מהחמסין היא מצרים. במדינה זו מביא אתו החמסין הרבה אבק וחול ממדבר סהרה. במהלך החמסין המצרי עולה הטמפרטורה עד 20 מעלות צלזיוס, למשך זמן קצר והרוחות מגיעות למהירות של 140 קילומטרים לשעה.

המילה "חמסין" מקורה באמונה של הערבים, שהיא אגב לא מבוססת, שמספר ימי החמסין בשנה הוא חמישים (בערבית "חמסין יום"). מכאן הן "רוחות חמישים הימים", או פשוט "רוחות החמישים".

ואגב, אם חשבתם שיש לנו חמסין בישראל, כדאי שתחשבו שוב. אמנם כולנו מכנים כאן את החום הכבד של הקיץ בשם חמסין, אך למעשה אנו סובלים ממשהו אחר - שָׁרָב. החמסין הוא העונש של אזורים אחרים במרחב...


הנה רוחות החמסין בקהיר:

https://youtu.be/vqFhSnTqsLM


סבתא סעדה מקטרת על החמסין (עברית):

https://youtu.be/qbiChL1AHhQ


והסטנאפיסט שחר חסון חדבר על החום ומזג האוויר (עברית):

https://youtu.be/_oiQufWUOzc

מנוע הסילון (Jet Engine) הוא אמצעי ההנעה של המטוס המודרני. המנוע הוא חלק מהמטוס. בעת שסילון הגזים החמים יוצא ממנו ונע לאחור, הוא גורם למנוע לנוע לכוון הפוך ממנו, כלומר קדימה. כך המטוס שאליו מחובר המנוע נע קדימה.

למנוע הסילון יש 5 חלקים עיקריים ובהם מתקיים התהליך שיוצר את סילון האוויר האחורי, אותו סילון אוויר הדוחף או מניע את המטוס קדימה. 5 השלבים של ההנעה הסילונית הם: הכונס, המדחס, תא השרפה, הטורבינה והנחיר.

זה עובד כך:

כשהמנוע עובד, נכנס אוויר דרך הכונס אל המנוע. כשמטוס מגביה טוס, נכנס למנוע אוויר דליל יותר. משום כך דוחס המדחס את האוויר, בכדי להפוך אותו לדחוס יותר. המדחס גם מאט את תנועת זרם האוויר שנכנס אל המנוע. האטת האוויר נובעת מכך שכשהמטוס טס במהירויות גבוהות, יש להאט את האוויר הנכנס למנוע, כך שהלהבה שבתא השרפה תתקיים בצורה יציבה. לאחר שהמדחס דחס את האוויר, הנפח שלו קטן משמעותית וכך הוא זורם במהירות אטית שבה הלהבה יציבה יותר בתא השרפה. אגב, פעולת הדחיסה גם מחממת את האוויר ומכאן שהוא נכנס אל תא השרפה כשהוא כבר מחומם.

מהמדחס יוצא האוויר אל תא השרפה. מכיוון שהשרפה מתרחשת רק בין דלק גזי לחמצן גזי, יש להפוך את הנפט לאדים לשם בערה. לשם כך מרוסס האוויר הדחוס בדלק סילוני - ממש כמו הנפט שבתנורי הנפט הביתיים שפעם היו נפוצים ברבים מבתי ישראל בחורף.

תהליך השרפה משחרר חום רב, שמגיע בקלות לטמפרטורה של 1500 מעלות צלזיוס ויותר. כדי למנוע בטמפרטורה כה גבוהה מהמטוס להישרף מהחום העצום הזה, מקררים אותו. זה נעשה על ידי הזרמת חלק מהאוויר שנלקח מהמדחס אל מחוץ לקירות תא השרפה לצורכי קירור. כשהאוויר מוזרם עד קצה תא השרפה הוא מקרר את גזי הסילון שנפלטים ממנו וזאת בכדי שהטורבינה לא תימס מהחום העצום.

בתחילה מוציאה הטורבינה מזרם האוויר, אנרגיה מספקת להפעלת המדחס (לשניים ציר משותף). כל שאר האנרגיה שנוצרת במטוס מניעה את המטוס.

לבסוף ייצא סילון הגזים החמים מהמנוע דרך הנחיר, שהוא החלק הפולט את הגזים הרותחים.


כך פועל מנוע הסילון:

https://youtu.be/eA699AKxT7s


בעברית על המבער האחורי, שהוא מנוע סילון אימתני, בהזרקת דלק מתפרצת (עברית):

https://youtu.be/12lNzR9JpOs


עוד הסבר לדרך פעולתו של מנוע הסילון:

https://youtu.be/kz5kv0RfeUc


כך בונים מטוס שמדגים כיצד דוחף את המטוס קדימה סילון האוויר היוצא מאחור (עברית):

https://youtu.be/Re6cgaFn3wE


ופעולתו של מנוע הסילון האמיתי:

https://youtu.be/KjiUUJdPGX0

העננים (Clouds) שבשמיים עשויים אדים של מים. כן, עננים מורכבים מטיפות מים ומחלקיקי קרח מיקרוסקופיים, שהתחברו לגושים גדולים ולבנים.

איך זה קורה?

אז זה מתחיל באידוי. בשל חום השמש, מתחממים המים שבים ובאגמים. חלקם הקטן של המים, זה שנמצא למעלה וחשוף לשמש, מתאדה.

האדים שנוצרים מהאידוי הזה הם חמים. ומה קורה לאוויר חם? - כל אוויר חם, כולל האדים הללו, נוטה לעלות למעלה, עוד ועוד.

כשעולים אדי המים החמים למעלה, בתהליך שנקרא "התאדות", כמו כל גז חם, הם מטפסים אל השמיים, לגובה האטמוספירה. בשמיים "פוגשים" האדים הללו גרגרי אבק שעלו מהאדמה ושהטמפרטורה שלהם נמוכה.

כשהאדים באים במגע עם חלקיקי האבק המרחפים הללו הם מתעבים למים, בתהליך שנקרא "התעבות". זה התהליך ההפוך מהאידוי של ה"התאדות" - אדי הגז הופכים לנוזל. ואכן, ההתעבות יוצרת טיפות מים וחלקיקים זעירים מאוד של קרח, המתגבשים לעננים.

אז עכשיו יירד גשם, נכון?

לא בדיוק. העננים הללו לא מספיקים כדי שיירד גשם. רק אם יווצר אזור של לחץ אוויר נמוך הנקרא "שקע ברומטרי" - רק אז יעלה אוויר רב למעלה ויתחיל לרדת גשם. אצלנו בישראל זה קורה בעיקר בחודשי החורף.


כך נוצרים העננים מאדי המים (עברית):

http://youtu.be/S0xeS4BQlAQ


והנה החומר שיוצר את העננים:

http://youtu.be/LQ-5rNgaqYs

האם שאלתם את עצמכם פעם איך ציפורים מנווטות את הדרך לאורך אלפי קילומטרים בנדידתן? - שחפית הקוטב למשל, עושה מעל 30 אלף קילומטרים בכל שנה ובתום שנה היא חוזרת לאותה הנקודה שממנה יצאה!

מסתבר שלרוב הציפורים יש מרכיב מגנטי במוחן, שבעזרתו הן מסוגלות לזהות איפה הן נמצאות ומה הכיוון שאליו הן צריכות לעוף כדי להגיע למקום שאליו הן צריכות.

אבל הניווט אינו כה פשוט ועל אף שהן מסוגלות להשתמש בשיטה אחת כדי לנווט ולמצוא את דרכן, מרבית הציפורים משתמשות בשילוב של כמה אמצעי ניווט ולא בשיטה אחת. הן משתמשות בשמש, בכוכבים, בצלילים של הרוח והים שאנו לא יכולים לשמוע, בשינויים בלחץ הברומטרי ועוד.


הנה סרטון על יכולת הניווט המגנטית של הציפורים:

http://youtu.be/LtngCRvVj9Q


המנגנון המופלא שמצאו החוקרים אצל "אדום החזה":

https://youtu.be/f_ocOobKq5Q?t=1m39s&end=2m31s


הרצאה על נדידת הציפורים:

https://youtu.be/4JUYyMHOHb8


והציפורים הנודדות שעוברות בסתיו מעל ישראל:

http://youtu.be/fvdXjZgLtFY