Science Education Project   مشروع تعليم العلوم

 الطيران الطيران عليه  سيكون  ما  لمعرفة  اإلقالع  قبل  الجوية  األحوال  نشرة  الطيار  يراجع

 الطقس في منطقة الطيران وخصوصا اتجاه وسرعة الرياح ليأخذ فكرة واضحة

 والطيار الحذر يحلق بمنطاده فقط ٬ عن أسلوب المناورة عندما يصبح في الجو

 مثاليا  الطقس  تكون  عا ( عندما  ورياح  صافية  العواصف ). دية سماء  تشكل

 وحتى األمطار يمكن أن ٬ خطورة شديدة على المناطيد وخصوصا الرعدية منها

 للمنطاد  كما ( تكون مشكلة حقيقية ألنها تقلص مدى الرؤية وتتسبب بأضرار

 الممتعة  في طقس رطب ليس بالتجربة  الطيران  الرياح ٬ ) أن  أن  عن  ناهيك

 . القوية تدمر المنطاد بسهولة

 بالهيليوم ينبأ عن وقبل التحل  مملوءا  صغيرا  يق في األجواء يطلق الطيار بالونا

 . اتجاه الرياح

 طيار يطلق بالون هيليوم لمعرفة اتجاه هبوب الرياح ب ٬ في األجواء  إضافة يستعين الطيار  معدات كمقياس اإلرتفاع ومقياس التغير

 الصحيح  اإلرتفاع  لمعرفة  المجردة  بالعين  المالحظات  اإلرتفاع ٬ إلى  وبلوغ

ثانية على األقل تفصل 30 الصحيح بدقة عملية مخادعة إلى حد ما ألن هناك

Science Education Project   مشروع تعليم العلوم فعال  المنطاد  وارتفاع  الحارق  إشعال  تشغيل ٬ بين  الطيار  على  يجب  لذلك

 إط  أو  كاف معداته  بوقت  اإلقالع  أو  الهبوط  قبل  طيارين ٬ فائها  نجد  ما  وكثيرا

 قبل أن  إلى ارتفاعات شاهقة  مبتدئين يبالغون في تشغيل الحارق فيصلون

 . يفطنوا إلى الهبوط

 ستخدمة على متن المنطاد المعدات الم لنلق اآلن نظرة ٬ تعلمنا حتى اللحظة كيفية إقالع المنطاد وطيرانه في الهواء

 . على القوى المساهمة في ذلك

 الفيزيائية  القوة  أكثر  بعض من  عن  بارزا  تعبيرا  الساخن  الهواء  مناطيد  تعتبر

 على األرض  عالية ٬ أهمية  موائع  نعيش وسط  أننا  األشياء  أروع  الضغط وأحد

 ويتكون الهواء حولنا من عدة عناصر ٬ ) مواد ذات كتلة وليس لها شكل محدد (

 تتحرك ذرات وجزئيات العناصر بحرية وتتصادم ببعضها ). في حالة غازية بالطبع (

 وألن هنالك الكثير من الجزئيات في ٬ وبأي شئ حولها مسببة إطالق الطاقة

 الضغ  إلى مستوى  الطاقة  هذه  إضافة  يتم  سطح ( ط الهواء  الضغط عند  يبلغ

 ). كغم لكل سنتمتر مربع 1 باوند لكل إنش مربع أو 14.7 البحر

 : يتوقف الضغط الجوي على أمرين

 كلما زاد التصادم يتولد المزيد من الطاقة التي تنتقل : معدل تصادم الجزئيات ­

. إلى األجسام

Science Education Project   مشروع تعليم العلوم اإلصطدام ­  المزيد : قوة  وتنتقل  أكبر  بقوة  ببعضها  الجسيمات  من تصطدم

 . الطاقة إلى األجسام

 وسرعة  ما  بقعة  في  الموجودة  الهواء  جزئيات  بمقدار  العوامل  هذه  وتتحدد

 يعني المزيد من اإلصطدامات ٬ تحركها  زيادة سرعتها  وزيادة عدد الجزئيات أو

 . وتزيد قوة اإلصطدام بزيادة السرعة ٬ والمزيد من الضغط

 حولنا نحن ال نالحظ الضغط الجوي معظم الوقت ألن الهو  وتتشتت ٬ اء موجود

 في كل  متساوية  هنالك كثافة  بشكل متساوي بحيث يصبح  الهواء  جزئيات

 وهذا يفسر وجود ضغط جوي متساوي في كل مكان وبدون وجود قوى ٬ مكان

 لكن ما يحصل أن ٬ يظن البعض أن كل هذه القوى تدفعنا دون أن نحس . أخرى

 بعضها  تعادل  حولنا  من  دفع 14.7 ضغط : مثال ( القوى  على  قادر  ميلليبار

 لكن الهواء يدفعه بشكل متساوي من اليمين ٬ كرسي أو سحقه من األعلى

 الزوايا  مختلف  ومن  واألسفل  واألعلى  قوة ٬ واليسار  كل  معادلة  يتم  وهكذا

 ). واقعة على الكرسي بقوة أخرى من اإلتجاه المعاكس

 خصوصا  دراستها  من  البد  األرض  على  قوى  هنالك  يبقى  ذلك  قوة ومع

 نحو . الجاذبية  تنجذب  وهكذا  الحجم  صغيرة  أنها  مع  كتلة  الهواء  لجسيمات

 ويترائى للمرء أن جسيمات الهواء تتحرك ٬ األرض مع أن قوة الجذب هذه ضئيلة

 األرض  تنجذب نحو  وال  نسبيا ٬ في خطوط مستقيمة  الجوي متوازن  فالضغط

 . ض لكنه يزداد مع اإلقتراب من سطح األر ٬ على المدى القصير

 تنجذب جزئيات الهواء نحو األرض بفعل الجاذبية : أما طريقة العمل فهي كاآلتي

 األرض  جاذبية  شد  قوة  ضد  تصاعدية  قوة  يكون  الجوي  الضغط  وتتكون ٬ لكن

 ليس باستطاعتها  كان مستوى توازن قوى الجاذبية ألنها  كثافة هوائية مهما

 . جذب عدد أكبر من الجزئيات عند هذه النقطة

 مستوى الضغط الجوي أعلى مدى له عند سطح األرض ألن الهواء عند يبلغ

فزيادة الوزن تعني قوة جذب أكبر ٬ ذلك المستوى يساند ثقل الهواء الذي يعلوه

Science Education Project   مشروع تعليم العلوم وهذا ٬ مع اإلنتقال لألعلى تقل كتلة الهواء وكذلك الضغط الموازن . نحو األسفل

 . هو سبب انخفاض الضغط عندما تبلغ ارتفاعات عالية

 الهواء  في  األعلى  نحو  الطفو  من  حالة  الجوي  الضغط  في  التباين  يسبب

 بنا  أعلى منه ٬ المحيط  األشياء  الجوي تحت  الضغط  أساسي يكون  وبشكل

 لكن تبقى قوة ٬ واء لألعلى أكبر من الدفع لألسفل لذا تكون قوة دفع اله ٬ فوقها

 وهي تنحصر في مجرد وزن الهواء ٬ الطفو تلك ضعيفة مقارنة مع قوة الجاذبية

 من الواضح أن أغلبية أي جسم صلب ستكون أثقل من . المزاح بفعل جسم ما

 بإمكان . وبالتالي فإن قوة الطفو ليس لها دخل في حركتها ٬ الهواء الذي يزيحه

 . الطفو أن تحرك فقط األشياء األخف من الهواء من حولها قوة

 يجب أن يكون الجسم أخف وزنا من الهواء المحيط به لتصبح قوة الطفو قادرة

 في الهواء  العدم ٬ على رفعه  هو  المؤكد أن الشئ األخف من الهواء  ٬ واألمر

 طفو لهذا نفترض أن قوة ال ٬ فالفراغ ليس له كتلة لكن يمكن أن يكون له حجم

 تستطيع رفع بالون لكن ذلك لن يحدث ألن الضغط الجوي المحيط سيحول دونه

 الموجود ٬ ذلك  الهواء  ألن  البالون  يفجر  لن  الجوي  الضغط  فإن  ذلك  ومع  لكن

 لكن الفراغ ال يملك ضغطا خارجيا ٬ بداخله يعادل الضغط الواقع عليه من الخارج

 الجزئيات منه  نستنتج أن أي جسم ٬ النعدام  سيكون قويا كما يحتوي هواءا

Science Education Project   مشروع تعليم العلوم األرض  سطح  مستوى  عند  الجوي  الضغط  أن ٬ ليتحمل  من  أثقل  وسيكون

 . تستطيع قوة الطفو رفعه

 أقل كثافة من الهواء  أحد الخيارات األخرى المطروحة هي مأل المنطاد بهواء

 الخارجي المزاح  الداخلي أقل من الهواء  وكل هذا ٬ الخارجي ألن كتلة الهواء

 نفس الظروف يفترض  تحت  يقعان  وخارجه  المنطاد  داخل  الهواء  وتتغير ٬ أن

 الكثافة إن تغيرت ظروف الهواء في داخل المنطاد مع بقاء الضغط الجوي على

 في القسم األخير فإن قوة الضغط الجوي تعتمد على . حاله  ومثلما شاهدنا

 اإلصطدام  وقوة  باألجسام  الهواء  جزئيات  ا ٬ اصطدام  زيادة  لضغط وباإلمكان

 : اإلجمالي بطريقتين

 زيادة جزيئات الهواء بحيث يكون هنالك عدد أكبر من الجزئيات المتصادمة في ­

 . منطقة محددة

 . زيادة سرعة الجزيئات بحيث تصطدم ببقعة معينة مرارا وبقوة أكبر ­

 لخفض كثافة الهواء في المنطاد دون فقدان الضغط الجوي فأنت بحاجة لزيادة

 محفزة  وتصبح  الحرارية  لتمتص الطاقة  الهواء  بتسخين  الهواء  جزيئات  سرعة

. وهذا يجعلها فائقة السرعة مما يعني زيادة في عدد اإلصطدامات وقوتها ٬ أكثر

Science Education Project   مشروع تعليم العلوم ولهذا فأنت ٬ لساخن يمارس ضغطا أكبر من الهواء البارد وبناء عليه فإن الهواء ا

 فالمنطاد يرتفع الحتوائه على الهواء ٬ لست بحاجة إلى عدد كبير من الجزيئات

 . ساخن كثيف إلى جانب أنه محاط بهواء البارد أكثر كثافة

 بدايات الطيران بالمنطاد بدايات الطيران بالمنطاد والمفكري  العلماء  في أذهان  الطيران راسخة  كانت فكرة  والمغامرين لطالما  ن

 وكان عالم الرياضيات اليوناني أرخميدس أحد األوائل ممن ٬ منذ أقدم العصور

 الطفو  مبدأ  مضت 2000 قبل ( اكتشفوا  آلالت طائرة ٬ ) سنة  تصورا  وضع  كما

 عن األرض  قوة ما  بيكون والفيلسوف ٬ ترفعها  وقدم الفيزيائي اإلنجليزي روجر

 . راضية تستند إلى نفس المبدأ األلماني ألبرتوس ماغنوس آلة طائرة افت

 عام  حتى صيف  أي محاولة  النجاح  يصب  لم  األخوان 1783 ٬ لكن  قام  عندا

 بإجراء تجربة على رفع الورق بالهواء الساخن في ) جوزيف وإتيان ( مونتغولفييه

 العائلة  تملكها  التي  الورق  كبير ٬ شركة  حد  إلى  يشبه  منطادا  طورا  ثم

 وكان  حاليا  ودجاجة التصاميم الدارجة  عن خروف وبطة  عبارة  ولم ٬ ت حمولته

 القش المحترق ومواد  وقوده  ثماني دقائق وكان  من  أكثر  يومها  الرحلة  تدم

 . أخرى

 عام 19 حدث ذلك يوم  صمد 1783 ٬ أيلول  التي " الركاب " وقد  الرحلة  طوال

 وقد برهنت تلك التجربة على أنه بمقدور ٬ شاهدها الملك لويس الرابع عشر

 الت  عالية اإلنسان  ارتفاعات  قوات ٬ نفس على  في  الرائد  كان  شهرين  وبعد

 المشاة الفرنسية مارك فرانسوا دارالند وعالم الفيزياء بيالر دي روزييه أول من

 . طارا من بني البشر

 الطموحة  والرحالت  التصاميم  من  المزيد  ذلك  عام ٬ تبع  كانت 1800 وبحلول

 وأزاحت تلك التي تطير بالهواء المناطيد العاملة بالغاز قد أخذت لنفسها مكا  نا

 وكان السبب هو مقتل األخوين مونتغولفييه إثر سقوط المنطاد الذي ٬ الساخن

 اإلنجليزي  القنال  فوق  رحلة  خالل  على ٬ أقلهما  الجديدة  المناطيد واحتوت

Science Education Project   مشروع تعليم العلوم الساخن  الهواء  جانب  إلى  بالهيدروجين  مملوء  صغير  يشتعل ٬ غالف  بحيث

 . دور الهواء الساخن الهيدروجين أوال ثم يأتي

 لكن مناطيد الهواء الساخن لم تقوى على الصمود في وجه التصاميم الجديدة

 توجيهها  وسهولة  التحليق  فترة  طول  وباألخص  نواحي  عدة  من  المتفوقة

 . والتحكم فيها

 بالدخان  تطير  التي  المناطيد  وهو  آخر  نوع  انتشر  بالنار ( ثم  ترتفع  التي

 وهي أقرب في مبدئها ٬ تلبث أن تسقط ثانية ثم ال ) المشتعلة على األرض

 إلى الصواريخ أكثر منها للمناطيد ألنه كان لزاما على عدة أشخاص أن يمسكوا

 وعندما يسخن المنطاد وتزداد قوة الرفع ٬ بغالفه فوق حفرة فيها نار مشتعلة

 وشاع استخدام هذا النوع في الواليات ٬ الصاروخ إلى الجو ­ يتم إطالق المنطاد

 العشرين لجذب اإلنتباه الم  وأوائل القرن  عشر  التاسع  القرن  تحدة في أواخر

 . إلى المهرجانات المتجولة

 صناعة  في  النهضة  عصر  بمثابة  العشرين  القرن  ستينيات  اعتبار  يمكن

 الصناعية ٬ المناطيد  رافين  شركة  إلى  النهضة  هذه  في  الفضل  ويعود

 مع مجموعة 1956 إذ أسس يوست هذه الشركة عام ٬ ومؤسسها إد يوست

 الشركاء  البحوث ٬ من  مؤسسة  لصالح  المناطيد  وصنع  على تصميم  وعملوا

 األمريكية  للبحرية  التابعة  وصغر ٬ البحرية  طيرانها  فترة  بقصر  تتميز  وهي

 والالفت هنا أن مناطيد يوست قد تم صنعها بناء على مبدأ األخوين ٬ حموالتها

 بغاز البروبان وغالف مصنوع من مواد إنما أضيف إليها حارق يعمل ٬ مونتغولفييه

 . جديدة ونظام نفخ حديث ناهيك عن مزايا األمان العديدة

 الكهربائي  المصباح  يشبه  حديث  بشكل  المناطيد  هذه  أدت ٬ صممت  وقد

 الشئ  بعض  معيبة  كانت  نفخها  طريقة  لكن  بنجاح  إليها  الموكلة  ٬ المهمة

 لكن القا  المنطاد  تمتلئ قمة  يسخن الهواء  منتفخ فعندما  يبقى غير وتم ٬ ع

Science Education Project   مشروع تعليم العلوم التغلب على تلك المعضلة بالتخلص من النسيج الزائد في القاع للوصول إلى

 . الشكل الذي نعرفه اليوم

 بحلول الستينيات كانت مؤسسة البحوث البحرية قد فقدت اإلهتمام بمناطيد

 ولم تلبث ٬ الهواء الساخن لذا بدأ يوست ببيع منتجاته على أنها معدات رياضية

 بالطيران أن  المهتمين  من  والمزيد  المتخصصة  الشركات  من  المزيد  ظهرت

 وميزات ٬ بالمناطيد  جديدة  مواد  وإضافة  تحسينها  في  المصممون  واستمر

 للغالف  أشكال جديدة  وتطوير  إليها  بعض الصانعين إلى زيادة ٬ سالمة  وعمد

! راكبا 20 حجم السلة بحيث تستوعب

 على صعيد  أخاذة  التقنية  بدليل زيادة رحالت المناطيد أصبحت هذه  الطيران

 المصنعة  الشركات  تجتذب ٬ وأرباح  التي  والتجمعات  المسابقات  وانتشرت

 سواء  حد  على  والمتفرجين  أخبار ٬ المتنافسين  سماع  المألوف  من  وأصبح

 ذات تقنية  العالم على متن مناطيد  المليارديرات الذي يقومون برحالت حول

 لنف . متقدمة  المناطيد  بين وضمنت  الطيران  عالم  في  مرموقة  مكانة  سها

! أساطيل المروحيات والطائرات النفاثة والمركبات الفضائية