مقياس فهرنهايت هو واحد من أقدم وأشهر مقاييس درجة الحرارة، وقد ترك بصمة لا تُمحى في تاريخ العلوم وقياس الحرارة. يعود الفضل في ابتكاره إلى الفيزيائي الألماني دانييل غابرييل فهرنهايت (1686-1736)، الذي قدم مقياسه الثوري في عام 1724. وحدة القياس المستخدمة هي درجة فهرنهايت (الرمز: درجة فهرنهايت)، والتي أصبحت معيارًا في العديد من المناطق حول العالم، لا سيما في بداية عهد الثورة الصناعية.

كيف تم تعريف مقياس فهرنهايت في البداية؟

لطالما أحاطت العديد من التفسيرات والقصص بكيفية تعريف فهرنهايت لمقياسه في الأصل، ولكن الوثائق التاريخية تشير إلى أن نهجه كان مبنيًا على نقاط مرجعية عملية. النقطة الدنيا في مقياسه، والتي حُددت عند 0 درجة فهرنهايت، لم تكن عشوائية بل كانت ذات أساس علمي ومستقر نسبيًا في ذلك الوقت. فقد اختار فهرنهايت هذه النقطة لتكون درجة تجمد محلول ملحي قوي، وهو خليط من الماء والجليد وكلوريد الأمونيوم (أحد الأملاح). هذا المحلول يتميز بدرجة تجمد أقل بكثير من الماء النقي، مما يوفر نقطة مرجعية أكثر برودة ويمكن التحكم فيها.

أما الحد الأعلى الذي سعى لتحديده فهرنهايت في مقياسه الأولي، فقد كان تقديره لمتوسط درجة حرارة جسم الإنسان. في البداية، قدرها عند 90 درجة فهرنهايت، ثم قام لاحقًا بتعديلها لتصبح 96 درجة فهرنهايت. من المثير للاهتمام أن هذه القيمة تظل قريبة جدًا من القيمة الحديثة لدرجة حرارة جسم الإنسان الطبيعية، والتي تبلغ حوالي 98.6 درجة فهرنهايت، بفارق لا يتجاوز 2.6 درجة فهرنهايت تقريبًا، وهو ما يُعزى جزئيًا إلى إعادة تعريف لاحقة للمقياس.

ومع ذلك، أدرك فهرنهايت أهمية وجود نقطة مرجعية وسيطة يسهل التحقق منها. لذلك، لاحظ أن درجة حرارة الماء المثلج النقي (أي خليط الماء والجليد بدون أملاح) كانت تقع عند 32 درجة فهرنهايت. هذه النقطة أصبحت فيما بعد إحدى الدعامات الرئيسية للمقياس، خاصة وأنها تمثل نقطة تحول طبيعية ومتاحة بسهولة.

معيارية المقياس ونقاطه الثابتة

على مدار معظم القرن العشرين، استقر تعريف مقياس فهرنهايت على نقطتين ثابتتين وموثوقتين، تفصل بينهما مسافة 180 درجة فهرنهايت. هاتان النقطتان هما: 32 درجة فهرنهايت كدرجة حرارة تجمد الماء النقي، و212 درجة فهرنهايت كدرجة غليان الماء، وكلاهما يُقاس عند مستوى سطح البحر وتحت الضغط الجوي القياسي. هذا التعريف المبسط جعل المقياس عمليًا وسهل الاستخدام على نطاق واسع في التطبيقات اليومية والعلمية.

التعريف الحديث لمقياس فهرنهايت

في عصرنا الحديث، أصبح التعريف الرسمي لمقياس فهرنهايت أكثر دقة واستنادًا إلى الثوابت الفيزيائية الأساسية، مما يضمن توافقه وتجانسه مع الأنظمة الدولية للوحدات. يُعرَّف مقياس فهرنهايت الآن رسميًا باستخدام مقياس كلفن، وبالتالي، يتصل بشكل مباشر بالثوابت الفيزيائية العالمية. هذا الربط يتم من خلال ثابت بولتزمان، وثابت بلانك، وكذلك تردد الانتقال فائق الدقة للحالة الأرضية غير المضطربة لذرة السيزيوم 133. هذا التحول يعكس التقدم العلمي وضرورة توحيد المقاييس الحرارية على أساس لا يتأثر بالظروف التجريبية أو المواد المستخدمة.

إنجازات فهرنهايت ودوره الريادي

لا يقتصر إرث دانييل غابرييل فهرنهايت على المقياس الذي يحمل اسمه فحسب، بل يمتد ليشمل اختراعين ثوريين آخرين غيّرا مجرى تاريخ قياس الحرارة. فقد اخترع مقياس الحرارة الزئبقي في الزجاج، والذي يُعتبر أول مقياس حرارة واسع الاستخدام، دقيق وعملي، مما فتح آفاقًا جديدة للرصد الدقيق لدرجات الحرارة. بالإضافة إلى ذلك، كان مقياس فهرنهايت نفسه أول مقياس درجة حرارة معياري يُستخدم على نطاق واسع، مما أرسى أساسًا لتوحيد القياسات الحرارية في زمنه.

الاستخدام الحالي لمقياس فهرنهايت حول العالم

على الرغم من أن مقياس فهرنهايت كان الرائد في عصره، إلا أن استخدامه في الوقت الحاضر قد أصبح محدودًا جغرافيًا مقارنة بمقياس سيلسيوس الأكثر انتشارًا. ومع ذلك، لا يزال مقياس فهرنهايت هو مقياس درجة الحرارة الرسمي والمعتمد في

• الولايات المتحدة الأمريكية (بما في ذلك أراضيها غير المدمجة)
• الدول المرتبطة بها بحرية في غرب المحيط الهادئ، مثل بالاو، وولايات ميكرونيزيا الموحدة، وجزر مارشال
• جزر كايمان
• ليبيريا، المستعمرة الأمريكية السابقة.

وفي سياقات أخرى، يُستخدم فهرنهايت جنبًا إلى جنب مع مقياس سيلسيوس، لتقديم رؤية شاملة للجمهور. تشمل هذه المناطق

• أنتيغوا وبربودا
• الدول الأخرى التي تستخدم نفس خدمة الأرصاد الجوية، مثل سانت كيتس ونيفيس، جزر الباهاما، وبليز.

كما أن حفنة من الأقاليم البريطانية وراء البحار لا تزال تستخدم كلا المقياسين، ومنها

• جزر فيرجن البريطانية
• مونتسيرات
• أنغيلا
• برمودا.

وفي المملكة المتحدة نفسها، قد تُستخدم أرقام الدرجات فهرنهايت أحيانًا في عناوين الصحف، خاصة لإثارة الانتباه إلى موجات الحر الشديدة، مما يدل على استمرارية بعض الألفة بهذا المقياس بين شرائح معينة من الجمهور.

تستخدم جميع البلدان الأخرى تقريبًا اليوم الدرجة المئوية (المعروفة أيضًا باسم سيلسيوس)، والذي أصبح مقياسًا رسميًا بعد حوالي عشرين عامًا من ظهور مقياس فهرنهايت. ومع ذلك، لم يُطلق اسم سيلسيوس على مقياس الدرجة المئوية إلا بعد ذلك بوقت طويل، تحديدًا في عام 1948، وذلك تكريمًا لعالم الفلك السويدي أندرس سيلسيوس.

الأسئلة الشائعة حول مقياس فهرنهايت

من هو دانييل غابرييل فهرنهايت؟

هو فيزيائي وعالم ألماني اشتهر باختراعه مقياس الحرارة الزئبقي في الزجاج ومقياس فهرنهايت لدرجة الحرارة في عام 1724. كانت مساهماته أساسية في تطوير علم قياس الحرارة.

لماذا اختار فهرنهايت نقطة 0 درجة فهرنهايت لخليط ملحي؟

اختار فهرنهايت درجة تجمد محلول ملحي (ماء، جليد، وكلوريد الأمونيوم) لأنها توفر نقطة مرجعية مستقرة وباردة جدًا، أقل من درجة تجمد الماء النقي، مما يتيح نطاقًا أوسع للقياسات الإيجابية ويساعد على تجنب القيم السلبية في القياسات اليومية الشائعة في المناطق ذات المناخ البارد.

ما العلاقة بين مقياس فهرنهايت ومقياس سيلسيوس؟

كلاهما مقياسان لدرجة الحرارة. مقياس فهرنهايت يستخدم 32 درجة فهرنهايت لتجمد الماء و 212 درجة فهرنهايت لغليانه (فارق 180 درجة)، بينما يستخدم مقياس سيلسيوس 0 درجة مئوية لتجمد الماء و 100 درجة مئوية لغليانه (فارق 100 درجة). يمكن التحويل بينهما باستخدام صيغ محددة.

هل مقياس فهرنهايت لا يزال دقيقًا؟

نعم، مقياس فهرنهايت دقيق تمامًا كوحدة قياس لدرجة الحرارة. وقد تم إعادة تعريفه حديثًا بناءً على ثوابت فيزيائية لضمان دقته وتوافقه مع المعايير العلمية العالمية، على الرغم من أن استخدامه اليوم يقتصر على مناطق محددة.

لماذا تذكر الصحف البريطانية أحيانًا درجة فهرنهايت لموجات الحر؟

على الرغم من أن المملكة المتحدة تستخدم مقياس سيلسيوس رسميًا، إلا أن بعض الأجيال الأكبر سنًا لا تزال مألوفة بمقياس فهرنهايت. استخدام الدرجات فهرنهايت في عناوين الصحف لموجات الحر يمكن أن يكون وسيلة لجذب الانتباه أو لجعل درجات الحرارة تبدو "أكثر سخونة" عاطفيًا، نظرًا لأن القيم العددية بالفهرنهايت تكون أعلى من مثيلاتها بالسيلسيوس لنفس درجة الحرارة.