Bazele presiunii aerului

Presiunea aerului, presiunea atmosferică sau presiunea barometrică este presiunea exercitată pe o suprafață de greutatea unei mase de aer (și a moleculelor sale) deasupra acesteia.

Cât de greu este aerul?

Presiunea aerului este un concept dificil. Cum poate ceva invizibil să aibă masa și greutatea? Aerul are masă deoarece este format dintr-un amestec de gaze care au masă. Adăugați greutatea tuturor acestor gaze care compun aerul uscat (oxigen, azot, dioxid de carbon, hidrogen și altele) și obțineți greutatea aerului uscat.

Greutatea moleculară sau masa molară a aerului uscat este de 28,97 grame pe aluniță. Deși asta nu este foarte mult, o masă de aer tipică este formată dintr-un număr incredibil de mare de molecule de aer. Ca atare, puteți începe să vedeți cum aerul poate avea o greutate considerabilă atunci când masele tuturor moleculelor sunt adăugate împreună.

Presiune înaltă și joasă a aerului

Care este legătura dintre molecule și presiunea aerului? Dacă numărul de molecule de aer deasupra unei zone crește, există mai multe molecule pentru a exercita presiune asupra acelei zone și crește presiunea atmosferică totală. Asta numim noi presiune ridicata. De asemenea, dacă există mai puține molecule de aer deasupra unei zone, presiunea atmosferică scade. Aceasta este cunoscută sub numele de presiune scăzută.

Presiunea aerului nu este uniformă pe Pământ. Acesta variază de la 980 la 1050 de milibari și se schimbă cu altitudinea. Cu cât este mai mare altitudinea, cu atât presiunea aerului este mai mică. Acest lucru se datorează faptului că numărul de molecule de aer scade la altitudini mai mari, scăzând astfel densitatea și presiunea aerului. Presiunea aerului este cea mai mare la nivelul mării, unde densitatea aerului este cea mai mare.

Noțiuni de bază ale presiunii aerului

Există 5 elemente de bază despre presiunea aerului:

• Crește pe măsură ce densitatea aerului crește și scade pe măsură ce densitatea aerului scade.
• Crește pe măsură ce temperaturile cresc și scade pe măsură ce temperaturile se răcesc.
• Crește la altitudini mai mici și scade la altitudini mai mari.
• Aerul trece de la presiune înaltă la presiune joasă.
• Presiunea aerului se măsoară cu un instrument meteo cunoscut sub numele de barometru. (Acesta este motivul pentru care se mai numește uneori „presiune barometrică.)

Măsurarea presiunii aerului

Aceasta este o apropiere a acului la indicația „Schimbare” a unui barometru aneroid utilizat pentru a măsura presiunea aerului. Gannet77 / E + / Getty Images

A barometru este utilizat pentru măsurarea presiunii atmosferice în unitățile numite atmosfere sau milibare. Cel mai vechi tip de barometru este baromete de mercurr. Acest instrument măsoară mercurul pe măsură ce se ridică sau coboară în tubul de sticlă al barometrului. Deoarece presiunea atmosferică este practic greutatea aerului din atmosferă deasupra rezervorului, nivelul de mercur din barometru va continua să se schimbe până când greutatea mercurului din tubul de sticlă este exact egală cu greutatea aerului deasupra rezervorului. Odată ce cei doi au încetat să se miște și sunt echilibrați, presiunea este înregistrată prin „citirea” valorii la înălțimea mercurului în coloana verticală.

Dacă greutatea mercurului este mai mică decât presiunea atmosferică, nivelul de mercur din tubul de sticlă va crește (presiune mare). În zonele cu presiune ridicată, aerul se scufunde spre suprafața pământului mai repede decât poate ieși în zonele înconjurătoare. Deoarece numărul de molecule de aer deasupra suprafeței crește, există mai multe molecule pentru a exercita o forță pe suprafața respectivă. Cu o greutate crescută de aer deasupra rezervorului, nivelul de mercur crește la un nivel mai ridicat.

Dacă greutatea mercurului este mai mare decât presiunea atmosferică, nivelul mercurului va scădea (presiune scăzută). În zonele cu presiune joasă, aerul se ridică departe de suprafața Pământului mai repede decât poate fi înlocuit cu aer care curge din zonele înconjurătoare. Deoarece numărul de molecule de aer deasupra zonei scade, există mai puține molecule pentru a exercita o forță pe suprafața respectivă. Cu o greutate redusă de aer deasupra rezervorului, nivelul de mercur scade la un nivel inferior.

Alte tipuri de barometre includ barometre aneroide și digitale. Barometre aneroide nu conțin mercur sau alt lichid, dar au o cameră metalică sigilată și etanșă la aer. Camera se extinde sau se contractă ca răspuns la schimbările de presiune și un indicator pe un cadran este utilizat pentru a indica citirea presiunii. Barometrele moderne sunt digitale și sunt capabile să măsoare presiunea atmosferică precis și rapid. Aceste instrumente electronice afișează citirile actuale ale presiunii atmosferice pe un ecran.

Sisteme de joasă și înaltă presiune

Presiunea atmosferică este afectată de încălzirea de la soare în timpul zilei. Această încălzire nu are loc uniform pe Pământ, deoarece unele zone sunt încălzite mai mult decât altele. Pe măsură ce aerul se încălzește, acesta crește și poate duce la un sistem de presiune joasă.

Presiunea din centrul a sistem de presiune joasă este mai mic decât aerul din zona înconjurătoare. Vânturile suflă spre zona de presiune scăzută determinând creșterea aerului din atmosferă. Vaporii de apă din aerul în creștere condensează formând nori și, în multe cazuri, precipitații. Datorită efectului Coriolis, rezultat al rotației Pământului, vânturile dintr-un sistem de presiune joasă circulă în sens invers acelor de ceasornic în emisfera nordică și în sensul acelor de ceasornic în emisfera sudică. Sistemele de joasă presiune pot produce vremuri și furtuni instabile precum cicloni, uragane și tifoane. Ca regulă generală, valorile minime au o presiune de aproximativ 1000 milibari (29,54 inci mercur). Începând cu 2016, cea mai mică presiune înregistrată vreodată pe Pământ a fost de 870 mb (25,69 inHg) în ochiul Tipphoon Tip peste Oceanul Pacific, pe 12 octombrie 1979.

În sisteme de înaltă presiune, aerul din centrul sistemului este la o presiune mai mare decât aerul din zona înconjurătoare. Aerul din acest sistem se scufundă și suflă departe de presiunea înaltă. Acest aer descendent reduce vaporii de apă și formarea norului, rezultând vânturi ușoare și vreme stabilă. Fluxul de aer într-un sistem de înaltă presiune este opus celui al sistemului de presiune joasă. Aerul circulă în sens orar în emisfera nordică și în sens contrar acelor de ceasornic în emisfera sudică.

Articol editat de Regina Bailey

surse

• Britannica, The Editors of Encyclopaedia. "Presiune atmosferică." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 5 martie 2018, www.britannica.com/science/atmospheric-pressure.
• Societatea Națională Geografică. "Barometru." Societatea Națională Geografică, 9 octombrie 2012, www.nationalgeographic.org/encyclopedia/barometer/.
• "Culmile și valorile minime ale presiunii aerului." Siguranța vremii de iarnă | Centrul UCAR pentru educație științifică, scied.ucar.edu/shortcontent/highs-and-lows-air-pressure.