Να ξέρεις τι τι είναι το ατμοσφαιρική πίεση? Λοιπόν, είναι η ισχύς ανά περιοχή καθορισμένης επέκτασης που εκτελεί ο αέρας που σχηματίζει την ατμόσφαιρα στο επίπεδο της γης. Η αξία του στο επίπεδο της θάλασσας είναι 101.325 Pa Αν θέλετε να μάθετε περισσότερα για το ατμοσφαιρική πίεση και τα χαρακτηριστικά του, σας προσκαλούμε να διαβάσετε αυτό το άρθρο.
Ατμοσφαιρική πίεση
Όπως έχουμε επισημάνει προηγουμένως, το ατμοσφαιρική πίεση Είναι μια πίεση ή ώθηση που ασκεί ο αέρας που βρίσκεται στην ατμόσφαιρα στην επίγεια προέκταση και μετριέται μέσω ενός οργάνου που ονομάζεται βαρόμετρο ανεροειδούς. Σε οποιοδήποτε από αυτά τα όργανα μπορεί να φανεί ότι η μεγαλύτερη πίεση που σημειώνεται σε αυτά θα συμπίπτει με την αγγλική λέξη fair.
Με αυτόν τον όρο δίκαιη ορίζονται αρκετές εκφράσεις που σημαίνουν σταθερός καιρός ή χωρίς αλλαγές, αντικυκλωνικός, καλός καιρός ή χωρίς σύννεφα. Όμως η ύπαρξη μικρότερης της δίκαιης πίεσης σημαίνει ότι θα υπάρξουν σκληρές κλιματικές αλλαγές, με σχετικά ισχυρούς, κυκλωνικούς ανέμους, που μπορεί να συνοδεύονται από πιθανώς πολύ έντονες βροχές.
Η ενδιάμεση ζώνη ενός βαρόμετρου ανεροειδούς είναι αυτή που θα σημειωθεί όταν υπάρχει μια ενδιάμεση ατμοσφαιρική πίεση και αυτή η ζώνη του μετρητή ονομάζεται ζώνη αλλαγής ή αλλαγής, στα αγγλικά, και σε αυτήν μια τροποποίηση των μετεωρολογικών συνθηκών μπορεί να υποδεικνύεται, του Τύποι καιρού βροχερός ή θυελλώδης, ή από συννεφιασμένο καιρό σε καλό καιρό ή αντίστροφα.
La ατμοσφαιρική πίεση σε ένα σημείο, θα συμπίπτει αριθμητικά με το βάρος που θα έχει μια στήλη χωρίς κίνηση αέρα σε ευθύ τμήμα που θα διαδίδεται από οποιοδήποτε σημείο της γης μέχρι την τελική ανώτερη οριοθέτηση της ατμόσφαιρας.
Επειδή η πυκνότητα του αέρα μειώνεται με την αύξηση του ύψους, το βάρος δεν μπορεί να υπολογιστεί εκτός εάν μπορεί να προσδιοριστεί η διαφορά στην πυκνότητα του αέρα σε σχέση με το υψόμετρο ή την πίεση. Εξαιτίας αυτού, δεν είναι εύκολο να πραγματοποιηθεί ο ακριβής υπολογισμός της ατμοσφαιρικής πίεσης σε ένα συγκεκριμένο σημείο της γήινης επιφάνειας.
Ένα άλλο σημείο που πρέπει να θυμάστε είναι ότι τόσο η θερμοκρασία όσο και η πίεση του αέρα αλλάζουν συνεχώς, σε μετρήσεις χρόνου και χώρου, γεγονός που κάνει τον υπολογισμό πιο δύσκολο. Εάν είναι δυνατόν να γίνει μια μέτρηση του ατμοσφαιρική πίεση σε ένα συγκεκριμένο σημείο, αλλά δεν μπορούν να εξαχθούν πολλά συμπεράσματα από αυτό.
Αλλά εάν γίνουν πολλές μετρήσεις, μπορεί να παρατηρηθεί μια τροποποίηση της πίεσης σε όλες τις χρονικές περιόδους κατά τις οποίες έγιναν και έτσι μπορούν να ληφθούν χρήσιμα δεδομένα, τα οποία μπορούν να συνδυαστούν με άλλες μετεωρολογικές εκθέσεις, όπως η Θερμοκρασία και Υγρασία, τον άνεμο ή την ατμοσφαιρική θερμοκρασία, που επιτρέπει τον υπολογισμό των μέσων όρων που θα μας δώσουν μια πολύ κοντινή ιδέα για τον ατμοσφαιρικό καιρό του τόπου όπου έγινε η μέτρηση, επιτρέποντας τη σύνταξη βραχυπρόθεσμων προβλέψεων.
Παραλλαγές του Ατμοσφαιρική πίεση
Η ατμοσφαιρική πίεση σε ένα προκαθορισμένο σημείο παρατηρεί διακυμάνσεις που συνδέονται με μετεωρολογικές τροποποιήσεις Από την άλλη πλευρά, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι σε ένα καθορισμένο σημείο, η ατμοσφαιρική πίεση μειώνεται με το ύψος, όπως αναφέραμε προηγουμένως. Η ατμοσφαιρική πίεση μειώνεται με ρυθμό 1 mmHg ή Torr για κάθε 10 μέτρα υψόμετρου σε περιοχές κοντά στο επίπεδο της θάλασσας.
Αυτό που συνήθως γίνεται είναι η χρήση ορισμένων εργαλείων, τα οποία ονομάζονται υψόμετρα, τα οποία είναι απλά βαρόμετρα ανεροειδούς που έχουν βαθμονομηθεί σε ύψος, αλλά αυτά τα εργαλεία δεν είναι πολύ ακριβή.
Η ατμοσφαιρική πίεση αλλάζει επίσης με το γεωγραφικό πλάτος. Στην πραγματικότητα, παρατηρείται χαμηλότερη ατμοσφαιρική πίεση εάν το σημείο βρίσκεται στο επίπεδο της θάλασσας σε ένα ισημερινό γεωγραφικό πλάτος. Ο λόγος για αυτό είναι η διόγκωση του ισημερινού στη Γη. Η λιθόσφαιρα είναι υπερβολική στον ισημερινό του πλανήτη, αλλά η υδρόσφαιρα είναι ακόμη πιο διογκωμένη, έτσι ώστε οι παράκτιες περιοχές της ισημερινής έκτασης είναι λίγα χιλιόμετρα πιο μακριά από το κέντρο της Γης από ό,τι στις εύκρατες περιοχές και, ειδικότερα, στις πολικές περιοχές .
Και, λόγω χαμηλότερης πυκνότητας, η ατμόσφαιρα θα είναι πολύ ευρύτερη στην ισημερινή ζώνη της γης από την υδρόσφαιρα, επομένως το πάχος της είναι μεγαλύτερο από ό,τι στις εύκρατες και πολικές περιοχές. Έτσι, η περιοχή του Ισημερινού είναι η περιοχή στην οποία κυριαρχούν συνεχώς χαμηλές ατμοσφαιρικές πιέσεις λόγω της δυναμικής που προκαλεί η περιστροφή της Γης.
Επίσης για αυτό το λόγο η ατμοσφαιρική θερμοκρασία είναι χαμηλότερη στις εύκρατες ζώνες, με ρυθμό ένα βαθμό για κάθε 154 μέτρα υψομέτρου κατά μέσο όρο, ενώ στη ζώνη μεταξύ των τροπικών ο ρυθμός αυτός ισχύει κάθε 180 μέτρα υψομέτρου.
Η κανονική ατμοσφαιρική πίεση μεταφράζεται σε 1 ατμόσφαιρα, έχει θεωρηθεί ως η ατμοσφαιρική πίεση που υπολογίζεται στο επίπεδο της θάλασσας, η οποία υιοθετήθηκε ειδικά σε 101 325 Pa ή 760 Torr. Ωστόσο, το 1982, η IUPAC πρότεινε ότι, σε Εάν τα φυσικά χαρακτηριστικά του πρέπει να ληφθεί ένα στοιχείο, η κανονικοποιημένη πίεση πρέπει να οριστεί ακριβώς ως 100 kPa ή ≈750,062 Torr.
Λαμβάνοντας υπόψη ότι είναι ακέραιος, η προτεινόμενη αλλαγή φέρνει μαζί της ένα άλλο πρακτικό πλεονέκτημα, αφού τα 100 kPa ισοδυναμούν με ύψος περίπου 112 μέτρων, που είναι κάπως κοντά στο μέσο όρο των 194 μέτρων στα οποία ζουν οι περισσότεροι άνθρωποι.
Πώς μετριέται η ατμοσφαιρική πίεση;?
Η ατμοσφαιρική πίεση μετράται, όπως έχουμε ήδη υποδείξει, μέσω ενός εργαλείου που ονομάζεται βαρόμετρο, το οποίο εφευρέθηκε το 1643 από τον φυσικό και μαθηματικό Evangelista Torricelli.
Οι πιο συνηθισμένοι τύποι βαρομέτρων
Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα βαρόμετρα είναι τα ακόλουθα:
- Το βαρόμετρο υδραργύρου. Είναι ένας γυάλινος σωλήνας ύψους 850 mm, εμπόδιο στο πάνω τμήμα του και ανοιχτό στο κάτω τμήμα του. Αυτός ο σωλήνας πρέπει να είναι γεμάτος με υδράργυρο και τοποθετείται πάνω από ένα ανοιχτό δοχείο που είναι επίσης γεμάτο με υδράργυρο. Αν βρισκόμαστε στο ίδιο επίπεδο με τη θάλασσα, το σημάδι υδραργύρου στο εσωτερικό του σωλήνα θα πρέπει να πέσει σε ύψος περίπου 760 mm, αφήνοντας κενό χώρο στο πάνω τμήμα του.
- Το βαρόμετρο ανεροειδούς δεν χρησιμοποιεί υδράργυρο και είναι αυτό που χρησιμοποιείται στην πλοήγηση. Η δομή του είναι ένα μεταλλικό κουτί, που ονομάζεται κάψουλα vidi, στο οποίο έχει δημιουργηθεί μερικώς ένα κενό. Η λειτουργία του κουτιού είναι να συστέλλεται ή να μειώνεται ανάλογα με την πίεση που ασκείται σε αυτό, επικοινωνώντας τις κινήσεις του σε μια βελόνα, η οποία είναι αυτή που θα υποδεικνύει τη μέτρηση της ατμοσφαιρικής πίεσης σε μια βαθμονομημένη επιφάνεια.
Η ακρίβεια με την οποία μετρά ένα βαρόμετρο δεν είναι αυτό που πραγματικά έχει σημασία για να καταλήξουμε σε μια πρόβλεψη του Στοιχεία καιρού, σημασία έχει η ταλάντωση της πίεσης που παρατηρείται στο πέρασμα του χρόνου. Για τον υπολογισμό αυτής της ταλάντωσης της πίεσης σε σχέση με το χρόνο, χρησιμοποιείται μια συσκευή που ονομάζεται βαρογράφος. Το βαρόγραφο μπορεί να μετρήσει την πίεση και επίσης εμφανίζει διακυμάνσεις εμφανίζοντας ένα γράφημα για μια χρονική περίοδο.
Μονάδες ατμοσφαιρικής πίεσης και ισοδυναμίες
Οι μονάδες ατμοσφαιρικής πίεσης και οι ισοδύναμες μετρήσεις τους είναι οι εξής:
- Μπάρια: είναι η πίεση που ασκεί η δύναμη ενός DINA ανά τετραγωνικό εκατοστό.
- Μπαρ: μία μπάρα ισοδυναμεί με 1.000.000 μπάρες.
- millibars: είναι μονάδα πίεσης ίση με το ένα χιλιοστό του bar και ίση με 1000 bar.
- εκτοπασκάλη: Ένα hectopascal έχει ακριβώς την ίδια τιμή με ένα millibar και οι δύο μονάδες χρησιμοποιούνται συχνά εναλλακτικά.
Με σύμβαση ειδικών στον τομέα, η έκφραση των 760 mm υιοθετήθηκε ως μέτρο της κανονικής πίεσης, δεδομένου ότι το μέτρο αυτό λαμβάνεται στο επίπεδο της θάλασσας, με θερμοκρασία 0°C και γεωγραφικό πλάτος 45°. Τότε ο εκφρασμένος τύπος θα ήταν ο εξής: 760 mm = 1.013,2 mb = 1013,2 hPa = 1 ατμόσφαιρα
Κίνηση αέρα και σχηματισμός ανέμου
Αυτή η σχέση θα εξαρτηθεί από το είδος της πίεσης που υπάρχει στην εν λόγω περιοχή:
- Ζώνη χαμηλής πίεσης: Λόγω του ηλιακού φωτός, η επιφάνεια της γης θερμαίνεται και, με τη μεταφορά, θερμαίνει τον παρόντα αέρα. Όταν ο αέρας θερμαίνεται, εξαπλώνεται και, λόγω εξάπλωσης, έχει μικρότερο βαθμό κρύου αέρα. Το αποτέλεσμα αυτού είναι ότι ο ζεστός αέρας ανεβαίνει και δημιουργεί μια περιοχή χαμηλής πίεσης. Ταυτόχρονα, ο ζεστός αέρας που ανεβαίνει από το έδαφος αρχίζει να ψύχεται καθώς ανεβαίνει σε ύψος. Αλλά αυτός ο αέρας ψύξης γίνεται πυκνός και κατεβαίνει, δημιουργώντας μια περιοχή υψηλής πίεσης.
- Υψηλός: Σε μια ζώνη υψηλής πίεσης, που ονομάζεται και αντικυκλώνας, οι αέριες μάζες κατεβαίνουν εκτενώς. Καθώς κατεβαίνει, ο αέρας θερμαίνεται με το να βρίσκεται κοντά στην επιφάνεια της γης. Αυτή η θέρμανση έχει ως αποτέλεσμα να μην μπορεί να υπάρξει συμπύκνωση και κατά συνέπεια να μην παράγονται σύννεφα. Κοντά στο έδαφος, ο αέρας τρέχει έξω από τα ψηλά προς την κατεύθυνση της κατάθλιψης.
Η διαφορά πίεσης μεταξύ μιας περιοχής υψηλής πίεσης και μιας περιοχής χαμηλής πίεσης δημιουργεί κίνηση. Σε περιοχές χαμηλής πίεσης, όταν ανεβαίνει ο αέρας, δημιουργείται ένα κενό που γεμίζει με αέρα που κατεβαίνει από την περιοχή υψηλής πίεσης και ψάχνει για ένα μέρος για να πάει. Αυτή η κίνηση προκαλεί ρεύματα αέρα που κινούνται πάντα από περιοχές υψηλής πίεσης σε περιοχές χαμηλής πίεσης και σχηματίζεται άνεμος.
Οι Ισοβάροι
Συνεχώς, διαφορετικές μετρήσεις πίεσης γίνονται ταυτόχρονα σε διαφορετικά σημεία στη γη και με αυτές τις μετρήσεις χαράσσονται γραμμές που ενώνουν σημεία που έχουν τις ίδιες μετρήσεις ή τιμές πίεσης. Αυτές οι γραμμές ονομάζονται ισοβαρείς γραμμές. Για το λόγο αυτό, οι ισοβαρείς είναι γραμμές που ενώνουν σημεία της ίδιας πίεσης σε μια συγκεκριμένη στιγμή.
Όταν σχεδιάζονται και αναλύονται ισοβαρείς, μπορεί να φανεί ότι υπάρχουν περιοχές υψηλής και χαμηλής πίεσης. Αυτά τα σχήματα ή συστήματα πίεσης συνδέονται άμεσα με τον καιρό στην επιφάνεια της γης. Συνήθως, οι υψηλές πιέσεις παράγουν ευχάριστες καιρικές συνθήκες και οι χαμηλές πιέσεις συνδέονται με ασταθή καιρό και, περιστασιακά, με βροχή.
Σε ένα διάγραμμα ισοβαρών, όσο μικρότερος είναι ο κύκλος μιας περιοχής χαμηλής πίεσης, τόσο μικρότερη είναι η πίεση. Έτσι, καθώς οι ισοβαρείς μετακινούνται πιο μακριά από το κέντρο, η πίεση του αέρα θα είναι μεγαλύτερη. Σε μια περιοχή υψηλής πίεσης, θα είναι το αντίστροφο. Όσο μεγαλύτερη είναι η πίεση στο κέντρο του αντικυκλώνα, τόσο πιο μακριά από αυτόν θα μειωθεί η πίεση.
- Καταιγίδα: Οι περιοχές χαμηλής πίεσης αντιπροσωπεύονται με το γράμμα B σε χάρτη ή διάγραμμα ισοβαρών. Ονομάζονται επίσης καταιγίδα, κατάθλιψη ή επιπλέον τροπικός κυκλώνας. Σε περιοχές χαμηλής πίεσης, η τιμή της πίεσης μειώνεται καθώς πλησιάζει στο κέντρο.
Στην περιοχή αυτή, ο άνεμος θα στραφεί προς τα αριστερά, αριστερόστροφα, αν βρισκόμαστε στο βόρειο ημισφαίριο, με γωνία που θα είναι μεταξύ 25° και 35° περίπου από την ισοβαρή γραμμή προς την καρδιά της κατάθλιψης Αν βρισκόμαστε στο νότιο ημισφαίριο θα στρίψει προς τα δεξιά αλλά με την ίδια γωνία. Ένα περίεργο γεγονός είναι ότι οι καταιγίδες συνήθως κινούνται από τα δυτικά προς τα ανατολικά.
- Αντικύκλωνας: Οι περιοχές υψηλής πίεσης ονομάζονται και αντικυκλώνες και χαρακτηρίζονται με το γράμμα Α. Σε έναν αντικυκλώνα η πίεση είναι μεγαλύτερη από 1013 mb και αυξάνεται όσο πλησιάζει στο κέντρο του. Ο άνεμος κινείται, στο βόρειο ημισφαίριο, αριστερόστροφα και στο νότιο ημισφαίριο, στην ίδια κατεύθυνση με τη φορά των δεικτών του ρολογιού, πάντα με γωνία συστροφής μεταξύ 25° και 35° από την ισοβαρή γραμμή προς τα έξω από το κέντρο του αντικυκλώνα.
Οι αντικυκλώνες τείνουν να παραμένουν ακίνητοι και να λειτουργούν ως ασπίδες στο πέρασμα των μετώπων. Ένα παράδειγμα αυτού είναι το σύστημα αντικυκλώνων των Νήσων των Αζορών, το οποίο παραμένει ακίνητο τη θερινή περίοδο, προκαλώντας καλοκαιρινή ηλιοφάνεια στην Ισπανία και με λίγες βροχοπτώσεις, που συνήθως εμφανίζονται συχνότερα στα βόρεια της Ιβηρικής Χερσονήσου.
Ιστορία του Ατμοσφαιρική πίεση
Στην αρχαιότητα, δεν είχαν ιδέα ότι ο αέρας είχε βάρος. Νόμιζαν ότι ήταν ένα σώμα που από τη φύση του είχε την τάση να ανυψώνεται, εξηγώντας αυτή την άνοδο των υγρών στις αντλίες με το horror vacui, που σημαίνει φρίκη του κενού, που είναι μια τάση της φύσης.
Την ώρα που κάποιοι Ιταλοί κηπουροί επέμεναν να θέλουν να σηκώσουν νερό ρουφώντας με έλικα, συνειδητοποίησαν ότι το ύψος των 10,33 m δεν μπορούσε να ξεπεραστεί, το οποίο με την αγγλική κλίμακα μέτρησης είναι περίπου 34 πόδια.
Σε συνεννόηση με τον Galileo Galilei, διαπιστώθηκε ότι η φρίκη της φύσης στο κενό περιοριζόταν από μια δύναμη ισοδύναμη με το βάρος 10,33 m νερού, που ισοδυναμεί με 1 atm πίεσης, και το όνομα σε αυτό το υψόμετρο της altezza limitatíssima.
Ήδη από το 1643, ο Torricelli πήρε έναν γυάλινο σωλήνα μήκους ενός μέτρου και τον γέμισε με υδράργυρο. Κρατώντας το βουλωμένο σωληνάκι με το ένα δάχτυλο, το γύρισε ανάποδα και το έριξε σε ένα δοχείο γεμάτο με υδράργυρο. Όταν αφαίρεσε το δάχτυλό του, μπόρεσε να επαληθεύσει ότι ο υδράργυρος κατέβηκε μέχρι να σχηματιστεί μια στήλη της οποίας το ύψος ήταν 13,6 φορές μικρότερο από αυτό που παρατηρήθηκε κατά τη διεξαγωγή του ίδιου πειράματος με το νερό.
Εφόσον ο Torricelli γνώριζε ότι ο υδράργυρος είναι 13,6 φορές βαρύτερος από το νερό, μπόρεσε να συμπεράνει ότι και οι δύο στήλες υγρού υποστήριζαν το ίδιο βάρος, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι μόνο ο αέρας θα μπορούσε να προκαλέσει αυτή τη δύναμη.
Μετά τον θάνατο του Torricelli, ο Pascal άκουσε για τα πειράματά του μέσω του πατέρα Mersenne, ο οποίος τα εξέθεσε σε μια δημοσίευση. Αν και καταρχήν αποδέχτηκε την ιδέα της φρίκης του κενού της φύσης, δεν άργησε να Συνεισφορές του Blaise Pascal να αλλάξει γνώμη μόλις συνειδητοποιήσει τα αποτελέσματα των πειραμάτων που έκανε.
Χρησιμοποιώντας έναν κυρτό σωλήνα και χρησιμοποιώντας τον με τέτοιο τρόπο ώστε η ατμόσφαιρα να μην μπορεί να επηρεάσει το υγρό, μπόρεσε να παρατηρήσει ότι οι στήλες έφτασαν στο ίδιο επίπεδο. Όμως, μόλις η δράση της ατμόσφαιρας προσεγγίστηκε σε ένα από τα άκρα, το επίπεδο άλλαξε.
Αυτά τα αποτελέσματα τον οδήγησαν να πραγματοποιήσει ένα οριστικό πείραμα, το οποίο συνίστατο στο να πάρει ένα βαρόμετρο σε διαφορετικά ύψη και να ελέγξει αν ήταν πραγματικά το βάρος του αέρα που επηρέαζε την άνοδο του υγρού στο σωλήνα. Στη συνέχεια έγραψε στον κουνιάδο του Perier εκφράζοντας μια υπόθεση σύμφωνα με την οποία αν το επίπεδο του υδραργύρου είναι χαμηλότερο στην κορυφή ενός βουνού παρά κάτω από αυτό, η βαρύτητα και η πίεση του αέρα πρέπει να είναι η αιτία αυτής της κίνησης.
Το 1648, ο Perier, ακολουθώντας την υπόθεση του κουνιάδου του, ενθαρρύνθηκε να πραγματοποιήσει το πείραμα, ανεβαίνοντας στην κορυφή του Puy-de-Dome. Συγκρίνοντας τις μετρήσεις που έγιναν στην κορυφή, στα 1000 μέτρα περίπου, και στη βάση, που έλαβε ο πατέρας Τσάστιν, βρήκαν διαφορά τριάμισι γραμμών μεταξύ των δύο. Έτσι, η θεωρία της φρίκης του κενού της φύσης απορρίφθηκε οριστικά και διαπιστώθηκε ότι ο αέρας είχε βάρος.
Σίγουρα ο Pascal, ο Perier και ο Chastin είναι υπεύθυνοι για τη διεξαγωγή του πειράματος, αλλά ήταν ο Descartes που, σε μια επιστολή που έγραψε το 1638, δώδεκα χρόνια πριν από το πείραμα του Torricelli, είχε ήδη υποστηρίξει ότι ο αέρας είχε βάρος και τον συνέκρινε με ένα μεγάλο μάλλινο πάπλωμα. που καλύπτει τη γη πάνω από τα σύννεφα και το βάρος αυτού του μαλλιού θα πρέπει να πιέζει τον υδράργυρο, αποτρέποντας την πτώση της στήλης υδραργύρου.
Ωστόσο, η ιδέα του ατμοσφαιρική πίεση Δεν άρχισε να εξαπλώνεται παρά μόνο στην επίδειξη του έτους 1654, από τον οικοδεσπότη και εφευρέτη Otto von Guericke.