¿Sabes lo que es la presión atmosférica? Pues es la potencia por área de extensión determinada que realiza el aire que forma la atmósfera sobre el plano de la tierra. Su valor al nivel del mar es de 101.325 P.a. Si desea saber más sobre la presión atmosférica y sus características, le invitamos a leer este artículo.
Presión Atmosférica
Como hemos indicado antes, la presión atmosférica es una presión o empuje que ejerce el aire que se encuentra en la atmósfera sobre la extensión terrestre y se mide por medio de un instrumento que se denomina barómetro aneroide. En cualquiera de estos instrumentos se puede ver que la mayor cantidad de presión que se marca en ellos va a coincidir con la palabra inglesa fair.
Con este término fair se designan varias expresiones que quieren decir tiempo estable o sin cambios, anticiclónico, buen tiempo o sin nubes. Pero la existencia de una presión menor a fair quiere significar que habrá cambios de clima rudos, con vientos relativamente fuertes, ciclónicos, que pueden estar acompañados de lluvias probablemente muy intensas.
La zona intermedia de un barómetro aneroide es la que se marcará cuando hay una presión atmosférica intermedia, y a esa zona del medidor se la denomina zona de cambio o change, en inglés, y en ella se puede indicar una modificación de las condiciones meteorológicas, de los Tipos de Clima lluvioso o ventoso, o de tiempo nublado a un buen clima o al contrario.
La presión atmosférica en un punto, va a coincidir en número con el peso que tendrá una columna sin movimiento de aire en una porción recta que se va a propagar desde un punto cualquiera de la tierra hasta la demarcación superior final de la atmósfera.
En razón de que la densidad del aire se reduce en la medida en que se acrecienta la altura, no es posible que se calcule el peso a menos que se pueda determinar la diferencia de la densidad del aire con relación a la altitud o de la presión. Debido a ello no es sencillo efectuar el cálculo exacto de la presión atmosférica sobre un punto específico de la superficie terrestre.
Otro punto a tener en cuenta es que tanto la temperatura como la presión del aire cambian constantemente, en mediciones de tiempo y espacio, lo que hace más difícil el cálculo. Si es posible tomar una medición de la presión atmosférica en un punto determinado, pero de ella no se pueden obtener muchas conclusiones.
Pero si se hacen varias mediciones, se puede observar una modificación de la presión en a través de los períodos de tiempo en que se efectuaron y así se puede tener datos útiles, que se pueden juntar con otros informes meteorológicos, como la Temperatura y Humedad, el viento o la temperatura atmosférica, lo que permite calcular promedios que nos darán una idea muy cercana sobre el tiempo atmosférico del lugar en que se hizo la medición, permitiendo hacer pronósticos a breve plazo.
Variaciones de la Presión Atmosférica
La presión atmosférica en un punto prestablecido observa variaciones que están vinculadas a las modificaciones meteorológicas. De otra parte, hay que tener en cuenta que en un punto establecido, la presión atmosférica aminora con la altura, como hemos indicado antes. La presión atmosférica disminuye a una tasa de 1 mmHg o Torr por cada 10 metros de altitud en las áreas que se encuentran próximas al nivel del mar.
Lo que suele hacerse es usar unas herramientas, que reciben el nombre de altímetros, que son unos sencillos barómetros aneroides que han sido calibrados en alturas, pero estas herramientas no son muy precisas.
La presión atmosférica también se modifica con la latitud. De hecho, se experimenta una presión atmosférica inferior si el punto se encuentra a nivel del mar en una latitud ecuatorial. La razón de ello es el abultamiento del ecuador en la Tierra. La litósfera se encuentra exagerada en el ecuador del planeta, pero la hidrósfera está aún más abultada, por lo que las áreas costeras de la extensión ecuatorial están unos cuantos kilómetros más lejos del centro de la Tierra que en las áreas templadas y, en particular, en las áreas polares.
Y, por causa de una inferior densidad, la atmósfera estará mucho más ensanchada en la zona ecuatorial dela tierra que la hidrósfera, por ello, su grosor es más amplio que el que tiene en las áreas templadas y polares. Así, el área ecuatorial es el área en la que predominan de forma continuada las bajas presiones atmosféricas por causa de las dinámicas originadas por la rotación terrestre.
También por ello, la temperatura atmosférica es menor en las zonas templadas, a una tasa de un grado por cada 154 metros de altitud en un promedio, mientras que en la zona entre los trópicos esta tasa se aplica cada 180 metros de altitud.
La presión atmosférica normal se traduce en 1 atmósfera, ha sido conceptualizada como la presión atmosférica calculada a la altura marina, que fue adoptada concretamente en 101 325 P.a o 760 Torr. Sin embargo, en el año 1982, la IUPAC sugirió que, en caso de que se persiga obtener las características físicas de un elemento, la presión normalizada debe ser definida exactamente como 100 kPa o ≈750,062 Torr.
Tomando en consideración que se trata de un número entero, el cambio sugerido trae consigo otra ventaja práctica, debido a que 100 kPa equivalen a una altura de alrededor de 112 metros, lo que es algo cercano al promedio de 194 metros en el que vive la población mundial.
¿Cómo se mide la Presión Atmosférica?
La presión atmosférica se mide, como ya hemos indicado, por medio de una herramienta llamada barómetro, que fue inventado en el año 1643 por el físico y matemático Evangelista Torricelli.
Tipos de Barómetros más comunes
Los barómetros de uso más común, son los siguientes:
- El barómetro de mercurio. Se trata de un tubo de vidrio de 850 mm de alto, obstruido en su sección superior y abierto en su sección inferior. Este tubo debe estar lleno de mercurio y va ubicado encima de un recipiente abierto que también se llena de mercurio. Si nos encontramos al mismo nivel del mar, la marca del mercurio del interior del tubo debe bajar hasta una altura de unos 760 mm, dejando un espacio desocupado en su sección superior.
- El barómetro aneroide no emplea mercurio y es el que se usa en la navegación. Su estructura es una caja de metal, que recibe el nombre de cápsula de vidi, en la que se ha provocado parcialmente un vacío. La función de la caja es contraerse o disminuirse conforma a la presión que se ejerce sobre la misma, comunicando sus movimientos a una aguja, que es la que va a indicar la medición de la presión atmosférica sobre una superficie con graduación.
La precisión con la que mide un barómetro no es lo que realmente interesa para poder llegar a una predicción de los Elementos del Clima, lo que importa es la oscilación de la presión que se observa durante el paso del tiempo. Para calcular esta oscilación de la presión en relación con el tiempo, se usa un aparato que se llama barógrafo. El barógrafo puede medir la presión y también, va mostrando las fluctuaciones mostrando una gráfica en un período de tiempo.
Unidades de Presión Atmosférica y equivalencias
Las unidades de presión atmosférica y sus medidas equivalentes son las siguientes:
- Baria: es la presión que ejerce la fuerza de un DINA por centímetro cuadrado.
- Bar: un bar es el equivalente a 1.000.000 de barias.
- Milibar: es una unidad de presión que equivale a una milésima parte de un bar y que es igual a 1000 barias.
- Hectopascal: un hectopascal tiene exactamente el mismo valor que un milibar, y ambas unidades se usan de forma indistinta de manera frecuente.
Por convención de los expertos en la materia, se adoptó la expresión de 760 mm como la medid de la presión normal, considerando que esta medida es tomada a nivel del mar, con una temperatura de 0°C y a una latitud de 45°. Entonces la fórmula expresada sería de la siguiente manera: 760 mm = 1.013,2 mb = 1013,2 hPa = 1 atmósfera
El movimiento del aire y la formación del viento
Esta relación va a depender del tipo de presión que exista en la zona de que se trate:
- Zona de Baja presión: Por causa de la luz del sol, la superficie terrestre se calienta y, por transferencia, calienta el aire presente. Cuando el aire se calienta, se propaga y, por razón de la propagación, posee una menor medida de aire frío. El efecto de esto es que el aire caliente se sube y crea una zona de baja presión. Al mismo tiempo, el aire caliente que va subiendo del suelo comienza a enfriarse a medida que asciende en altura. Pero ese aire que se enfría se vuelve denso y desciende, dando origen a una zona de alta presión.
- Zona de Alta presión: En una zona de alta presión, que es llamada igualmente anticiclón, las masas de aire descienden de forma extensa. Mientras desciende, el aire sufre de un calentamiento por estar cerca de la superficie de la tierra. Este calentamiento tiene como efecto que no pueda haber condensación y, en consecuencia, no se producen nubes. Cerca del suelo, el aire corre hacia fuera del anticiclón en la dirección de la depresión.
La diferencia de presión entre una zona de alta y una de baja presión crea un movimiento. En las zonas de baja presión, cuando al aire asciende, se crea un vacío que es llenado por el aire que baja y que proviene de la zona de alta presión y que busca un lugar al cual dirigirse. Ese movimiento origina corrientes de aire que se mueven siempre de las zonas de alta presión a las zonas de baja presión y se forma el viento.
Las Isobaras
De forma continua, se efectúan distintas mediciones de presión de manera simultánea en distintos lugares de la tierra y con esas mediciones se van dibujando líneas que unen puntos que tienen las mismas medidas o valores de presión. Estas líneas reciben el nombre de líneas isobaras. Por ello, las isobaras son líneas que juntan puntos de la misma presión en un determinado momento.
Cuando se dibujan y analizan las isobaras, se puede observar que hay áreas de altas y bajas presiones. Estos esquemas o sistemas de presión se encuentran directamente vinculadas con el tiempo que hace en la superficie de la tierra. Lo usual es que las altas presiones produzcan un clima agradable y las bajas presiones son asociadas con un clima inestable y, ocasionalmente, con lluvias.
En un esquema de isobaras, mientras más chico sea el círculo de un área de baja presión, la presión será menor. Así, mientras las isobaras se alejan más del centro, será mayor la presión de aire. En una zona área de alta presión, será a la inversa. Mientras más alta es la presión en el centro del anticiclón, a medida que se aleja de él, disminuirá la presión.
- Borrasca: Las zonas de baja presión se representan con la letra B en un mapa o esquema de isobaras. También se les llama borrasca, depresión o ciclón extra tropical. En las áreas de baja presión, el valor de presión aminora en la medida en que se acerca al centro.
En esa zona, el viento va a girar a la izquierda, en dirección contraria a las agujas del reloj, si nos encontramos en el hemisferio norte, con un ángulo que se encontrará entre unos 25° a 35° de la línea de isobara hacia el corazón de la depresión. Si nos encontramos en el hemisferio sur girará hacia la derecha pero con el mismo ángulo. Un dato curioso es que usualmente las borrascas se mueven de oeste a este.
- Anticiclón: Las áreas de alta presión también son llamadas anticiclón y se designan con la letra A. En un anticiclón la presión es superior a los 1013 mb y va en aumento a medida que se va acercando a su centro. El viento se mueve, en el hemisferio norte, al contrario de las agujas del reloj y en el hemisferio sur, en el mismo sentido que las agujas del reloj, siempre con un ángulo de giro que se encuentra entre los 25° y los 35° de la línea de la isobara hacia el exterior del centro del anticiclón.
Los anticiclones acostumbran a quedarse estacionarios y actúan como escudos al paso de los frentes. Un ejemplo de ello es el sistema de anticiclón de las islas azores, que se mantiene inamovible en época de verano, dando lugar al tiempo de sol veraniego en España y con escasas lluvias, que normalmente ocurren con más frecuencia en el norte de la península ibérica.
Historia de la Presión Atmosférica
En los tiempos ancestrales, no tenían idea de que el aire tenía un peso. Pensaban que se trataba de un cuerpo que, por su naturaleza, tenía la tendencia a ascender, explicándose esta subida de los líquidos en las bombas por el horror vacui, que quiere decir horror al vacío, que es una tendencia de la naturaleza.
En el momento en que unos jardineros italianos se empeñaron en querer hacer subir agua aspirando con una bomba de hélice, se dieron cuenta de que no se podía superar la altura de 10,33 m, que con la escala de medición inglesa son unos 34 pies.
Al consultar con Galileo Galilei, se determinó que este que el horror de la naturaleza al vacío era limitado por una fuerza equivalente al peso de 10,33 m de agua, que es el equivalente a un 1 atm de presión, y se le puso el nombre a esa altitud de altezza limitatíssima.
Ya en 1643, Torricelli agarró un tubo de vidrio de un metro de largo y lo llenó con mercurio. Mantuvo el tubo obstruido con un dedo, le dio la vuelta y lo introdujo en una vasija llena de mercurio. Cuando quitó el dedo pudo comprobar que el mercurio descendía hasta que se formó una columna cuya altura era 13,6 veces más pequeña que la que se observada al efectuar el mismo experimento con agua.
Como Torricelli sabía que el mercurio es 13,6 veces más pesado que el agua, entonces pudo deducir que ambas columnas de líquido estaban soportando el mismo peso, llegando a la conclusión de que sólo el aire era lo que podía inducir esa fuerza.
Después del fallecimiento de Torricelli, Pascal oyó sobre sus experimentos, por intermedio del Padre Mersenne, quién los expuso en una publicación. Aunque en principio aceptaba la idea del horror al vacío de la naturaleza, no tardó con las Aportaciones de Blaise Pascal en cambiar de opinión al darse cuenta de los resultados de los experimentos que efectuó.
Usando un tubo curvado y utilizándolo de manera que la atmósfera no pudiera influir sobre el líquido, pudo observar que las columnas alcanzaban el mismo nivel. Pero, en cuanto se accedía a la acción de la atmósfera en uno de los extremos, el nivel cambiaba.
Estos resultados le llevaron a poder efectuar una experimentación definitiva, que consistió en llevar un barómetro a diferentes alturas y comprobar si se trataba verdaderamente del peso del aire el que influía en la ascensión del líquido en el tubo. Entonces escribió a su cuñado Perier expresando una hipótesis según la cual si el nivel del mercurio es menor en lo alto de una montaña que bajo ella, la gravedad y la presión de aire deben ser la causa de este movimiento.
En 1648, Perier, siguiendo la hipótesis de su cuñado, se animó a efectuar la experiencia, subiendo a la cumbre del Puy-de-Dôme. Al comprar las medidas realizadas en la cima, a unos 1000 metros, y en la base, esta última tomada por el padre Chastin, encontraron una diferencia de tres líneas y media entre ambas. Así la teoría del horror al vacío de la naturaleza fue descartada en forma definitiva y se pudo comprobar que el aire tenía peso.
Ciertamente a Pascal, Perier y Chastin se debe la realización del experimento, pero fue Descartes quien, en una carta que escribió en 1638, doce años antes del experimento de Torricelli, ya había sostenido que el aire tenía peso, y lo comparó con una gran colcha de lana que arropa la tierra más arriba de las nubes y el peso de esa lana debería presionar sobre el mercurio, impidiendo que descienda la columna mercurial.
Sin embargo, la idea de la presión atmosférica no comenzó a esparcirse hasta la demostración del año 1654, del burgomaestre e inventor Otto von Guericke.