Atmosfærisk trykk

Aneroidbarometer , et instrument for å måle atmosfærisk trykk. Vi kan observere at det høyeste trykket markert av barometeret sammenfaller med det engelske begrepet fair (good weather, anticyclonic, without clouds or stabil weather, altså uten endringer) mens det laveste trykket indikerer plutselige værendringer, syklonisk, med vind mer eller mindre sterk og ofte intens regn (regn). Mellomsonen tilsvarer trykket, også mellomliggende, som ligger i sonen som kalles endring, som indikerer endringen fra godt vær til overskyet og vind- eller regnvær og omvendt.

Atmosfærisk trykk er kraften per arealenhet som utøves av luften som danner atmosfæren på jordoverflaten . ]

Verdien av atmosfærisk trykk over havet er 1013,25 hPa. ]

Atmosfærisk trykk på et punkt sammenfaller tett med vekten av en statisk luftsøyle med enhetstverrsnitt som strekker seg fra det punktet til den øvre grensen av atmosfæren.

Siden lufttettheten avtar med økende høyde, kan ikke denne vekten beregnes med mindre variasjonen av lufttettheten som funksjon av høyde eller trykk kan uttrykkes, så det er ikke lett å foreta en eksakt beregning av atmosfærisk trykk på et sted på jordens overflate. I tillegg varierer både temperaturen og lufttrykket kontinuerlig, i tidsmessig og romlig skala, noe som gjør beregningen vanskelig.

Du kan få et mål på det atmosfæriske trykket på et gitt sted, men du kan ikke trekke mange konklusjoner fra det; Imidlertid lar variasjonen av nevnte trykk over tid oss ​​få nyttig informasjon som sammen med andre meteorologiske data (atmosfærisk temperatur, fuktighet og vind), kan gi et ganske nøyaktig bilde av været på det stedet og til og med en prognose. kort sikt av det.

Trykkvariasjoner

Atmosfærisk trykk på et gitt sted opplever variasjoner knyttet til væretendringer . På den annen side, på et gitt sted, avtar atmosfærisk trykk med høyden , som sagt. Atmosfærisk trykk avtar med en hastighet på 1  mmHg eller Torr for hver 10  m høyde ved nivåer nær havnivået. I praksis brukes noen instrumenter, kalt høydemålere , som er enkle aneroidbarometre kalibrert i høyder; Disse instrumentene er ikke særlig presise.

Atmosfærisk trykk varierer også etter breddegrad. Det laveste atmosfæriske trykket ved havnivå nås på ekvatoriale breddegrader. Dette skyldes jordens ekvatorialbule: litosfæren buler ved jordens ekvator, mens hydrosfæren er enda mer svulmende, slik at kysten av ekvatorialsonen er flere km lenger fra jordens sentrum enn i tempererte soner og spesielt i polarsonene. Og på grunn av dens lavere tetthet er atmosfæren mye tykkere ved jordens ekvator enn hydrosfæren, så den er mye tykkere enn den er i tempererte og polare områder. Av denne grunn er ekvatorialsonen det permanente domenet for høyt atmosfærisk trykk av dynamiske årsaker avledet fra jordens rotasjon. Også av denne grunn synker den atmosfæriske temperaturen i den tempererte sonen én grad for hver 154 m høyde i gjennomsnitt, mens i den intertropiske sonen når denne tallet omtrent 180 m høyde.

Det normaliserte atmosfæriske trykket, 1 atmosfære , ble definert som det gjennomsnittlige atmosfæriske trykket ved havnivå, som ble tatt til å være nøyaktig 101.325  Pa eller 760  Torr . Fra og med 1982 anbefalte imidlertid IUPAC at når de spesifiserte de fysiske egenskapene til stoffer, skulle " standardtrykk " defineres som nøyaktig 100  kPa eller (≈750.062 Torr). Bortsett fra å være et rundt tall, har denne endringen en praktisk fordel fordi 100 kPa tilsvarer en omtrentlig høyde på 112 meter, som er relativt nær verdensbefolkningsgjennomsnittet på 194 m. ]

Historikk

Torricellis eksperiment med et rør og kvikksølv .

I gamle tider var de langt fra å mistenke luftens vekt. De betraktet det som en kropp som i sin natur hadde en tendens til å stige, og forklarer økningen av væsker i pumper med horror vacui , " horror of the void ", som naturen har .

Da noen italienske gartnere ønsket å heve vann ved å suge med en propellpumpe, fant de ut at de ikke kunne overstige en høyde på 10,33 m (ca. 34  fot ). Da Galileo ble konsultert , bestemte han at naturens redsel i et vakuum var begrenset til en kraft tilsvarende vekten av 10,33 m vann (som tilsvarer 1 atm trykk), og han kalte den høyden altezza limitatissima.

I 1643 tok Torricelli et meterlangt glassrør og fylte det med ( kvikksølv ). Holdt røret lukket med fingeren, snudde han det og slapp det ned i et kar med kvikksølv. Da han fjernet fingeren, bekreftet han at metallet sank ned til det dannet en søyle hvis høyde var 13,6 ganger mindre enn den som ble oppnådd ved å utføre eksperimentet med vann. Siden han visste at kvikksølv var 13,6 ganger tyngre enn vann, utledet han at begge væskesøylene støttet den samme motvekten, og mistenkte at bare luft var i stand til å utføre denne kraften .

Etter Torricellis tidlige død, nådde eksperimentene hans ørene til Pascal , gjennom far Mersenne , som gjorde dem kjent ved hjelp av en avhandling, for tiden deponert i Paris. Selv om han i utgangspunktet godtok ugyldig skrekk- teorien , tok det ikke lang tid før Pascal ombestemte seg etter å ha observert resultatene av eksperimentene han utførte. Ved å bruke et buet rør og bruke det på en slik måte at atmosfæren ikke hadde noen innvirkning på væsken, observerte han at søylene nådde samme nivå. Men når atmosfærens handling ble tillatt i en av grenene, varierte nivået.

Kvikksølvbarometer, som det som ble brukt av Pascal for å måle atmosfærisk trykk.

Disse resultatene førte til at han tok tak i det definitive eksperimentet, som besto av å transportere barometeret til forskjellige høyder og sjekke om det virkelig var vekten av luften som bestemte stigningen til væsken i røret. Han skrev til Perier, en av hans slektninger, den 15. november 1647, om det projiserte eksperimentet, og sa:

Hvis det skjer at høyden på det levende sølvet er mindre på toppen av fjellet enn under, vil det nødvendigvis bli utledet at tyngdekraften og lufttrykket er den eneste årsaken til denne suspensjonen av det levende sølvet, og ikke grusomheten til tomrommet , fordi det er sant at det er mye mer luft enn ved foten av fjellet enn ved toppen av fjellet.

Den 19. september 1648 oppfylte Pelier svogerens ønske og utførte eksperimentet ved å stige opp til toppen av Puy-de-Dôme . Ved å sammenligne målingen som ble gjort på toppen, som ligger i en høyde på 500  toises (ca. 1000 m), med basen, tatt av far Chastin, fant de en forskjell på tre og en halv strek mellom de to. Ideen om horror vacui ble definitivt forlatt: luften var tung.

Det er ingen tvil om verdien av å gjennomføre eksperimentet; Det var imidlertid Descartes som i et brev skrevet i 1638, tolv år før Torricellis eksperiment, allerede uttalte at:

Luften er tung, den kan sammenlignes med et enormt teppe av ull som omslutter jorden til bortenfor skyene; vekten av denne ullen komprimerer overflaten av kvikksølvet i tanken, og hindrer kvikksølvsøylen i å synke.

Begrepet atmosfærisk trykk begynte imidlertid ikke å spre seg før demonstrasjonen, i 1654, av borgermesteren og oppfinneren Otto von Guericke , som med sine Magdeburg-halvkuler fengslet datidens offentlighet og kjente mennesker.

Atmosfærisk trykk og høyde

Høyden modifiserer både temperaturen og det atmosfæriske trykket og dets effekter ved å modifisere luftens tetthet. Fenomenet er veldig enkelt: luften varmes opp i kontakt med jordoverflaten, både i den faste delen og på overflaten av hav og hav, spesielt i sistnevnte tilfelle. Ved oppvarming stiger luften fordi den avtar i tetthet og derfor i trykk og stiger til tettheten til den stigende luftsøylen er balansert med omgivelsene på et høyere nivå. Å forstå denne prosessen er imidlertid mye mer kompleks, siden trykkvariasjoner ikke utelukkende avhenger av høyden, men av andre faktorer som større eller mindre luftfuktighet eller breddegrad, som vesentlig endrer den større eller mindre tykkelsen på atmosfæren av dynamiske årsaker: denne tykkelsen er maksimum i ekvatorialsonen på grunn av sentrifugalkraften til jordens rotasjon i nevnte sone og derfor mindre ved polene. Forholdet mellom lufttetthet og høyde ga opphav til oppfinnelsen av høydemåleren , som ikke er noe mer enn et aneroidbarometer gradert i høydemeter i stedet for enheter for atmosfærisk trykk. Det ble snart sett at det å flytte høydemåleren langs en meridian også endret atmosfæretrykket, selv om vi alltid var på havnivå. Den logiske konklusjonen var at høyden på havnivået varierer i henhold til breddegraden, er høyere enn høyden (og derfor lavere trykket), langs terrestriske ekvator, som er omkretsen like langt fra polene, dannet av punktene lengst fra sentrum av jorden, og indikerer dermed det som er kjent som ekvatorialbulen på planeten vår.

En 46-sekunders video produsert av NASA forklarer kort hva atmosfærisk trykk er og hvorfor astronautenes trykkdrakter er fylt med luft ved normalt trykk på jorden, siden det ikke er noen atmosfære i verdensrommet. ]

Atmosfærisk stabilitet og ustabilitet

Sammenløpet av Tapajós-elven med Amazonas, viser i de respektive flomkanalene og slettene en nesten absolutt mangel på skyer, noe som indikerer en sone med atmosfærisk stabilitet eller antisyklon på grunn av nedgang eller innsynkning av kald luft, som er tyngre. Denne antisyklonsonen som faller sammen med elvenes løp skyldes diatermi-fenomenet og høytrykkssonen over elvene, hvis mangel på skyer skyldes at det ikke er konveksjon der .

Når luften er kald, trekker den seg sammen, dens tetthet øker, og derfor synker den, øker trykket og forårsaker barometrisk eller antisyklonisk stabilitet : en rolig sone dannes dermed, det vil si uten vind, siden den kalde luften og tungen går sakte ned. i sirkulær retning og begynner å rotere nesten umerkelig med klokken på den nordlige halvkule og mot klokken på den sørlige halvkule. Da dannes det en antisyklon . Når luften er varm, stiger den, reduserer trykket og forårsaker ustabilitet . Dermed dannes en syklon eller storm .

Kald og varm luft blandes heller ikke umiddelbart, på grunn av forskjellen i tettheter; og når de er på overflaten, skyver den kalde luften den varme luften opp og forårsaker et trykkfall og ustabilitet, på grunn av dynamiske årsaker. En syklon, eller dynamisk storm, dannes deretter. Dette kontaktområdet er det som kalles fronten .

Et helt spesielt tilfelle av meteorologisk stabilitet og ustabilitet oppstår i løpet av morgentimene i store elver og deres flomsoner, som kan sees på satellittbildet av sammenløpet av Tapajós-elven (mot sør, identifisert av den mørke fargen på vannet , som indikerer mangel på suspenderte sedimenter og en høy andel humussyrer fra vegetasjonen) med Amazonas, med lyst vann på grunn av den store mengden leirholdige sedimenter den inneholder. Som man kan se, har ikke antisyklonsonen den typiske sirkulære formen, men kan tilpasses formen til elvene. Og grunnen til dette, forklart av fenomenet diatermi , er at vannet i elvene og den omkringliggende jorda absorberer solstråling om morgenen, noe som hindrer oppvarming av luften i området der det er vann. , enten i elveleiet eller i jorden rundt. Og i løpet av natten er vannet varmere enn luften, og det er da skyer dannes og stiger, og reverserer situasjonen (med skyer i elvesonen og uten dem i områdene rundt). Det kan også ses at i området hvor skogen er avskoget er det heller ingen skyer, siden eksistensen av vann på elvebredden ikke er direkte relatert til vegetasjonen, men til mengden vann som infiltreres i jorda som , i de umiddelbare områdene til elvene er permanent sikret av freatisk tilførsel av nevnte jord.

Se også

• Luft
• Høydemåler
• Konveksjon
• Diatermancy
• atmosfærisk dynamikk
• Isobar
• manoskop
• Meteorologi
• Innsynkning (meteorologi)
• Enheter for trykkmåling og deres omregningsfaktorer

Bibliografi

• Ortega, Manuel R. (1989-2006). Fysikkforelesninger (4 bind) . Monytex. ISBN 84-404-4290-4 , ISBN 84-398-9218-7 , ISBN 84-398-9219-5 , ISBN 84-604-4445-7 . 
• Resnick, Robert & Halliday, David (2004). Fysikk 4 . CECSA, Mexico. ISBN  970-24-0257-3 . 
• Tipler, Paul A. (2000). Fysikk for naturvitenskap og teknologi (2 bind) . Barcelona: Red. Jeg snudde. ISBN  84-291-4382-3 . 

Eksterne lenker

• Wikimedia Commons er vert for et mediegalleri om atmosfærisk trykk .