Ciśnienie atmosferyczne

Barometr - przyrząd do pomiaru ciśnienia powietrza

Ciśnienie atmosferyczne to stosunek wartości wektora siły, z jaką słup powietrza naciska na powierzchnię ziemi do powierzchni na jaką dany słup naciska (por. ciśnienie). Co za tym idzie, w górach ciśnienie jest niższe, gdyż słup ten jest mniejszy, a na nizinach ciśnienie jest wyższe.

W ujęciu molekularnym ciśnienie jest wynikiem chaotycznego ruchu cząstek atmosfery (por. równanie Clapeyrona). W ujęciu mechaniki płynów równoważy siłę grawitacji ciała niebieskiego.

Spis treści

[edytuj] Ziemia

[edytuj] Ciśnienie i pogoda

Huragan Wilma 19 października 2005 – 882 hPa w oku

Na podstawie średniej wielkości ciśnienia atmosferycznego na Ziemi na poziomie morza wprowadzono jednostkę ciśnienia – atmosferę – równą 1013,25 hPa. Ciśnienie atmosferyczne może się jednak zmieniać pod wpływem zjawisk pogodowych.

W Polsce 16 grudnia 1997 zanotowano 1054 hPa w Suwałkach. Inne rekordy to 1051,1 hPa 22 stycznia 2006 roku, 1050 hPa 3 stycznia 1993 roku i 1048 hPa 10 grudnia 1991 roku, najniższe zaś (965,2 hPa) notowano 26 lutego 1989 w Szczecinie i Łodzi, w Białymstoku 1 marca 2008 roku - 962 hPa.

Najwyższe zarejestrowano 19 grudnia roku 2001 w miejscowości Tosontsengel w Mongolii – wyniosło wtedy 1086 hPa^[1]. Natomiast najniższe znormalizowane ciśnienie atmosferyczne, wynoszące 870 hPa, spowodowane przejściem tajfunu Tip, zarejestrowano 12 października roku 1979 na Północnym Pacyfiku. Dla Oceanu Atlantyckiego rekord padł 19 października 2005 roku. W oku huraganu Wilma, który potem spustoszył Florydę, zanotowano ciśnienie 882 hPa^[1].

[edytuj] Ciśnienie i wysokość

Zobacz więcej w osobnym artykule: Wzór barometryczny

Wykres zależności ciśnienia powietrza od wysokości n.p.m

Ciśnienie powietrza zmienia się w przybliżeniu wykładniczo wraz z wysokością n.p.m. Powietrze staje się coraz rzadsze i chłodniejsze. Jego ciśnienie może być przedstawione w postaci następującego przybliżonego wzoru:

$\log_{10}p \approx 5 - \begin{matrix}\frac{1}{16}\end{matrix}h$ lub $p \approx 10^{5 - h/16}$

gdzie:

p - ciśnienie atmosferyczne w Pa
h - wysokość n.p.m. w km

Ciśnienie na wysokości 0 n.p.m., p(0), wynosi ok. 10⁵ Pa (101325 Pa), stąd dla wysokości h otrzymamy:

$\log_{10}\left(\frac{p}{p(0)}\right) \approx -\begin{matrix}\frac{1}{16}\end{matrix}h$ lub $p \approx p(0) \cdot 10^{- h/16}$

Przykładowo, ciśnienie na wierzchołku Mount Everest (8848 m n.p.m.) wynosi ok. 280 hPa, czyli jest w przybliżeniu 3,5 raza mniejsze niż na poziomie morza. Natomiast połowa ciśnienia z poziomu morza, czyli 500 hPa, występuje na wysokości ok. 4800 m n.p.m. Ciśnienie rzeczywiste przeliczone do wysokości poziomu morza nazywa się ciśnieniem znormalizowanym.

[edytuj] Ciśnienie powietrza

Należy odróżnić faktyczne ciśnienie powietrza w danej miejscowości od podawanego w prognozach pogody. O tym pierwszym jest mowa w akapicie "ciśnienie i wysokość" (maleje ono szybko wraz z wysokością). To drugie jest ciśnieniem, jakie wystąpiłoby danego dnia w danej miejscowości, gdyby znajdowała się ona na poziomie morza - i tego właśnie ciśnienia dotyczy informacja podana w akapicie "ciśnienie i pogoda".

Ciśnienia powietrza nie należy mylić z zawartością tlenu w powietrzu, która się zmienia zgodnie z tą samą krzywą (np. 50% ciśnienia tlenu z poziomu morza występuje na 4800 m n.p.m.). Innymi słowy, jeśli w atmosferze jest 21% tlenu na poziomie morza, to na wysokości 4800 m n.p.m. będzie go też 21%, ale pod mniejszym ciśnieniem - więc jego ciśnienie parcjalne (cząstkowe) będzie tylko 0,105 atm. Pamiętać należy, że za granicę omdlenia przyjmuje się 0,16 atm (zawartość tlenu 16% przy normalnym ciśnieniu).

Przypisy

↑ ^1,0 ^1,1 Christopher C. Burt: Extreme Weather, A Guide & Record Book. W. W. Norton & Company, 2004. ISBN 0-393-32658-6.

[edytuj] Inne ciała niebieskie

Ciało niebieskie	Ciśnienie atmosferyczne (hPa)
Wenus	93000
Ziemia	1013,25
Mars	7 – 9
Jowisz	70
Saturn	140
Tytan	146,7
Uran	120 (poziom chmur)
Neptun	<< 10¹¹ (powierzchnia)

W Układzie Słonecznym wśród planet skalistych ciśnienie atmosferyczne większe od śladowego mają tylko trzy ciała:

Wenus - ciśnienie na powierzchni jest znacznie większe niż na Ziemi - prawie sto razy. Aby znieść ciśnienie atmosferyczne panujące na Wenus, człowiek musiałby skorzystać z urządzenia podobnego do batyskafu. Atmosfera drugiej planety do Słońca ma ciśnienie takie, jakie można spotkać w ziemskich oceanach na głębokości 900 m.
Ziemia,
Mars - Ciśnienie jest 100 razy mniejsze niż na Ziemi. W takich warunkach woda paruje i dlatego na tej planecie ciecz niezbędna dla istnienia życia obecnie istnieje tylko w postaci lodu na biegunach oraz śladowych ilości pary.

Gazowe olbrzymy są pozbawione wyraźnej powierzchni, na której dałoby się mierzyć ciśnienie. Na poziomie chmur ciśnienie atmosferyczne na Jowiszu, Saturnie, Neptunie i Uranie jest zbliżone do ziemskiego. Planety gazowe posiadają niewielkie skaliste jądra. Przy ich powierzchni ciśnienie może być miliard razy większe niż na Ziemi. Jedyny księżyc, na którym ciśnienie atmosferyczne jest zauważalne to Tytan krążący wokół Saturna. Małe lodowe ciała takie jak Pluton, czy komety albo asteroidy posiadają tylko śladowe atmosfery, których ciśnienie atmosferyczne jest mniejsze niż w "próżni", która da się wytworzyć w przeciętnym laboratorium.