Atmosfera se menţine în jurul Pământului datorită forţei de atracţie gravitaţională a acestuia şi apasă asupra lui pr in greutatea proprie. Acestă forță de apăsare a aerului pe suprafața terestră se numește presiune atmosferică sau presiunea aerului atmosferic. Formula presiunii atmosferice este: Presiunea medie a aerului exer citată pe o suprafaţă de 1 cm². În situația temperaturii egală cu O°, la latidudinea de 45° și nivelul 0 al mă rii este egală cu presiunea exercitată de o coloană de mercur (Hg) înaltă de 760 mm cu secțiunea de 1 cm². Această valoare este considerată presiunea atmosferică normală și egală cu 1013,25 hPa.
Ea se exprimă în mm Hg (milimetri coloană mercur), mbar (milibar) sau hectopascal. P=F/S, unde P este presiunea, F forța de apăsare și S suprafața asupra căreia acționează forța F; Unitățile de măsură pentru presiune sunt: a. milimetrul coloană de mercur ( mmHg ) sau inch-ul coloană de mercur ( inchHg ); b. milibarul ( 1b = 1000 mb ) sau hectoPascalul ( hPa = 100 Pa ). - Pa = N/m²; - 1 mb = 1 hPa; - 1mmHg = 4/3 hPa = 1.33 hPa; - 1 hPa = 3/4 mmHg = 0.75 mmHg; 760 mmHg = 29.92 inchHg.
În anul 1643, fizicianul italian Torricelli (1608-1647) a folosit un tub de sticlă pe care l-a umplut cu mercur; răsturnâ nd apoi tubul într-un vas care conț inea de asemenea mercur, a constatat că mercurul din tub coboară până la un nivel oarecare. Concluzia trasă este c ă greutatea coloanei de mercur din tubul ră sturnat î n vasul cu acelaș i lichid face echilibrul presiunii aerului care se exercită pe supr afața liberă a mercurului din vas (Fig 2.1.). Variațiile înălțimii acestei coloane corespund variațiilor presiunii atmosferice. Pe baza experienței lui Torricelli se perfecționează mai târziu un instrument de mă surare a presiunii atmosferice și anume barometrul cu mercur. Fig 2.1.
Experiența lui Torricelli Un alt instrument de mă surare a presiunii atmosferice este barometrul metalic sau aneroid care funcționează pe baza proprietăților elastice ale unor membrane metalice. Pe principiul barometrului metalic sunt construite barografele (barometre î nregistratoare). Acestea ne ajută să urmărim variația continuă a presiunii atmosferice în timp și a afla ulterior care a fost presiunea la un moment dat.
Variațiile presiunii atmosferice
Variațiile temporare: Sunt periodice, zilnice, anuale, neperiodice sau accidentale Variațiile periodice zilnice: Variația diurnă a presiunii atmosferice poate atinge 1 mb în zonele temperate și 3 mb la tropice. În timpul unei zile (24 ore), presiu nea atmosferică prezintă o dublă oscilație cu două maxime și două minime, asfel orele 04-10 și 16-22 și scade între orele 10-16 și 22-04 atingând astfel două maxime la orele 10 și 24 și respectiv două minime la o rele 04 ș i 16 (Fig 2.5). Diferența dintre maxima de dimineață și minima de după amiază se numește amplitudine zilnică a presiunii, iar cea dintre maxim a de seară și minima de dimineață se numeș te amplitudine nocturnă a presiunii.
Dubla oscilație diurnă a presiunii poate fi de natură termică sau dinamică. Variația diurnă a presiunii este influențată de caracterul suprafeț ei. Ea e ste influențată de apă, uscat, altitudinea reliefului. Fig 2.5. Variația diurnă a presiunii Variațiile sezoniere: pe continente pres iunea este ridicată iarnă și scă zută vara, în timp ce pe mări și oceane se constată o presiune ridicată vara și scăzută iarna. Variațiile accidentale sunt mai importante deoarece sunt legate de caracterul timpului; acestea sunt produse de perturbaț iile atmosferice și pot atinge valori mari, chiar de peste 10 mb, într-un timp foarte scurt.
Variațiile temporare neperiodice Se mai numesc ș i perturbații și pot apărea de la o zi la alta, determinate de temperatura aerului ș i de activitatea sistemelor barice (cicloni ș i anticicloni). În cadrul acestei variații neperiodice ale presiunii atmosferice se înregistrează valori extreme. Pe glob maxima abosolută (1078. 3 mb) s-a înregistrat î n luna ianuarie a anului 1990 la Barnaul în Siberia (Anticiclonul Siberian) iar valoarea minima aboslută (884 mb) la Murato în Japoni a (în cadrul unui taifun).
Variațiile presiunii în altitudine Presiunea atmosferică scade odată cu creșterea altitudinii din cauza scăderii densității aerului și a scurtă rii coloanei de aer odată cu creșterea altitudinii, însă această scă dere nu este liniară. Scăderea este mai rapidă în atmosfera inferioară, unde aerul este mai dens, și mai lentă în straturile superioare unde densitatea este mai mică. Presiunea scade mai repede într-o masă de aer rece decât în una caldă. Treapta barică este dată de valoarea înălțimii care trebuie urcată pentru ca presiunea să scadă cu 1 mb.
Această treaptă barică variază astfel: a. la nivelul mediu al mă rii (MSL – Mean Sea Level) sunt necesari 8.4 m ( 27 ft ) pentru o variație a presiunii de 1 mb; b. la 5500 m sunt necesari 16 m pentru o variație a presiunii de 1 mb; c. la 11000 m sunt necesari 32 m pentru o variație a presiunii de 1 mb. Notă: În condiții standard, la altitudinea 11.780 m (38.662 ft) avem presiunea 200 mb 9.160 m (30.065 ft) – 300 mb 5.510 m (18.289 ft) – 500 mb 3.010 m ( 9.882 ft) – 700 mb 1.460 m ( 4.781 ft) – 850 mb
Tipuri de presiuni
QFE reprezintă presiunea atmosferică măsurată cu barometrul la cota aerodromului. QFF reprezintă presiunea atmosferică măsurată la cota aerodromului și redusă la nivelul mediu al mării, considerând temperatura constantă, cea la care se face măsurarea. QNH reprezintă presiunea atmosferică măsurată la cota aerodromului și redusă la nivelul mediu al mării, considerâ nd gradientul de temperatură din atm osfera standard (valoarea citită pe barometru la temperatura stației este cor ectată, fiind adusă la valoarea corespunză toare temperaturii standard, apoi este modificată ținând cont de diferenț a de n ivel dintre stație și nivelul mării). QNE (STD) reprezintă presiunea de referința de 1013.25 mb (hPa). Fig 2.6 Înălțimi și altitudini