Εξηγούμε τι είναι η ατμοσφαιρική πίεση, γιατί ποικίλλει και πώς ανακαλύφθηκε. Επίσης, πώς μετριέται και ποιες μονάδες χρησιμοποιούνται.
Τι είναι η ατμοσφαιρική πίεση;
Η ατμοσφαιρική πίεση ή βαρομετρική πίεση είναι η δύναμη που ασκείται από το σύνολο των μικτών αερίων που αποτελούν το ατμόσφαιρα, στην επιφάνεια της γης και τα στοιχεία που βρίσκονται σε αυτήν. Αυτή η δύναμη δίνεται ανά μονάδα επιφάνειας, δηλαδή είναι ισοδύναμη με το βάρος της στήλης του αέρας που εκτείνεται από ένα σημείο της επιφάνειας της Γης μέχρι τα ανώτερα όρια της ατμόσφαιρας.
Η ατμοσφαιρική πίεση και οι διακυμάνσεις της σε μια χρονική περίοδο αποτελούν συνήθη δεδομένα στη μελέτη του καιρός ατμοσφαιρικός. Ωστόσο, ο αέρας ποικίλλει από πυκνότητα καθώς απομακρύνεται από το έδαφος και επηρεάζεται επίσης από το θερμοκρασία, επομένως συνήθως δεν είναι εύκολο να υπολογιστεί η ατμοσφαιρική πίεση ενός συγκεκριμένου σημείου με μεγάλο περιθώριο βεβαιότητας.
Στην αρχαιότητα, η ίδια η ιδέα της ατμοσφαιρικής πίεσης ήταν άγνωστη και οι καθημερινές επιπτώσεις της, όπως ο πρακτικός περιορισμός της ανάβασης ορισμένων υλικών, θεωρούνταν ως απόδειξη της horror vacuis, δηλαδή ο «τρόμος του κενού» που εκδηλώνεται από το φύση, αφού θεωρήθηκε ότι ο αέρας έλειπε βάρος και αυξήθηκε από μόνη της.
Αυτό συνέβαινε μέχρι που, το 1643, το βάρος του αέρα ανακαλύφθηκε από τον Ιταλό φυσικό Evangelista Torricelli (1608-1647), μέσω του πρώτου πειράματα που οδήγησε στη δημιουργία του βαρόμετρου. Το πιο διάσημο πείραμά του συνίστατο στη σύγκριση της συμπεριφοράς του υδραργύρου και Νερό με την εισαγωγή σε ένα κυρτό σωλήνα στο άκρο, γνωστό σήμερα ως σωλήνας Torricelli.
Οι εμπειρίες του εξυπηρέτησαν τον Γάλλο πολυμαθή Blaise Pascal (1623-1662), για να μετρήσει το βάρος του ατμοσφαιρικού αέρα σε διαφορετικές γεωγραφικές τοποθεσίες και υψόμετρα, όπως η κορυφή του ηφαιστείου Puy-de-Dome στη νότια Γαλλία. Αλλά μόλις το 1654, χάρη στα πειράματα με τα ημισφαίρια του Μαγβούργου του Γερμανού φυσικού Otto von Guericke (1602-1686), αποδείχθηκε δημόσια η ύπαρξη ατμοσφαιρικής πίεσης.
Μονάδες ατμοσφαιρικής πίεσης
Η ατμοσφαιρική πίεση είναι πρώτα και κύρια μια μορφή πίεσης, επομένως μετριέται στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI) σε Pascals (Pa), μια μονάδα που αποτίει φόρο τιμής στον Γάλλο φυσικό και νοείται ως η πίεση που ασκείται από μια δύναμη 1 newton (N) σε μια επιφάνεια 1 τετραγωνικού μέτρου (m2) κάθετη προς αυτόν, δηλαδή , : Pa = kg / m.s2.
Ωστόσο, για τη μέτρηση της ατμοσφαιρικής πίεσης, είναι σύνηθες να χρησιμοποιούνται άλλοι τύποι μονάδων, όπως ατμόσφαιρες (atm), bars (b), millibar (mb) ή χιλιοστά υδραργύρου (mmHg). Κάθε ένα αξίζει μια ξεχωριστή εξήγηση:
- 1 ατμόσφαιρα είναι η πίεση που ασκεί ο αέρας για να εξισορροπήσει 760 mm υδραργύρου υπό κανονικές συνθήκες στην επιφάνεια της γης, και ισοδυναμεί με 101.300 Pa.
- 1 bar (από την ελληνική λέξη για το "βάρος": μπαρ) ισοδυναμεί με 0,986923 atm, και επομένως με 100.000 Pa.
- 1 millibar ισοδυναμεί με 1000 bar, και επομένως 100 Pa και 0,0010197 atm.
- 1 χιλιοστό υδραργύρου ισούται με την πίεση που απαιτείται για να αυξηθεί το ύψος ενός χιλιοστού υδραργύρου μέσα σε ένα σωλήνα Torricelli. Είναι ισοδύναμο με 133,3 Pa και είναι μια μονάδα που χρησιμοποιείται ευρέως στην ιατρική.
Πώς μετριέται η ατμοσφαιρική πίεση;
Το βαρόμετρο μετρά σε baros την πίεση που ασκεί ο αέρας στο υγρό που περιέχει.
Για να μετρήσουμε την ατμοσφαιρική πίεση ενός συγκεκριμένου τόπου, χρειαζόμαστε μια συσκευή που ονομάζεται βαρόμετρο. Η θεμελιώδης αρχή του, η οποία αναπαράγει τις εμπειρίες του Torricelli τον δέκατο έβδομο αιώνα, αποτελείται από μια στήλη υγρού (γενικά υδραργύρου) που εισάγεται σε ένα σωλήνα του οποίου το άνω τμήμα είναι κλειστό.
Με αυτόν τον τρόπο, το βάρος του αέρα στην ατμόσφαιρα ασκεί περισσότερη ή λιγότερη δύναμη στο υγρό, αναγκάζοντάς το να παραμείνει εντός του σωλήνα μέχρι ένα ορισμένο σημείο, ισοδύναμο με την ίδια τη δύναμη που δέχεται.