Atmosferski pritisak

30-godišnji (1991–2020) srednji pritisak na nivou mora na osnovu podataka ponovne analize ERA5

Atmosferski pritisak, također poznat kao vazdušni pritisak ili barometarski pritisak (prema barometru), je pritisak unutar atmosfere. standardna atmosfera (simbol: atm) je jedinica pritiska definisana kao 101,325 Pa (1,013.25 hPa), što je ekvivalentno 1.013,25 milibara, 760 torr (ili oko 760 mmHg), oko 29,9212 inHg, ili oko 14,696 psi. Jedinica atm je otprilike ekvivalentna atmosferskom pritisku na Zemlji, nasrednjem nivou mora; to jest, Zemljin atmosferski pritisak na nivou mora je približno jedna atm.

U većini slučajeva, atmosferski pritisak je blisko aproksimiran hidrostatskim pritiskom uzrokovanim težinom zraka iznad tačke mjerenja. Kako se visina povećava, smanjuje se površina atmosferske mase, pa atmosferski pritisak opada s povećanjem nadmorske visine. Budući da je atmosfera rijetka u odnosu na Zemljin radijus, posebno gusti atmosferski sloj na malim visinama, Zemljino gravitacijsko ubrzanje kao funkcija nadmorske visine može se aproksimirati kao konstantno i malo doprinosi ovom padu. Pritisak mjeri silu po jedinici površine, sa SI jedinicama od paskala (1 paskal = 1 njutn po kvadratnom metru, 1 }N/m²). U prosjeku, stub vazduha sa površinom poprečnog presjeka od 1 kvadratnog centimetar (cm²), mjeren od srednjeg (prosječnog) nivoa mora do vrha Zemljine atmosfere, ima masu od oko 1,03 kilograma i vrši silu ili "težinu" od oko 10,1 njutna, što rezultira pritiskom od 10,1 N/cm² ili 101 kN/m² (101 kilopaskala, kPa). Stubac zraka s poprečnim presjekom od 1⁻² imao bi težinu od oko 14,7⁻¹ lbf, što bi rezultiralo pritiskom od 14,7⁻¹ lbf/in².

Mehanizam

Atmosferski pritisak je uzrokovan gravitacijskim privlačenjem Planete na atmosferske plinove iznad površine i funkcija je mase planete, radijusa površine, te količine i sastava poinva i njihove vertikalne distribucije u atmosferi. Modificira se planetarnom rotacijom i lokalnim efektima kao što su brzina vjetra, varijacije gustoće usljed temperature i varijacije u sastavu.

Srednji pritisak na nivou mora

Mapa koja prikazuje atmosferski pritisak u mbar ili hPa

Barometarski avion tipa Kollsman visinomjer

Srednji pritisak na nivou mora (MSLP) je atmosferski pritisak na srednjem nivou mora. Ovo je atmosferski pritisak koji se obično daje u vremenskim izvještajima preko meteorologa na radiju, televiziji i u novinama ili na internetu.

podešavanje visinomjera u avijaciji je podešavanje atmosferskog pritiska.

Prosječni pritisak na nivou mora je 1,013.25 hPa (29.921 inHg; 760.00 mmHg). U izvještajima o vremenu u avijaciji (METAR), QNH se širom svijeta prenosi u hektopaskalima ili milibarima (1 hektopaskal = 1 milibar). U Sjedinjenim Američkim Državama, Kanadi i Japanu podešavanje visinomjera se prikazuje u inčima žive (na dvije decimale). Sjedinjene Američke Države i Kanada također prijavljuju pritisak na nivou mora SLP, koji se prilagođava nivou mora drugačijom metodom, u odjeljku za napomene, a ne u međunarodno prenesenom dijelu koda, u hektopaskalima ili milibarima. Međutim, u kanadskim javnim meteorološkim izvještajima, pritisak na nivou mora se umjesto toga prikazuje u kilopaskalima. U napomenama američkih meteoroloških propisa, prenose se samo tri cifre; decimalne tačke i jedna ili dvije najznačajnije cifre se izostavljaju: 1,013.2 hPa (14.695 psi) se prenosi kao 132; 1,000 hPa (100 kPa) se prenosi kao 000; 998.7 hPa se prenosi kao 987; itd. Sistem koji prenosi posljednje tri cifre prenosi isti kod (800) za 1080.0 hPa kao i za 980.0 hPa.

Najviši „pritisak na nivou mora“ na Zemlji javlja se u Sibiru, gdje Sibirski maksimum često dostiže „pritisak na nivou mora“ iznad 1,050 hPa (15.2 psi; 31 inHg), sa rekordno visokim vrijednostima blizu 1,085 hPa (15.74 psi; 32.0 inHg). Najniži mjerljivi pritisak na nivou mora nalazi se u centrima tropskih ciklona i tornada, sa rekordno niskim atmosferskim pritiskom od 870 hPa.

Površinski pritisak

Površinski pritisak je atmosferski pritisak na nekoj lokaciji na površini Zemlje (teren i okeani). Direktno je proporcionalan masi zraka iznad te lokacije. Iz numeričkih razloga, atmosferski modeli poput modela opće cirkulacije (GCM) obično predviđaju bezdimenzijski logaritam površinskog pritiska.

Prosječna vrijednost površinskog pritiska na Zemlji je 985 hPa. Ovo je u suprotnosti sa srednjim pritiskom na nivou mora, koji uključuje ekstrapolaciju pritiska na nivo mora za lokacije iznad ili ispod nivoa mora. Prosječni pritisak na srednjem nivou mora (MSL) u Međunarodnoj standardnoj atmosferi (ISA) iznosi 1.013,25 hPa, ili 1 atmosfera (atm), ili 29,92 inča živinog stuba.

Pritisak (P), masa (m) i ubrzanje usljed gravitacije (g) povezani su sa P = F/A = (m*g)/A, gdje je A površina. Atmosferski pritisak je stoga proporcionalan težini po jedinici površine atmosferske mase iznad te lokacije.

Varijacija nadmorske visine

Glavni članak: Blaise Pascal § Prvi eksperiment atmosferskog pritiska u odnosu na nadmorsku visinu

Glavni članci: Barometarska formula i Varijacija vertikalnog pritiska

Formiranje oblaka iznad Snæfellsjökulla (Island), formirano iznad planine orografskim podizanjem.

Varijacija atmosferskog pritiska sa nadmorskom visinom, izračunata za 15°C i 0% relativne vlažnosti

Ova plastična boca je bila zatvorena na približno 14000 m nadmorske visine i zdrobljena je porastom atmosferskog pritiska, zabilježenim na 9000 m i 1000 m, dok je spuštana prema nivou mora.

Pritisak na Zemlji varira sa nadmorskom visinom površine, tako da je pritisak vazduha na planinama obično niži od pritiska vazduha na nivou mora. Pritisak se glatko mijenja od Zemljine površine do vrha mezosfere. Iako se pritisak mijenja sa vremenom, NASA je usrednjavala uslove za sve dijelove Zemlje tokom cijele godine. Kako se nadmorska visina povećava, atmosferski pritisak se smanjuje. Može se izračunati atmosferski pritisak na datoj nadmorskoj visini. Temperatura i vlažnost također utiču na atmosferski pritisak. Pritisak je proporcionalan temperaturi i obrnuto proporcionalan vlažnosti, i oba ova faktora su neophodna za izračunavanje tačne vrijednosti. Grafikon desnogore je razvijen za temperaturu od 15 °C i relativnu vlažnost od 0%.

Na malim nadmorskim visinama, pritisak se smanjuje za oko 1,2 kPa|hPa|skraćenica=on}} na svakih 100 metara. Za veće nadmorske visine unutar troposfere, sljedeća jednačina (barometrijska formula) povezuje atmosferski pritisak p sa nadmorskom visinom h:

${\begin{aligned}p&=p_{0}\cdot \left(1+{\frac {L\cdot h}{T_{0}}}\right)^{-{\frac {g\cdot M}{R_{0}\cdot L}}}\\&=p_{0}\cdot \left(1+{\frac {g\cdot h}{c_{\text{p}}\cdot T_{0}}}\right)^{-{\frac {c_{\text{p}}\cdot M}{R_{0}}}}\end{aligned}}$

Vrijednosti u ovim jednačinama su:

Parametar	Opis	Vrijednost
h	Visina iznad srednjeg nivoa mora	m
p0	Standardni atmosferski pritisak na nivou mora	101.325 Pa
L	Temperatura gradient temperature, = g/cp za suhi zrak	~ 0,00976 K/m
cp	Specifična toplota pri konstantnom pritisku	1.004,68506 J/(kg·K)
T0	Standardna temperatura na nivou mora	288,15 K
g	Gravitaciono ubrzanje Zemljine površine	9,80665 m/s2
M	Molarna masa suvog vazduha	0,02896968 kg/mol
R0	Univerzalna plinska konstanta	8.314462618 J/(mol·K)

Lokalna varijacija

Uragan Wilma 19. oktobra 2005. Pritisak u oku oluje bio je 882 hPa (12.79 psi) u vrijeme kada je slika snimljena.

Atmosferski pritisak na Zemlji se uveliko razlikuje, a razlike u pritisku su važne za proučavanje vremena i klime. Neke varijacije pritiska su vrlo redovne. Jedan važan izvor varijacija su atmosferske plime i oseke. Atmosferske plime i oseke su najjače u tropskim zonama, sa amplitudom od nekoliko hektopaskala, a gotovo nula u polarnim područjima. Tropske varijacije pritiska plime i oseke sastoje se uglavnom od dva superponirana harmonikjska ciklusa Šablon:Dashcirkadijskog (24 h) ciklusa i polucirkadijalnog (12 h) ciklusa.

Rekordi

Najviši barometarski pritisak prilagođen nivou mora ikada zabilježen na Zemlji iznad 750 metara bio je 1,084.8 hPa (32.03 inHg; 1.0706 atm), izmjeren u Tosontsengelu, Mongolija 19. decembra 2001. Najviši barometarski pritisak prilagođen nivou mora ikada zabilježen ispod 750 metara bio je u Agatu, u Autonomnom Okrugu Evenk, Rusija (66°53' N, 93°28' E, nadmorska visina: 261 m, 856 ft), 31. decembra 1968. od 1,083.8 hPa (32.005 inHg). Neslaganje je posljedica problematične pretpostavke (standardna stopa gradacije) povezane s normalizacijom mjerenja pritiska na velikim nadmorskim visinama u odnosu na standardni nivo mora; na većim nadmorskim visinama konverzija postaje progresivno manje precizna, a za potrebe evidencije 750 m je proizvoljni prag za adekvatnu preciznost.

Mrtvo more, najniže mjesto na Zemlji, na 430 m ispod nivoa mora, ima odgovarajuće visok tipičan atmosferski pritisak od 1.065 hPa. Rekord površinskog pritiska ispod nivoa mora od 1081,8 hPa (1081,8 hPa) i 1081,8 atm (1081,8 hPa/1081,8 atm) postavljen je 21. februara 1961. Najniži atmosferski pritisak ikada izmjeren tokom perioda bez tornada bio je 870 hPa (26 inHg; 0.86 atm), zabilježen 12. oktobra 1979, tokom Tajfuna Tip u zapadnom Tihom okeanu. Mjerenje je zasnovano na instrumentalnom posmatranju izvršenom iz izviđačkog aviona.

Mjerenje zasnovano na dubini vode

Jedna atmosfera (101.325 kPa or 14.7 psi) je također pritisak uzrokovan težinom stupca slatke vode od približno 10.3 m (33.8 ft). Dakle, ronilac na dubini od 10.3 m pod vodom doživljava pritisak od oko 2 atmosfere (1 atm zraka plus 1 atm vode). Obrnuto, 10.3 m je maksimalna visina do koje se voda može podići usisavanjem pod standardnim atmosferskim uvjetima.

Niski pritisci, kao što su vodovi za prirodni plin, ponekad se navode u inčima vode, obično se pišu kao w.c. (vodeni stupac) mjerač ili w.g. (inči vode) mjerač. Tipičan kućni uređaj koji koristi plin u SAD-u je predviđen za maksimalno , što je približno 14 W.G. Slične metričke jedinice sa širokim rasponom naziva i oznaka zasnovanih na milimetrima, centimetrima ili metrima sada se rjeđe koriste.

Tačka ključanja tečnosti

Ključala voda

Čista voda ključa na 100 °C (212 °F) pri standardnom atmosferskom pritisku Zemlje. Tačka ključanja je temperatura na kojoj je napon pare jednak atmosferskom pritisku oko tečnosti. Zbog toga je tačka ključanja tečnosti niža pri nižem, a viša pri višem pritisku. Kuhanje na velikim nadmorskim visinama stoga zahtijeva prilagođavanje recepata. ili kuhanje pod pritiskom. Gruba aproksimacija nadmorske visine može se dobiti mjerenjem temperature na kojoj voda ključa; sredinom 19. stoljeća, ovu metodu su koristili istraživači. Suprotno tome, ako neko želi ispariti tečnost na nižoj temperaturi, na primjer u destilaciji, atmosferski pritisak se može sniziti korištenjem vakuumske pumpe, kao u rotacijskom isparivaču.

Mjerenje i mape

Važna primjena znanja da se atmosferski pritisak direktno mijenja s nadmorskom visinom bila je u određivanju visine brda i planina, zahvaljujući pouzdanim uređajima za mjerenje pritiska. Godine 1774., Nevil Maskelyne je potvrđivao Newtonovu teoriju gravitacije na i na planini Schiehallion u Škotskoj, i trebao je precizno izmjeriti nadmorske visine na stranama planine. Ovaj događaj je poznat kao Schiehallionov eksperiment. William Roy, koristeći barometarski pritisak, uspio je potvrditi Maskelyneova određivanja visine; slaganje je bilo unutar jednog metra (3,28 stopa). Ova metoda je postala i nastavlja biti korisna za geodetske radove i izradu karata.

Tačođer pogledajte

• Atmosferska gustoća
• Zemljina atmosfera
• Barometarska formula
• Barotrauma – fizičko oštećenje tjelesnog tkiva uzrokovano razlikom u pritisku između zračnog prostora unutar ili pored tijela i okolnog plina ili tekućine.
• Presurizacija kabine
• Kavitacija
• Urušavanje limenke – aluminijska limenka je zgnječena atmosferskim pritiskom koji je okružuje
• Uticaji velike nadmorske visine na ljude
• Područje visokog pritiska
• Međunarodna standardna atmosfera, tabelarni prikaz tipičnih varijacija glavnih termodinamičkih varijabli atmosfere (pritisak, gustoća, temperatura itd.) s nadmorskom visinom, na srednjim geografskim širinama.
• Područje niskog pritiska
• Meteorologija
• NRLMSISE-00, empirijski, globalni referentni atmosferski model Zemlje od tla do svemira
• Plenumska komora
• Pritisak
• Mjerenje pritiska
• Standardna atmosfera (jedinica)
• Konjske geografske širine

Vanjski linkovi

• Current map of global mean sea-level pressure Arhivirano 8. 2. 2017. na Wayback Machine
• 1976 Standard Atmosphere from NASA
• Source code and equations for the 1976 Standard Atmosphere Arhivirano 15. 7. 2011. na Wayback Machine
• A mathematical model of the 1976 U.S. Standard Atmosphere
• Calculator using multiple units and properties for the 1976 Standard Atmosphere Arhivirano 22. 4. 2011. na Wayback Machine
• Calculator giving standard air pressure at a specified altitude, or altitude at which a pressure would be standard Arhivirano 26. 2. 2011. na Wayback Machine
• Calculate pressure from altitude and vice versa Arhivirano 7. 9. 2021. na Wayback Machine
• Movies on atmospheric pressure experiments from Arhivirano 4. 6. 2011. na Wayback Machine Georgia State University's QuickTime|HyperPhysics website – requires QuickTime
• Test showing a can being crushed after boiling water inside it, then moving it into a tub of ice-cold water. Arhivirano 16. 7. 2011. na Wayback Machine