Mekanikken til lufttrykk

Lufttrykk, atmosfærisk trykk, eller barometrisk trykk, er trykket som utøves over en overflate av vekten til en luftmasse (og dens molekyler) over den.

Lufttrykk er et vanskelig konsept. Hvordan kan noe usynlig ha masse og vekt? Luft har masse fordi den består av en blanding av gasser som har masse. Legg opp vekten til alle disse gassene som består av tørr luft (oksygen, nitrogen, karbondioksid, hydrogen og andre), så får du vekten av tørr luft.

Molekylvekten, eller molmassen, av tørr luft er 28,97 gram per mol. Selv om det ikke er veldig mye, består en typisk luftmasse av et utrolig stort antall luftmolekyler. Som sådan kan du begynne å se hvordan luft kan ha betydelig vekt når massene av alle molekylene tilsettes sammen.

Så hva er sammenhengen mellom molekyler og lufttrykk? Hvis antallet luftmolekyler over et område øker, er det flere molekyler å utøve trykk på det området, og det totale atmosfæretrykket øker. Dette er det vi kaller høytrykk. På samme måte, hvis det er mindre luftmolekyler over et område, synker atmosfæretrykket. Dette er kjent som

Lufttrykket er ikke ensartet over hele jorden. Det varierer fra 980 til 1050 millibar og endres med høyden. Jo høyere høyde, jo lavere lufttrykk. Dette fordi antall luftmolekyler avtar i større høyder, og dermed synker lufttetthet og lufttrykk. Lufttrykket er høyest ved havnivået, der lufttettheten er størst.

Det er 5 grunnleggende om lufttrykk:

• Det øker når lufttettheten øker og senker seg når lufttettheten senkes.
• Det øker når temperaturen øker og senker seg når temperaturen kjøles.
• Det øker i lavere høyder og synker i større høyder.
• Luft beveger seg fra høyt trykk til lavt trykk.
• Lufttrykket måles med et værinstrument kjent som a barometer. (Dette er grunnen til at det også noen ganger kalles "barometrisk trykk.")

EN barometer brukes til å måle atmosfæretrykk i enheter som kalles atmosfærer eller milibarer. Den eldste typen barometer er kvikksølvbarometer. Dette instrumentet måler kvikksølv når det stiger eller senkes i glassrøret på barometeret. Siden atmosfæretrykk i utgangspunktet er vekten av luft i stemning over reservoaret vil nivået av kvikksølv i barometeret fortsette å endres til vekten av kvikksølv i glassrøret er nøyaktig lik vekten av luft over reservoaret. Når de to har sluttet å bevege seg og er balansert, registreres trykket ved å "lese" verdien i kvikksølvets høyde i den vertikale søylen.

Hvis kvikksølvvekten er mindre enn atmosfæretrykket, vil kvikksølvnivået i glassrøret stige (høyt trykk). I områder med høyt trykk synker luft raskere ned mot jordoverflaten enn den kan strømme ut til omkringliggende områder. Siden antallet luftmolekyler over overflaten øker, er det flere molekyler som utøver en kraft på den overflaten. Med en økt vekt på luft over reservoaret, stiger kvikksølvnivået til et høyere nivå.

Hvis vekten av kvikksølv er større enn atmosfæretrykket, vil kvikksølvnivået falle (lavt trykk). I områder med lavt trykk, stiger luft raskere bort fra jordens overflate enn den kan erstattes av luft som strømmer inn fra områdene rundt. Siden antallet luftmolekyler over området avtar, er det mindre molekyler som utøver en kraft på den overflaten. Med en redusert vekt av luft over reservoaret synker kvikksølvnivået til et lavere nivå.

Andre typer barometre inkluderer aneroid og digitale barometre. Aneroidbarometre inneholder ikke kvikksølv eller annen væske, men de har et forseglet og lufttett metallkammer. Kammeret utvides eller trekker seg sammen som svar på trykkendringer og en peker på en urskive brukes til å indikere trykkavlesninger. Moderne barometre er digitale og er i stand til å måle atmosfæretrykk nøyaktig og raskt. Disse elektroniske instrumentene viser gjeldende atmosfæriske trykkavlesninger over en skjerm.

Atmosfærisk trykk påvirkes av oppvarming om dagen fra solen. Denne oppvarmingen skjer ikke jevnt over hele jorden ettersom noen områder varmes opp mer enn andre. Når luften varmes opp, stiger den og kan føre til et lavtrykkssystem.

Trykket i midten av a lavtrykkssystem er lavere enn luft i nærområdet. Vindene blåser mot området med lavt trykk og får luft i atmosfæren til å stige. Vanndamp i den stigende luften kondenserer og danner skyer og i mange tilfeller nedbør. På grunn av Coriolis Effect, et resultat av jordens rotasjon, sirkler vindene i et lavtrykkssystem mot klokken på den nordlige halvkule og med klokken på den sørlige halvkule. Lavtrykkssystemer kan produsere ustabilt vær og uvær som f.eks sykloner, orkaner og tyfoner. Som en generell tommelfingerregel har lavt trykk et trykk på rundt 1000 millibar (29,54 inches kvikksølv). Fra og med 2016 var det laveste trykket noensinne registrert på jorden 870 mb (25,69 inHg) i øyet av Typhoon Tip over Stillehavet 12. oktober 1979.

I høytrykkssystemer, luften i midten av systemet har et høyere trykk enn luften i området rundt. Luft i dette systemet synker og blåser bort fra høyt trykk. Denne synkende luften reduserer dannelse av vanndamp og skyer, noe som resulterer i svak vind og stabilt vær. Luftstrømmen i et høyttrykkssystem er motsatt den for et lavtrykkssystem. Luft sirkulerer med klokken på den nordlige halvkule og mot klokken på den sørlige halvkule.

Artikkel redigert av Regina Bailey

• Britannica, The Editors of Encyclopaedia. "Atmosfærisk trykk." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 5. mars. 2018, www.britannica.com/science/atmospheric-pressure.
• National Geographic Society. "Barometer". National Geographic Society, 9. okt. 2012, www.nationalgeographic.org/encyclopedia/barometer/.
• "Det høye og lave lufttrykket." Vinterværsikkerhet | UCAR Center for Science Education, scied.ucar.edu/shortcontent/highs-and-lows-air-pressure.