Presión atmosférica

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La presión atmosférica, también conocida como presión barométrica (después del barómetro), es la presión dentro de la atmósfera de la Tierra. La atmósfera estándar (símbolo: atm) es una unidad de presión definida como 101 325 Pa (1013,25 hPa), que equivale a 1013,25 milibares, 760 mm Hg, 29,9212 pulgadas Hg o 14,696 psi. La unidad atm es aproximadamente equivalente a la presión atmosférica media a nivel del mar en la Tierra; es decir, la presión atmosférica de la Tierra al nivel del mar es de aproximadamente 1 atm.

En la mayoría de las circunstancias, la presión atmosférica se aproxima mucho a la presión hidrostática causada por el peso del aire sobre el punto de medición. A medida que aumenta la elevación, hay menos masa atmosférica suprayacente, por lo que la presión atmosférica disminuye al aumentar la elevación. Debido a que la atmósfera es delgada en relación con el radio de la Tierra, especialmente la densa capa atmosférica a bajas altitudes, la aceleración gravitacional de la Tierra en función de la altitud se puede aproximar como constante y contribuye poco a esta caída. La presión mide la fuerza por unidad de área, con unidades SI de pascales (1 pascal = 1 newton por metro cuadrado, 1 N/m). En promedio, una columna de aire con un área de sección transversal de 1 centímetro cuadrado (cm), medido desde el nivel medio (promedio) del mar hasta la parte superior de la atmósfera terrestre, tiene una masa de alrededor de 1,03 kilogramos y ejerce una fuerza o "peso" de alrededor de 10,1 newtons, lo que da como resultado una presión de 10,1 N/cm o 101 kN/ m (101 kilopascales, kPa). Una columna de aire con un área de sección transversal de 1 pulgada tendría un peso de aproximadamente 14,7 _lbf, lo que daría como resultado una presión de 14,7 _lbf / in.

Mecanismo

La presión atmosférica es causada por la atracción gravitacional del planeta sobre los gases atmosféricos sobre la superficie y es una función de la masa del planeta, el radio de la superficie y la cantidad y composición de los gases y su distribución vertical en la atmósfera.. Se modifica por la rotación planetaria y efectos locales como la velocidad del viento, variaciones de densidad por temperatura y variaciones en la composición.

Presión media a nivel del mar

La presión media del nivel del mar (MSLP) es la presión atmosférica al nivel medio del mar (PMSL). Esta es la presión atmosférica que normalmente se da en los informes meteorológicos de la radio, la televisión y los periódicos o en Internet. Cuando los barómetros en el hogar están configurados para coincidir con los informes meteorológicos locales, muestran la presión ajustada al nivel del mar, no la presión atmosférica local real.

El ajuste del altímetro en la aviación es un ajuste de la presión atmosférica.

La presión media a nivel del mar es de 1013,25 hPa (29,921 inHg; 760,00 mmHg). En los informes meteorológicos para la aviación (METAR), el QNH se transmite en todo el mundo en hectopascales o milibares (1 hectopascal = 1 milibar), excepto en Estados Unidos, Canadá y Colombia, donde se informa en pulgadas de mercurio (con dos decimales).. Estados Unidos y Canadá también informan la presión a nivel del mar SLP, que se ajusta al nivel del mar por un método diferente, en la sección de comentarios, no en la parte del código transmitida internacionalmente, en hectopascales o milibares. Sin embargo, en los informes meteorológicos públicos de Canadá, la presión a nivel del mar se informa en kilopascales.

En los comentarios del código meteorológico de EE. UU., todo lo que se transmite son tres dígitos; se omiten los puntos decimales y uno o dos dígitos más significativos: 1013,2 hPa (14,695 psi) se transmite como 132; 1000 hPa (100 kPa) se transmite como 000; 998,7 hPa se transmite como 987; etc. La presión más alta a nivel del mar en la Tierra ocurre en Siberia, donde Siberian High a menudo alcanza una presión a nivel del mar superior a 1050 hPa (15,2 psi; 31 inHg), con máximos históricos cercanos a 1085 hPa (15,74 psi; 32,0 inHg). La presión a nivel del mar más baja medible se encuentra en los centros de ciclones tropicales y tornados, con un mínimo histórico de 870 hPa (12,6 psi; 26 inHg).

Presión superficial

Misma botella de plástico a diferentes alturas: 14000 pies, 9000 pies y 1000 pies.

La presión superficial es la presión atmosférica en un lugar de la superficie terrestre (terreno y océanos). Es directamente proporcional a la masa de aire sobre ese lugar.

Por razones numéricas, los modelos atmosféricos como los modelos de circulación general (GCM) suelen predecir el logaritmo adimensional de la presión superficial.

El valor medio de la presión superficial en la Tierra es de 985 hPa. Esto contrasta con la presión media a nivel del mar, que implica la extrapolación de la presión al nivel del mar para ubicaciones por encima o por debajo del nivel del mar. La presión promedio al nivel medio del mar (MSL) en la atmósfera estándar internacional (ISA) es 1013,25 hPa, o 1 atmósfera (atm), o 29,92 pulgadas de mercurio.

La presión (p), la masa (m) y la aceleración de la gravedad (g) están relacionadas por P = F/A = (m*g)/A, donde A es el área superficial. La presión atmosférica es, por lo tanto, proporcional al peso por unidad de área de la masa atmosférica sobre ese lugar.

Variación de altitud

La presión sobre la Tierra varía con la altitud de la superficie; por lo tanto, la presión del aire en las montañas suele ser menor que la presión del aire al nivel del mar. La presión varía suavemente desde la superficie de la Tierra hasta la parte superior de la mesosfera. Aunque la presión cambia con el clima, la NASA ha promediado las condiciones para todas las partes de la tierra durante todo el año. A medida que aumenta la altitud, la presión atmosférica disminuye. Se puede calcular la presión atmosférica a una altitud determinada. La temperatura y la humedad también afectan la presión atmosférica. La presión es proporcional a la temperatura e inversamente proporcional a la humedad. Y es necesario conocer ambos para calcular una cifra precisa. El gráfico de la derecha se desarrolló para una temperatura de 15 °C y una humedad relativa del 0%.

En altitudes bajas sobre el nivel del mar, la presión disminuye aproximadamente 1,2 kPa (12 hPa) por cada 100 metros. Para altitudes más altas dentro de la troposfera, la siguiente ecuación (la fórmula barométrica) relaciona la presión atmosférica p con la altitud h: ${displaystyle {begin{alineado}p&=p_{0}cdot left(1-{frac {Lcdot h}{T_{0}}}right)^{frac {gcdot M }{R_{0}cdot L}}\&=p_{0}cdot left(1-{frac {gcdot h}{c_{text{p}}cdot T_{0} }}right)^{frac {c_{text{p}}cdot M}{R_{0}}}approx p_{0}cdot exp left(-{frac {gcdot hcdot M}{T_{0}cdot R_{0}}}right)end{alineado}}}$

. Los valores en estas ecuaciones son:

Parámetro	Descripción	Valor
h	Altura sobre la superficie de la Tierra	metro
pag ₀	Presión atmosférica estándar a nivel del mar	101325 Pensilvania
L	Tasa de caída de temperatura, = g / c _p para aire seco	~ 0.00976K /m
cp _{_}	Calor específico a presión constante	1004,68506 J/(kg·K)
T ₀	Temperatura estándar a nivel del mar	288.16K _
gramo	Aceleración gravitacional de la superficie terrestre	9,80665 m/s
METRO	Masa molar de aire seco	0,02896968 kg/mol
_R0_	constante universal de gas	8,314462618 J/(mol·K)

Variación local

La presión atmosférica varía mucho en la Tierra, y estos cambios son importantes para estudiar el tiempo y el clima. Consulte el sistema de presión para conocer los efectos de las variaciones de la presión del aire en el clima.

La presión atmosférica muestra un ciclo diurno o semidiurno (dos veces al día) causado por las mareas atmosféricas globales. Este efecto es más fuerte en las zonas tropicales, con una amplitud de unos pocos hectopascales, y casi nulo en las zonas polares. Estas variaciones tienen dos ciclos superpuestos, un ciclo circadiano (24 h) y un ciclo semicircadiano (12 h).

Registros

La presión barométrica ajustada al nivel del mar más alta jamás registrada en la Tierra (por encima de 750 metros) fue de 1084,8 hPa (32,03 inHg) medida en Tosontsengel, Mongolia el 19 de diciembre de 2001. La presión barométrica ajustada al nivel del mar más alta jamás registrada (por debajo de 750 metros) estaba en Agata en Evenk Autonomous Okrug, Rusia (66 ° 53 ' N, 93 ° 28' E, elevación: 261 m, 856 pies) el 31 de diciembre de 1968 de 1083,8 hPa (32,005 inHg). La discriminación se debe a las suposiciones problemáticas (asumiendo una tasa de caída estándar) asociadas con la reducción del nivel del mar desde elevaciones altas.

El Mar Muerto, el lugar más bajo de la Tierra a 430 metros (1410 pies) por debajo del nivel del mar, tiene una presión atmosférica típica correspondientemente alta de 1065 hPa. El 21 de febrero de 1961 se estableció un récord de presión superficial bajo el nivel del mar de 1081,8 hPa (31,95 inHg).

La presión atmosférica no tornádica más baja jamás medida fue de 870 hPa (0,858 atm; 25,69 inHg), establecida el 12 de octubre de 1979, durante Typhoon Tip en el Océano Pacífico occidental. La medición se basó en una observación instrumental realizada desde un avión de reconocimiento.

Presión atmosférica en los diferentes lugares del plantea. — Presión atmosférica media en los diferentes lugares del plantea.

Medición basada en la profundidad del agua.

Una atmósfera (101,325 kPa o 14,7 psi) es también la presión causada por el peso de una columna de agua dulce de aproximadamente 10,3 m (33,8 pies). Así, un buceador a 10,3 m bajo el agua experimenta una presión de unas 2 atmósferas (1 atm de aire más 1 atm de agua). Por el contrario, 10,3 m es la altura máxima a la que se puede elevar el agua mediante succión en condiciones atmosféricas estándar.

Las presiones bajas, como las líneas de gas natural, a veces se especifican en pulgadas de agua, típicamente escritas como manómetro wc (columna de agua) o manómetro wg (pulgadas de agua). Un electrodoméstico residencial típico que usa gas en los EE. UU. está clasificado para un máximo de 1/2 psi, que es aproximadamente 14 wg (3487 Pa o 34,9 milibares). Unidades métricas similares con una amplia variedad de nombres y notaciones basadas en milímetros, centímetros o metros ahora se usan con menos frecuencia.

Punto de ebullición de los líquidos.

El agua pura hierve a 100 °C (212 °F) a la presión atmosférica estándar de la Tierra. El punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor es igual a la presión atmosférica alrededor del líquido. Debido a esto, el punto de ebullición de los líquidos es menor a menor presión y mayor a mayor presión. Por lo tanto, cocinar a gran altura requiere ajustes en las recetas o cocción a presión. Se puede obtener una aproximación aproximada de la elevación midiendo la temperatura a la que hierve el agua; a mediados del siglo XIX, los exploradores utilizaron este método. Por el contrario, si se desea evaporar un líquido a una temperatura más baja, por ejemplo en la destilación, se puede bajar la presión atmosférica usando una bomba de vacío, como en un evaporador rotatorio.

Medición y mapas

Una aplicación importante del conocimiento de que la presión atmosférica varía directamente con la altitud fue determinar la altura de colinas y montañas gracias a la disponibilidad de dispositivos de medición de presión confiables. En 1774, Maskelyne estaba confirmando la teoría de la gravitación de Newton en la montaña Schiehallion en Escocia y necesitaba medir con precisión las elevaciones en los lados de la montaña. William Roy, utilizando la presión barométrica, pudo confirmar las determinaciones de altura de Maskelyne, siendo el acuerdo dentro de un metro (3,28 pies). Este método se volvió y continúa siendo útil para el trabajo topográfico y la elaboración de mapas.

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