Στη μετεωρολογία, η ατμοσφαιρική πίεση είναι ένας κρίσιμος παράγοντας στην πρόβλεψη και μελέτη των καιρικών φαινομένων. Τα σύννεφα, οι κυκλώνες, οι καταιγίδες, οι άνεμοι και άλλα καιρικά φαινόμενα καθορίζονται σε μεγάλο βαθμό από τις αλλαγές στην ατμοσφαιρική πίεση, οι οποίες συνδέονται επίσης με γεγονότα όπως οι ανεμοστρόβιλοι . Επιπλέον, η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο λειτουργεί η ατμοσφαιρική πίεση μας βοηθά να κατανοήσουμε καλύτερα το περιβάλλον μας και το κλίμα.
Ωστόσο, η ατμοσφαιρική πίεση δεν είναι κάτι απτό, κάτι που μπορεί να φανεί με γυμνό μάτι, επομένως υπάρχουν πολλοί άνθρωποι που καταλαβαίνουν την ιδέα, αλλά δεν ξέρουν πραγματικά τι είναι.
Τι είναι η ατμοσφαιρική πίεση;
Αν και μπορεί να μην φαίνεται έτσι, ο αέρας έχει βάρος . Δεν αντιλαμβανόμαστε το βάρος του αέρα επειδή είμαστε βυθισμένοι σε αυτόν. Ο αέρας προσφέρει αντίσταση όταν περπατάμε, τρέχουμε ή ταξιδεύουμε με όχημα επειδή, όπως το νερό, είναι ένα μέσο μέσω του οποίου κινούμαστε. Η πυκνότητα του νερού είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή του αέρα, γι' αυτό και είναι πιο δύσκολο να κινηθούμε στο νερό. Αυτή η δυναμική του αέρα σχετίζεται επίσης με την κλίση της πίεσης.
Κατά κάποιο τρόπο, ο αέρας ασκεί μια δύναμη σε εμάς και σε όλα τα πράγματα. Επομένως, μπορούμε να ορίσουμε την ατμοσφαιρική πίεση ως τη δύναμη που ασκείται από την ατμόσφαιρα στην επιφάνεια της Γης. Όσο υψηλότερο είναι το υψόμετρο της επιφάνειας της Γης πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, τόσο χαμηλότερη είναι η ατμοσφαιρική πίεση, η οποία μπορεί επίσης να επηρεάσει φαινόμενα όπως οι κυκλώνες.
Σε ποιες μονάδες μετράται η ατμοσφαιρική πίεση;
Είναι λογικό να σκεφτούμε ότι αν η ατμοσφαιρική πίεση οφείλεται στο βάρος του αέρα πάνω από ένα συγκεκριμένο σημείο στην επιφάνεια της Γης, πρέπει να υποθέσουμε ότι όσο υψηλότερο είναι το σημείο, τόσο χαμηλότερη είναι η πίεση, καθώς υπάρχει επίσης λιγότερος αέρας από πάνω του. Η ατμοσφαιρική πίεση μετριέται με τον ίδιο τρόπο όπως η ταχύτητα, το βάρος κ.λπ. Μετράται σε ατμόσφαιρες, millibars ή mmHg (χιλιοστά υδραργύρου) . Η ατμοσφαιρική πίεση στο επίπεδο της θάλασσας λαμβάνεται συνήθως ως αναφορά. Εκεί, έχει τιμή 1 ατμόσφαιρα, 1013 millibars ή 760 mmHg, και ένα λίτρο αέρα ζυγίζει 1,293 γραμμάρια. Η μονάδα που χρησιμοποιείται πιο συχνά από τους μετεωρολόγους είναι το millibar.
Πώς μετράται η ατμοσφαιρική πίεση;
Τα μανόμετρα χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της πίεσης ενός ρευστού . Το πιο συνηθισμένο και εύχρηστο είναι το μανόμετρο ανοιχτού σωλήνα. Είναι ουσιαστικά ένας σωλήνας σχήματος U που περιέχει ένα υγρό. Το ένα άκρο του σωλήνα βρίσκεται στην πίεση που πρόκειται να μετρηθεί και το άλλο άκρο βρίσκεται σε επαφή με την ατμόσφαιρα.
Τα βαρόμετρα χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της ατμοσφαιρικής πίεσης. Υπάρχουν διάφοροι τύποι βαρόμετρων. Το πιο γνωστό είναι το υδραργυρικό βαρόμετρο, που εφευρέθηκε από τον Τοριτσέλι . Αποτελείται από έναν σωλήνα σχήματος U με ένα σφραγισμένο άκρο που έχει εκκενωθεί, επομένως η πίεση στην κορυφή αυτού του άκρου είναι μηδέν. Αυτό επιτρέπει τη μέτρηση της δύναμης που ασκείται από τον αέρα στη στήλη του υγρού, προσδιορίζοντας έτσι την ατμοσφαιρική πίεση, η οποία είναι απαραίτητη για την πρόγνωση του καιρού.
Όπως αναφέραμε νωρίτερα, η ατμοσφαιρική πίεση οφείλεται στο βάρος του αέρα πάνω από ένα συγκεκριμένο σημείο στην επιφάνεια της Γης. Επομένως, όσο υψηλότερο είναι αυτό το σημείο, τόσο χαμηλότερη είναι η πίεση, καθώς υπάρχει λιγότερος αέρας. Μπορούμε να πούμε ότι η ατμοσφαιρική πίεση μειώνεται με το υψόμετρο. Για παράδειγμα, σε ένα βουνό, η ποσότητα αέρα στην κορυφή είναι μικρότερη από ό,τι σε μια παραλία, λόγω της διαφοράς υψομέτρου.
Ένα άλλο πιο ακριβές παράδειγμα είναι το ακόλουθο:
Η στάθμη της θάλασσας χρησιμοποιείται ως σημείο αναφοράς, όπου η ατμοσφαιρική πίεση είναι 760 mm Hg . Για να επαληθεύσουμε ότι η ατμοσφαιρική πίεση μειώνεται με το υψόμετρο, πηγαίνουμε σε ένα βουνό του οποίου η υψηλότερη κορυφή βρίσκεται περίπου 1.500 μέτρα πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας. Λαμβάνουμε μια μέτρηση και διαπιστώνουμε ότι σε αυτό το υψόμετρο, η ατμοσφαιρική πίεση είναι 635 mm Hg. Με αυτό το μικρό πείραμα, επαληθεύουμε ότι η ποσότητα αέρα στην κορυφή του βουνού είναι μικρότερη από ό,τι στο επίπεδο της θάλασσας και, επομένως, η δύναμη που ασκείται από τον αέρα στην επιφάνεια και σε εμάς είναι μικρότερη.
Ατμοσφαιρική πίεση και υψόμετρο
Ένα σημαντικό σημείο που πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι ότι η ατμοσφαιρική πίεση δεν μειώνεται αναλογικά με το υψόμετρο, επειδή ο αέρας είναι ένα εξαιρετικά συμπιέσιμο ρευστό. Αυτό εξηγεί γιατί ο αέρας που βρίσκεται πιο κοντά στο έδαφος συμπιέζεται από το βάρος του. Με άλλα λόγια, τα χαμηλότερα στρώματα αέρα κοντά στο έδαφος περιέχουν περισσότερο αέρα επειδή πιέζονται προς τα κάτω από τον αέρα από πάνω (ο αέρας στην επιφάνεια είναι πυκνότερος, καθώς υπάρχει περισσότερος αέρας ανά μονάδα όγκου). Επομένως, η πίεση είναι υψηλότερη στην επιφάνεια και δεν μειώνεται αναλογικά επειδή η ποσότητα του αέρα δεν μειώνεται με σταθερό ρυθμό με το υψόμετρο.
Έτσι, μπορούμε να πούμε ότι βρισκόμενοι κοντά στην επιφάνεια της θάλασσας, κάνοντας μια μικρή υψομετρική άνοδο προκαλεί μεγάλη μείωση της πίεσης , ενώ καθώς βρισκόμαστε ψηλότερα, χρειάζεται να ανεβαίνουμε πολύ περισσότερο για να βιώσουμε μείωση της ατμοσφαιρικής πίεσης στον ίδιο βαθμό.
Ποια είναι η πίεση στο επίπεδο της θάλασσας;
Η ατμοσφαιρική πίεση στο επίπεδο της θάλασσας είναι 760 mm Hg , που ισοδυναμεί με 1013 millibars. Όσο υψηλότερο είναι το υψόμετρο, τόσο χαμηλότερη είναι η πίεση. Στην πραγματικότητα, μειώνεται κατά 1 mb για κάθε μέτρο υψομέτρου που αυξάνεται.
Πώς επηρεάζει η ατμοσφαιρική πίεση το σώμα μας;
Η ατμοσφαιρική πίεση συνήθως αλλάζει κατά τη διάρκεια καταιγίδων, ατμοσφαιρικής αστάθειας ή ισχυρών ανέμων. Η άνοδος σε μεγαλύτερα υψόμετρα επηρεάζει επίσης το σώμα. Οι ορειβάτες είναι ιδιαίτερα ευάλωτοι σε αυτά τα συμπτώματα λόγω των αλλαγών στην πίεση καθώς ανεβαίνουν. Αυτές οι αλλαγές είναι σημαντικές, ειδικά όταν σχετίζονται με την ασθένεια του υψομέτρου. Επιπλέον, είναι σημαντικό να ληφθεί υπόψη ότι η ασθένεια του υψομέτρου επηρεάζεται από τη μείωση του οξυγόνου σε μεγάλα υψόμετρα, η οποία σχετίζεται επίσης με τα επίπεδα του διαθέσιμου οξυγόνου.
Τα πιο συνηθισμένα συμπτώματα είναι πονοκέφαλος, γαστρεντερικά προβλήματα, αδυναμία ή κόπωση, ζάλη ή λιποθυμία και διαταραχές ύπνου , μεταξύ άλλων. Το πιο αποτελεσματικό μέτρο όταν εμφανίζονται συμπτώματα ναυτίας υψομέτρου είναι η κατάβαση σε χαμηλότερα υψόμετρα, έστω και κατά μερικές εκατοντάδες μέτρα.
Πίεση και ατμοσφαιρική αστάθεια ή σταθερότητα
Σταθερότητα ή αντίκυκλος
Όταν κατεβαίνει ψυχρότερος αέρας, η ατμοσφαιρική πίεση αυξάνεται επειδή υπάρχει περισσότερος αέρας στην επιφάνεια και, ως εκ τούτου, ασκεί μεγαλύτερη δύναμη. Αυτό δημιουργεί ατμοσφαιρική σταθερότητα, γνωστή και ως αντικυκλώνας. Ένας αντικυκλώνας χαρακτηρίζεται από ήρεμες συνθήκες και απουσία ανέμων, καθώς ο ψυχρότερος, πυκνότερος αέρας κατεβαίνει αργά με κυκλική κίνηση. Ο αέρας περιστρέφεται σχεδόν ανεπαίσθητα δεξιόστροφα στο βόρειο ημισφαίριο και αριστερόστροφα στο νότιο ημισφαίριο.
Ένας αντικυκλώνας σε χάρτη ατμοσφαιρικής πίεσης
Κυκλώνας ή σκουός
Αντίθετα, όταν ο θερμός αέρας ανεβαίνει, μειώνει την ατμοσφαιρική πίεση και προκαλεί αστάθεια. Αυτό ονομάζεται κυκλώνας ή σύστημα χαμηλής πίεσης . Ο άνεμος κινείται πάντα προς μια προτιμώμενη κατεύθυνση προς περιοχές χαμηλότερης ατμοσφαιρικής πίεσης. Δηλαδή, κάθε φορά που μια περιοχή έχει σύστημα χαμηλής πίεσης, ο άνεμος θα είναι ισχυρότερος επειδή, όντας μια περιοχή χαμηλότερης πίεσης, ο άνεμος θα φυσάει προς αυτήν την κατεύθυνση. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να μελετηθεί λεπτομερέστερα αναλύοντας συνοπτικούς χάρτες.
Μια καταιγίδα σε χάρτη ατμοσφαιρικής πίεσης
Μια άλλη πτυχή που πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι ότι ο κρύος και ο θερμός αέρας δεν αναμειγνύονται αμέσως λόγω των διαφορετικών πυκνοτήτων τους. Όταν συναντώνται στην επιφάνεια, ο κρύος αέρας ωθεί τον θερμό αέρα προς τα πάνω, προκαλώντας πτώση της πίεσης και αστάθεια. Στη συνέχεια, σχηματίζεται ένα σύστημα χαμηλής πίεσης και η περιοχή επαφής μεταξύ του θερμού και του ψυχρού αέρα ονομάζεται μέτωπο. Αυτό είναι απαραίτητο για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο σχηματίζονται τα καιρικά φαινόμενα.
Μετεωρολογικοί χάρτες και ατμοσφαιρική πίεση
Οι μετεωρολογικοί χάρτες δημιουργούνται από μετεωρολόγους. Χρησιμοποιούν πληροφορίες που συλλέγονται από μετεωρολογικούς σταθμούς, αεροπλάνα, μετεωρολογικά αερόστατα και δορυφόρους. Αυτοί οι χάρτες αντιπροσωπεύουν τις ατμοσφαιρικές συνθήκες σε διαφορετικές χώρες και περιοχές. Δείχνουν τις τιμές διαφόρων μετεωρολογικών φαινομένων όπως η πίεση, ο άνεμος και η βροχόπτωση.
Οι μετεωρολογικοί χάρτες που μας ενδιαφέρουν αυτή τη στιγμή είναι αυτοί που δείχνουν την ατμοσφαιρική πίεση. Σε έναν χάρτη πίεσης, οι γραμμές ίσης ατμοσφαιρικής πίεσης ονομάζονται ισοβαρείς. Δηλαδή, καθώς αλλάζει η ατμοσφαιρική πίεση, θα υπάρχουν περισσότερες ισοβαρείς στον χάρτη. Οι χάρτες πίεσης δείχνουν επίσης καιρικά μέτωπα. Χάρη σε αυτούς τους τύπους χαρτών, είναι δυνατό να προσδιοριστεί ο τρέχων καιρός και πώς θα εξελιχθεί τις επόμενες ώρες με υψηλό βαθμό ακρίβειας, έως και τρεις ημέρες.
Σε αυτούς τους χάρτες, οι περιοχές με την υψηλότερη ατμοσφαιρική πίεση δείχνουν μια κατάσταση κατά του κυκλώνα και οι περιοχές με λιγότερη πίεση δείχνουν καταιγίδες. Τα ζεστά και κρύα μέτωπα καθορίζονται από σύμβολα και προβλέπουν την κατάσταση που θα έχουμε κατά τη διάρκεια της ημέρας.
Κρύα μέτωπα
Τα ψυχρά μέτωπα είναι εκείνα στα οποία μια μάζα ψυχρού αέρα αντικαθιστά τον θερμό αέρα . Είναι ισχυρά και μπορούν να προκαλέσουν ατμοσφαιρικές διαταραχές όπως καταιγίδες, βροχές, ανεμοστρόβιλους, ισχυρούς ανέμους και σύντομες χιονοθύελλες πριν από το πέρασμα του ψυχρού μετώπου, ακολουθούμενες από ξηρές συνθήκες καθώς το μέτωπο κινείται. Ανάλογα με την εποχή του χρόνου και τη γεωγραφική θέση, τα ψυχρά μέτωπα μπορούν να εμφανίζονται διαδοχικά κάθε 5 έως 7 ημέρες.
Ψυχρό μέτωπο
Ζεστά μέτωπα
Τα θερμά μέτωπα είναι εκείνα στα οποία μια μάζα θερμού αέρα αντικαθιστά σταδιακά τον κρύο αέρα. Γενικά, καθώς διέρχεται ένα θερμό μέτωπο, η θερμοκρασία και η υγρασία αυξάνονται, η πίεση μειώνεται και, παρόλο που ο άνεμος αλλάζει, δεν είναι τόσο έντονος όσο όταν διέρχεται ένα ψυχρό μέτωπο. Οι βροχοπτώσεις με τη μορφή βροχής, χιονιού ή ψιχάλας βρίσκονται συνήθως στην αρχή ενός επιφανειακού μετώπου, καθώς και οι βροχές και οι καταιγίδες λόγω συναγωγής.
Ζεστό μέτωπο
Με αυτές τις βασικές πτυχές της μετεωρολογίας, μπορείτε ήδη να γνωρίζετε καλά τι είναι η ατμοσφαιρική πίεση και πώς λειτουργεί στον πλανήτη μας. Για να μάθουμε καλά τι μας λένε οι μετεωρολόγοι στην πρόγνωση καιρού και να είμαστε σε θέση να αναλύσουμε και να κατανοήσουμε περισσότερο την ατμόσφαιρά μας.