Πίεση αέρα και πώς επηρεάζει τον καιρό

Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό της ατμόσφαιρας της Γης είναι η πίεση του αέρα που καθορίζει άνεμος και καιρός σχήματα σε ολόκληρο τον πλανήτη. Η βαρύτητα ασκεί μια έλξη στην ατμόσφαιρα του πλανήτη ακριβώς όπως μας κρατά δεσμευμένο στην επιφάνεια του. Αυτή η βαρυτική δύναμη προκαλεί την ώθηση της ατμόσφαιρας ενάντια σε ό, τι περιβάλλει, καθώς η πίεση αυξάνεται και πέφτει καθώς γυρίζει η Γη.

Εξ ορισμού, η ατμοσφαιρική ή η πίεση του αέρα είναι η δύναμη ανά μονάδα επιφάνειας που ασκείται στην επιφάνεια της Γης από το βάρος του αέρα πάνω από την επιφάνεια. Η δύναμη που ασκείται από ένα αέρια μάζα δημιουργείται από το μόρια που το κάνουν και το μέγεθος, η κίνηση και ο αριθμός τους που υπάρχουν στον αέρα. Αυτοί οι παράγοντες είναι σημαντικοί επειδή καθορίζουν τη θερμοκρασία και την πυκνότητα του αέρα και, συνεπώς, την πίεση του.

Ο αριθμός των μορίων του αέρα πάνω από μια επιφάνεια καθορίζει την πίεση του αέρα. Καθώς ο αριθμός των μορίων αυξάνεται, ασκούν μεγαλύτερη πίεση σε μια επιφάνεια και η συνολική ατμοσφαιρική πίεση αυξάνεται. Αντιθέτως, αν ο αριθμός των μορίων μειωθεί, τόσο η πίεση του αέρα.

Η πίεση του αέρα μετράται με βαρόμετρα υδραργύρου ή ανερχόμενου αέρα. Τα βαρόμετρα υδραργύρου μετρούν το ύψος μιας στήλης υδραργύρου σε κάθετο γυάλινο σωλήνα. Καθώς η πίεση του αέρα αλλάζει, το ύψος της στήλης υδραργύρου κάνει επίσης, σαν ένα θερμόμετρο. Οι μετεωρολόγοι μετρούν την πίεση του αέρα σε μονάδες που ονομάζονται ατμόσφαιρες (atm). Μια ατμόσφαιρα είναι ίση με 1.013 millibars (MB) σε επίπεδο θάλασσας, η οποία μεταφράζεται σε 760 χιλιοστά quicksilver όταν μετράται σε βαρόμετρο υδραργύρου.

Ένα βαρομετρικό ανιχνευτή χρησιμοποιεί ένα πηνίο σωλήνων, με το μεγαλύτερο μέρος του αέρα να αφαιρείται. Το πηνίο στη συνέχεια κάμπτεται προς τα μέσα όταν η πίεση ανεβαίνει και βγαίνει όταν πέσει η πίεση. Τα βαρομετρικά ανιχνευτή χρησιμοποιούν τις ίδιες μονάδες μέτρησης και παράγουν τις ίδιες ενδείξεις με τα βαρόμετρα υδραργύρου, αλλά δεν περιέχουν κανένα από τα στοιχεία.

Ωστόσο, η πίεση του αέρα δεν είναι ομοιόμορφη σε ολόκληρο τον πλανήτη. Το φυσιολογικό εύρος της πίεσης αέρα της Γης είναι από 970 MB έως 1.050 MB.Αυτές οι διαφορές είναι αποτέλεσμα των συστημάτων χαμηλής και υψηλής πίεσης αέρα, τα οποία προκαλούνται από την άνιση θέρμανση σε όλη την επιφάνεια της γης και τη δύναμη κλίσης πίεσης.

Η υψηλότερη βαρομετρική πίεση που σημειώθηκε ήταν 1.083,8 MB (προσαρμοσμένη στο επίπεδο της θάλασσας), μετρούμενη στο Agata της Σιβηρίας στις 31 Δεκεμβρίου 1968.Η χαμηλότερη πίεση που μετρήθηκε ποτέ ήταν 870 MB, που καταγράφηκε ως Typhoon Tip, που έπληξε τον δυτικό Ειρηνικό ωκεανό στις 12 Οκτωβρίου 1979.

Ένα σύστημα χαμηλής πίεσης, που ονομάζεται επίσης κατάθλιψη, είναι μια περιοχή όπου το ατμοσφαιρική πίεση είναι χαμηλότερο από εκείνο της περιοχής που την περιβάλλει. Τα χαμηλά επίπεδα συσχετίζονται συνήθως με ισχυρούς ανέμους, θερμό αέρα και ατμοσφαιρική ανύψωση. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, τα χαμηλά παράγουν συνήθως σύννεφα, καθίζηση και άλλους τυρβώδεις καιρικές συνθήκες, όπως π.χ. τροπικές καταιγίδες και κυκλώνες.

Οι περιοχές που είναι επιρρεπείς σε χαμηλή πίεση δεν έχουν υπερβολική ημερήσια (ημέρα έναντι νύχτας) ούτε ακραίες εποχιακές θερμοκρασίες, επειδή τα σύννεφα που υπάρχουν σε αυτές τις περιοχές αντανακλούν τις εισερχόμενες ηλιακή ακτινοβολία πίσω στην ατμόσφαιρα. Ως αποτέλεσμα, δεν μπορούν να ζεσταίνουν τόσο πολύ κατά τη διάρκεια της ημέρας (ή το καλοκαίρι), και τη νύχτα, ενεργούν σαν μια κουβέρτα, παγιδεύοντας θερμότητα κάτω.

Ένα σύστημα υψηλής πίεσης, που μερικές φορές ονομάζεται αντικυκλοπών, είναι μια περιοχή όπου η ατμοσφαιρική πίεση είναι μεγαλύτερη από αυτή της γύρω περιοχής. Αυτά τα συστήματα κινούνται δεξιόστροφα στο Βόρειο Ημισφαίριο και αριστερόστροφα στο Νότιο Ημισφαίριο λόγω του Επίδραση Coriolis.

Οι περιοχές υψηλής πίεσης προκαλούνται συνήθως από ένα φαινόμενο που ονομάζεται καθίζηση, που σημαίνει ότι καθώς ο αέρας στα ψηλά κρυώνει, γίνεται πυκνότερος και κινείται προς το έδαφος. Η πίεση αυξάνεται εδώ, επειδή περισσότερο αέρας γεμίζει το χώρο που απομένει από το χαμηλό. Η υποβάθμιση εξατμίζει επίσης το μεγαλύτερο μέρος του υδρατμού της ατμόσφαιρας, έτσι συστήματα υψηλής πίεσης συνδέονται συνήθως με καθαρό ουρανό και ήρεμο καιρό.

Σε αντίθεση με τις περιοχές χαμηλής πίεσης, η απουσία σύννεφων σημαίνει ότι οι περιοχές που είναι επιρρεπείς σε ακραίες εμπειρίες υψηλής πίεσης σε ημερήσια και χρονική περίοδο εποχιακές θερμοκρασίες, καθώς δεν υπάρχουν σύννεφα για να εμποδίσουν την εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία ή να παγιδεύσουν εξερχόμενη ακτινοβολία μακράς διάρκειας τη νύχτα

Σε ολόκληρη την υφήλιο, υπάρχουν αρκετές περιοχές όπου η πίεση του αέρα είναι αξιοσημείωτα συνεπής. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε εξαιρετικά προβλέψιμες καιρικές συνθήκες σε περιοχές όπως οι τροπικοί ή οι πόλοι.

• Ισημερινή δεξαμενή χαμηλής πίεσης: Αυτή η περιοχή βρίσκεται στην ισημερινή περιοχή της Γης (0 έως 10 μοίρες βόρεια και νότια) και αποτελείται από ζεστό, ελαφρύ, αύξοντα και συγκλίνοντα αέρα.Επειδή ο συγκλίνων αέρας είναι υγρός και γεμάτος από υπερβολική ενέργεια, επεκτείνεται και δροσίζει καθώς αυξάνεται, δημιουργώντας τα σύννεφα και τις έντονες βροχοπτώσεις που είναι εμφανείς σε ολόκληρη την περιοχή. Αυτή η ζώνη χαμηλής πίεσης σχηματίζει επίσης τη ζώνη διατροπικής σύγκλισης (ITCZ) και αληγείς άνεμοι.
• Υποτροπικά κύτταρα υψηλής πίεσης: Βρίσκεται σε 30 βαθμούς βόρεια / νότια,αυτή είναι μια ζώνη ζεστού, ξηρού αέρα που σχηματίζεται καθώς ο θερμός αέρας που κατεβαίνει από τους τροπικούς γίνεται θερμότερος. Επειδή ο θερμός αέρας μπορεί να κρατήσει περισσότερο υδρατμούς, είναι σχετικά ξηρό. Η δυνατή βροχή κατά μήκος του ισημερινού απομακρύνει επίσης το μεγαλύτερο μέρος της υπερβολικής υγρασίας. Οι κυρίαρχοι άνεμοι στο υποτροπικό ύψος ονομάζονται δυτικά.
• Υποπολικά κύτταρα χαμηλής πίεσης: Αυτή η περιοχή βρίσκεται σε 60 μοίρες βόρεια / νότια γεωγραφικό πλάτος και διαθέτει δροσερό, υγρό καιρό.Το υποπολικό χαμηλό προκαλείται από τη συνάντηση των μαζών ψυχρού αέρα από τα υψηλότερα γεωγραφικά πλάτη και τις θερμότερες μάζες του αέρα από τα χαμηλότερα γεωγραφικά πλάτη. Στο βόρειο ημισφαίριο, η συνάντησή τους αποτελεί το πολικό μέτωπο, το οποίο παράγει τη χαμηλή πίεση κυκλωνικές καταιγίδες υπεύθυνος για τις βροχοπτώσεις στο Βορειοδυτικός του Ειρηνικού και σε μεγάλο μέρος της Ευρώπης. Στο νότιο ημισφαίριο, αναπτύσσονται σοβαρές καταιγίδες κατά μήκος αυτών των μέτωπων και προκαλούν ισχυρούς ανέμους και χιονοπτώσεις στην Ανταρκτική.
• Πολικά κύτταρα υψηλής πίεσης: Αυτά βρίσκονται σε 90 μοίρες βόρεια / νότια και είναι εξαιρετικά κρύα και ξηρά.Με αυτά τα συστήματα, οι άνεμοι απομακρύνονται από τους πόλους σε έναν αντικυκλώνα, ο οποίος κατέρχεται και αποκλίνει για να σχηματίσει τα πολικά ανατολικά. Εντούτοις, είναι αδύναμοι, επειδή υπάρχει ελάχιστη ενέργεια στους πόλους για να καταστούν ισχυρά τα συστήματα. Αντίθετα, η Ανταρκτική είναι ισχυρότερη, επειδή είναι ικανή να σχηματίσει πάνω από το κρύο έδαφος αντί της θερμότερης θάλασσας.

Μελετώντας αυτά τα υψηλά και χαμηλά, οι επιστήμονες είναι σε καλύτερη θέση να κατανοήσουν τα πρότυπα κυκλοφορίας της Γης και να προβλέψουν τον καιρό για χρήση καθημερινή ζωή, ναυσιπλοΐα, ναυτιλία και άλλες σημαντικές δραστηριότητες, κάνοντας την πίεση του αέρα μια σημαντική συνιστώσα της μετεωρολογίας και άλλων ατμοσφαιρικών επιστήμη.

• “Ατμοσφαιρική πίεση.” Εθνική Εταιρεία Γεωγραφίας,
• "Καιρικά συστήματα & μοτίβα." Συστήματα και πρότυπα καιρού Εθνική Ωκεανική και Ατμοσφαιρική Διοίκηση,