Mekanik för lufttryck

Lufttryck, atmosfärstryck, eller barometriskt tryck, är trycket som utövas över en yta med vikten av en luft massa (och dess molekyler) ovanför.

Lufttryck är ett svårt koncept. Hur kan något osynligt ha massa och vikt? Luft har massa eftersom den består av en blandning av gaser som har massa. Lägg till vikten på alla dessa gaser som komponerar torr luft (syre, kväve, koldioxid, väte och andra) så får du vikten av torr luft.

Molekylvikten, eller molmassan, för torr luft är 28,97 gram per mol. Även om det inte är så mycket, består en typisk luftmassa av ett otroligt stort antal luftmolekyler. Som sådan kan du börja se hur luft kan ha betydande vikt när massorna av alla molekyler läggs samman.

Så vad är sambandet mellan molekyler och lufttryck? Om antalet luftmolekyler över ett område ökar finns det fler molekyler att utöva tryck på det området och dess totala atmosfärstryck ökar. Detta är vad vi kallar högt tryck. På samma sätt, om det finns mindre luftmolekyler över ett område, minskar atmosfärstrycket. Detta kallas lågtryck.

Lufttrycket är inte enhetligt över jorden. Det sträcker sig från 980 till 1050 millibar och ändras med höjden. Ju högre höjd, desto lägre lufttryck. Detta beror på att antalet luftmolekyler minskar i högre höjder och därmed minskar lufttäthet och lufttryck. Lufttrycket är högst vid havsnivån, där lufttätheten är störst.

Det finns 5 grunder om lufttryck:

• Det ökar när lufttätheten ökar och sänker när lufttätheten sänks.
• Det ökar när temperaturen ökar och sänker när temperaturen svalnar.
• Det ökar i lägre höjder och minskar i högre höjder.
• Luft rör sig från högt tryck till lågt tryck.
• Lufttrycket mäts med ett väderinstrument som kallas a barometer. (Det är därför det också ibland kallas "barometriskt tryck.")

EN barometer används för att mäta atmosfärstryck i enheter som kallas atmosfär eller milibar. Den äldsta typen av barometer är kvicksilverbarometer. Detta instrument mäter kvicksilver när det stiger eller sänks i barometerets glasrör. Eftersom atmosfärstrycket i princip är luftens vikt i atmosfär ovanför behållaren kommer kvicksilvernivån i barometern att fortsätta att förändras tills vikten av kvicksilver i glasröret är exakt lika med vikten av luft ovanför behållaren. När de två har slutat röra sig och är balanserade, registreras trycket genom att "läsa" värdet på kvicksilverhöjden i den vertikala kolonnen.

Om kvicksilvervikten är mindre än atmosfärstrycket kommer kvicksilvernivån i glasröret att stiga (högt tryck). I områden med högt tryck sjunker luft snabbare mot jordytan än den kan rinna ut till omgivande områden. Eftersom antalet luftmolekyler över ytan ökar finns det fler molekyler att utöva en kraft på den ytan. Med en ökad luftvikt över behållaren stiger kvicksilvernivån till en högre nivå.

Om kvicksilvervikten är större än atmosfärstrycket kommer kvicksilvernivån att sjunka (lågt tryck). I områden med lågt tryck, stiger luft snabbare bort från jordens yta än den kan ersättas av luft som strömmar in från omgivande områden. Eftersom antalet luftmolekyler över området minskar finns det mindre molekyler att utöva en kraft på den ytan. Med en reducerad luftvikt över behållaren sjunker kvicksilvernivån till en lägre nivå.

Andra typer av barometrar inkluderar aneroid och digitala barometer. Aneroidbarometrar innehåller inte kvicksilver eller någon annan vätska, men de har en förseglad och lufttätt metallkammare. Kammaren expanderar eller sammandras som svar på tryckförändringar och en pekare på en urtavla används för att indikera tryckavläsningar. Moderna barometrar är digitala och kan mäta atmosfärstryck exakt och snabbt. Dessa elektroniska instrument visar aktuella atmosfärstryckavläsningar över en skärm.

Atmosfäriskt tryck påverkas av soluppvärmning på dagen. Denna uppvärmning sker inte jämnt över jorden eftersom vissa områden värms upp mer än andra. När luften värms upp stiger den och kan resultera i ett lågtryckssystem.

Trycket i mitten av a lågtrycksystem är lägre än luft i det omgivande området. Vindar blåser mot området med lågt tryck och får luft i atmosfären att stiga. Vattenånga i den stigande luften kondenserar och bildar moln och i många fall nederbörd. Pågrund av Coriolis-effekt, ett resultat av jordens rotation, cirkulerar vindar i ett lågtryckssystem moturs på norra halvklotet och medurs på södra halvklotet. Lågtryckssystem kan producera instabilt väder och stormar som cykloner, orkaner och tyfoner. Som en generell tumregel har lågtryck ett tryck på cirka 1000 millibar (29,54 tum kvicksilver). Från 2016 var det lägsta tryck som någonsin registrerats på jorden 870 mb (25,69 inHg) i ögat av Typhoon Tip över Stilla havet den 12 oktober 1979.

I högtryckssystem, luft i mitten av systemet har ett högre tryck än luft i det omgivande området. Luft i detta system sjunker och blåser bort från högtrycket. Denna fallande luft minskar vattenånga och molnbildning, vilket resulterar i lätt vind och stabilt väder. Luftflödet i ett högtryckssystem är mittemot det för ett lågtrycksystem. Luft cirkulerar medsols på norra halvklotet och moturs på södra halvklotet.

Artikel redigerad av Regina Bailey

• Britannica, The Editor of Encyclopaedia. "Atmosfärstryck." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 5 mar. 2018, www.britannica.com/science/atmospheric-pressure.
• National Geographic Society. "Barometer." National Geographic Society, 9 okt. 2012, www.nationalgeographic.org/encyclopedia/barometer/.
• "Höga och låga lufttrycket." Vintersäkerhet | UCAR Center for Science Education, scied.ucar.edu/shortcontent/highs-and-lows-air-pressure.