L’atmosfera terrestre esercita una forza su tutto ciò che è al suo interno. Questa forza, divisa per l’area su cui agisce, è la pressione atmosferica. La pressione atmosferica al livello del mare ha un valore medio di 1.013,25 millibar. Espressa con altre unità, questa pressione è 14,7 libbre per pollice quadrato, 29,92 pollici di mercurio, o 1,01 × 105 pascal. La pressione atmosferica diminuisce con l’aumentare dell’altitudine: è la metà del valore del livello del mare ad un’altitudine di circa 3,1 miglia (5 km) e scende a solo il 20% della pressione superficiale all’altitudine di crociera di un jet di linea. La pressione atmosferica cambia anche leggermente da un giorno all’altro quando i sistemi meteorologici si muovono nell’atmosfera.
L’atmosfera terrestre è composta da gas che circondano la superficie e, come ogni gas, l’atmosfera esercita una pressione su tutto ciò che si trova al suo interno. Un gas è composto da molecole che sono costantemente in movimento. Se il gas è in un contenitore, alcune molecole di gas rimbalzano sempre sulle pareti del contenitore. Quando lo fanno, esercitano una piccola forza sulle pareti. Con un numero sufficiente di molecole, i loro impatti si sommano per formare una forza che può essere facilmente misurata. Dividendo la forza totale per l’area su cui è misurata si ottiene la pressione del gas. Qualsiasi altra cosa che il gas tocca avrà anch’essa questa pressione esercitata su di essa. Così, ovunque andiamo all’interno dell’atmosfera terrestre, possiamo rilevare la pressione atmosferica.
La pressione atmosferica diminuisce quando si sale più in alto nell’atmosfera, e aumenta quando ci si avvicina alla superficie terrestre. La ragione di questo cambiamento con l’altitudine è che la pressione atmosferica in qualsiasi punto è in realtà una misura del peso, per unità di superficie, dell’atmosfera sopra quel punto. Al livello del mare, per esempio, la pressione è di 14,7 libbre per pollice quadrato. Questo significa che una fetta di atmosfera a forma di colonna lunga e sottile, con una base di un pollice quadrato e alta quanto la cima dell’atmosfera (almeno 120 mi o 200 km), avrebbe aria all’interno della colonna che pesa 14,7 lb (6,7 kg). Ad un’altezza maggiore, come la cima di una montagna di 3.048 m, si è al di sopra di una parte dell’atmosfera. Qui la pressione atmosferica è più bassa che al livello del mare, perché c’è meno aria che pesa dall’alto. Una persona sente questo tipo di effetto di pressione quando si immerge sul fondo di un lago o di una piscina profonda. Man mano che il subacqueo scende più in profondità nell’acqua, sempre più acqua si trova sopra di lui. L’acqua in più esercita una pressione crescente che il sub può sentire sulla sua pelle (e specialmente sui timpani).
La pressione atmosferica è strettamente legata al tempo. Regioni di pressione leggermente più alte o leggermente più basse della pressione atmosferica media si sviluppano quando l’aria circola intorno alla terra. L’aria si sposta dalle regioni di alta pressione a quelle di bassa pressione, causando i venti. Le proprietà dell’aria in movimento (fresca o calda, secca o umida) determinano il tempo per le aree attraverso le quali passa. Conoscere la posizione delle aree di alta e bassa pressione è vitale per le previsioni del tempo, ed è per questo che sono mostrate sulle mappe meteorologiche stampate sui giornali e mostrate in televisione.
La pressione atmosferica si misura con un barometro, di cui esistono diversi modelli. Il primo barometro fu realizzato da Evangelista Torricelli nel 1643, utilizzando una colonna chiusa ad una estremità e parzialmente riempita di mercurio. La colonna era posta verticalmente in una piccola piscina di mercurio con l’estremità aperta verso il basso. In questa disposizione, il mercurio non esce dall’estremità aperta. Piuttosto, rimane ad un’altezza tale che la pressione esercitata dal mercurio sospeso sulla piscina sarà uguale alla pressione atmosferica sulla piscina. Il barometro a mercurio è ancora oggi di uso comune (questo è il motivo per cui la pressione è ancora data con le unità “pollici di mercurio” sui bollettini meteorologici). I barometri moderni includono il barometro aneroide, che sostituisce un contenitore sigillato di aria per la colonna di mercurio, e il manometro elettronico a capacità, che rileva la pressione elettronicamente.
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