(d). Atmosfærisk tryk

Indledning

Luft er et håndgribeligt materielt stof og har som følge heraf masse. Ethvert objekt med masse påvirkes af den universelle kraft, der kaldes tyngdekraften. Newtons lov om universel gravitation fastslår, at to objekter, der er adskilt i rummet, tiltrækkes af en kraft, der er proportional med produktet af deres masse og omvendt proportional med kvadratet på afstanden mellem dem. På Jorden kan tyngdekraften også udtrykkes som en accelerationskraft på ca. 9,8 meter pr. sekund pr. sekund. Som følge af denne kraft accelererer hastigheden for ethvert objekt, der falder mod jordens overflade (1. sekund – 9,8 meter pr. sekund, 2. sekund – 19,6 meter pr. sekund, 3. sekund – 29,4 meter pr. sekund osv.), indtil terminalhastigheden er nået.

Tyngdekraften former og påvirker alle atmosfæriske processer. Den bevirker, at luftens massefylde og tryk falder eksponentielt, når man bevæger sig væk fra jordens overflade. Figur 7d-1 nedenfor modellerer den gennemsnitlige ændring i lufttrykket med højden over jordoverfladen. I denne graf er lufttrykket ved overfladen illustreret som værende ca. 1013 millibar (mb) eller 1 kilogram pr. kvadratcentimeter overfladeareal.

Figur 7d-1: Ændring i det gennemsnitlige atmosfæriske tryk med højden.

Måling af atmosfærisk tryk

Et instrument, der måler lufttrykket, kaldes et barometer. Den første måling af atmosfærisk tryk begyndte med et simpelt eksperiment, som blev udført af Evangelista Torricelli i 1643. I sit forsøg nedsænkede Torricelli et rør, der var forseglet i den ene ende, i en beholder med kviksølv (se figur 7d-2 nedenfor). Det atmosfæriske tryk pressede derefter kviksølvet op i røret til et niveau, der var betydeligt højere end kviksølvet i beholderen. Torricelli fastslog på baggrund af dette forsøg, at atmosfærens tryk er ca. 30 tommer eller 76 centimeter (en centimeter kviksølv er lig med 13,3 millibars). Han bemærkede også, at kviksølvets højde varierede med ændringer i vejrforholdene udenfor.

Torricellis barometer

Figur 7d-2: Diagram, der viser opbygningen af Torricellis barometer.

Den mest almindelige type barometer, der anvendes i hjem, er aneroidbarometeret (figur 7d-3). Inde i dette instrument er der en lille, fleksibel metalkapsel, der kaldes en aneroidcelle. Ved konstruktionen af apparatet skabes der et vakuum inde i kapslen, således at små ændringer i det ydre lufttryk får kapslen til at udvide eller trække sig sammen. Aneroidcellens størrelse kalibreres derefter, og enhver ændring i dens volumen overføres via fjedre og håndtag til en indikatorarm, der peger på det tilsvarende atmosfæriske tryk.

Figur 7d-3: Aneroidbarometer.

Til klimatologiske og meteorologiske formål siges standardtrykket på havniveau at være 76,0 cm eller 29,92 tommer eller 1013,2 millibars. Forskere bruger ofte kilopascal (kPa) som deres foretrukne enhed til at måle tryk. 1 kilopascal er lig med 10 millibar. En anden kraftenhed, som forskere nogle gange bruger til at måle atmosfærisk tryk, er newton. En millibar svarer til 100 newton pr. kvadratmeter (N/m2).

Atmosfærisk tryk ved jordens overflade

Figur 7d-4 beskriver det månedlige gennemsnitlige tryk på havniveau ved jordens overflade. Denne animation viser, at lufttrykket på overfladen varierer både rumligt og tidsmæssigt. I vintermånederne (december til februar) udvikles der højtryksområder over det centrale Asien (sibirisk højtryk), ud for Californiens kyst (Hawaii-højtryk), det centrale Nordamerika (canadisk højtryk), over Spanien og det nordvestlige Afrika, der strækker sig ind i det subtropiske Nordatlanten (Azorernes højtryk), og over havene på den sydlige halvkugle i subtropikken. Der forekommer lavtryksområder lige syd for Aleuterne (Aleutian Low), ved den sydlige spids af Grønland (Iceland Low) og på breddegrader mellem 50 og 80° syd.

I sommermånederne (juni til august) forsvinder en række dominerende vintertrykssystemer. Væk er det sibiriske højtryk over Centralasien og de dominerende lavtrykssystemer nær Aleuterne og ved Grønlands sydspids. Det hawaiianske højtryk og Azorerne-højtrykket intensiveres og udvider sig nordpå i deres respektive havbassiner. Højtrykssystemerne over de subtropiske oceaner på den sydlige halvkugle bliver også kraftigere og udvider sig mod nord. Der udvikles nye områder med dominerende højtryk over Australien og Antarktis (sydpolært højtryk). Der dannes lavtryksområder over Centralasien og Sydvestasien (Asiatisk lavtryk). Disse tryksystemer er ansvarlige for sommermonsunregnen i Asien.

Vi vil gennemgå denne grafik igen i emne 7p, når den globale cirkulation behandles.