Introdução
Air é uma substância material tangível e como resultado tem massa. Qualquer objeto com massa é influenciado pela força universal conhecida como gravidade. A Lei da Gravitação Universal de Newton declara: quaisquer dois objetos separados no espaço são atraídos um pelo outro por uma força proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles. Na Terra, a gravidade também pode ser expressa como uma força de aceleração de cerca de 9,8 metros por segundo por segundo. Como resultado desta força, a velocidade de qualquer objeto caindo em direção à superfície da Terra acelera (1º segundo – 9,8 metros por segundo, 2º segundo – 19,6 metros por segundo, 3º segundo – 29,4 metros por segundo, e assim por diante) até atingir a velocidade terminal.
Gravity shapes e influencia todos os processos atmosféricos. Faz com que a densidade e a pressão do ar diminuam exponencialmente à medida que se afasta da superfície da Terra. Figura 7d-1 abaixo modela a variação média da pressão do ar com altura acima da superfície da Terra. Neste gráfico, a pressão do ar na superfície é ilustrada como sendo aproximadamente 1013 milibares (mb) ou 1 quilograma por centímetro quadrado de superfície.
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Figure 7d-1: Alteração da pressão atmosférica média com a altitude.
Medir a pressão atmosférica
Um instrumento que mede a pressão do ar é chamado de barômetro. A primeira medição da pressão atmosférica começou com uma simples experiência realizada pelo Evangelista Torricelli em 1643. Em seu experimento, Torricelli imergiu um tubo, selado em uma extremidade, em um recipiente de mercúrio (ver Figura 7d-2 abaixo). A pressão atmosférica forçou então o mercúrio para dentro do tubo a um nível consideravelmente maior do que o mercúrio no recipiente. Torricelli determinou, a partir desta experiência, que a pressão da atmosfera é de aproximadamente 30 polegadas ou 76 centímetros (um centímetro de mercúrio é igual a 13,3 milibares). Ele também observou que a altura do mercúrio variava com mudanças nas condições climáticas externas.
Barómetro de Torricelli
Figure 7d-2: Diagrama mostrando a construção do barómetro de Torricelli.
O barómetro de tipo mais comum usado em casas é o barómetro aneróide (Figura 7d-3). Dentro deste instrumento há uma pequena e flexível cápsula metálica chamada célula aneróide. Na construção do aparelho, é criado um vácuo dentro da cápsula para que pequenas alterações na pressão do ar exterior façam com que a cápsula se expanda ou contraia. O tamanho da célula aneroide é então calibrado e qualquer alteração no seu volume é transmitida por molas e alavancas para um braço indicador que aponta para a pressão atmosférica correspondente.
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Figure 7d-3: Barómetro aneroide.
Para fins climatológicos e meteorológicos, a pressão padrão ao nível do mar é dita ser de 76,0 cm ou 29,92 polegadas ou 1013,2 milibares. Os cientistas usam frequentemente o quilopascal (kPa) como sua unidade preferida para medir a pressão. 1 quilopascal é igual a 10 milibares. Outra unidade de força às vezes usada pelos cientistas para medir a pressão atmosférica é o newton. Um milibar é igual a 100 newtons por metro quadrado (N/m2).
Pressão atmosférica na superfície da Terra
Figure 7d-4 descreve a pressão média mensal ao nível do mar para a superfície da Terra. Esta animação indica que a pressão do ar à superfície varia tanto espacialmente como temporalmente. Durante os meses de inverno (dezembro a fevereiro), áreas de alta pressão se desenvolvem sobre a Ásia central (Alta Siberiana), ao largo da costa da Califórnia (Alta Havaiana), América do Norte central (Alta Canadense), sobre a Espanha e noroeste da África, estendendo-se para o Atlântico Norte subtropical (Alta dos Açores), e sobre os oceanos do Hemisfério Sul, nos subtropicais. Áreas de baixa pressão ocorrem ao sul das Ilhas Aleutas (Baixa Aleutiana), no extremo sul da Gronelândia (Baixa Islândia), e latitudes de 50 a 80° Sul.
Durante os meses de Verão (Junho a Agosto), vários sistemas dominantes de pressão de Inverno desaparecem. Desaparecem a Alta Siberiana sobre a Ásia Central e os sistemas dominantes de baixa pressão perto das Ilhas Aleutas e na ponta sul da Gronelândia. A Alta Havaiana e a Alta dos Açores intensificam-se e expandem-se para norte nas suas bacias oceânicas relativas. Os sistemas de alta pressão sobre os oceanos subtropicais do Hemisfério Sul também se intensificam e expandem para o norte. Novas áreas de alta pressão dominante se desenvolvem sobre a Austrália e a Antártida (Alta Polar Sul). As regiões de baixa pressão se formam sobre a Ásia Central e Sudoeste Asiático (Asiatic Low). Estes sistemas de pressão são responsáveis pelas chuvas das monções de verão na Ásia.
Examinaremos este gráfico novamente no tópico 7p quando a circulação global for discutida.
Figure 7d-4: Pressão média mensal do nível do mar e ventos predominantes para a superfície da Terra, 1959-1997. Os valores da pressão atmosférica são ajustados para a elevação e são descritos em relação ao nível do mar. O selector no fundo da imagem permite alterar a hora do mês. 05/07/2009 10:08 sombreamento de cores. Os tons de azul indicam uma pressão inferior à média global, enquanto os tons de amarelo a laranja são superiores às medidas médias. (Fonte: Climate Lab Section of the Environmental Change Research Group, Department of Geography, University of Oregon – Global Climate Animations).
(Para ver esta animação o seu navegador deve ter o plug-in QuickTime da Apple. O plug-in QuickTime está disponível para computadores Macintosh e Windows e pode ser descarregado GRATUITAMENTE a partir do site da World Wide Web www.apple.com/quicktime).