V meteorologiji je atmosferski tlak ključni dejavnik pri napovedovanju in preučevanju vremenskih vzorcev. Oblake, ciklon, nevihte, vetrove in druge vremenske pojave v veliki meri določajo spremembe atmosferskega tlaka, ki so povezane tudi z dogodki, kot so tornadi . Poleg tega nam razumevanje delovanja atmosferskega tlaka pomaga bolje razumeti naše okolje in podnebje.
Vendar atmosferski tlak ni nekaj oprijemljivega, nekaj, kar je mogoče videti s prostim očesom, zato obstaja veliko ljudi, ki koncept razumejo, vendar v resnici ne vedo, kaj je.
Kaj je atmosferski tlak?
Čeprav se morda ne zdi tako, ima zrak težo . Teže zraka se ne zavedamo, ker smo vanj potopljeni. Zrak nudi upor, ko hodimo, tečemo ali potujemo v vozilu, ker je, tako kot voda, medij, skozi katerega se gibljemo. Gostota vode je veliko večja od gostote zraka, zato se je v vodi težje gibati. Ta dinamika zraka je povezana tudi z gradientom tlaka.
Na nek način zrak deluje na nas in na vse. Zato lahko atmosferski tlak definiramo kot silo, ki jo atmosfera izvaja na zemeljsko površino. Višja kot je nadmorska višina zemeljske površine, nižji je zračni tlak, kar lahko vpliva tudi na pojave, kot so cikloni.
V katerih enotah se meri atmosferski tlak?
Logično je misliti, da če je atmosferski tlak posledica teže zraka nad določeno točko na Zemljini površini, moramo predpostaviti, da višja kot je točka, nižji je tlak, saj je nad njo tudi manj zraka. Atmosferski tlak se meri na enak način kot hitrost, teža itd. Meri se v atmosferah, milibarih ali mmHg (milimetrih živega srebra) . Za referenco se običajno vzame atmosferski tlak na morski gladini. Tam ima vrednost 1 atmosfere, 1013 milibarov ali 760 mmHg, en liter zraka pa tehta 1,293 grama. Enota, ki jo meteorologi najpogosteje uporabljajo, je milibar.
Kako se meri atmosferski tlak?
Manometri se uporabljajo za merjenje tlaka tekočine . Najpogostejši in najlažji za uporabo je manometer z odprto cevjo. V bistvu je cev v obliki črke U, ki vsebuje tekočino. En konec cevi je pod tlakom, ki ga je treba izmeriti, drugi konec pa je v stiku z atmosfero.
Barometri se uporabljajo za merjenje zračnega ali atmosferskega tlaka. Obstajajo različne vrste barometrov. Najbolj znan je živosrebrni barometer, ki ga je izumil Torricelli . Sestavljen je iz cevi v obliki črke U z zaprtim koncem, ki je bil evakuiran, tako da je tlak na vrhu tega konca enak nič. To omogoča merjenje sile, ki jo zrak izvaja na steber tekočine, s čimer se določi atmosferski tlak, kar je bistveno za napovedovanje vremena.
Kot smo že omenili, je atmosferski tlak posledica teže zraka nad določeno točko na Zemljini površini. Zato je tlak nižji, višja kot je ta točka, saj je prisotnega manj zraka. Lahko rečemo, da se atmosferski tlak z nadmorsko višino zmanjšuje. Na primer, na gori je količina zraka na vrhu manjša kot na plaži zaradi višinske razlike.
Drug natančnejši primer je naslednji:
Kot referenčna točka se uporablja gladina morja, kjer je atmosferski tlak 760 mm Hg . Da bi preverili, ali se atmosferski tlak z nadmorsko višino zmanjšuje, se odpravimo na goro, katere najvišji vrh je približno 1.500 metrov nadmorske višine. Izmerimo in ugotovimo, da je na tej nadmorski višini atmosferski tlak 635 mm Hg. S tem majhnim poskusom preverimo, da je količina zraka na vrhu gore manjša kot na morski gladini in je zato sila, ki jo zrak izvaja na površino in na nas, manjša.
Atmosferski tlak in nadmorska višina
Pomembno je upoštevati, da se atmosferski tlak ne zmanjšuje sorazmerno z nadmorsko višino, ker je zrak zelo stisljiva tekočina. To pojasnjuje, zakaj zrak, ki je najbližje tlom, stisne lastna teža. Z drugimi besedami, spodnje plasti zraka blizu tal vsebujejo več zraka, ker jih pritiska zrak nad njimi (zrak na površini je gostejši, saj je na enoto prostornine več zraka). Zato je tlak na površini višji in se ne zmanjšuje sorazmerno, ker se količina zraka z nadmorsko višino ne zmanjšuje s konstantno hitrostjo.
Tako lahko rečemo, da ko smo blizu morske gladine, že majhen vzpon na nadmorsko višino povzroči veliko znižanje tlaka , medtem ko se moramo višje dvigniti veliko bolj, da se atmosferski tlak zniža v enaki meri.
Kakšen je tlak na morski gladini?
Atmosferski tlak na morski gladini je 760 mm Hg , kar ustreza 1013 milibarom. Višja kot je nadmorska višina, nižji je tlak; pravzaprav se zmanjša za 1 mb za vsak meter pridobljene nadmorske višine.
Kako vpliva atmosferski tlak na naše telo?
Atmosferski tlak se običajno spreminja med nevihtami, atmosfersko nestabilnostjo ali močnim vetrom. Vzpon na večje nadmorske višine prav tako vpliva na telo. Planinci so zaradi sprememb tlaka med vzponom še posebej dovzetni za te simptome. Te spremembe so pomembne, zlasti če so povezane z višinsko boleznijo. Poleg tega je pomembno upoštevati, da na višinsko bolezen vpliva zmanjšanje kisika na velikih nadmorskih višinah, kar je povezano tudi z ravnmi razpoložljivega kisika.
Najpogostejši simptomi so med drugim glavobol, prebavne težave, šibkost ali utrujenost, omotica ali vrtoglavica ter motnje spanja . Najučinkovitejši ukrep pri pojavu simptomov višinske bolezni je spust na nižje nadmorske višine, četudi le za nekaj sto metrov.
Tlak in atmosferska nestabilnost ali stabilnost
Stabilnost ali anticiklon
Ko se spušča hladnejši zrak, se atmosferski tlak poveča, ker je na površini več zraka, zato deluje večja sila. To ustvarja atmosfersko stabilnost, znano tudi kot anticiklon. Za anticiklon so značilni mirni pogoji in brez vetra, saj se hladnejši, gostejši zrak počasi spušča v krožnem gibanju. Zrak se na severni polobli skoraj neopazno vrti v smeri urinega kazalca, na južni polobli pa v nasprotni smeri urinega kazalca.
Anticiklon na karti atmosferskega tlaka
Ciklon ali pljusk
Nasprotno pa, ko se topel zrak dvigne, zniža atmosferski tlak in povzroči nestabilnost. Temu pravimo ciklon ali sistem nizkega tlaka . Veter se vedno premika v prednostni smeri proti območjem z nižjim atmosferskim tlakom. To pomeni, da bo veter, kadar koli ima območje sistem nizkega tlaka, močnejši, ker bo veter, ker je območje nižjega tlaka, pihal v to smer. Ta pojav je mogoče podrobneje preučiti z analizo sinoptičnih zemljevidov.
Pljuska na zemljevidu atmosferskega tlaka
Drug vidik, ki ga je treba upoštevati, je, da se hladen in topel zrak zaradi njune različne gostote ne mešata takoj. Ko se srečata na površini, hladen zrak potisne topel zrak navzgor, kar povzroči padec tlaka in nestabilnost. Nato se oblikuje sistem nizkega tlaka, območje stika med toplim in hladnim zrakom pa se imenuje fronta . To je bistveno za razumevanje nastajanja vremenskih pojavov.
Vremenske karte in atmosferski tlak
Vremenske karte ustvarjajo meteorologi. Uporabljajo informacije, zbrane z vremenskih postaj, letal, vremenskih balonov in satelitov. Ti zemljevidi predstavljajo atmosferske razmere v različnih državah in regijah. Prikazujejo vrednosti različnih meteoroloških pojavov, kot so tlak, veter in padavine.
Trenutno nas zanimajo vremenske karte, ki prikazujejo atmosferski tlak. Na karti tlaka se črte enakega atmosferskega tlaka imenujejo izobare. To pomeni, da se s spreminjanjem atmosferskega tlaka na karti pojavlja več izobar. Karte tlaka prikazujejo tudi vremenske fronte. Zahvaljujoč tem vrstam zemljevidov je mogoče z visoko stopnjo natančnosti, do omejitve treh dni, določiti trenutno vreme in njegov razvoj v prihodnjih urah.
Na teh zemljevidih območja z najvišjim atmosferskim tlakom kažejo anticiklonsko situacijo, območja z najmanjšim tlakom pa nevihte. Vroče in hladne fronte določajo simboli in napovedujejo razmere, ki jih bomo imeli čez dan.
Hladne fronte
Hladne fronte so tiste, pri katerih masa hladnega zraka nadomesti topel zrak . So močne in lahko povzročijo atmosferske motnje, kot so nevihte, plohe, tornadi, močan veter in kratkotrajne snežne nevihte, preden hladna fronta preide, sledijo pa suhe razmere, ko se fronta premika. Glede na letni čas in geografsko lego se lahko hladne fronte pojavljajo zaporedoma vsakih 5 do 7 dni.
Hladna fronta
Tople fronte
Tople fronte so tiste, pri katerih masa toplega zraka postopoma nadomešča hladen zrak. Na splošno se ob prehodu tople fronte temperatura in vlažnost zvišata, tlak se zmanjša in čeprav se veter spremeni, ni tako izrazit kot pri prehodu hladne fronte. Padavine v obliki dežja, snega ali rosenja se običajno pojavijo na začetku površinske fronte, prav tako pa tudi konvektivne plohe in nevihte.
Topla sprednja stran
S temi osnovnimi vidiki meteorologije že dobro veste, kakšen je atmosferski tlak in kako deluje na našem planetu. Da bi lahko dobro vedeli, kaj nam vremenoslovci sporočajo pri napovedovanju vremena in da bi lahko bolj analizirali in razumeli naše ozračje.