La presión atmosférica , también conocida como presión del aire o presión barométrica (por el barómetro ), es la presión dentro de la atmósfera de la Tierra . La atmósfera estándar (símbolo: atm) es una unidad de presión definida como 101.325 Pa (1.013,25 hPa ), que equivale a 1.013,25 milibares , [1] 760 mm Hg , 29,9212 pulgadas Hg o 14,696 psi . [2] La unidad atm es aproximadamente equivalente a la presión atmosférica media al nivel del mar en la Tierra; es decir, la presión atmosférica de la Tierra al nivel del mar es de aproximadamente 1 atm.
En la mayoría de las circunstancias, la presión atmosférica se aproxima mucho a la presión hidrostática causada por el peso del aire sobre el punto de medición. A medida que aumenta la elevación , hay menos masa atmosférica suprayacente, por lo que la presión atmosférica disminuye al aumentar la elevación. Debido a que la atmósfera es delgada en relación con el radio de la Tierra (especialmente la densa capa atmosférica en altitudes bajas), la aceleración gravitacional de la Tierra en función de la altitud puede aproximarse como constante y contribuye poco a esta caída. La presión mide la fuerza por unidad de área, con unidades SI de pascales (1 pascal = 1 newton por metro cuadrado , 1 N/m 2 ). En promedio, una columna de aire con un área transversal de 1 centímetro cuadrado (cm 2 ), medida desde el nivel medio (promedio) del mar hasta la parte superior de la atmósfera terrestre, tiene una masa de aproximadamente 1,03 kilogramos y ejerce una fuerza o "peso" de aproximadamente 10,1 newtons , lo que da como resultado una presión de 10,1 N/cm 2 o 101 kN /m 2 (101 kilopascales, kPa). Una columna de aire con un área de sección transversal de 1 en 2 tendría un peso de aproximadamente 14,7 lbf , lo que daría como resultado una presión de 14,7 lbf/in 2 .
La presión atmosférica es causada por la atracción gravitacional del planeta sobre los gases atmosféricos sobre la superficie y es función de la masa del planeta, el radio de la superficie y la cantidad y composición de los gases y su distribución vertical en la atmósfera. . [3] [4] Se ve modificado por la rotación planetaria y efectos locales como la velocidad del viento, variaciones de densidad debidas a la temperatura y variaciones de composición. [5]
La presión media al nivel del mar (MSLP) es la presión atmosférica al nivel medio del mar . Esta es la presión atmosférica que normalmente se da en los informes meteorológicos de la radio, la televisión, los periódicos o Internet .
El ajuste del altímetro en la aviación es un ajuste de la presión atmosférica.
La presión promedio al nivel del mar es de 1.013,25 hPa (29,921 inHg; 760,00 mmHg). En los informes meteorológicos de aviación ( METAR ), el QNH se transmite en todo el mundo en hectopascales o milibares (1 hectopascal = 1 milibar), excepto en Estados Unidos , Canadá y Japón , donde se informa en pulgadas de mercurio (con dos decimales). . Estados Unidos y Canadá también informan la presión al nivel del mar SLP, que se ajusta al nivel del mar mediante un método diferente, en la sección de comentarios, no en la parte del código transmitida internacionalmente, en hectopascales o milibares. [6] Sin embargo, en los informes meteorológicos públicos de Canadá, la presión a nivel del mar se informa en kilopascales. [7]
En los comentarios del código meteorológico de EE. UU., todo lo que se transmite son tres dígitos; Se omiten los puntos decimales y uno o dos dígitos más significativos: 1.013,2 hPa (14,695 psi) se transmite como 132; 1.000 hPa (100 kPa) se transmiten como 000; 998,7 hPa se transmite como 987; etc. La presión más alta al nivel del mar en la Tierra ocurre en Siberia , donde el Alto Siberiano a menudo alcanza una presión al nivel del mar superior a 1.050 hPa (15,2 psi; 31 inHg), con máximos históricos cercanos a 1.085 hPa (15,74 psi; 32,0 inHg). . La presión más baja medible a nivel del mar se encuentra en los centros de ciclones y tornados tropicales , con un mínimo histórico de 870 hPa (12,6 psi; 26 inHg).
La presión superficial es la presión atmosférica en un lugar de la superficie de la Tierra ( terreno y océanos ). Es directamente proporcional a la masa de aire sobre ese lugar.
Por razones numéricas, los modelos atmosféricos como los modelos de circulación general (GCM) suelen predecir el logaritmo adimensional de la presión superficial .
El valor medio de la presión superficial en la Tierra es de 985 hPa. [8] Esto contrasta con la presión media al nivel del mar, que implica la extrapolación de la presión al nivel del mar para ubicaciones por encima o por debajo del nivel del mar. La presión promedio al nivel medio del mar ( MSL ) en la Atmósfera Estándar Internacional ( ISA ) es de 1.013,25 hPa, o 1 atmósfera (atm), o 29,92 pulgadas de mercurio.
La presión (P), la masa (m) y la aceleración debida a la gravedad (g) están relacionadas por P = F/A = (m*g)/A, donde A es el área de la superficie. Por tanto, la presión atmosférica es proporcional al peso por unidad de área de la masa atmosférica sobre ese lugar.
La presión sobre la Tierra varía con la altitud de la superficie, por lo que la presión del aire en las montañas suele ser menor que la presión del aire al nivel del mar. La presión varía suavemente desde la superficie de la Tierra hasta la parte superior de la mesosfera . Aunque la presión cambia con el clima, la NASA ha promediado las condiciones para todas las partes de la Tierra durante todo el año. A medida que aumenta la altitud, la presión atmosférica disminuye. Se puede calcular la presión atmosférica a una altitud determinada. [9] La temperatura y la humedad también afectan la presión atmosférica. La presión es proporcional a la temperatura e inversamente relacionada con la humedad, y ambas son necesarias para calcular una cifra precisa. La gráfica se desarrolló para una temperatura de 15 °C y una humedad relativa del 0%.A la derechaarriba
En altitudes bajas sobre el nivel del mar, la presión disminuye aproximadamente 1,2 kPa (12 hPa) por cada 100 metros. Para altitudes más altas dentro de la troposfera , la siguiente ecuación (la fórmula barométrica ) relaciona la presión atmosférica p con la altitud h :
Los valores en estas ecuaciones son:
La presión atmosférica varía ampliamente en la Tierra y estos cambios son importantes para estudiar el tiempo y el clima . La presión atmosférica muestra un ciclo diurno o semidiurno (dos veces al día) causado por las mareas atmosféricas globales . Este efecto es más fuerte en las zonas tropicales, con una amplitud de unos pocos hectopascales, y casi nulo en las zonas polares. Estas variaciones tienen dos ciclos superpuestos, un ciclo circadiano (24 h) y un ciclo semicircadiano (12 h).
La presión barométrica ajustada al nivel del mar más alta jamás registrada en la Tierra (por encima de 750 metros) fue de 1.084,8 hPa (32,03 inHg) medida en Tosontsengel, Mongolia, el 19 de diciembre de 2001. [10] La presión barométrica ajustada al nivel del mar más alta jamás registrada registrado (por debajo de 750 metros) fue en Agata en el Okrug autónomo de Evenk , Rusia (66°53' N, 93°28' E, elevación: 261 m, 856 pies) el 31 de diciembre de 1968 de 1.083,8 hPa (32,005 inHg). [11] La discriminación se debe a los supuestos problemáticos (asumiendo una tasa de caída estándar) asociados con la reducción del nivel del mar desde grandes elevaciones. [10]
El Mar Muerto , el lugar más bajo de la Tierra a 430 metros (1.410 pies) bajo el nivel del mar, tiene una presión atmosférica típica correspondientemente alta de 1.065 hPa. [12] El 21 de febrero de 1961 se estableció un récord de presión superficial bajo el nivel del mar de 1.081,8 hPa (31,95 inHg).
La presión atmosférica no tornádica más baja jamás medida fue de 870 hPa (0,858 atm; 25,69 inHg), establecida el 12 de octubre de 1979, durante el tifón Tip en el Océano Pacífico occidental. La medición se basó en una observación instrumental realizada desde un avión de reconocimiento. [14]
Una atmósfera (101,325 kPa o 14,7 psi) es también la presión provocada por el peso de una columna de agua dulce de aproximadamente 10,3 m (33,8 pies). Por tanto, un buzo que se encuentra a 10,3 m bajo el agua experimenta una presión de aproximadamente 2 atmósferas (1 atm de aire más 1 atm de agua). Por el contrario, 10,3 m es la altura máxima a la que se puede elevar el agua mediante succión en condiciones atmosféricas estándar.
Las bajas presiones, como las de las líneas de gas natural , a veces se especifican en pulgadas de agua , normalmente escritas como wc (columna de agua) manométrica o wg (pulgadas de agua). Un electrodoméstico residencial típico que utiliza gas en los EE. UU. tiene una clasificación máxima de 1 ⁄ 2 psi (3,4 kPa; 34 mbar), que es aproximadamente 14 wg Unidades métricas similares con una amplia variedad de nombres y notaciones basadas en milímetros , centímetros o Los medidores ahora se usan con menos frecuencia.
El agua pura hierve a 100 °C (212 °F) a la presión atmosférica estándar de la Tierra. El punto de ebullición es la temperatura a la que la presión de vapor es igual a la presión atmosférica alrededor del líquido. [15] Debido a esto, el punto de ebullición de los líquidos es menor a menor presión y mayor a mayor presión. Por lo tanto, cocinar a gran altura requiere ajustes en las recetas [16] o cocción a presión . Se puede obtener una aproximación aproximada de la elevación midiendo la temperatura a la que hierve el agua; A mediados del siglo XIX, los exploradores utilizaron este método. [17] Por el contrario, si se desea evaporar un líquido a una temperatura más baja, por ejemplo en destilación , la presión atmosférica se puede reducir utilizando una bomba de vacío , como en un evaporador rotatorio .
Una aplicación importante del conocimiento de que la presión atmosférica varía directamente con la altitud fue la determinación de la altura de colinas y montañas, gracias a dispositivos fiables de medición de la presión. En 1774, Maskelyne estaba confirmando la teoría de la gravitación de Newton en y sobre la montaña Schiehallion en Escocia, y necesitaba medir con precisión las elevaciones en las laderas de la montaña. William Roy , utilizando presión barométrica, pudo confirmar las determinaciones de altura de Maskelyne, siendo el acuerdo estar dentro de un metro (3,28 pies). Este método se volvió y sigue siendo útil para trabajos topográficos y elaboración de mapas. [18]
