04. La pressione atmosferica

Definizione

La pressione è una grandezza fisica derivata, secondo la seguente relazione

pressione = forza/superficie

Possiamo calcolare il valore della pressione atmosferica sostituendo alla forza il peso dell'atmosfera

m x g = (densità x volume) x g= d x V x g

Quindi, se esprimiamo il volume della colonna di aria come superficie x altezza h abbiamo

P = d x V x g/S = d x h x S x g/S = d x h x g

Applicando la relazione alla pressione normale del barometro di Torricelli si ottiene:

Sistema CGS:

P = 13,5951 g/cm3 x 76 cm x 980,665 cm/s2 = 1013250,144 dine x cm-2

Poiché

1 mb (millibar) = 1000 dine x cm-2

si può scrivere che

Pnormale = 760 mmHg = 1013,24 mb

1 mmHg ≈ 4/3 mb

1 mb ≈ 3/4 mmHg

Nel Sistema Intermazionale (SI)

1 Pa (pascal) = 1 N x m-2

Pnormale = 13,5951 x 103 kg x m-3 x 0,76 m x 9,80665 m x s-2 = 101325,0144 N x m-2

da cui

1 mb = 1 hPa

Le unità di misura della pressione (e della pressione atmosferica in particolare) sono quindi più di una e conviene avere a portata di mano una tabellina di conversione tipo questa:

Isobare

Il Servizio Meteorologico Nazionale stampa una carta quotidiana del tempo nella quale le letture barometriche sono indicate con due diverse modalità: nella prima, viene indicata l'effettiva lettura barometrica in mb per mezzo di un numero posto alla destra del circolino indicante la stazione meteorologica considerata (tale numero indica solo le ultime tre cifre significative del valore della pressione, per cui 1002,2 mb apparirà come 022); nella seconda si utilizzano le isobare, cioè linee che uniscono i punti , in un dato momento, hanno la stessa pressione atmosferica. Sulle carte quotidiane del Servizio Meteorologico, le isobare vengono disegnate ogni 4 mb e sono disegnate come linee continue.

In figura è riportata la carta della pressione al suolo per il 26/02/2011 in Europa.

Variazione della pressione atmosferica con l'altitudine

La pressione atmosferica diminuisce con l'altitudine h con una legge rappresentabile con l'espressione

Ph = P0 e-0,127∙h

con h espresso in km.

dove -0.127 =

in costruzione!

Risolvendo tale equazione è possibile determinare, ad esempio, l'altitudine alla quale (in atmosfera normale) la pressione atmosferica si riduce alla metà del valore che essa presenta al livello del mare:

e-0,127∙h = Ph/P0 = 1/23333

ln e-0,127∙h = ln 1/2

h = 5,458 km

Spessore dell'atmosfera a densità costante

In condizioni standard e al livello del mare, l'atmosfera esercita una pressione di 760 mmHg, che corrisponde ad una massa di 1033,23 g per cm2. La densità dell'aria in tali condizioni è pari a ρ = 1,293 x 10-3 g/cm3

Possiamo quindi calcolare quale sarebbe lo spessore dell'atmosfera se tale densità fosse costante impostando la seguente proporzione:

1 cm : 1,293 x 10-3 g = X : 1033,23 g

da cui X = 7991 x 102 cm = 7991 m 

Con i dati a disposizione possiamo anche calcolare una stima della massa dell'intera atmosfera, conoscendo il raggio medio terrestre 6370 km e quindi la superficie terrestre: 510 x 106 km2

Pressioni estreme

• • La massima pressione atmosferica al livello del mare è stata registrata a Tosontsengel (Mongolia) il 18 dicembre 2001, quando  la pressione salì a 1085.6 hPa. (Fonte: National Oceanic and Atmospheric Administration). Nello stesso momento la temperatura era di -40,5°C.

  • La minima pressione al livello del mare è stata registrata durante il  tifone Tip, Pacifico occidentale. Il 12 ottobre 1979 la pressione nell'occhio del ciclone scese fino a 870 hPa. (Fonte: Wikipedia)

La citazione: