atmosferik basınç -Atmospheric pressure

Barometrik basınç olarak da bilinen atmosferik basınç ( barometreden sonra ) , Dünya atmosferi içindeki basınçtır . Standart atmosfer (sembol: atm), 1013,25 milibar , 760 mm Hg , 29,9212 inç Hg veya 14,696 psi'ye eşdeğer olan 101.325 Pa (  1.013.25 hPa ) olarak tanımlanan bir basınç birimidir  . ATM birimi kabaca Dünya'daki ortalama deniz seviyesindeki atmosferik basınca eşdeğerdir ; yani, Dünya'nın deniz seviyesindeki atmosferik basıncı yaklaşık 1 atm'dir.     

Çoğu durumda , atmosferik basınca, ölçüm noktasının üzerindeki havanın ağırlığının neden olduğu hidrostatik basınç yakındır . Yükseklik arttıkça , daha az atmosfer kütlesi vardır, bu nedenle artan yükseklikle atmosferik basınç azalır. Atmosfer, Dünya'nın yarıçapına göre ince olduğu için - özellikle düşük irtifalarda yoğun atmosferik tabaka - Dünya'nın yerçekimi ivmesinin yüksekliğin bir fonksiyonu olarak sabit olduğu tahmin edilebilir ve bu düşüşe çok az katkıda bulunur. Basınç, paskalın SI birimleriyle birim alan başına kuvveti ölçer (1 pascal = metrekare başına 1 newton , 1 N/ m2 ) . Ortalama olarak, ortalama (ortalama) deniz seviyesinden Dünya atmosferinin tepesine kadar ölçülen, enine kesit alanı 1 santimetrekare ( cm 2 ) olan bir hava sütununun kütlesi yaklaşık 1,03 kilogramdır ve bir kuvvet ya da kuvvet uygular. yaklaşık 10.1 newtonluk "ağırlık" , 10.1 N/ cm2 veya 101 kN /m2 ( 101 kilopaskal, kPa) basınçla sonuçlanır . 1'e 2 kesit alanına sahip bir hava sütununun ağırlığı yaklaşık 14,7 lbf olacaktır, bu da 14,7 lbf/ in2'lik bir basınçla sonuçlanacaktır .      

mekanizma

Atmosfer basıncı, gezegenin yüzey üzerindeki atmosferik gazlar üzerindeki yerçekimi çekiminden kaynaklanır ve gezegenin kütlesinin, yüzeyin yarıçapının ve gazların miktarı ve bileşimi ile atmosferdeki dikey dağılımlarının bir fonksiyonudur. . Gezegensel dönüş ve rüzgar hızı, sıcaklığa bağlı yoğunluk değişimleri ve bileşimdeki değişimler gibi yerel etkiler tarafından değiştirilir.

Ortalama deniz seviyesi basıncı

Atmosfer basıncını mbar veya hPa cinsinden gösteren harita
Haziran, Temmuz ve Ağustos (üstte) ve Aralık, Ocak ve Şubat (altta) için 15 yıllık ortalama deniz seviyesi basıncı. ERA-15 yeniden analizi.
Kollsman tipi barometrik uçak altimetresi .

Ortalama deniz seviyesi basıncı (MSLP), ortalama deniz seviyesindeki (PMSL) atmosfer basıncıdır . Bu, normalde radyo, televizyon ve gazetelerde veya internette hava durumu raporlarında verilen atmosferik basınçtır . Evdeki barometreler yerel hava durumu raporlarıyla eşleşecek şekilde ayarlandığında , gerçek yerel atmosferik basıncı değil, deniz seviyesine ayarlanmış basıncı gösterirler.

Havacılıkta altimetre ayarı, atmosferik basınç ayarıdır.

Ortalama deniz seviyesi basıncı 1013,25 hPa'dır (29,921 inHg; 760,00 mmHg). Havacılık hava durumu raporlarında ( METAR ), QNH dünyanın her yerinde hektopaskal veya milibar (1 hektopaskal = 1 milibar) cinsinden iletilir; bunun inç cinsinden cıva cinsinden (iki ondalık basamağa kadar) bildirildiği Amerika Birleşik Devletleri , Kanada ve Japonya dışında . Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada ayrıca, deniz seviyesine farklı bir yöntemle ayarlanan deniz seviyesi basıncı SLP'yi, kodun uluslararası olarak iletilen bölümünde değil, hektopaskal veya milibar cinsinden açıklamalar bölümünde bildirmektedir. Bununla birlikte, Kanada'nın halka açık hava durumu raporlarında, deniz seviyesi basıncı bunun yerine kilopaskal olarak bildirilir.

ABD hava durumu kodu açıklamalarında, iletilen tüm rakamlar üç hanedir; ondalık basamaklar ve en önemli bir veya iki basamak atlanır: 1013,2 hPa (14,695 psi) 132 olarak iletilir; 1000 hPa (100 kPa) 000 olarak iletilir; 998,7  hPa, 987 olarak iletilir; vb. Dünya üzerindeki en yüksek deniz seviyesi basıncı Sibirya'da meydana gelir ; burada Siberian High genellikle 1050 hPa'nın (15,2 psi; 31 inHg) üzerinde bir deniz seviyesi basıncına ulaşır ve rekor yükseklikler 1085 hPa'ya (15,74 psi; 32,0 inHg) yakındır. . Ölçülebilir en düşük deniz seviyesi basıncı, 870 hPa'lık (12,6 psi; 26 inHg) rekor düşük değerle tropikal siklonların ve kasırgaların merkezlerinde bulunur .

Yüzey basıncı

Yüzey basıncı, Dünya yüzeyindeki bir konumdaki ( arazi ve okyanuslar ) atmosferik basınçtır. O yerin üzerindeki havanın kütlesi ile doğru orantılıdır .

Sayısal nedenlerle, genel sirkülasyon modelleri (GCM'ler) gibi atmosferik modeller genellikle yüzey basıncının boyutsuz logaritmasını tahmin eder .

Dünya üzerindeki ortalama yüzey basıncı değeri 985 hPa'dır. Bu, deniz seviyesinin üstündeki veya altındaki yerler için basıncın deniz seviyesine ekstrapolasyonunu içeren ortalama deniz seviyesi basıncının tersidir. Uluslararası Standart Atmosferde ( ISA ) ortalama deniz seviyesindeki ( MSL ) ortalama basınç 1013,25 hPa veya 1 atmosfer (atm) veya 29,92 inç cıvadır.

Basınç (P), kütle (m) ve yerçekimine bağlı ivme (g), A'nın yüzey alanı olduğu P = F/A = (m*g)/A ile ilişkilidir. Atmosfer basıncı bu nedenle, o konumun üzerindeki atmosferik kütlenin birim alan başına ağırlığı ile orantılıdır.

Yükseklik değişimi

Snæfellsjökull'un ( İzlanda ) üzerinde çok yerel bir fırtına , orografik kaldırma ile dağda oluşan bulutları gösteriyor
15 °C ve %0 bağıl nem için hesaplanan, rakıma bağlı atmosferik basınç değişimi.
Bu plastik şişe yaklaşık 4.300 metre (14.000 ft) yükseklikte kapatıldı ve deniz seviyesine indirilirken 2.700 metre (9.000 ft) ve 300 metrede (1.000 ft) kaydedilen atmosfer basıncındaki artışla ezildi.

Dünya üzerindeki basınç, yüzeyin yüksekliğine göre değişir, bu nedenle dağlardaki hava basıncı genellikle deniz seviyesindeki hava basıncından daha düşüktür. Basınç, Dünya yüzeyinden mezosferin tepesine kadar düzgün bir şekilde değişir . Basınç hava durumuna göre değişse de NASA, yıl boyunca dünyanın her yerindeki koşulların ortalamasını aldı. Yükseklik arttıkça atmosfer basıncı azalır. Belirli bir yükseklikte atmosfer basıncı hesaplanabilir. Sıcaklık ve nem de atmosferik basıncı etkiler. Basınç, sıcaklık ile doğru orantılıdır ve nem ile ters orantılıdır. Ve doğru bir rakam hesaplamak için bunların her ikisini de bilmek gerekir. Sağdakiüstünde grafik, 15 °C sıcaklık ve %0 bağıl nem için geliştirilmiştir.

Deniz seviyesinden alçak rakımlarda, basınç her 100 metrede yaklaşık 1,2 kPa (12 hPa) düşer. Troposferdeki daha yüksek irtifalar için , aşağıdaki denklem ( barometrik formül ) atmosferik basınç p ile irtifa h arasında ilişki kurar :

. Bu denklemlerdeki değerler:

Parametre Tanım Değer
H Ortalama deniz seviyesinden yükseklik  M
p 0 Deniz seviyesinde standart atmosferik basınç 101325  Pa
L Sıcaklık atlama oranı, = kuru hava için g / c p ~ 0,00976  K/dk
cp _ Sabit basınçlı özgül ısı 1004.68506  J/(kg·K)
T 0 Deniz seviyesinde standart sıcaklık 288,16  Bin
G Dünya yüzeyi yerçekimi ivmesi 9,80665  m/s 2
M Kuru havanın molar kütlesi 0,02896968  kg/mol
R 0 Evrensel gaz sabiti 8,314462618  J/(mol·K)

Yerel varyasyon

19 Ekim 2005'te Wilma Kasırgası . Görüntünün çekildiği sırada fırtınanın gözündeki basınç 882 hPa (12,79 psi) idi.

Atmosfer basıncı, Dünya üzerinde büyük ölçüde değişir ve bu değişiklikler, hava durumu ve iklimi incelerken önemlidir . Atmosfer basıncı, küresel atmosferik gelgitlerin neden olduğu günlük veya yarı günlük (günde iki kez) bir döngü gösterir . Bu etki, birkaç hektopaskallık bir genlikle ve kutup bölgelerinde neredeyse sıfır olan tropikal bölgelerde en güçlüsüdür. Bu varyasyonların üst üste bindirilmiş iki döngüsü vardır: sirkadiyen (24 saat) döngü ve yarı sirkadiyen (12 saat) döngü.

kayıtlar

Dünya üzerinde kaydedilen deniz seviyesine göre ayarlanmış en yüksek barometrik basınç (750 metrenin üzerinde) 19 Aralık 2001'de Moğolistan'ın Tosontsengel kentinde ölçülen 1084,8 hPa (32,03 inHg) idi . Şimdiye kadar kaydedilen deniz seviyesine göre ayarlanmış en yüksek barometrik basınç (altında) 750 metre) 31 Aralık 1968'de 1083,8 hPa (32,005 inHg) basınçla Rusya'nın Evenk Özerk Okrugu'ndaki  (66°53' K, 93°28' Doğu, yükseklik: 261 m, 856 ft) Agata'daydı .  Ayrımcılık, yüksek rakımlardan deniz seviyesinin düşürülmesiyle ilgili sorunlu varsayımlardan (standart bir atlama oranı varsayılarak) kaynaklanmaktadır.

Deniz seviyesinden 430 metre (1.410 ft) aşağıda Dünya üzerindeki en alçak yer olan Ölü Deniz, 1065 hPa'lık buna karşılık gelen yüksek tipik atmosfer basıncına sahiptir  . 21 Şubat 1961'de 1081,8 hPa (31,95 inHg) deniz seviyesi altı yüzey basıncı rekoru kırıldı.

Şimdiye kadar ölçülen en düşük kasırga olmayan atmosfer basıncı 870 hPa (0,858 atm; 25,69 inHg) idi ve 12 Ekim 1979'da Pasifik Okyanusu'nun batısındaki Typhoon Tip sırasında belirlendi. Ölçüm, bir keşif uçağından yapılan aletli bir gözleme dayanıyordu.

Su derinliğine dayalı ölçüm

Bir atmosfer (101,325 kPa veya 14,7 psi) aynı zamanda yaklaşık 10,3 m'lik (33,8 ft) bir tatlı su kolonunun ağırlığının neden olduğu basınçtır. Böylece, 10.3 m sualtındaki bir dalgıç, yaklaşık 2 atmosferlik bir basınç yaşar (1 atm hava artı 1 atm su). Tersine, 10,3 m, standart atmosferik koşullar altında emme kullanılarak suyun yükseltilebileceği maksimum yüksekliktir .

Doğal gaz hatları gibi düşük basınçlar bazen su inç cinsinden belirtilir ve tipik olarak wc (su sütunu) göstergesi veya wg (inç su) göstergesi olarak yazılır . ABD'de tipik bir gaz kullanan konut cihazı, maksimum 12  psi (3,4 kPa; 34 mbar) olarak derecelendirilmiştir, bu da yaklaşık 14 wg'dir. Milimetre , santimetre veya metre artık daha az yaygın olarak kullanılmaktadır.

sıvıların kaynama noktası

Saf su, dünyanın standart atmosferik basıncında 100 °C'de (212 °F) kaynar . Kaynama noktası , sıvının etrafındaki buhar basıncının atmosfer basıncına eşit olduğu sıcaklıktır . Bu nedenle, sıvıların kaynama noktası düşük basınçta daha düşük, yüksek basınçta daha yüksektir. Bu nedenle, yüksek rakımlarda yemek pişirmek, tariflerde veya basınçlı pişirmede ayarlamalar gerektirir . Suyun kaynadığı sıcaklık ölçülerek yaklaşık bir yükseklik tahmini elde edilebilir; 19. yüzyılın ortalarında bu yöntem kaşifler tarafından kullanıldı. Tersine, örneğin damıtmada bir sıvıyı daha düşük bir sıcaklıkta buharlaştırmak istenirse, döner bir buharlaştırıcıda olduğu gibi bir vakum pompası kullanılarak atmosferik basınç düşürülebilir .

Ölçüm ve haritalar

Atmosfer basıncının doğrudan yüksekliğe göre değiştiği bilgisinin önemli bir uygulaması, güvenilir basınç ölçüm cihazları sayesinde tepelerin ve dağların yüksekliğinin belirlenmesiydi. 1774'te Maskelyne , İskoçya'daki Schiehallion dağında ve üzerinde Newton'un yerçekimi teorisini doğruluyordu ve dağın yamaçlarındaki yükseklikleri doğru bir şekilde ölçmesi gerekiyordu. William Roy , barometrik basınç kullanarak, Maskelyne'nin yükseklik tespitlerini doğrulayabildi, anlaşma bir metre (3,28 fit) içinde olacaktı. Bu yöntem, anket çalışması ve harita yapımı için yararlı oldu ve olmaya devam ediyor.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar

deneyler