Les bases de la pression atmosphérique

Pression de l'air, la pression atmosphérique, ou pression barométrique, est la pression exercée sur une surface par le poids d'une masse d'air (et de ses molécules) au-dessus.

Quel est le poids de l'air?

La pression atmosphérique est un concept difficile. Comment quelque chose d'invisible peut-il avoir de la masse et du poids? L'air a une masse car il est composé d'un mélange de gaz qui ont de la masse. Additionnez le poids de tous ces gaz qui composent l'air sec (oxygène, azote, dioxyde de carbone, hydrogène et autres) et vous obtenez le poids de l'air sec.

Le poids moléculaire, ou masse molaire, de l'air sec est de 28,97 grammes par mole. Bien que ce ne soit pas beaucoup, une masse d'air typique est composée d'un nombre incroyablement élevé de molécules d'air. En tant que tel, vous pouvez commencer à voir comment l'air peut avoir un poids considérable lorsque les masses de toutes les molécules sont additionnées.

Haute et basse pression d'air

Quel est donc le lien entre les molécules et la pression atmosphérique? Si le nombre de molécules d'air au-dessus d'une zone augmente, il y a plus de molécules pour exercer une pression sur cette zone et sa pression atmosphérique totale augmente. C'est ce qu'on appelle haute pression. De même, s'il y a moins de molécules d'air au-dessus d'une zone, la pression atmosphérique diminue. Ceci est connu comme basse pression.

La pression atmosphérique n'est pas uniforme sur la Terre. Il varie de 980 à 1050 millibars et change avec l'altitude. Plus l'altitude est élevée, plus la pression atmosphérique est faible. En effet, le nombre de molécules d'air diminue à des altitudes plus élevées, diminuant ainsi la densité et la pression de l'air. La pression atmosphérique est la plus élevée au niveau de la mer, où la densité de l'air est la plus élevée.

Principes de base de la pression atmosphérique

Il y a 5 principes de base sur la pression atmosphérique:

• Il augmente à mesure que la densité de l'air augmente et diminue à mesure que la densité de l'air diminue.
• Il augmente à mesure que les températures augmentent et diminue à mesure que les températures refroidissent.
• Il augmente à des altitudes plus basses et diminue à des altitudes plus élevées.
• L'air passe de la haute pression à la basse pression.
• La pression atmosphérique est mesurée avec un instrument météorologique appelé baromètre. (C'est pourquoi on l'appelle aussi parfois «pression barométrique».)

Mesurer la pression d'air

Il s'agit d'un gros plan de l'aiguille à l'indication «Changer» d'un baromètre anéroïde utilisé pour mesurer la pression atmosphérique. Gannet77 / E + / Getty Images

UNE baromètre est utilisé pour mesurer la pression atmosphérique dans des unités appelées atmosphères ou milibars. Le type de baromètre le plus ancien est le baromètre au mercurer. Cet instrument mesure le mercure lorsqu'il monte ou descend dans le tube de verre du baromètre. Étant donné que la pression atmosphérique est essentiellement le poids de l'air dans l'atmosphère au-dessus du réservoir, le niveau de mercure dans le baromètre continuera de changer jusqu'à ce que le poids du mercure dans le tube de verre soit exactement égal au poids de l'air au-dessus du réservoir. Une fois que les deux ont cessé de bouger et sont équilibrés, la pression est enregistrée en "lisant" la valeur à la hauteur du mercure dans la colonne verticale.

Si le poids du mercure est inférieur à la pression atmosphérique, le niveau de mercure dans le tube de verre augmentera (haute pression). Dans les zones de haute pression, l'air s'enfonce vers la surface de la terre plus rapidement qu'il ne peut s'écouler vers les zones environnantes. Puisque le nombre de molécules d'air au-dessus de la surface augmente, il y a plus de molécules pour exercer une force sur cette surface. Avec un poids d'air accru au-dessus du réservoir, le niveau de mercure monte à un niveau supérieur.

Si le poids du mercure est supérieur à la pression atmosphérique, le niveau de mercure va baisser (basse pression). Dans les zones de basse pression, l'air s'éloigne de la surface de la Terre plus rapidement qu'il ne peut être remplacé par de l'air provenant des zones environnantes. Comme le nombre de molécules d'air au-dessus de la zone diminue, il y a moins de molécules pour exercer une force sur cette surface. Avec un poids d'air réduit au-dessus du réservoir, le niveau de mercure chute à un niveau inférieur.

D'autres types de baromètres comprennent les baromètres anéroïdes et numériques. Baromètres anéroïdes ne contiennent pas de mercure ou tout autre liquide, mais ils ont une chambre métallique scellée et étanche à l'air. La chambre se dilate ou se contracte en réponse aux changements de pression et un pointeur sur un cadran est utilisé pour indiquer les lectures de pression. Les baromètres modernes sont numériques et sont capables de mesurer la pression atmosphérique avec précision et rapidement. Ces instruments électroniques affichent les relevés de pression atmosphérique actuels sur un écran d'affichage.

Systèmes basse et haute pression

La pression atmosphérique est affectée par le chauffage diurne du soleil. Ce chauffage ne se produit pas uniformément sur la Terre, car certaines zones sont plus chauffées que d'autres. Lorsque l'air est réchauffé, il monte et peut entraîner un système de basse pression.

La pression au centre d'un système basse pression est plus faible que l'air dans les environs. Les vents soufflent vers la zone de basse pression provoquant une augmentation de l'air dans l'atmosphère. La vapeur d'eau dans l'air ascendant se condense en formant des nuages ​​et, dans de nombreux cas, des précipitations. En raison de l'effet Coriolis, résultat de la rotation de la Terre, les vents dans un système à basse pression circulent dans le sens antihoraire dans l'hémisphère Nord et dans le sens horaire dans l'hémisphère Sud. Les systèmes à basse pression peuvent produire des conditions météorologiques instables et des tempêtes telles que des cyclones, des ouragans et des typhons. En règle générale, les basses ont une pression d'environ 1000 millibars (29,54 pouces de mercure). En 2016, la pression la plus basse jamais enregistrée sur Terre était de 870 mb (25,69 inHg) dans l'œil du Typhoon Tip au-dessus de l'océan Pacifique le 12 octobre 1979..

Dans systèmes haute pression, l'air au centre du système est à une pression plus élevée que l'air dans la zone environnante. L'air dans ce système coule et s'éloigne de la haute pression. Cet air descendant réduit la vapeur d'eau et la formation de nuages ​​résultant en des vents légers et une météo stable. Le débit d'air dans un système haute pression est opposé à celui d'un système basse pression. L'air circule dans le sens horaire dans l'hémisphère Nord et dans le sens antihoraire dans l'hémisphère Sud.

Article édité par Regina Bailey

Sources

• Britannica, Les éditeurs de l'Encyclopédie. "Pression atmosphérique." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 5 mars 2018, www.britannica.com/science/atmospheric-pressure.
• National Geographic Society. "Baromètre." National Geographic Society, 9 octobre 2012, www.nationalgeographic.org/encyclopedia/barometer/.
• "Les hauts et les bas de la pression atmosphérique." Sécurité en hiver | Centre UCAR pour l'enseignement des sciences, scied.ucar.edu/shortcontent/highs-and-lows-air-pressure.