La presión atmosférica
Los átomos y moléculas que componen las distintas capas de la atmósfera se mueven constantemente en direcciones aleatorias. A pesar de su diminuto tamaño, cuando chocan contra una superficie, ejercen una fuerza sobre ella, lo que observamos como presión.
Cada molécula es demasiado pequeña para sentirse individualmente y solo ejerce una pequeña cantidad de fuerza. Sin embargo, al sumar la fuerza total de la gran cantidad de moléculas que chocan contra una superficie en cada momento, la presión total observada puede ser considerable.
La presión del aire puede aumentar o disminuir de dos maneras:
La primera consiste simplemente en añadir moléculas a un recipiente, lo que incrementa la presión porque un mayor número de moléculas aumenta la cantidad de colisiones con las paredes del recipiente. Esto se percibe como un aumento en la presión.
Un buen ejemplo de esto es añadir o quitar aire en una llanta de automóvil. Al agregar aire, aumenta el número de moléculas, al igual que el número total de colisiones con la pared interna de la llanta. El incremento en las colisiones aumenta la presión y obliga a que la llanta se expanda.
La segunda manera de cambiar la presión del aire es mediante la adición o sustracción de calor. Al agregar calor a un recipiente, se transfiere energía a las moléculas del aire. Las moléculas calentadas se mueven con mayor velocidad y chocan con más fuerza contra las paredes del recipiente, lo cual se percibe como un aumento en la presión.
Como las moléculas se mueven en todas direcciones, también pueden ejercer presión hacia arriba al chocar con objetos desde abajo. En la atmósfera, la presión del aire se ejerce en todas las direcciones.
A medida que aumenta la altitud, disminuye el número de moléculas y, por lo tanto, la densidad del aire es menor, lo que significa que también disminuye la presión atmosférica. De hecho, aunque la atmósfera se extiende cientos de kilómetros hacia arriba, la mitad de las moléculas de aire se encuentra contenida en los primeros 5,600 metros.
Esta disminución de la presión con la altitud hace muy difícil comparar la presión del aire a nivel del suelo entre distintas localidades, especialmente cuando la elevación de cada sitio es diferente. Por lo tanto, para dar sentido a los valores de presión observados en cada estación, se convierten las lecturas de presión atmosférica a un valor común.
Ese valor común que se utiliza es la elevación a nivel del mar. En las estaciones de observación alrededor del mundo, la lectura de presión atmosférica, sin importar la altitud de la estación, se convierte a un valor que sería observado si el instrumento estuviera ubicado al nivel del mar.
Dos unidades comunes para medir la presión son las “pulgadas de mercurio” y los “milibares”. Las pulgadas de mercurio se refieren a la altura de una columna de mercurio medida en centésimas de pulgada. Esta es la unidad que usualmente se escucha en las transmisiones de radio meteorológica de la NOAA o en fuentes de noticias. A nivel del mar, la presión atmosférica estándar es de 29.92 pulgadas de mercurio.
Milibares proviene del término original para presión: “bar”. Bar viene del griego báros, que significa peso. Un milibar es 1/1000 de un bar y equivale aproximadamente a 1000 dinas (una dina es la cantidad de fuerza necesaria para acelerar un objeto con una masa de un gramo a razón de un centímetro por segundo al cuadrado). Los valores en milibares usados en meteorología van aproximadamente de 100 a 1050. A nivel del mar, la presión atmosférica estándar es de 1013.2 milibares. Los mapas meteorológicos que muestran la presión en la superficie están elaborados usando milibares.
La unidad científica de presión es el Pascal (Pa), nombrada en honor a Blaise Pascal (1623–1662). Un pascal equivale a 0.01 milibar o 0.00001 bar. La meteorología ha utilizado el milibar para medir la presión atmosférica desde 1929.
Cuando se adoptaron nuevas unidades científicas en la década de 1960, muchos meteorólogos prefirieron conservar la magnitud a la que estaban acostumbrados y añadieron el prefijo “hecto” (h), que significa 100. Por lo tanto, 1 hectopascal (hPa) equivale a 100 Pa, lo que equivale a 1 milibar.
Aunque las unidades utilizadas en meteorología puedan ser distintas, su valor numérico sigue siendo el mismo. La presión estándar a nivel del mar es 1013.25, tanto en milibares (mb) como en hectopascales (hPa).
Aunque los cambios son generalmente demasiado lentos para observarse directamente, la presión del aire casi siempre está cambiando. Este cambio se debe a variaciones en la densidad del aire, la cual está relacionada con la temperatura.
El aire cálido es menos denso que el aire frío porque las moléculas de gas en el aire cálido se mueven con mayor velocidad y están más separadas que en el aire frío. Por lo tanto, aunque la altitud promedio del nivel de 500 milibares es de alrededor de 5,600 metros, su elevación real será mayor en el aire cálido que en el aire frío.
El cambio más básico en la presión atmosférica es el aumento y disminución que ocurre dos veces al día debido al calor del sol. Cada día, la presión alcanza su punto más bajo alrededor de las 4 a.m./p.m., y su punto más alto cerca de las 10 a.m./p.m. La magnitud de este ciclo diario es mayor cerca del ecuador y disminuye hacia los polos.
Además de estas fluctuaciones diarias, existen cambios de presión más grandes causados por los sistemas meteorológicos en movimiento. Estos sistemas del clima se identifican por las letras H azules (alta presión) y L rojas (baja presión) que se observan en los mapas del tiempo.
Para más información puede consultar el Glosario Meteorológico
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Nota:
Parte de este material proviene de JetStream la escuela en línea del Servicio Nacional del Tiempo de los E.U.A.