presio atmosferiko

Presio atmosferiko

Fisikan, presio atmosferikoa magnitude fisiko bat da, aireak atmosferako edozein puntutan dauden objektuei egiten dien presioa adierazten duena. Lurrazaletik goranzko altuera zenbat eta handiagoa izan, hainbat eta txikiagoa da, eta zenbat eta itsas mailara gehiago hurbildu, hainbat eta handiagoa. Itsas mailaren gaineko altuerari altitude deritzo geografian eta meteorologia.
Presio atmosferikoa terminoak berak adierazten duenez, magnitude hori presio bat da, hau da, magnitude eskalar bat, atmosferako aireak objektuaren gainazalaren azalera-unitateko eginiko indar normala adierazten duena, edo, bestela esanda, “indarra zati azalera” egitura duena. Hortaz, haren egitura dimentsionala presioaren berbera da: ${\displaystyle {\text{M·L}}^{-1}{\text{T}}^{-2}}$.
Gehienetan lurrazalaren gainean dauden objektuei buruz erabiltzen da kontzeptua, baina atmosferako edozein puntu edo altitudetan ere berdin definitzen da. Lurrean bizi garenez, ohikoa da erreferentzia modura itsas mailako puntuak hartzea, eta horregatik itsas mailako batez besteko presio atmosferikoaz hitz egiten da askotan. Funtsean, balio hori itsas mailako puntuen gainean dagoen atmosferako area-zutabearen pisuari dagokio. Zer esanik ez, une bakoitzeko presioa aldakorra da, gaineko aireako gasen proportzioen arabera, eta horretan garrantzi berezia hartzen du bertan dagoen ur-lurrunaren kantitateak.
Antzinaroko jakintsuek ez zuten susmatzen aireak pisua zeukanik; uste zuten, labur esanda, aireak gorantz igotzeko berezko joera zuela, esanez hori gertatzen zela naturak "hutsaren izua" zuelako eta aireak espazioa betetzeko joera zuelako. Errenazimenduaren bultzadaren ondoren, 1635en inguruan, Florentziako ingeniari eta iturginek instalazio hidrauliko handiak eraiki zituzten jauregietako lorategietan, ur-ponpa xurgatzaileez baliaturik.  Horretan zebiltzala, laster konturatu ziren praktikan ezinezkoa zela ura hamar bat metro baino altuera handiagora igotzea. Arazoa argitzeko, Galileori (1564-1642) eskatu zioten horren arrazoia bilatzeko, baina 1642an hil aurretik ezin ahal izan zuen erantzun egokirik aurkitu.
Handik gutxira, 1643an, Galileok idatzitako oharretatik abiaturik, Torricellik (1608-1647) esperimentu praktiko bat egin zuen. Metro bateko beirazko hori bat merkurioz betez (kontuan izan merkurioa likidoa dela), ondoren hatz batez hodiaren ahoa estali zuen merkuriorik ez irteteko, segidan hodia ahoz behera jarri eta merkurioz beteriko ontzi zabal batean sartu zuen. Ahoa merkurioaren barruan zegoela hatza kentzean, konturatu zen likidoa zerbait jaisten zela, baina laster likidoa geldi geratzen zela altuera batean, zehazki ontziko likidoaren mailatik gora 76 cm-ko merkuriozko zutabe bat osaturik hodi barruan. Zutabearen altuera ur-ponpetan urarekin lorturiko altuera baino 13,6 aldiz txikiagoa zela kalkulatu zuen. Berak bazekien merkurioa ura baino 13,6 aldiz astunagoa zela; hortaz, neurketa horretatik ondorioztatu zuen bi zutabeek (urezkoak eta merkuriozkoak) pisu berbera zutela. Horrela asmatu zuen, urte batzuk geroago barometro izenaz ezagutuko zen neurgailua. Izen horren asmatzailea Robert Boyle (1627-1691) izan zen, barometer izena proposatu baitzuen 1665-1666 urteetan, grezierazko ${\displaystyle \beta \alpha \rho \mathrm {o} \sigma }$ (baros, "pisua" ) hitzetik sortua. Ordurako hobekuntza bat egina zeukaten Torricelliren esperimentuan, geroago sifoi-barometroa deituko zutena asmatu baitzuten; sifoi-barometroak hodi kurbatu bakarra zeukan eta oso erraz garraia zitekeen toki batetik bestera, horrela esperimentuak nonahi errepikatzeko.
Torricelliren esperimentuaren ondoko urteetan jakintsuen arteko eztabaidagai nagusia izan zen ea aireak pisurik ote zeukan argitzea. Horien artean zen Blaise Pascal gaztea (1636-1662). Ideia hau iradoki zuen: aireak pisua bazeukan eta merkurio-zutabeari eusten ziona atmosferako aire-zutabearen pisua bazen, orduan merkurio-zutabea txikiagoa izan beharko zen altitude geografiko handiagoko tokietan. Ideia hori buruan zuela, bere koinatu Florin Périer-en (1606-1672) laguntzaz Puy de Dôme mendira (1465 m) joan zen 1648an, eta bertan Torricelliren esperimentua berriz egin zuten hainbat altitudetan: horrela zuzenean egiaztatu zuten presio atmosferikoa zenbat eta gorago neurtu, merkurio-zutabearen altuera hainbat eta txikiagoa zela. Hain zuzen, lorpen hori gogoratzeko eman zaio pascal izena nazioarteko SI sistemako presio-unitateari.
Pascali zor zaio esperimentuaren meritua eta presioaren azalpena, baina, jadanik 1638an, Descartes-ek (1596-1650) testu hau idatzia zeukan:
«Airea astuna da, eta Lurra inguratzen hodeiak baino harago ere Lurra inguratzen duen artilezko estalki baten modukoa da; hain zuzen, artile horren pisuak konprimatzen du merkuriozko gainazala, eta horrek eusten dio behera erortzen ez den merkurio-zutabeari».
Beraz, argi zeukan Descartesek atmosferako airearen pisuaren ondoriozkoa zela presio atmosferikoa.
Presio atmosferikoaren kontzeptuak onarpen erabatekoa lortu zuen 1654an, Otto von Guericke-k (1602-1686) Magdeburgen eginiko esperimentuaren ondoren. Kobrezko bi hemisferio esferiko prestatu zituen, 50 cm-ko erradiodunak, gutxi gorabehera, eta biak hermetikoki bildu eta itxirik, barneko airea kendu zien huts-ponpa batez. Hemisferioek uztai batzuk zituzten kanpoan; bertan sokak loturik eta sokei tiraka hasita, bi hemisferioak banantzen saiatu ziren, lehenik gizonak eta gero zaldiak. Esperimentua ikustera hurbildu ziren behatzaileak harriturik geratu ziren ikustean bi gizon-taldek sokatiraka ekinez ezin izan zituztela banandu, ez eta hamasei zaldik ere, garaiko grabatu batek erakusten duenez. Ezelako itsasgarririk gabe, presio atmosferikoaren eraginez, bi hemisferiok oso estuki zeuden elkarrekin itsatsita.
Nazioarteko SI sisteman, presioa neurtzeko unitatea pascal izenekoa da (${\displaystyle {\text{Pa}}}$ sinboloduna); beraz, horixe da, izatez, presio atmosferikoa neurtzeko nazioarteko unitatea. Dena den, kontzeptu hori gehien erabiltzen duten metereologoen artean ohitura dago pascal unitatearen multiplo bat erabiltzeko, hektopascal izenekoa, ${\displaystyle {\text{hPa}}}$ sinboloduna, balio hau duena:$${\displaystyle {\text{1 hPa}}={\text{100 Pa}}.}$$Halere, SI sistemakoak ez diren beste unitate batzuk ere erabiltzen dira praktikan:

Oro har, presio atmosferikoa neurtzeko tresnei barometro deritze. Fisikako hainbat arlotan erabiltzen dira, baina bereziki meteorologian. Barometroak altimetro modura ere balia daitezke, presio atmosferikoak altitudearekin duen aldaketa kontuan izanik. Bi multzo nagusitan sailka daitezke: aerobioak eta anaerobioak.
Neurgailu horiek likido bat daukate hodi batean, halako moldez, non likidoaren bi gainazaletako bat airearekin kontaktuan dagoen. Hain zuzen, “aerobio” (aero- + -bio) adjektiboak horixe esan nahi du, hots, likidoak atmosferako airearen presioa ukipen zuzenez hartzen duela. Horrelakoak dira, adibidez, Torricelliren barometroa eta Boyle-ren sifoi-barometroa. Normalean, hodi barruko likidoa merkurioa izan ohi da.^[1]
Barometro hauek ez dute likidorik erabiltzen baizik eta hermetikoki itxita dagoen kutxa edo esparru metaliko bat, zeinean airea hustu den partzialki; barrunbe horren gainazal bat atmosferako airearekin kontaktuan dago, eta, airearen presioaren eraginez, deformatu egiten da elastikoki. Gainazalarekin konektaturik, sistema mekaniko bat dago, presioaren aldaketengatik sorturiko desplazamenduak anplifikatzeko, eta horrela, paper milimetratu batean erregistra daitezke deformazioa, edo pantaila batean agertu. Lucien Vidiek (1805-1866) asmatu zuen barometro hori 1844an eta geroago Eugène Bourdon-ek (1808-1884) hobetu zuen 1849an. Barometro aneroideak ez du merkuriorik eramaten, eta nabigazioan erabiltzen dena da.

Atmosferaren izaeran eragiten duten zenbait faktore direla-eta (airearen konposizioa, tenperatura...), puntu geografiko jakin bateko presio atmosferikoa etengabe ari da aldatzen. Horrez gain, tokitik tokira ere aldatzen da, dela norabide horizontalean zein bertikalean. Aldaketa horiek zein diren eta nola gertatzen diren ulertzea funtsezkoa da metereologoek beren iragarpenak egin ahal izateko, eta klima nola aldatzen den aztertzeko.
Puntu geografiko jakin batean gaudela, norabide bertikala kontuan izanik, presio atmosferikoa txikiagotu egiten da altitudea handiagotu ahala. Batez beste, esponentzialki txikiagotzen da, gutxi gorabehera hamar bat aldiz 16 km bakoitzeko; edo gauza bera dena, erdira jaisten da 5.500 m bakoitzeko. Horrexegatik da posible presio atmosferikoaren bidez atmosferako puntuaren altitudea kalkulatzea (gutxi gorabehera, hori bai), eta horixe da aeronautikan eta alpinismoan erabiltzen diren altimetroen funtsa.
Alboko grafikoan, aldaketa horren adibide bati dagokion grafikoa ageri da. Grafiko horretako abzisetan puntuko ${\displaystyle h}$ altitudea adierazten da, kilometrotan emana, eta ordenatuetan, ${\displaystyle p}$ presio atmosferikoa, hektopascaletan emana. Kasu horretan itsas mailako presio atmosferikoak ${\displaystyle 1013,25{\text{ hPa}}}$ balio du.
Bestetik, beheko taulan, zenbait altitude eta tokitako presio atmosferikoak adierazi dira. Datu horiek guztiok batez besteko hurbilketak dira, beti ere erreferentzia modura itsas mailako presio atmosferiko normala harturik.
altitudea
presio erlatiboa
Puntu bateko presio atmosferikoa gaineko aire-zutabearen pisuaren ondoriozkoa denez, erlazio zuzena dauka gaineko airearen dentsitatearekin: zenbat eta airea dentsoagoa izan, presio atmosferikoa handiagoa.
Airea gasen nahaste bat izanik, presio atmosferikoaren aldaketa ulertzeko, kontuan hartu beharko ditugu gasen dentsitatean eragin zuzena duten zenbait faktore, besteak beste airearen tenperatura, eguzki-erradiazioa eta airearen hezetasuna.
Labur esanda, aire bero eta hezea duten aire-zutabeei batez besteko presio atmosferiko normala baino txikiagoa dagokie itsas mailan (${\displaystyle p<{\text{1013,25 hPa}}}$). Horrelako zutabeak depresio-guneetan izaten dira. Eta alderantziz, aire hotz eta lehorra duten aire-zutabeei presio atmosferiko normala baino handiagoa dagokie itsas mailan. Horrelakoak antizikloi-guneetan izaten dira (${\displaystyle p>{\text{1013,25 hPa}}}$).
Meteorologoek arreta handiz aztertzen dituzte presio atmosferikoaren aldaketa horizontalak, horren bidez eragile meteorologikoak kokatu eta haien jarraipena egiteko. Horretarako, lehenik eta behin, presio bereko puntu geografikoak biltzen dituzten lerro isobarikoak (edo isobarak) definitzen dituzte grafikoki, eta horien bidezko mapa meteorologikoak eginez, antizikloi eta depresio izenez ezagutzen diren atmosferako eskualde nagusiak zehazten dituzte.
Isobara edo lerro isobarikoak mapa meteorologikoetan marrazten diren lerro itxi bereziak dira, itsas mailako erreferentzian presio atmosferiko bereko puntu geografikoak biltzen dituztenak; bestela esanda, lerro isobarikoak presio atmosferiko bereko puntuen leku geometrikoak dira. Isobara bakoitzeko puntuei dagokien presioa idatzita jartzen da mapa meteorologikoetan; eta isobaren gainean gezi direkzionalak marrazten dira batzuetan, airea norantz higitzen den adierazteko
Antizikloi deritze itsas mailako erreferentzian presio atmosferiko normala baina presio handiagoko eskualdeei, hots, ${\displaystyle 1013{\text{ hPa}}}$ baino presio handiagoko isobarak biltzen dituztenei. Mapa meterorologikoetan ${\displaystyle {\text{A}}}$ letraz (edo ${\displaystyle {\text{H}}}$ letraz) sinbolizatzen dira, letra hori eskualde antiziklonikoaren erdigunean jarrita. Erdigunearen inguruan ageri dira modu zentrokidean marraztuta isobarak, zenbat eta erdigunetik aldenduago hainbat eta presio txikiagoa adieraziz. Ipar Hemisferioan, antizikloien inguruko isobaren geziak orientaturik daude erdigunearen inguruko higidura erlojuen orratzen noranzko berean. Hego Hemisferioko antizikloietan gezien noranzkoa alderantzizkoa da, hau da, erlojuen orratzen higiduraren kontrakoa. Oro har, antizikloiak eguraldi lehorrarekin elkarturik egoten dira.
Depresio edo borraska deritze itsas mailako erreferentzian presio atmosferiko normala baina presio txikiagoko eskualdeei, hots ${\displaystyle 1013{\text{ hPa}}}$ baino presio txikiagoko isobarak biltzen dituztenei. Mapa meterorologikoetan ${\displaystyle {\text{D}}}$ letraz (edo ${\displaystyle {\text{B}}}$, eta anglosaxoiek, ${\displaystyle {\text{L}}}$ letrez) sinbolizatzen dira, letra hori eskualdearen erdigunean jarrita. Erdigunearen inguruan ageri dira modu zentrokidean marraztuta isobarak, zenbat eta erdigunetik aldenduago hainbat eta presio handiagoa adieraziz. Ipar Hemisferioan, borrasken inguruko isobaren geziak orientaturik daude erdigunearen inguruko higidura erlojuen orratzen aurkako noranzkoan. Hego Hemisferioko antizikloietan noranzkoa alderantzizkoa da, hau da, erlojuen orratzen modukoa. Oro har, borraskak eguraldi heze eta euritsuarekin elkarturik ageri dira.
Altitude bereko bi puntu geografikoren arteko presio-desberdintasuna da presio-gradiente horizontala. presio-diferentzia hori da haizea sortzen duen indar eragile garratzitsuena. Adibidez, zikloirik bortitzenetan ${\displaystyle 5{\text{ hPa/km}}}$-ko gradienteak behatu dira, hau da, kilometro bakoitzeko ${\displaystyle {\text{5 hPa}}}$-ko presio-desberdintasuna; gradiente horren ondorioz izugarrizko haizeak sortzen dira.
Kostalde tropikaletan, depresio sakoneko gune zabaletan (${\displaystyle {\text{980 hPa}}}$ baino presio txikiagoak dituztenetan), ekaitz-fenomeno bereziak gertatzen dira batzuetan. Oro har, horrelako ekaitzei zikloi tropikalak deritze. Atmosferako eskualde oso zabalak hartzen dituzten fenomeno horietan, zirkulazio itxia gauzatzen da depresio-zentroaren inguruan, abiadura oso handiko haizeak eta euri beldurgarriak sortuz. Herrialdeen arabera, izen berezia eman ohi zaie: zikloi (India eta Asiako Hegoekialdean), tifoi (Filipinak, Txina eta Japonia), hurakan (Mexiko eta Estatu Batuak).
Presio atmosferikoaren balioari dagokionez, interesgarria izan daiteke jakitea zein diren Lurrean neurturiko baliorik handien eta txikienak. Hauexek dira neurturiko balio maximoak, bi altitudetan lortuak:
Neurturiko balio minimoa ziklo tropikaletan gertatzen dira:
Bestalde, tornado izeneko fenomeno berezietan ${\displaystyle {\text{400 km/h}}}$ arteko haizeak sor daitezke, nahiz tamaina txikikoa lur-eremua hartu.
Gauden tokiko presio atmosferikoak eragina izan dezake gure organismoa, bereziki altitude handiko lurraldeetan gaudenean. Hasteko, kontuan eduki behar da aireko oxigenoaren proportzioa txikiagoa dela horrelakoetan, eta horrek sintoma bereziak soraraz ditzake pertsonongan. Mendizaleen arteak ezaguna da "altitude-gaitza" deritzon ondoeza, organismoa oxigenoaren eskasia (hipoxia) horretara egokitu ez izanaren ondorioz gertatzen dena. Gaitz horri loturik dago mendia gora eginiko desnibel handiak bizkorregi igotzearekin. Normalean, altitude handietan agertzen da, ${\displaystyle {\text{2.400 m}}}$-tik gora. Sintoma ohikoenak zefalea, arazo gastrointestinalak, ahultasuna edo nekea, ezegonkortasuna edo bertigoak eta amets-arazoak dira. Mendietako altitude-gaitzaren sintomen aurkako neurririk eraginkorrena altitude baxuagoetarako jaistea da, nahiz eta soilik ehunka metro batzuk izan^[3].
Presio atmosferiko normalean, uraren irakite-tenperatura edo irakite-puntua ${\displaystyle {\text{100 }}^{\circ }{\text{C}}}$-an dago. Izatez, egoera bakoitzeko irakite-puntuan lurrun-presioak uraren inguruan dagoen presio atmosferikoaren balio bera dauka. Horregatik, presio atmosferikoa txikiagoa denean, uraren irakite-tenperatura baxugoa da; eta altuagoa, presio atmosferikoa denean. Baina, bestalde, janariak hobeto eta bizkorrago egosten dira tenperatura altuagoetan. Arrazoi horrengatik, janariak bizkor eta ondo egosi nahi direnean, oso kontuan eduki behar da hori, eta sukaldariek kontuan izan behar dute tokiko presio atmosferikoa egoste-denborak kalkulatzeko. Hain zuzen ere, propietate horietan oinarriturik, presio-lapikoak (edo presio-eltzeak) asmatu ziren, janariak denbora laburragoan egosteko. Horrelakoetan, irakite-tenperatura ${\textstyle {\text{130 }}^{\circ }{\text{C}}}$ ingurukoa izan ohi da, eta horrela egoste-denbora hiru bat aldiz laburragoa izan ohi da. Zer esanik ez, mendi garaietara doazen mendizaleek ere oso kontuan izan behar dute kontu hau.

Wikipediarekin konexio arazoren bat gertatu da: