الهواء عبارة عن غاز ، ولكن لأغراض حساب الضغط الجوي ، يمكنك اعتباره مائعًا ، وحساب الضغط عند مستوى سطح البحر باستخدام تعبير ضغط السوائل. هذا التعبير هو:
حيث ρ هي كثافة الهواء ، و g هي تسارع الجاذبية ، و h هي ارتفاع الغلاف الجوي. هذا النهج لا يعمل ، على الرغم من ذلك ، لأنه لا ولا h ثابتان. النهج التقليدي هو قياس ارتفاع عمود من الزئبق بدلاً من ذلك. إذا كنت تبحث عن الضغط الجوي على ارتفاع معين ، فيمكنك استخدام الصيغة البارومترية. هذه علاقة معقدة نوعًا ما تعتمد على عدة متغيرات ، لذلك من السهل البحث عن القيمة التي تحتاجها في جدول.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
يحسب العلماء الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر عن طريق قياس ارتفاع عمود من الزئبق وحساب الضغط الذي يجب أن يمارسه الغلاف الجوي لرفع العمود إلى هذا الارتفاع.
بارومتر الزئبق
اغمر أنبوبًا زجاجيًا بطرف مغلق في صينية من الزئبق واترك كل الهواء للهروب ، ثم اقلب الأنبوب في وضع مستقيم مع الفتحة المغمورة في الزئبق. سيكون لديك عمود من الزئبق داخل الأنبوب وفراغ بين أعلى العمود ونهاية الأنبوب. الضغط الذي يمارسه الغلاف الجوي على الزئبق في الدرج يدعم العمود ، وبالتالي فإن ارتفاع العمود هو وسيلة لقياس الضغط الجوي. إذا كان الأنبوب متدرجًا بالمليمترات ، فسيكون ارتفاع العمود حوالي 760 مم ، اعتمادًا على الظروف الجوية. هذا هو تعريف 1 جو من الضغط.
الزئبق مائع ، لذا يمكنك حساب الضغط اللازم لدعم العمود باستخدام معادلة الضغط. في هذه المعادلة ، ρ هي كثافة الزئبق و h هي ارتفاع العمود. في وحدات النظام الدولي (متري) ، يساوي الغلاف الجوي 101.325 باسكال ، وفي الوحدات البريطانية يساوي 14.696 رطل لكل بوصة مربعة. التور هو وحدة أخرى للضغط الجوي تم تعريفها في الأصل على أنها تساوي 1 مم زئبق. تعريفه الحالي هو 1 تور = 133.32 باسكال. جو واحد = 760 تور.
الصيغة البارومترية
على الرغم من أنه لا يمكنك اشتقاق الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر من الارتفاع الكلي للغلاف الجوي ، إلا أنه يمكنك حساب التغيرات في ضغط الهواء من ارتفاع إلى آخر. هذه الحقيقة ، إلى جانب اعتبارات أخرى ، بما في ذلك قانون الغاز المثالي ، تؤدي إلى علاقة أسية بين ضغط مستوى سطح البحر (P0) والضغط عند الارتفاع ح (صح). هذه العلاقة ، والمعروفة باسم الصيغة البارومترية ، هي:
P_h = P_o e ^ {\ frac {-mgh} {kT}}
- م = كتلة جزيء هواء واحد
- g = تسارع الجاذبية
- k = ثابت بولتزمان (ثابت الغاز المثالي مقسومًا على رقم أفوجادرو)
- T = درجة الحرارة
على الرغم من أن هذه المعادلة تتنبأ بالضغوط على ارتفاعات مختلفة ، إلا أن تنبؤاتها تختلف عن الملاحظة. على سبيل المثال ، تتنبأ بضغط 25 تور على ارتفاع 30 كم (19 ميل) ، لكن الضغط المرصود عند هذا الارتفاع هو 9.5 تور فقط. يرجع التباين في المقام الأول إلى حقيقة أن درجات الحرارة تكون أكثر برودة في الارتفاعات العالية.
