A levegő gáz, de a légköri nyomás kiszámításához folyadéknak tekinthetjük, és a folyadéknyomás kifejezésével kiszámíthatjuk a tengerszint nyomását. Ez a kifejezés:
ahol ρ a levegő sűrűsége, g a gravitáció gyorsulása, h pedig a légkör magassága. Ez a megközelítés azonban nem működik, mert sem a ρ, sem a h nem állandó. A hagyományos megközelítés szerint a higanyoszlop magasságát mérik meg. Ha egy adott magasságban keresi a légköri nyomást, használhatja a barometrikus képletet. Ez egy meglehetősen összetett kapcsolat, amely több változótól függ, így könnyebb egyszerűen megkeresni a táblázatban a szükséges értéket.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
A tudósok a higanyoszlop magasságának mérésével és a légkör által kifejtett nyomás kiszámításával számolják a tengerszint feletti légköri nyomást, hogy az oszlopot e magasságig emeljék.
A higany-barométer
Merítsen egy zárt végű üvegcsövet egy higanytálcába, és hagyja, hogy az összes levegő távozzon, majd fordítsa a csövet függőlegesen a higanyba merülő nyílással. A cső belsejében van egy higanyoszlop, és az oszlop teteje és a cső vége között vákuum van. A légkör által a tálcán lévő higanyra kifejtett nyomás alátámasztja az oszlopot, így az oszlop magassága a légköri nyomás mérésére szolgál. Ha a csövet milliméterben osztják be, akkor az oszlop magassága a légköri viszonyoktól függően körülbelül 760 mm lesz. Ez a nyomás 1 atmoszférájának meghatározása.
A higany egy folyadék, így a nyomásegyenlet segítségével kiszámíthatja az oszlop megtámasztásához szükséges nyomást. Ebben az egyenletben ρ a higany sűrűsége, h pedig az oszlop magassága. SI (metrikus) egységekben egy légkör 101,325 Pa (Pascal), brit egységekben pedig 14,696 psi (font per négyzet hüvelyk). A torr egy másik légköri nyomásegység, amelyet eredetileg 1 Hgmm-nek határoztak meg. Jelenlegi meghatározása 1 torr = 133,32 Pa. Egy légkör = 760 torr.
A barometrikus képlet
Bár a légköri nyomást a tengerszinten nem lehet levezetni a légkör teljes magasságából, kiszámíthatja a légnyomás változását egyik magasságból a másikba. Ez a tény más szempontokkal együtt, ideértve az ideális gáztörvényt is, exponenciális kapcsolathoz vezet a tengerszint nyomása (P0) és a h magasságú nyomás (Ph). Ez a barometrikus képletként ismert kapcsolat a következő:
P_h = P_o e ^ {\ frac {-mgh} {kT}}
- m = egy légmolekula tömege
- g = gyorsulás a gravitáció miatt
- k = Boltzmann-állandó (ideális gázállandó elosztva Avogadro számával)
- T = hőmérséklet
Bár ez az egyenlet megjósolja a nyomást különböző magasságokban, jóslatai eltérnek a megfigyeléstől. Például 25 torr nyomást jósol 30 km (19 mi) magasságban, de a megfigyelt nyomás ezen a magasságon csak 9,5 torr. Az eltérés elsősorban annak tudható be, hogy magasabb magasságoknál a hőmérséklet hidegebb.