אוויר הוא גז, אך לצורך חישוב הלחץ האטמוספרי, אתה יכול להתייחס אליו כאל נוזל ולחשב את הלחץ בגובה פני הים באמצעות הביטוי ללחץ נוזלים. ביטוי זה הוא:
כאשר ρ הוא צפיפות האוויר, g הוא תאוצה של כוח המשיכה, ו- h הוא גובה האטמוספירה. גישה זו לא עובדת, כיוון ש- ρ וגם h אינם קבועים. הגישה המסורתית היא למדוד במקום את גובהו של עמוד כספית. אם אתם מחפשים לחץ אטמוספרי בגובה מסוים, תוכלו להשתמש בנוסחה הברומטרית. זהו קשר מורכב למדי שתלוי בכמה משתנים, ולכן קל יותר לחפש את הערך שאתה צריך בטבלה.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
מדענים מחשבים את הלחץ האטמוספרי בגובה פני הים על ידי מדידת גובהו של עמוד כספית וחישוב הלחץ שעל האטמוספירה להפעיל כדי להעלות את העמוד לגובה זה.
ברומטר הכספית
טובלים צינור זכוכית עם קצה סגור במגש כספית ומאפשרים לכל האוויר לברוח ואז סובבים את הצינור זקוף כשהפתח שקוע בכספית. יהיה לך עמוד כספית בתוך הצינור ואקום בין החלק העליון של העמוד לקצה הצינור. הלחץ שמפעילה האטמוספירה על הכספית במגש תומך בעמוד, כך שגובה העמוד הוא דרך למדוד לחץ אטמוספרי. אם הצינור מדורג במילימטרים, גובה העמוד יהיה כ- 760 מ"מ, תלוי בתנאי האטמוספירה. זו ההגדרה של אווירת לחץ אחת.
כספית הוא נוזל, כך שתוכל לחשב את הלחץ הדרוש לתמיכה בעמודה באמצעות משוואת הלחץ. במשוואה זו, ρ הוא צפיפות הכספית ו- h הוא גובה העמודה. ביחידות SI (מטריות), אטמוספירה אחת שווה ל 101,325 פ"א (פסקל), וביחידות בריטניות היא שווה ל 14.696 פ"ס (פאונד לאינץ 'מרובע). הטור הוא יחידה נוספת של לחץ אטמוספרי שהוגדר במקור כשווה ל 1 מ"מ כספית. ההגדרה הנוכחית שלה היא 1 טור = 133.32 אב. אווירה אחת = 760 טור.
הנוסחה הברומטרית
למרות שלא ניתן להפיק לחץ אטמוספרי בגובה הים מהגובה הכולל של האטמוספירה, ניתן לחשב שינויים בלחץ האוויר מגובה אחד למשנהו. עובדה זו, יחד עם שיקולים אחרים, כולל חוק הגז האידיאלי, מובילים ליחס מעריכי בין לחץ מפלס הים (P0) ולחץ בגובה h (Pח). קשר זה, המכונה הנוסחה הברומטרית, הוא:
P_h = P_o e ^ {\ frac {-mgh} {kT}}
- m = מסה של מולקולת אוויר אחת
- g = תאוצה עקב כוח המשיכה
- k = קבוע של בולצמן (קבוע גז אידיאלי חלקי מספר אבוגדרו)
- T = טמפרטורה
למרות שמשוואה זו מנבאת לחצים בגבהים שונים, תחזיותיה שונות מהתצפית. לדוגמא, הוא מנבא לחץ של 25 טור בגובה 30 ק"מ (19 מייל), אך הלחץ שנצפה בגובה זה הוא 9.5 טור בלבד. הפער נובע בעיקר מכך שהטמפרטורות קרות יותר בגבהים גבוהים יותר.