Pomiar ciśnienia powietrza jest podstawową funkcją barometru. National Weather Service opisuje ciśnienie powietrza jako sumę ciśnienia wywieranego, gdy losowo poruszające się pojedyncze cząsteczki uderzają o powierzchnię. Ciśnienie jest bezpośrednio związane z gęstością i oba zmniejszają się wraz ze wzrostem wysokości. Z tego powodu, dla celów porównawczych, odczyty powierzchniowego ciśnienia barometrycznego są przeliczane na ciśnienie na poziomie morza lub ciśnienie powietrza, gdyby było na poziomie morza.
Historia
Funk and Wagnalls New Encyclopedia przypisuje włoskiej Evangelista Torricelli wynalezienie barometru w 1643 roku. Zrobił to podczas badania właściwości rtęci w próżni, więc pierwszy barometr był typu rtęciowego. Francuski naukowiec Lucien Vidie jest często cytowany jako wynalazca barometru aneroidowego około 200 lat po odmianie rtęciowej. Wykorzystanie narzędzia do prognozowania pogody nastąpiło po połączeniu systemów ciśnienia powietrza z pogodą.
Jak oni pracują
Rtęć jest używana w barometrach, ponieważ jest ciężka, co powoduje stosunkowo niewielkie zmiany wysokości przy zmianach ciśnienia. Oznacza to, że rurka rtęciowa może mieć rozsądny rozmiar. Górna część tuby jest zamknięta. Otwarte dno znajduje się w pojemniku z rtęcią, a linijka znajduje się wzdłuż pionowej rury. Ciecz unosi się i opada w zależności od ciśnienia otaczającego powietrza. Narzędzie do pomiaru aneroidów wykorzystuje elastyczny metal w kształcie sprężyny, który jest pozbawiony ciśnienia. Jest uszczelniony, dzięki czemu może się ściskać i rozszerzać wraz ze zmianami. Połączenie tego metalu z ramieniem zakończonym długopisem tworzy linię wznoszącą się i opadającą na obracającej się kartce papieru, rejestrując w ten sposób zmiany w czasie.
Jednostki miary
Meteorolodzy często używają milibarów (mb) jako jednostki ciśnienia atmosferycznego dla górnych poziomów i powierzchni. W USA ciśnienie powierzchniowe jest często podawane w calach słupa rtęci (inHg). Wynika to z użycia barometrów rtęciowych; zmiana o jeden cal odpowiada wzrostowi lub spadkowi poziomu rtęci o jeden cal. Naukowcy czasami używają kilopaskali (kPa), czyli milibarów podzielonych przez dziesięć. Uważa się, że standardowe ciśnienie na poziomie morza wynosi 1013,25 mb. Odpowiada to 14,69 psi, 29,91 inHg i 101,325 kPa.
Funkcjonować
Pomiar ciśnienia powietrza jest przydatny do różnych celów związanych z pogodą. Najbardziej znanym zastosowaniem jest przewidywanie systemów pogodowych. Rosnące ciśnienie na ogół oznacza ładną pogodę, podczas gdy malejące ciśnienie oznacza chmury i prawdopodobnie opady. Wysokości można również mierzyć, ponieważ znane są przybliżone poziomy ciśnienia na pewnych wysokościach. Na przykład średnia wysokość poziomu, na którym ciśnienie wynosi 500 milibarów (mb) wynosi 18 000 stóp. Chłodniejsze powietrze spowoduje spadek wysokości 500mb, ponieważ ciśnienie wzrasta wraz ze wzrostem zimniejszego powietrza. Z cieplejszym powietrzem dzieje się odwrotnie. Na wykresach powierzchniowych narysowane są linie równego ciśnienia lub izobary, aby zobrazować systemy wysokie i niskie.
Ostrzeżenie
Agencja Ochrony Środowiska twierdzi, że „narażenie na rtęć w wysokich stężeniach może uszkodzić mózg, serce, nerki, płuca i układ odpornościowy osób w każdym wieku”. Może również zaszkodzić innym zwierzętom. Jeśli używany jest barometr rtęciowy, należy podjąć środki ostrożności, a wycieki należy odpowiednio wyczyścić.