Atmosferski tlak

Dnevni tijek promjena tlaka zraka u sjevernoj Njemačkoj (crnom bojom)

Atmosferski tlak je tlak na bilo kojem dijelu Zemljine atmosfere. U većini slučajeva atmosferski tlak se uzima jednak hidrostatskom tlaku koji uzrokuje Zemljina atmosfera koja se nalazi u stupcu iznad točke mjerenja.

Područja nižeg tlaka imaju manju masu atmosfere iznad sebe, a područja s većim tlakom imaju veću. Sukladno tomu porastom nadmorske visine, smanjuje se stupac atmosfere poviše, i atmosferski tlak sukladno tome opada. Na morskoj razini atmosferski tlak je najveći, te je tim tlakom definiran tlak od jedne atmosfere.

Standardni atmosferski tlak

Standardni atmosferski tlak se definira kao srednji tlak na morskoj razini i on iznosi jednu standardnu atmosferu (simbol:atm). Standardna atmosfera je jednaka 101 325 Paskala, ili 760 mm Hg. U Anglosaksonskim mjerama jedna atmosfera je jednaka 29,92 in Hg ili 14,7 psi.

Jedna atmosfera odgovara stupcu vode od 10,3 m, što je ujedno najveća teoretska usisna visina sisaljki.

Od 1999. dogovoreno je da se standardna atmosfera definira na točno 100 000 Pa ili 750,01 mm Hg.

Srednji tlak na razini mora

15 godišnji srednji tlak na razini mora za lipanj, srpanj i kolovoz - gore, te za prosinac, siječanj i veljaču - dolje

Srednji tlak na razini mora je tlak na razini mora ili ,ako je mjeren na nekoj nadmorskoj visini, pretvoren u tlak na morskoj razini podrazumjevajući da se radi o izotermičnom sloju na području mjerenja.

To je tlak koji se uobičajeno daje u prognozi vremena na radiju, televiziji i drugim medijima. Kućni barometri su podešeni da mjere tlak pretvoren u tlak na nivou mora, a ne stvarni lokalni atmosferski tlak.

Usklađivanje tlaka na morsku razinu znači da je područje izražavanja vrijednosti jednako posvuda, te da vrijednosti neće varirati ovisno o području mjerenja. To omogućuje jednostavniju usporedbu izmjerenih vrijednosti.

Usklađivanje tlaka pomoću visinomjera u zrakoplovstvu je još jedan primjer. Podešenja visinomjera može biti izvedeno na dva načina:

- podešenje tako da visinomjer očitava vrijednost apsolutne nadmorske visine piste (engleska kratica QNH)

- podešenje tako da visinomjer očitava vrijednost nadmorske vrijednosti piste kao početnu ili nultu (engleska kratica QFE)

Najveći atmosferski tlak, pretvoren u tlak na morskoj razini je izmjeren u Sibiru, te iznosi 1032,0 mbar. Najniži tlakovi se mjere u središtima tropskih oluja (hurrican-a, taifun-a).

Promjene tlaka po visini

Ova boca je zatvorena na visini oko 2000 m , a zatim donesena na morsku razinu. Tlak zraka ju je spljoštio.

Atmosferski tlak se mjenja počevši od razine mora pa sve do mezosfere. Iako se atmosferski tlak mijenja ovisno o vremenu, NASA je izračunala srednje vrijednosti atmosferskog tlaka na Zemlji, za cijelu godinu. Slijedeća tablica prikazuje na kojim visinama se može naći pojedini atmosferski tlak.

dio 1 atm	prosječna visina
	(m)	(stopa)
1	0	0
1/2	5,486	18,000
1/3	8,376	27,480
1/10	16,132	52,926
1/100	30,901	101,381
1/1000	48,467	159,013
1/10000	69,464	227,899
1/100000	96,282	283,076

Izračun promjene atmosferskog tlaka s promjenom nadmorske visine

Postoje dva različita načina za izračunati atmosferski tlak na raznim visinama ispod 86 km (ili 278 400 stopa). Prva formula se upotrebljava kada standardni pad temperature nije jednak nuli, a druga formula kada je jednak nuli.

Prva formula:

${P}=P_{b}\cdot \left[{\frac {T_{b}}{T_{b}+L_{b}\cdot (h-h_{b})}}\right]^{\frac {g_{0}\cdot M}{R^{*}\cdot L_{b}}}$

Druga formula:

${P}=P_{b}\cdot \exp \left[{\frac {-g_{0}\cdot M\cdot (h-h_{b})}{R^{*}\cdot T_{b}}}\right]$

gdje su:

$P$ = statični tlak (paskala)

$T$ = standardna temperatura (kelvina)

$L$ = stopa opadanja standardne temperature (kelvina po m)

$h$ = visina nad morem (metara)

$R^{*}$ = opća plinska konstanta: 8,31432×10³ N·m / (kmol·K)

$g_{0}$ = sila gravitacije(9,80665 m/s²)

$M$ = molarna masa zraka na Zemlji (28,9644 g/mol)

Isto možemo izraziti i u Anglosaksonskim mjerama:

$P$ = statični tlak palaca stupca žive)

$T$ = standardna temperatura (kelvina)

$L$ = stopa opadanja standardne temperature (kelvina po stopi)

$h$ = visina nad morem (stopa)

$R^{*}$ = opća plinska konstanta: (s upotrebom stopa, kelvina, grama i mola: 8,9494596×10⁴ kg·kvadratna stopa·s^-2·K^-1·kmol^-1)

$g_{0}$ = sila gravitacije(32,17405 stopa/s²)

$M$ = molarna masa zraka na Zemlji (28,9644 g/mol)

Vrijednost indeksa b se kreće od 0 do 6, prema sedam nivoa atmosfere, kao što je prikazano na donjoj tablici. Kod tih izraza g₀, M i R^* su jednoznačne, a P, L, T, i h promjenjive veličine.

Indeks b	Nadmorska visina h2		Statički tlak P2		Standardna temperatura T2(K)	Standardna temperatura T2(°C)	Stopa opadanja standardne temperature
	(m)	(stopa)	(paskala)	(inHg)			(Lb/m)	(K/ft)
0	0	0	101325	29,92126	288,15	15	-0,0065	-0,0019812
1	11,000	36,089	22632,1	6,683245	216,65	-56,5	0,0	0,0
2	20,000	65,617	5474,89	1,616734	216,65	-56,5	0,001	0,0003048
3	32,000	104,987	868,019	0,2563258	228,65	-44,5	0,0028	0,00085344
4	47,000	154,199	110,906	0,0327506	270,65	-2,5	0,0	0,0
5	51,000	167,323	66,9389	0,01976704	270,65	-2,5	-0,0028	-0,00085344
6	71,000	232,940	3,95642	0,00116833	214,65	-58,5	-0,002	-0,0006096

Primjer izračuna:

Treba odrediti atmosferski tlak P na visini h=30.000 metara.

Prvo uzimamo u obzir da je po gornjoj tablici 30.000 u dijelu između h₂=20000 m i h₂=32.000 m, te stoga indeks b poprima vrijednost 2. Također, stopa opadanja standardne temperature nije jednaka nuli, te treba primjeniti prvu jednadžbu.

${P}=P_{2}\cdot \left[{\frac {T_{2}}{T_{2}+L_{b}\cdot (h-h_{2})}}\right]^{\frac {g_{0}\cdot M}{R^{*}\cdot L_{2}}}$

ili

${P}=5474,89\cdot \left[{\frac {216,65}{216,65+0,001\cdot (30.000-20.000)}}\right]^{\frac {9,80665\cdot 28,9644}{8314,32\cdot 0,001}}$

${P}=5474,89\cdot \left[{\frac {216,65}{226,65}}\right]^{34,163195}$

${P}=5474,89\cdot 0,214044$

${P}\ =1171,867$ paskala na 30.000 metara

Lokalne promjene atmosferskog tlaka

Uragan Wilma 19. listopada 2005. – 88,2 kPa u centru

Atmosferski tlak se znatno mijenja na Zemlji, a te promjene su vrlo bitne u proučavanju vremena i klime.

Najveći zabilježeni atmosferski tlak na Zemlji od 108,6 kPa (1086 mbar ili 32,06 palaca žive), dogodio se u Mongoliji, u mjestu Tosontsengel, Khövsgöl 19. prosinca 2001.

Najniži zabilježeni tlak (koji nije vezan uz pojavu tornada), od 87,0 kPa (870 mbar ili 25,69 palaca žive), dogodio se u zapadnom dijelu Tihog oceana tijekom uragana Tipa 12. listopada 1979.. Za Atlanski ocean ta je vrijednost 88,2 kPa (882 mbar ili 26,04 palaca žive) izmjerena tijekom uragana Wilme 19. listopada 2005.

Atmosferski tlak pokazuje dva put dnevnu promjenu uzrokovanu globalnim atmosferskim promjenama. Ovaj efekt je najprimjetniji u tropskom pojasu, s promjenama od nekoliko hPa, dok je u polarnim područjima skoro 0. Grafikon na početku stranice prikazuje ove promjene u sjevernoj Europi.

Vezani članci

• Atmosfera
• Nadmorska visina
• Visinomjer
• Barometar

Vanjske poveznice

Atmosferski tlak na Wikimedijinoj ostavi

• (en) NASA page on the 1976 Standard Atmosphere
• (en) Source code and equations for the 1976 Standard Atmosphere
• (en) A mathematical model of the 1976 U.S. Standard Atmosphere
• (en) Calculator using multiple units and properties for the 1976 Standard Atmosphere