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Les bases de la pression atmosphérique

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Pression de l'air, pression atmosphérique, ou pression barométrique, est la pression exercée sur une surface par le poids d’une masse d’air (et de ses molécules) au-dessus de celle-ci.

Quel est le poids de l'air?

La pression atmosphérique est un concept difficile. Comment une chose invisible peut-elle avoir une masse et un poids? L'air a une masse parce qu'il est composé d'un mélange de gaz qui ont une masse. Additionnez le poids de tous ces gaz qui composent l'air sec (oxygène, azote, dioxyde de carbone, hydrogène, etc.) et vous obtenez le poids de l'air sec.

Le poids moléculaire, ou masse molaire, de l'air sec est de 28,97 grammes par mole. Même si cela n’est pas très grave, une masse d’air typique se compose d’un nombre incroyablement grand de molécules d’air. En tant que tel, vous pouvez commencer à voir comment l’air peut avoir un poids considérable lorsque les masses de toutes les molécules s’additionnent.

Haute et basse pression d'air

Alors, quel est le lien entre les molécules et la pression atmosphérique? Si le nombre de molécules d'air au-dessus d'une zone augmente, il y a plus de molécules pour exercer une pression sur cette zone et sa pression atmosphérique totale augmente. C'est ce qu'on appelle haute pression. De même, s'il y a moins de molécules d'air au-dessus d'une zone, la pression atmosphérique diminue. Ceci est connu comme basse pression.

La pression atmosphérique n'est pas uniforme sur la Terre. Il varie de 980 à 1050 millibars et change avec l'altitude. Plus l'altitude est élevée, plus la pression atmosphérique est basse. En effet, le nombre de molécules d’air diminue à haute altitude, diminuant ainsi la densité et la pression de l’air. La pression atmosphérique est la plus élevée au niveau de la mer, où la densité de l'air est la plus grande.

Bases de la pression atmosphérique

Il existe 5 notions de base sur la pression atmosphérique:

  • Il augmente à mesure que la densité de l'air augmente et diminue à mesure que celle-ci diminue.
  • Il augmente à mesure que la température augmente et diminue lorsque la température baisse.
  • Il augmente à basse altitude et diminue à haute altitude.
  • L'air passe de la haute pression à la basse pression.
  • La pression atmosphérique est mesurée à l'aide d'un instrument météorologique appelé baromètre. (C'est pourquoi on l'appelle aussi parfois "pression barométrique".)

Mesurer la pression atmosphérique

Ceci est un gros plan de l'aiguille à l'indication «Change» d'un baromètre anéroïde utilisé pour mesurer la pression atmosphérique. Gannet77 / E + / Getty Images

UNE baromètre est utilisé pour mesurer la pression atmosphérique en unités appelées atmosphères ou milibars. Le type de baromètre le plus ancien est le mercure baromèter. Cet instrument mesure le mercure à mesure qu'il monte ou descend dans le tube de verre du baromètre. Puisque la pression atmosphérique est essentiellement le poids de l'air dans l'atmosphère au-dessus du réservoir, le niveau de mercure dans le baromètre continuera à changer jusqu'à ce que le poids du mercure dans le tube de verre soit exactement égal au poids de l'air au-dessus du réservoir. Une fois que les deux ont cessé de bouger et sont équilibrés, la pression est enregistrée en "lisant" la valeur à la hauteur du mercure dans la colonne verticale.

Si le poids de mercure est inférieur à la pression atmosphérique, le niveau de mercure dans le tube en verre augmentera (haute pression). Dans les zones de haute pression, l'air s'enfonce vers la surface de la Terre plus rapidement qu'il ne peut s'écouler dans les zones environnantes. Comme le nombre de molécules d’air au-dessus de la surface augmente, il y a plus de molécules pour exercer une force sur cette surface. Avec une augmentation du poids de l'air au-dessus du réservoir, le niveau de mercure augmente.

Si le poids de mercure est supérieur à la pression atmosphérique, le niveau de mercure diminuera (basse pression). Dans les zones de basse pression, l'air s'éloigne de la surface de la Terre plus rapidement qu'il ne peut être remplacé par de l'air provenant des zones environnantes. Puisque le nombre de molécules d’air au-dessus de la surface diminue, il y a moins de molécules pour exercer une force sur cette surface. Avec un poids d'air réduit au-dessus du réservoir, le niveau de mercure baisse à un niveau inférieur.

Les autres types de baromètres incluent les baromètres anéroïdes et numériques. Baromètres anéroïdes ne contiennent pas de mercure ou tout autre liquide, mais ils ont une chambre métallique scellée et étanche à l'air. La chambre se dilate ou se contracte en réponse aux changements de pression et un pointeur sur un cadran est utilisé pour indiquer les lectures de pression. Les baromètres modernes sont numériques et permettent de mesurer la pression atmosphérique avec précision et rapidité. Ces instruments électroniques affichent les lectures de pression atmosphérique actuelles sur un écran.

Systèmes basse et haute pression

La pression atmosphérique est influencée par le réchauffement diurne du soleil. Ce chauffage ne se produit pas de manière uniforme sur la Terre, certaines zones étant chauffées plus que d'autres. Lorsque l'air est réchauffé, il augmente et peut créer un système à basse pression.

La pression au centre d'un système basse pression est inférieure à l'air dans les environs. Les vents soufflent vers la zone de basse pression, ce qui provoque une augmentation de l'air dans l'atmosphère. La vapeur d'eau dans l'air ascensionnel se condense en formant des nuages ​​et, dans de nombreux cas, des précipitations. En raison de l'effet Coriolis, résultat de la rotation de la Terre, les vents soufflent dans un système de basse pression dans le sens contraire des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère nord et dans le sens des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère sud. Les systèmes à basse pression peuvent produire des conditions météorologiques instables et des tempêtes telles que des cyclones, des ouragans et des typhons. En règle générale, les dépressions ont une pression d’environ 1000 millibars (29,54 pouces de mercure). En 2016, la pression la plus basse jamais enregistrée sur Terre était de 870 mb (25,69 inHg) dans l'oeil du Typhon Tip au-dessus de l'océan Pacifique le 12 octobre 1979.

Dans systèmes à haute pression, la pression atmosphérique au centre du système est supérieure à celle des zones environnantes. L'air dans ce système coule et souffle loin de la haute pression. Cet air descendant réduit la formation de vapeur d'eau et de nuages ​​entraînant des vents légers et une météo stable. Le débit d'air dans un système haute pression est opposé à celui d'un système basse pression. L'air circule dans le sens des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère nord et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère sud.

Article édité par Regina Bailey

Sources

  • Britannica, les rédacteurs de l'Encyclopédie. "Pression atmosphérique." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 5 mars 2018, www.britannica.com/science/atmosphérique- pression.
  • Société géographique nationale. "Baromètre." Société géographique nationale, 9 octobre 2012, www.nationalgeographic.org/encyclopedia/barometer/.
  • "Les hauts et les bas de la pression atmosphérique." Sécurité hivernale | Centre UCAR pour l'éducation scientifique, scied.ucar.edu/shortcontent/highs-and-lows-air-pressure.