Die Grundlagen des Luftdrucks

Luftdruck, Atmosphärendruck oder Luftdruck ist der Druck, der durch das Gewicht einer darüber befindlichen Luftmasse (und ihrer Moleküle) auf eine Oberfläche ausgeübt wird.

Wie schwer ist Luft??

Luftdruck ist ein schwieriges Konzept. Wie kann etwas Unsichtbares Masse und Gewicht haben? Luft hat Masse, weil sie aus einer Mischung von Gasen besteht, die Masse haben. Addieren Sie das Gewicht all dieser Gase, aus denen trockene Luft besteht (Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid, Wasserstoff und andere), und Sie erhalten das Gewicht trockener Luft.

Das Molekulargewicht oder die Molmasse von trockener Luft beträgt 28,97 Gramm pro Mol. Während das nicht sehr viel ist, besteht eine typische Luftmasse aus einer unglaublich großen Anzahl von Luftmolekülen. Als solches können Sie sehen, wie viel Luft wiegen kann, wenn die Massen aller Moleküle zusammenaddiert werden.

Hoher und niedriger Luftdruck

Was ist also der Zusammenhang zwischen Molekülen und Luftdruck? Wenn die Anzahl der Luftmoleküle über einer Fläche zunimmt, gibt es mehr Moleküle, die Druck auf diese Fläche ausüben, und der Gesamtatmosphärendruck steigt an. Wir nennen es hoher Druck. Befinden sich weniger Luftmoleküle über einer Fläche, sinkt auch der Luftdruck. Dies ist bekannt als niedriger Druck.

Der Luftdruck ist auf der Erde nicht gleichmäßig. Es reicht von 980 bis 1050 Millibar und ändert sich mit der Höhe. Je höher die Höhe, desto niedriger der Luftdruck. Dies liegt daran, dass die Anzahl der Luftmoleküle in höheren Lagen abnimmt, wodurch die Luftdichte und der Luftdruck verringert werden. Der Luftdruck ist am höchsten auf Meereshöhe, wo die Luftdichte am größten ist.

Grundlagen des Luftdrucks

Es gibt 5 Grundlagen zum Luftdruck:

• Sie nimmt mit zunehmender Luftdichte zu und mit abnehmender Luftdichte ab.
• Sie steigt mit steigenden Temperaturen und sinkt mit abkühlenden Temperaturen.
• Sie nimmt in tieferen Lagen zu und in höheren Lagen ab.
• Luft bewegt sich von Hochdruck zu Niederdruck.
• Der Luftdruck wird mit einem Wetterinstrument gemessen, das als Barometer bekannt ist. (Deshalb wird es manchmal auch als "Luftdruck" bezeichnet.)

Luftdruck messen

Dies ist eine Nahaufnahme der Nadel bei der Anzeige 'Change' eines Aneroid-Barometers, mit dem der Luftdruck gemessen wird. Gannet77 / E + / Getty Images

EIN Barometer wird zur Messung des atmosphärischen Drucks in Einheiten verwendet, die als Atmosphären oder Milibars bezeichnet werden. Die älteste Art von Barometer ist die Quecksilberbarometerr. Dieses Instrument misst Quecksilber, wenn es im Glasrohr des Barometers steigt oder sinkt. Da der atmosphärische Druck im Grunde genommen das Gewicht der Luft in der Atmosphäre über dem Reservoir ist, ändert sich der Quecksilberpegel im Barometer weiter, bis das Gewicht des Quecksilbers im Glasrohr genau dem Gewicht der Luft über dem Reservoir entspricht. Sobald sich die beiden nicht mehr bewegen und im Gleichgewicht sind, wird der Druck durch "Ablesen" des Wertes auf der Höhe des Quecksilbers in der vertikalen Spalte aufgezeichnet.

Wenn das Gewicht des Quecksilbers unter dem atmosphärischen Druck liegt, steigt der Quecksilberpegel im Glasrohr an (hoher Druck). In Gebieten mit hohem Druck sinkt die Luft schneller auf die Erdoberfläche, als sie in die Umgebung ausströmen kann. Da die Anzahl der Luftmoleküle über der Oberfläche zunimmt, gibt es mehr Moleküle, die eine Kraft auf diese Oberfläche ausüben. Mit einem erhöhten Luftgewicht über dem Reservoir steigt der Quecksilberpegel auf ein höheres Niveau.

Wenn das Gewicht des Quecksilbers größer als der atmosphärische Druck ist, sinkt der Quecksilberpegel (niedriger Druck). In Gebieten mit niedrigem Druck steigt Luft schneller von der Erdoberfläche auf, als sie durch Luft ersetzt werden kann, die aus den umliegenden Gebieten einströmt. Da die Anzahl der Luftmoleküle über der Fläche abnimmt, gibt es weniger Moleküle, die eine Kraft auf diese Oberfläche ausüben können. Mit einem verringerten Luftgewicht über dem Reservoir fällt der Quecksilberpegel auf ein niedrigeres Niveau ab.

Andere Arten von Barometern umfassen Aneroid- und Digitalbarometer. Aneroid Barometer Enthält kein Quecksilber oder andere Flüssigkeiten, hat jedoch eine luftdichte Metallkammer. Die Kammer dehnt sich aus oder zieht sich in Reaktion auf Druckänderungen zusammen, und ein Zeiger auf einem Zifferblatt wird verwendet, um Druckablesungen anzuzeigen. Moderne Barometer sind digital und können den atmosphärischen Druck genau und schnell messen. Diese elektronischen Instrumente zeigen die aktuellen atmosphärischen Druckwerte auf einem Bildschirm an.

Nieder- und Hochdrucksysteme

Der atmosphärische Druck wird durch die Erwärmung des Tages durch die Sonne beeinflusst. Diese Erwärmung erfolgt nicht gleichmäßig über die Erde, da einige Bereiche stärker erwärmt werden als andere. Während die Luft erwärmt wird, steigt sie auf und kann zu einem Niederdrucksystem führen.

Der Druck in der Mitte von a Niederdrucksystem ist niedriger als Luft in der Umgebung. Winde wehen in den Bereich mit niedrigem Druck, wodurch Luft in der Atmosphäre aufsteigt. Wasserdampf in der aufsteigenden Luft kondensiert und bildet Wolken und in vielen Fällen Niederschläge. Aufgrund des Coriolis-Effekts, der aus der Erdrotation resultiert, zirkulieren die Winde in einem Niederdrucksystem gegen den Uhrzeigersinn auf der Nordhalbkugel und im Uhrzeigersinn auf der Südhalbkugel. Niederdrucksysteme können instabiles Wetter und Stürme wie Wirbelstürme, Hurrikane und Taifune erzeugen. Als Faustregel gilt, dass Tiefs einen Druck von etwa 1000 Millibar (29,54 Zoll Quecksilber) haben. Ab 2016 betrug der niedrigste jemals auf der Erde gemessene Druck im Auge von Typhoon Tip über dem Pazifik am 12. Oktober 1979 870 mb (25,69 inHg).

Im Hochdrucksysteme, Luft in der Mitte des Systems steht unter einem höheren Druck als Luft in der Umgebung. Die Luft in diesem System sinkt und bläst vom hohen Druck weg. Diese absteigende Luft reduziert die Bildung von Wasserdampf und Wolken, was zu leichten Winden und stabilem Wetter führt. Der Luftstrom in einem Hochdrucksystem ist dem eines Niederdrucksystems entgegengesetzt. Luft zirkuliert in der nördlichen Hemisphäre im Uhrzeigersinn und in der südlichen Hemisphäre gegen den Uhrzeigersinn.

Artikel herausgegeben von Regina Bailey

Quellen

• Britannica, The Editors of Encyclopaedia. "Luftdruck." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 5. März 2018, www.britannica.com/science/atmospheric-pressure.
• National Geographic Society. "Barometer." National Geographic Society, 9. Oktober 2012, www.nationalgeographic.org/encyclopedia/barometer/.
• "Die Höhen und Tiefen des Luftdrucks." Sicherheit bei Winterwetter | UCAR Zentrum für naturwissenschaftlichen Unterricht, scied.ucar.edu/shortcontent/highs-and-lows-air-pressure.