De basisprincipes van luchtdruk

Luchtdruk, atmosferische druk, of barometrische druk, is de druk uitgeoefend op een oppervlak door het gewicht van een luchtmassa (en de moleculen) erboven.

Hoe zwaar is lucht?

Luchtdruk is een moeilijk concept. Hoe kan iets onzichtbaar massa en gewicht hebben? Lucht heeft massa omdat het bestaat uit een mengsel van gassen met massa. Tel het gewicht op van al deze gassen waaruit droge lucht is samengesteld (zuurstof, stikstof, koolstofdioxide, waterstof en andere) en u krijgt het gewicht van droge lucht.

Het molecuulgewicht of molmassa van droge lucht is 28,97 gram per mol. Hoewel dat niet heel veel is, bestaat een typische luchtmassa uit een ongelooflijk groot aantal luchtmoleculen. Als zodanig kun je beginnen te zien hoe lucht een aanzienlijk gewicht kan hebben wanneer de massa's van alle moleculen bij elkaar worden opgeteld.

Hoge en lage luchtdruk

Dus wat is het verband tussen moleculen en luchtdruk? Als het aantal luchtmoleculen boven een gebied toeneemt, zijn er meer moleculen die druk op dat gebied uitoefenen en neemt de totale atmosferische druk toe. Dit is wat wij noemen hoge druk. Evenzo, als er minder luchtmoleculen boven een gebied zijn, neemt de atmosferische druk af. Dit staat bekend als lage druk.

Luchtdruk is niet uniform over de aarde. Het varieert van 980 tot 1050 millibar en verandert met de hoogte. Hoe hoger de hoogte, hoe lager de luchtdruk. Dit komt omdat het aantal luchtmoleculen op grotere hoogten afneemt, waardoor de luchtdichtheid en luchtdruk afnemen. Luchtdruk is het hoogst op zeeniveau, waar de luchtdichtheid het grootst is.

Luchtdruk Basics

Er zijn 5 basisprincipes over luchtdruk:

• Het neemt toe naarmate de luchtdichtheid toeneemt en vermindert naarmate de luchtdichtheid afneemt.
• Het neemt toe naarmate de temperatuur stijgt en daalt naarmate de temperatuur afkoelt.
• Het neemt toe op lagere hoogten en neemt af op grotere hoogten.
• Lucht beweegt van hoge druk naar lage druk.
• Luchtdruk wordt gemeten met een weerinstrument bekend als een barometer. (Dit is waarom het soms ook "luchtdruk" wordt genoemd.)

Luchtdruk meten

Dit is een close-up van de naald bij de indicatie 'Veranderen' van een aneroïde barometer die wordt gebruikt om de luchtdruk te meten. Gannet77 / E + / Getty Images

EEN barometer wordt gebruikt om de atmosferische druk te meten in eenheden die atmosferen of milibars worden genoemd. Het oudste type barometer is de kwik barometer. Dit instrument meet kwik als het omhoog of omlaag gaat in de glazen buis van de barometer. Omdat atmosferische druk in principe het gewicht van lucht in de atmosfeer boven het reservoir is, zal het kwikniveau in de barometer blijven veranderen totdat het gewicht van kwik in de glazen buis exact gelijk is aan het gewicht van lucht boven het reservoir. Zodra de twee zijn gestopt met bewegen en in balans zijn, wordt de druk geregistreerd door de waarde op de hoogte van het kwik in de verticale kolom te "lezen".

Als het gewicht van kwik lager is dan de atmosferische druk, zal het kwikniveau in de glazen buis stijgen (hoge druk). In gebieden met hoge druk zinkt lucht sneller naar het aardoppervlak dan naar buiten kan stromen. Omdat het aantal luchtmoleculen boven het oppervlak toeneemt, zijn er meer moleculen die een kracht op dat oppervlak uitoefenen. Met een verhoogd luchtgewicht boven het reservoir stijgt het kwikniveau naar een hoger niveau.

Als het gewicht van kwik groter is dan de atmosferische druk, zal het kwikniveau dalen (lage druk). In gebieden met lage druk stijgt lucht sneller weg van het aardoppervlak dan kan het worden vervangen door lucht die vanuit omliggende gebieden naar binnen stroomt. Omdat het aantal luchtmoleculen boven het gebied afneemt, zijn er minder moleculen om een ​​kracht op dat oppervlak uit te oefenen. Met een verminderd luchtgewicht boven het reservoir daalt het kwikniveau naar een lager niveau.

Andere soorten barometers omvatten aneroïde en digitale barometers. Aneroïde barometers bevatten geen kwik of andere vloeistoffen, maar ze hebben een afgesloten en luchtdichte metalen kamer. De kamer wordt groter of kleiner als reactie op drukveranderingen en een wijzer op een wijzerplaat wordt gebruikt om drukwaarden aan te geven. Moderne barometers zijn digitaal en kunnen de atmosferische druk nauwkeurig en snel meten. Deze elektronische instrumenten geven actuele luchtdrukwaarden weer op een beeldscherm.

Lagedruk- en hogedruksystemen

Atmosferische druk wordt beïnvloed door overdag verwarming door de zon. Deze verwarming vindt niet gelijkmatig over de aarde plaats omdat sommige gebieden meer worden verwarmd dan andere. Als lucht wordt opgewarmd, stijgt deze op en kan dit resulteren in een lagedruksysteem.

De druk in het midden van een lage druk systeem is lager dan lucht in de omgeving. Winden waaien in de richting van het gebied van lage druk waardoor lucht in de atmosfeer stijgt. Waterdamp in de opstijgende lucht condenseert en vormt wolken en in veel gevallen neerslag. Vanwege het Coriolis-effect, een resultaat van de rotatie van de aarde, circuleren winden in een lagedruksysteem tegen de klok in op het noordelijk halfrond en met de klok mee op het zuidelijk halfrond. Lagedruksystemen kunnen onstabiel weer en stormen veroorzaken, zoals cyclonen, orkanen en tyfoons. Als algemene vuistregel hebben dieptepunten een druk van ongeveer 1000 millibar (29,54 inch kwik). Vanaf 2016 was de laagste druk ooit geregistreerd op aarde 870 mb (25.69 inHg) in het oog van Typhoon Tip boven de Stille Oceaan op 12 oktober 1979.

In hogedruk systemen, lucht in het midden van het systeem staat onder een hogere druk dan lucht in de omgeving. Lucht in dit systeem zinkt en blaast weg van de hoge druk. Deze neergaande lucht vermindert waterdamp en wolkvorming, wat resulteert in lichte wind en stabiel weer. Luchtstroom in een hogedruksysteem is tegengesteld aan dat van een lagedruksysteem. Lucht circuleert met de klok mee op het noordelijk halfrond en tegen de klok in op het zuidelijk halfrond.

Artikel bewerkt door Regina Bailey

bronnen

• Britannica, The Editors of Encyclopaedia. "Luchtdruk." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 5 maart 2018, www.britannica.com/science/atmospheric-pressure.
• National Geographic Society. "Barometer." National Geographic Society, 9 okt. 2012, www.nationalgeographic.org/encyclopedia/barometer/.
• "De hoogtepunten en dieptepunten van luchtdruk." Winterweer Veiligheid | UCAR Centrum voor wetenschappelijk onderwijs, scied.ucar.edu/shortcontent/highs-and-lows-air-pressure.