La pression atmosphérique
La pression de l'atmosphère terrestre, appelée pression atmosphérique (ou barométrique), est une force par unité de surface exercée par une colonne d'air s'étendant jusqu'au sommet hypothétique de l'atmosphère. Il s'agit de la masse d'air totale au-dessus de la zone concernée.
Un baromètre mesure la pression atmosphérique :
Le baromètre anéroïde est un instrument pour mesurer la pression atmosphérique. La pression la plus élevée indiquée par le baromètre coïncide avec le terme anglais fair (beau temps, anticyclonique, sans nuages ou par temps stable), tandis que la pression inférieure indique des changements météorologiques soudains, cycloniques, avec plus de vents ou plus ventés, pluies moins fortes mais souvent intenses (grains). La zone intermédiaire correspond à la pression, également intermédiaire, située dans la zone appelée changement météo, ce qui indique le passage du temps clair au temps nuageux, venteux ou pluvieux et inversement.
Généralités
La pression atmosphérique est la pression hydrostatique que l'air de l'atmosphère exerce sur les objets, les liquides et les gaz présents dans l'atmosphère terrestre. Elle existe car l'air est sous l'influence de la gravité terrestre et a donc un poids; elle fonctionne dans toutes les directions. Comme pour toute pression de fluide, la pression atmosphérique varie avec la profondeur/altitude; elle est plus élevée au niveau de la mer qu'au sommet d'une haute montagne.
L'atmosphère terrestre a une masse d'environ 5 × 1018 kg et la superficie d'environ 5 × 1014 m2. Environ 10 000 kg d'air pressent sur chaque mètre carré de la surface de la terre. À mesure que la hauteur augmente, la longueur de la colonne d'air de compression descendante diminue. C'est pourquoi la pression atmosphérique diminue avec l'altitude.
Dans les bulletins météorologiques, la pression atmosphérique était traditionnellement exprimée en millibars et de nos jours en hectopascals (hPa). Ces unités sont identiques sur le plan numérique, mais le pascal est une unité SI officielle.
Quelques détails
La pression atmosphérique en un point coïncide numériquement avec le poids d'une colonne d'air statique de section droite unitaire qui s'étend de ce point à la limite supérieure de l'atmosphère. Lorsque la densité de l'air diminue à mesure que la hauteur augmente, ce poids ne peut être calculé que si la variation de la densité de l'air en fonction de l'altitude ou de la pression peut être exprimée.
Il n'est donc pas facile de calculer précisément la densité de l'air, la pression atmosphérique sur un endroit sur la surface de la terre. De plus, la température et la pression atmosphérique varient de façon continue, à la fois dans le temps et dans l'espace, ce qui rend le calcul difficile.
Une mesure de la pression atmosphérique peut être obtenue à un certain endroit, mais de nombreuses conclusions ne peuvent en être tirées. Toutefois, cette donnée est incluse dans les conditions atmosphériques d'un bulletin météo.
Cependant, la variation de cette pression dans le temps permet d'obtenir des informations utiles qui, associées à d'autres données météorologiques (température atmosphérique, humidité et vents), peuvent donner une image assez précise de la météo à cet endroit et même une prévision météo à court terme de celui-ci.
Schéma de fonctionnement de la pression atmosphérique :
La pression atmosphérique fonctionne selon un schéma simple : l'apport d'air chaud donne une pression haute quand l'air froid donne une pression basse. La pression barométrique (également appelée pression atmosphérique) est la pression causée par le poids de l'air qui exerce une pression sur la Terre. Imaginez une colonne d'air s'élevant de la surface de la Terre vers le haut de l'atmosphère. L'air dans l'atmosphère a une masse, donc la gravité fait que le poids de cette colonne exerce une pression sur la surface.
La puissance de la pression atmosphérique avait déjà été démontrée en 1654 avec le test classique avec les demi-sphères de Magdebourg. Étant donné qu'une station météorologique est plus haute que l'autre au-dessus du niveau de la mer, toutes les stations météorologiques sur Terre ne mesurent pas automatiquement des valeurs de pression atmosphérique comparables.
Afin de faire une comparaison correcte, la pression atmosphérique de la plupart des stations météorologiques sur Terre est réduite au niveau de la mer moyen.
Une méthode différente est utilisée dans les stations de très haute montagne. Les ballons météorologiques peuvent être utilisés pour mesurer la pression atmosphérique et d'autres quantités jusqu'à une hauteur d'environ 40 km afin d'obtenir une image plus complète de l'état de l'atmosphère.
La pression atmosphérique est mesurée avec un baromètre. La plupart des baromètres modernes contiennent une boîte presque vide qui est pressée plus ou moins en fonction de la pression (boîte Vidi). Une pression plus ou moins forte sur la boîte entraîne le déplacement d'un pointeur fixé à celle-ci, qui est transféré sur un cadran sur lequel la pression d'air peut être lue.
De nombreux baromètres de la maison utilisent ce principe. Sur beaucoup de ces baromètres de maison, il existe une autre échelle en millimètres de pression de mercure. Cette unité est facile à calculer en hectopascals en multipliant le nombre en mm de pression de mercure (Hg) par 1,333. La pression atmosphérique moyenne est de 76 cm Hg (760 mm Hg) = 1013 hPa = 1,013 bar = 1 atmosphère. Ceci est également appelé la pression standard. Dans le cas d'une précision requise élevée, les baromètres à mercure réels doivent tenir compte de l'évolution de la densité du mercure, sous l'effet des variations de température.
Pression barométrique
La pression barométrique, également appelée pression atmosphérique, est un indicateur avancé des intempéries. En général, les systèmes de basse pression sont associés à des températures plus fraîches, des précipitations, des vents et des tempêtes.
Certains poissons réagissent aux changements de pression barométrique et peuvent modifier leur niveau d'activité alimentaire lorsque la pression diminue. Ainsi, les pêcheurs peuvent éviter de pêcher lorsque la pression diminue et rechercher des périodes de pêche avant ou après ces périodes.
Les fluctuations de la pression barométrique peuvent entraîner des migraines, des douleurs articulaires, des symptômes d'arthrite et des modifications de la pression artérielle, entre autres changements physiques dans le corps humain. Certaines personnes peuvent prédire les conditions météorologiques en raison des réactions de leur corps aux changements de pression. Il peut être utile de savoir à l'avance quand la pression changera afin de faire des ajustements de mode de vie ou de médicaments à l'avance.
Variations de pression
La pression atmosphérique à un endroit donné subit des variations associées aux changements météorologiques. En revanche, à un certain endroit, la pression atmosphérique diminue avec l'altitude, comme il a été dit. La pression atmosphérique diminue à un taux de 1 mmHg ou Torr pour chaque altitude de 10 m à des niveaux proches du niveau de la mer. En pratique, on utilise des instruments, appelés altimètres, qui sont de simples baromètres anéroïdes calibrés en hauteur; Ces instruments ne sont pas très précis.
La pression atmosphérique varie également en fonction de la latitude. La pression atmosphérique au niveau de la mer la plus basse est atteinte sous les latitudes équatoriales. Cela est dû au bombement équatorial de la Terre : la lithosphère est bombée dans l'équateur terrestre, tandis que l'hydrosphère est encore plus volumineuse, de sorte que les côtes de la zone équatoriale se trouvent à plusieurs kilomètres du centre de la Terre plus les zones tempérées et, en particulier, dans les zones polaires. Et, en raison de sa densité plus faible, l'atmosphère est beaucoup plus volumineuse dans l'équateur terrestre que dans l'hydrosphère; son épaisseur est donc beaucoup plus grande que dans les zones tempérées et polaires.
La zone équatoriale est donc le domaine permanent des basses pressions atmosphériques pour des raisons dynamiques dérivées de la rotation terrestre. C'est aussi pour cette raison que la température atmosphérique diminue dans la zone tempérée d'un degré tous les 154 m d'altitude en moyenne, tandis que dans la zone intertropicale, elle atteint 180 m.
La pression atmosphérique normalisée, 1 atmosphère, a été définie comme la pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer, qui a été adoptée avec exactement 101 325 Pa ou 760 Torr. Toutefois, à partir de 1982, l'UICPA a recommandé que, si l'on voulait spécifier les propriétés physiques des substances, la "pression normalisée" soit définie comme exactement 100 kPa ou (~ 750,062 torr). En plus d'être un nombre rond, ce changement présente un avantage pratique car 100 kPa équivaut à une altitude approximative de 112 mètres, ce qui est relativement proche de la moyenne de 194 m de la population mondiale.
Hauteur (planchers thermiques)
La hauteur modifie à la fois la température et la pression atmosphérique ainsi que ses effets en modifiant la densité de l'air. Le phénomène est très simple : l'air est chauffé au contact de la surface de la Terre, à la fois dans la partie solide et à la surface des océans et des mers, en particulier dans ce dernier cas. Lorsqu'il est chauffé, l'air augmente car sa densité et donc sa pression diminuent. Il augmente jusqu'à ce que la densité de la colonne montante de l'air avec son environnement soit équilibrée à un niveau supérieur.
Cependant, la compréhension de ce processus est beaucoup plus complexe, car les variations de la pression ne dépendent pas exclusivement de la hauteur mais de facteurs tels que la plus ou moins grande humidité ou la latitude, qui modifie de manière substantielle la plus ou moins épaisse épaisseur du filtre. l'atmosphère pour des raisons dynamiques : cette épaisseur est maximale dans la zone équatoriale en raison de la force centrifuge de la rotation terrestre dans ladite zone et, par conséquent, plus petite dans les pôles.
La relation entre la densité de l'air et la hauteur a donné lieu à l'invention de l'altimètre, qui n'est qu'un baromètre anéroïde gradué en mètres d'altitude au lieu d'unités de pression atmosphérique. Il est vite devenu évident que lorsque l'altimètre était déplacé le long d'un méridien, la pression atmosphérique variait, même si nous étions toujours au niveau de la mer.
La conclusion logique est que la hauteur du niveau de la mer varie en fonction de la latitude, la hauteur (et donc la pression) étant supérieure, le long de l'équateur terrestre, qui est la circonférence à égale distance des pôles, formée par la des points plus éloignés du centre de la terre indiquant ce que l'on appelle le renflement équatorial de notre planète.
Une vidéo de 46 secondes produite par la NASA explique brièvement ce qu'est la pression atmosphérique et pourquoi les combinaisons sous pression des astronautes sont remplies d'air à une pression normale sur la Terre, car il n'y a pas d'atmosphère dans l'espace.
Stabilité et instabilité atmosphérique
Lorsque l'air est froid, il se contracte, augmente la densité et, par conséquent, descend, ce qui augmente la pression et provoque une stabilité barométrique ou anticyclonique : il forme ainsi une zone de calme, c'est-à-dire sans vent, puisque l'air froid et lourd redescend lentement dans une direction circulaire et commence à tourner presque imperceptiblement dans le sens des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère Nord et dans le sens contraire des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère Sud. Un anticyclone est alors formé. Lorsque l'air est chaud, il monte, ce qui abaisse la pression et provoque une instabilité. Un cyclone ou une tempête est ainsi formé.
De plus, l'air froid et l'air chaud ne se mélangent pas immédiatement, en raison de la différence de densité; et quand ils sont à la surface, l'air froid pousse l'air chaud en provoquant une chute de pression et une instabilité, pour des raisons dynamiques. Un cyclone, ou tempête dynamique, se forme alors. Cette zone de contact est ce qu'on appelle le front.
Un cas très particulier de stabilité et d'instabilité météorologiques existe le matin dans les grandes rivières et leurs zones d'inondation, comme le montre l'image satellite du confluent de la rivière Tapajós (au sud, identifiée par la couleur sombre de la ses eaux, ce qui indique une pénurie de sédiments en suspension et une forte proportion d'acides humiques provenant de la végétation) avec l'Amazone, avec une eau claire en raison de la grande quantité de dépôts d'argile qu'elle contient.
Comme vous pouvez le constater, la zone anticyclonique n'a pas la forme circulaire typique mais s'adapte à la forme des rivières. Et la raison en est que le phénomène de diathermance s'explique par le fait que l'eau des rivières et des sols environnants absorbe le rayonnement solaire le matin, ce qui empêche le réchauffement de l'air dans la zone où il y a de l'eau., soit dans le canal, soit dans les étages autour. Et pendant la nuit, l'eau est plus chaude que l'air et c'est alors que se forment les nuages qui se lèvent, ce qui inverse la situation (avec des nuages dans la zone fluviale et sans eux dans les zones environnantes).
On peut également constater que dans la zone où la forêt a été déboisée, il n'y a pas de nuages, car l'existence d'eau sur les rives n'est pas directement liée à la végétation mais à la quantité d'eau infiltrée dans le sol qui les zones proches des rivières sont assurées de manière permanente par l'alimentation phréatique de ce sol.
Influence de la Lune
La pression atmosphérique montre également une variation cyclique due aux marées, analogue au flux et reflux de la mer. L'effet est le plus important sous les tropiques. L'amplitude est de quelques millibars et est pratiquement nulle aux pôles.
Valeurs extrêmes mesurées et records
Les valeurs de pression atmosphérique les plus élevées sont généralement mesurées en hiver. En été, les baromètres sont rarement supérieurs à 1035 hPa et les variations journalières de la pression atmosphérique sont également beaucoup moins importantes que pendant les autres saisons. En automne, en particulier à partir de la mi-octobre, la pression atmosphérique peut changer rapidement de jour en jour et les valeurs les plus basses sont généralement mesurées.
Les zones de haute pression hivernales sont connues pour leurs valeurs de pression atmosphérique élevées. Surtout au-dessus de la Sibérie, la pression atmosphérique en hiver dépasse souvent 1050 hPa. Le 31 décembre 1968, un record de 1083,8 hPa a été établi dans la ville d'Agata en Sibérie (350 km au sud-est de Norilsk). C'est jusqu'à présent la plus haute valeur de pression atmosphérique réduite au niveau de la mer jamais enregistrée dans le monde. La plupart des baromètres de maison et de jardin ne peuvent même pas indiquer cette valeur.
La pression atmosphérique enregistrée dans les îles britanniques pendant le 20ème siècle est de 936 hPa, mesurée dans la nuit du 19 au 20 décembre 1982 dans le nord-ouest de l'Écosse. Le 26 janvier 1884, la pression atmosphérique en Écosse est devenue encore plus basse, à 925,6 hPa.
Des valeurs de pression atmosphérique nettement inférieures ont été mesurées dans la partie nord de l'Atlantique. Le 15 décembre 1986, la pression atmosphérique dans la zone marine au sud-ouest de l'Islande est tombée à 920,2 hPa, la pression la plus basse jamais enregistrée dans cette région. Un institut géographique a pu déduire de mesures effectuées au voisinage de la dépression que la pression atmosphérique au centre de la zone de basse pression devait être d'environ 915 hPa. Le 11 janvier 1993, la pression atmosphérique en Islande a de nouveau chuté à des valeurs extrêmement basses d'environ 916 hPa.
En 2005, au cours d'une saison très intense d'ouragans dans l'Atlantique, l'ouragan Wilma a atteint un record de 882 hPa. Wilma est devenue l'un des ouragans les plus actifs de cette saison.
Météorologie
La plupart des baromètres à usage amateur comportent des indications telles que "beau", "résistant", "modifiable", "pluie" et "tempête". Ces déclarations remontent à une époque où on savait peu de choses sur la relation entre la météo et la pression atmosphérique.
Une pression élevée, par exemple 1030 ou 1040 hectoPascal (hPa), ne signifie pas toujours temps ensoleillé. Il peut donc être brumeux ou pluvieux. Les précipitations sont généralement limitées à quelques millimètres à une pression atmosphérique élevée, mais il est arrivé que la pression atmosphérique de 1030 hPa d'une douche locale tombe entre 10 et 15 millimètres.
Inversement, dans une zone de basse pression, le temps peut être ensoleillé, sec et calme. Cela dépend principalement de l'emplacement du centre de la zone de pression par rapport au pays. En fonction de cela, nous pouvons nous retrouver dans un air humide avec des nuages ou du brouillard ou, au contraire, être confrontés à un air sec et au temps ensoleillé.
Néanmoins, les risques de précipitations avec une faible pression atmosphérique sont généralement plus élevés qu'avec une pression élevée. Les comparaisons des relevés quotidiens du baromètre et de la météo montrent que le risque de précipitations avec une pression atmosphérique basse de 990 hPa est de 80 %. Cela signifie que la pluie ou la neige tombe dans huit cas sur dix. Pour une position de 1 000 hPa, la probabilité de précipitation est de 70 %, à 1010 hPa, 40 %, à 1020 hPa, 20 % et à une pression élevée de 1030 hPa, seulement 10 %.
De nos jours, les modèles mathématiques calculent la mesure de la pression atmosphérique (et d'autres quantités) du monde entier dans un réseau de superordinateurs aux fins de la prévision météorologique et de la recherche climatique.
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