Determinarea Presiunii Atmosferice

Studierea regimului si repartitiei presiunii atmosferice prezinta o importanta teoretica deosebita deoarece permite explicarea circulatiei genereale si locale a atmosferei, precum si a unor procese meteorologice cum ar fi: schimbul gazos intre atmosfera si sol, evaporatia sau evapotranspiratia.

Forta gravitationala este aceea care mentine atmosfera in jurul Pamantului si tot ea ii imprima acestuia o anumita greutate. Valoarea sa intr-un punct oarecare de pe suprafata terestra este egala cu greutatea unei coloane de aer cuprinsa intre acel punct si limita superioara a atmosferei care apasa pe o unitate de suprafata.

Astfel, se stie ca presiunea mijlocie a aerului, exercitata pe 1 cm2 de pe suprafata Pamantului, in conditiile normale de observatie (latitudinea de 45o, temperatura apei de 0oC si la nivelul zero al marii) este egala, conform experientei lui Torricelli, cu presiunea exercitata de o coloana de mercur inalta de 760 mm si cu sectiunea de 1 cm2. Aceasta este asa-zisa presiune atmosferica normala si ea este egala cu 1033,3 gr.f/cm2.

In practica meteorologica, unitatea de masura pentru presiunea atmosferica este milibarul(mb) sau hectopascalul si milimetrul coloana de mercur (mmHg). In sistemul international de unitati de masura se utilizeaza pascalul (Pa) avand ca multiplu hectopascalul (hPa).

In conditii normale, o coloana de mercur cu o inaltime de 760 mm, exercita o presiune de 1013,3 mb, deci:

1mb=0,7501 mmHg

1mmHg=1,3332mb.

Pentru transformarea unei anumite valori de presiune din mmHg in mb se inmulteste valoarea respective cu 4/3 sau 1,333 (fractie efectiva), iar pentru a transforma mb in mmHg se inmulteste valoarea respective cu ¾ sau 0,75.

Presiunea atmosferica se determina la statiile meteorologice din Romania atat cu instrumente cu citire directa (barometre cu mercur, barometre aneroide, altimetre), cat si cu instrumente inregistratoare.

Instrumente cu citire directa pentru determinarea presiunii atmosferice

Barometrul cu mercur isi bazeaza functionarea pe principiul echilibrarii presiunii atmosferice de catre greutatea coloanei de mercur din tubul barometrului.

Evanghelista Torricelli (fizician si matematician italian, elev al lui Galileo Galilei) a pus in evidenta existenta presiunii atmosferice (1643), construind primul barometru (tubul lui Torricelli). Indiferent de tip, un barometru este alcatuit dintr-un tub barometric, rezervor, tub metalic de protectie, vernier, termometru alipit si dispozitiv de suspensie.

Tubul barometric are o lungime de 80-86 cm si este confectionat dintr-o sticla speciala. Dupa ce tubul a fost umplut cu mercur, se introduce cu capatul deschis intr-un rezervor metalic, in care se afla hidrargirul, si care comunica cu mediul inconjurator printr-un orificiu ce se inchide cu un surub pe perioada nefunctionarii.

Presiunea aerului, actionand asupra suprafetei mercurului din rezervor, mentine la o anumita inaltime mercurul din tub, echilibrand astfel coloana de mercur cu presiunea aerului.

O data cu modificarea presiunii aerului, variaza si inaltimea coloanei de mercur din tub.

Rezervorul cu mercur are forma unui cilindru fiind confectionat din metal sau din material plastic si este compus, la randul lui, din trei piese distincte care se insurubeaza etans una de alta: corpul, fundul si capacul.

Tubul metalic de protectie al tubului barometric prezinta o deschidere longitudinala prin care se pot urmari nivelul coloanei de mercur din tub. Tot pe aceasta este gravata scara barometrului impartita in mm sau mb.

Varnierul este un cursor mobil ce se deplaseaza de-a lungul scarii gradate, scopul acestuia fiind acela de a determina zecimile sau sutimile de milimetru. El este astfel divizat incat N diviziuni ale sale (10 sau 100) sa corespunda la N-1 (9 sau 99) din N+1 (11 sau 101) diviziuni ale scarii barometrului. Din acest motiv varnierul se mai numeste nonius.

Termometrul alipit este un termometru cu mercur, fixat pe partea inferioara a tubului de protectie, pentru a masura temperatura mercurului in momentul citirii presiunii atmosferice. Pe baza acestei valori termice se aplica corectia de aducere a presiunii la temperatura de 0oC. Dispozitivul de suspensie este uzitat pentru suspendarea barometrului in pozitie verticala.

In reteaua de statii meteorologice cea mai larga raspandire o au barometrele cu mercur tip Fuess si de tip rusesc. In functie de limitele scarii, barometrele de tip Fuess sunt de doua categorii: barometre cu scara scurta (impartite intre 600-800 mm), destinate statiilor meteorologice de unica altitudine si barometre cu scara lunga (gradate intre 400 si 700 mm) pentru statiile de munte.

Barometrele cu mercur se instaleaza in biroul statiei, in pozitie perfect verticala, intr-un loc ferit de variatiile bruste ale temperaturii aerului, departe de usa sau de ferestre. De obicei, barometrul se instaleaza intr-o cutie speciala, fixata bine pe un perete, astfel ca rezervorul sa fie la o inaltime de 70-75 cm fata de podea. In instructiunile elaborate de Institutul National de Meteorologie, Hidrologie si Gospodarirea Apelor, precum si in notitele tehnice ale fiecarui aparat, sunt date regulile de transport, instalare si manipulare ale barometrului. Pentru instalare, barometrul se scoate din tocul de protectie, cu rezervorul in sus si se pune in stare de functionare, prin inclinarea rezervorului in jos.

Dupa instalarea barometrului, se desurubeaza surubul rezervorului 1,5 - 2 ture, pentru a da posibilitatea actionarii presiunii aerului asupra suprafetei mercurului. Citirea presiunii aerului la barometrul cu mercur se face la orele cimatologice astfel:

-la termometrul alipit se citeste temperature (cu precizie de 0,1oC) in vederea aplicarii corectiei de reducere a presiunii atmosferice la 0oC;

-se loveste usor in partea superioara a armaturii de protectie pentru ca meniscul coloanei de mercur sa invinga inertia;

-se vizualizeaza cu ajutorul vernierului in asa fel incat ochiul observatorului sa se afle in acelasi plan orizontal cu meniscul mercurului.

Valoarea citita la barometru nu reprezinta presiunea aerului reala, ci este necesar sa se faca urmatoarele corectii:

-corectia de temperatura;

-corectia de latitudine si altitudine (pentru forta gravitatiei);

-corectia instrumentala (atat valorilor de temperature cat si celor de presiune li se aplica aceasta corectie, datorita posibilelor erori de constructie a diferitelor piese componente a instrumentelor).