Η ατμοσφαιρική πίεση αλλάζει με το ύψος ⛰️

Τι συμβαίνει όσο ανεβαίνουμε

Η ατμοσφαιρική πίεση δεν είναι ίδια παντού. Όσο πιο ψηλά βρίσκεσαι από την επιφάνεια της Γης, τόσο μικρότερη είναι η ατμοσφαιρική πίεση γύρω σου.

Σκέψου το έτσι: ο αέρας που σε πιέζει είναι στην ουσία το βάρος όλου του αέρα που βρίσκεται πάνω από το κεφάλι σου. Αν στέκεσαι στην επιφάνεια της θάλασσας, πάνω σου υπάρχει όλη η στήλη της ατμόσφαιρας, από κάτω μέχρι πάνω. Αν ανέβεις σε ένα βουνό, πάνω σου έχει μείνει λιγότερος αέρας — άρα λιγότερο βάρος σε πιέζει, άρα μικρότερη πίεση.

Γιατί δεν χρησιμοποιούμε απλώς τον τύπο $P = ρgh$

Για ένα υγρό, όπως το νερό σε μια πισίνα, ξέρουμε ότι η πίεση σε βάθος $h$ δίνεται από τον τύπο

όπου $ρ$ είναι η πυκνότητα του υγρού. Αυτός ο τύπος δουλεύει καλά για τα υγρά επειδή η πυκνότητά τους παραμένει σχεδόν σταθερή σε όλο το βάθος.

Για τον αέρα της ατμόσφαιρας, όμως, τα πράγματα είναι πιο περίπλοκα. Δεν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον ίδιο απλό τύπο με ένα σταθερό $ρ$, για τρεις λόγους:

• Η πυκνότητα του αέρα δεν είναι σταθερή. Ο αέρας είναι ένα αέριο και συμπιέζεται εύκολα. Κοντά στο έδαφος, το βάρος όλου του αέρα από πάνω τον συμπιέζει, οπότε είναι πιο πυκνός. Ψηλότερα, υπάρχει λιγότερο βάρος να τον πιέζει, οπότε ο αέρας «απλώνεται» και γίνεται πιο αραιός — η πυκνότητά του μειώνεται όσο ανεβαίνουμε.
• Η υγρασία του αέρα επηρεάζει την τιμή της πίεσης. Αέρας με περισσότερους υδρατμούς δεν συμπεριφέρεται ακριβώς όπως ξηρός αέρας.
• Η θερμοκρασία του αέρα επηρεάζει επίσης την πίεση, και η θερμοκρασία της ατμόσφαιρας αλλάζει καθώς ανεβαίνουμε.

Επειδή αυτοί οι τρεις παράγοντες αλλάζουν συνέχεια, οι επιστήμονες δεν χρησιμοποιούν έναν απλό τύπο για την ατμόσφαιρα, αλλά μετρήσεις και γραφικές παραστάσεις που δείχνουν πώς μεταβάλλεται πραγματικά η πίεση με το υψόμετρο.

Χαρακτηριστικές τιμές που αξίζει να θυμάσαι

Σε συνθήκες μέσης θερμοκρασίας 20 °C και χωρίς υγρασία, οι μετρήσεις δείχνουν κάποιες χαρακτηριστικές τιμές:

Η γραμμή για το «50% του αέρα» σημαίνει το εξής: αν μετρούσες όλη τη μάζα του αέρα της ατμόσφαιρας, θα ανακάλυπτες ότι οι μισές από αυτή βρίσκονται στοιβαγμένες στα πρώτα 5–6 χιλιόμετρα ύψους. Πάνω από αυτό το ύψος υπάρχει ακόμα αέρας, αλλά πολύ πιο αραιός.

Γιατί η μικρότερη πίεση σημαίνει λιγότερο οξυγόνο

Σε μεγάλο υψόμετρο η πίεση είναι μικρή επειδή ο αέρας είναι αραιός — δηλαδή σε κάθε κυβικό εκατοστό αέρα χωράνε λιγότερα μόρια αερίων, άρα και λιγότερα μόρια οξυγόνου.

Αυτό εξηγεί γιατί:

• Οι ορειβάτες σε πολύ ψηλά βουνά, όπως το Έβερεστ, χρειάζονται φιάλες οξυγόνου. Σε κάθε ανάσα παίρνουν λιγότερο οξυγόνο απ' όσο θα έπαιρναν στο επίπεδο της θάλασσας, γι' αυτό δυσκολεύονται να αναπνεύσουν κανονικά.
• Τα αεροπλάνα πετούν σε πολύ μεγάλο υψόμετρο, όπου η πίεση θα ήταν πολύ μικρή για να αναπνεύσουν άνετα οι επιβάτες. Γι' αυτό η καμπίνα τους είναι πιεσμένη: ένα σύστημα διατηρεί μέσα στην καμπίνα πίεση πολύ μεγαλύτερη από την εξωτερική, ώστε οι επιβάτες να αναπνέουν σαν να βρίσκονται σε πολύ χαμηλότερο ύψος.
• Τα αερόστατα επηρεάζονται επίσης, αφού λειτουργούν χάρη στη διαφορά πυκνότητας ανάμεσα στον αέρα μέσα και έξω από αυτά.