Ciśnienie atmosferyczne

Ciśnienie atmosferyczne to stosunek wartości siły, z jaką słup powietrza atmosferycznego naciska na powierzchnię planety, do powierzchni, na jaką ten słup naciska. Ciśnienie jest wielkością skalarną, wskazującą jak bardzo siła działająca na daną powierzchnię jest na niej skupiona.

P = F / S

gdzie:

• P – ciśnienie,

• F – siła,

• S – powierzchnia.

Wartość ciśnienia jest największa na poziomie morza, a wraz ze zwiększającą się wysokością stopniowo maleje. Ciśnienie zmienia się w przybliżeniu w sposób wykładniczy wraz z wysokością. Połowa ciśnienia z poziomu morza (500 hPa) występuje na około 5500 m n.p.m., natomiast mniej więcej jedną trzecią (310 hPa) notuje się na wierzchołku góry Mount Everest, tj. na wysokości 8848 m n.p.m. Na wysokości około 50 km ciśnienie praktycznie zanika. Wnioskować z tego można, że ciśnienie atmosferyczne w górach jest niższe niż na nizinach ze względu na różną wysokość słupa powietrza.

Wyobraź sobie słup powietrza o podstawie kwadratu, którego bok ma 1 cm długości. Słup ten zaczyna się na poziomie morza i sięga do górnej granicy atmosfery. Przyjmując, że ciśnienie na poziomie morza (przy temperaturze 0°C i na 45° szerokości geograficznej, gdzie przyspieszenie ziemskie wynosi g = 9,806 m/s²) wynosi 1 atmosferę (1013,25 hPa), powietrze w takim słupie waży 1 kg.

RX1k7mn9aeBuz

Ilustracja przedstawia wartości ciśnienia atmosferycznego słupa powietrza na różnych wysokościach. Równolegle do dolnego i lewego boku w rogu planszy umieszczono osie odciętych i rzędnych. Na osi odciętych przedstawiono wartości ciśnienia atmosferycznego wyrażone w hektopaskalach. Podziałka poprowadzona jest co sto jednostek, do tysiąca hektopaskali. Na osi rzędnych przedstawiono wysokość nad poziomem morza wyrażoną w kilometrach. Oś podzielona została na sześć odcinków, przypisano im następujące wartości: pięć i pół, dziesięć, dwadzieścia, trzydzieści, czterdzieści i pięćdziesiąt kilometrów nad poziomem morza. Tło planszy w symboliczny sposób przedstawia morskie fale (dochodzące do poziomu osi odciętych), podpisane w prawym dolnym rogu "poziom morza". Nad nimi umieszczono chmury o różnej wielkości. W centrum ilustracji znajduje się ciemnofioletowy słup powietrza. Ma kształt odwróconego ostrosłupa o kwadratowej podstawie. Bok podstawy stożka ma długość jednego centymetra. Na ilustracji opisano to za pomocą strzałek po obu stronach zakończonych grotami, nad którymi podana jest informacja "jeden centymetr". Podstawa opisana jest również dodatkowo wskazującą na nią strzałką umieszczoną po prawej stronie ostrosłupa. Następnie strzałką umieszczono tekst "Górna granica atmosfery". Podstawa znajduje się na wysokości pięćdziesięciu kilometrów nad poziomem morza. Kolejna strzałka z opisem jest pośrodku prawego boku zwężającego się słupa. Opisano ją tekstem: "Powietrze zawarte w tym słupie waży około jeden kilogram". Ostatnia strzałka położona jest najniżej, wskazuje na wysokość pięciu i pół kilometra nad poziomem morza. Po lewej stronie wartość ciśnienia na wykresie dla tej wysokości wynosi pięćset hektopaskali. Dla zwiększenia przejrzystości odczytu dla tej konkretnej wysokości na wykresie dodano przerywane linie pomocnicze biegnące pod kątem prostym do obu osi. Linia ciśnienia na wykresie ma wklęsły kształt. Początkowo biegnie niemal pionowo od wartości pięćdziesięciu do około trzydziestu pięciu kilometrów nad poziomem morza, wartości ciśnienia w tym przedziale zmieniają się nieznacznie – od jednego hektopaskala na wysokości pięćdziesięciu kilometrów, do około siedmiu na wysokości trzydziestu pięciu kilometrów. Od tej wysokości omawiana krzywa przybiera kształt łagodnego łuku i zmierza do wartości tysiąca hektopaskali na wysokości poziomu morza. Na wykresie oznaczono dodatkowo strzałkami kilka charakterystycznych wartości ciśnienia atmosferycznego. Dla poziomu około czterdziestu ośmiu kilometrów jest to jeden hektopaskal, dla około trzydziestu siedmiu kilometrów nad poziomem morza jest to pięć hektopaskali, na poziomie około trzydziestu dwóch kilometrów nad poziomem morza wartość ciśnienia wynosi dziesięć hektopaskali, na poziomie niespełna dwudziestu ośmiu kilometrów ciśnienie wynosi dwadzieścia pięć hektopaskali, a na poziomie około dwudziestu dwóch kilometrów pięćdziesiąt hektopaskali.

Jednostka ciśnienia atmosferycznego

Jednostką ciśnienia atmosferycznego w układzie SI, czyli Międzynarodowym Układzie Jednostek Miar, jest hektopaskal (hPa).

1 Pa = 1 N / 1 m²

Wcześniej używano innych jednostek. Były to milibary (mb) lub milimetry słupa rtęci (mm Hg).

Średnia wielkość ciśnienia atmosferycznego na poziomie morza, wynosząca 1013,25 hPa, stała się podstawą wprowadzenia jednostki ciśnienia nazwanej atmosferą (1 atm jest jednostką pozaukładową).

Uwarunkowania odmiennego rozkładu ciśnień w styczniu i lipcu

Na podstawie wieloletnich obserwacji możemy określić roczne wahania w rozkładzie ciśnienia atmosferycznego, a także wskazać pewne prawidłowości. Ich przyczyną są roczne wahania temperatury powietrza wywołane zmianami oświetlenia Ziemi w ciągu roku, różnice w nagrzewaniu się lądów i oceanów, co powoduje np. występowanie cyrkulacji monsunowej oraz zmienność intensywności ruchu układów barycznychukład barycznyukładów barycznych.

Amplituda tych wahań zależna jest od szerokości geograficznej oraz rodzaju podłoża.

Polecenie 1

Przeanalizuj mapy i profile rozkładu ciśnienia. Zauważ, że amplitudy rosną wraz ze wzrostem szerokości geograficznej. Nad kontynentami są wyższe i osiągają do 25–30 hPa, natomiast nad oceanami są mniejsze i wynoszą około 15–20 hPa.

Zapoznaj się z opisem map i profilami rozkładu ciśnienia. Amplitudy rosną wraz ze wzrostem szerokości geograficznej. Nad kontynentami są wyższe i osiągają do 25–30 hPa, natomiast nad oceanami są mniejsze i wynoszą około 15–20 hPa.

R1JS2pt6lFVsd

Ilustracja przedstawiająca profil rozkładu ciśnienia w styczniu wzdłuż równoleżnika trzydziestu stopni szerokości geograficznej północnej. Na osi odciętych oznaczono wartości długości geograficznej. Podziałka zaczyna się od stu osiemdziesięciu stopni długości geograficznej zachodniej i jest poprowadzona co dwadzieścia hektopaskali do wartości stu osiemdziesięciu stopni długości geograficznej wschodniej. Pośrodku osi wartość wynosząca zero stopni, oznaczająca południk zerowy. Na osi długość geograficzna oznaczona jest w nawiasie kwadratowym literą lambda i symbolem stopnia. Litery W i E oznaczające odpowiednio zachód i wschód umieszczone są u góry planszy po lewej i prawej stronie. U góry planszy napis – Styczeń. Na osi rzędnych przedstawiono wartości ciśnienia wyrażone w hektopaskalach. Podziałka rozpoczyna się wartością tysiąca hektopaskali, a następnie poprowadzona jest co pięć stopni, aż do wartości tysiąca trzydziestu pięciu hektopaskali. Wartości ciśnienia atmosferycznego zostały przedstawione za pomocą zielonej linii. Pole pomiędzy omawianą linią a osią odciętych wypełnione jest jasnozielonym kolorem. Dla zwiększenia czytelności wykresu tuż nad osią odciętych z wartościami długości geograficznej umieszczono odpowiadające im nazwy oceanów i kontynentów. Nazwy te zorientowano w pionie. Przedstawione wartości rozpoczynają się od około tysiąca ośmiu hektopaskali dla sto osiemdziesiątego stopnia długości geograficznej zachodniej. Następnie systematycznie i dość szybko rosną, aż do wartości około tysiąca dwudziestu dwóch hektopaskali dla sto piętnastego stopnia długości geograficznej zachodniej. Nad osią odciętych, pomiędzy sto sześćdziesiątym a sto pięćdziesiątym stopniem długości geograficznej zachodniej umieszczono napis – Pacyfik. Od sto piętnastego stopnia wartości ciśnienia maleją, linia wykresu łagodnie się wypłaszcza, osiągając w okolicach sześćdziesiątego stopnia wartość około tysiąca osiemnastu hektopaskali. Pomiędzy setnym a osiemdziesiątym stopniem na wykresie umieszczono napis – kontynent północnoamerykański. Od sześćdziesiątego stopnia wartości ciśnienia wzrastają, ponownie osiągając poziom około tysiąca dwudziestu dwóch stopni, tym razem w okolicach osiemnastego stopnia długości geograficznej zachodniej i utrzymując się na tym poziomie do około ósmego stopnia. Pomiędzy sześćdziesiątym a czterdziestym stopniem na wykresie umieszczono napis – Atlantyk. Następnie wartości ciśnienia ponownie spadają do poziomu około tysiąca siedemnastu i pół hektopaskali w okolicach szóstego stopnia długości geograficznej wschodniej. Wartości te utrzymują się do około dwudziestego dziewiątego stopnia. Na wykresie pomiędzy wartością zera stopnia a wartością dwudziestu stopni długości geograficznej wschodniej umieszczono napis – Europa. Dalej, wraz ze zwiększaniem się długości geograficznej rośnie także ciśnienie atmosferyczne. Wzrost jest ten stały i w kulminacyjnym punkcie przypadającym na około dziewięćdziesiątym drugim stopniu długości geograficznej wschodniej ciśnienie osiąga wartość około tysiąca trzydziestu trzech hektopaskali i utrzymuje się na tym poziomie do setnego stopnia długości geograficznej wschodniej. Pomiędzy osiemdziesiątym a sto piętnastym stopniem na wykresie naniesiono napis – kontynent azjatycki. W dalszej części wykresu ciśnienie szybko spada, osiągając w okolicach sto czterdziestego stopnia wartość około stu szesnastu hektopaskali, a następnie wartości ciśnienia nadal spadają, osiągając poziom około tysiąca ośmiu hektopaskali na sto osiemdziesiątym stopniu długości geograficznej wschodniej. Tuż przed końcem wykresu nad osią naniesiono napis – Pacyfik.

RtYnczZ7wyAX2

Ilustracja przedstawiająca profil rozkładu ciśnienia w lipcu wzdłuż równoleżnika trzydziestu stopni szerokości geograficznej północnej. Na osi odciętych oznaczono wartości długości geograficznej. Podziałka zaczyna się od stu osiemdziesięciu stopni długości geograficznej zachodniej i jest poprowadzona co dwadzieścia stopni do wartości stu osiemdziesięciu stopni długości geograficznej wschodniej. Pośrodku osi wartość wynosząca zero stopni, oznaczająca południk zerowy. Na osi długość geograficzna oznaczona jest w nawiasie kwadratowym literą lambda i symbolem stopnia. Litery W i E oznaczające odpowiednio zachód i wschód umieszczone są u góry planszy po lewej i prawej stronie. U góry planszy napis – Lipiec. Na osi rzędnych przedstawiono wartości ciśnienia wyrażone w hektopaskalach. Podziałka rozpoczyna się wartością tysiąca hektopaskali, a następnie poprowadzona jest co pięć hektopaskali, aż do wartości tysiąca trzydziestu hektopaskali. Wartości ciśnienia atmosferycznego zostały przedstawione za pomocą zielonej linii. Pole pomiędzy omawianą linią, a osią odciętych wypełnione jest jasnozielonym kolorem. Dla zwiększenia czytelności wykresu tuż nad osią odciętych z wartościami długości geograficznej umieszczono odpowiadające im nazwy oceanów i kontynentów. Nazwy te zorientowano w pionie. Przedstawione wartości rozpoczynają się od około tysiąca osiemnastu hektopaskali dla sto osiemdziesiątego stopnia długości geograficznej zachodniej. Następnie systematycznie rosną, aż do wartości około tysiąca dwudziestu ośmiu hektopaskali dla około sto pięćdziesiątego stopnia długości geograficznej zachodniej. Nad osią odciętych, pomiędzy sto sześćdziesiątym a sto czterdziestym stopniem długości geograficznej zachodniej umieszczono napis – Pacyfik. Od około sto pięćdziesiątego stopnia wartości ciśnienia maleją, linia wykresu dynamicznie opada, osiągając w okolicach sto siedemnastego stopnia wartość około tysiąca jedenastu hektopaskali. Od około sto dziesiątego stopnia wartości ciśnienia wzrastają, osiągając poziom tysiąca trzynastu stopni, tym razem w okolicach setnego stopnia długości geograficznej zachodniej. Pomiędzy setnym a osiemdziesiątym stopniem na wykresie umieszczono napis – kontynent północnoamerykański. Następnie wartości ciśnienia nadal wzrastają do poziomu około tysiąca dwudziestu trzech hektopaskali w okolicach trzydziestego piątego stopnia długości geograficznej wschodniej. Pomiędzy sześćdziesiątym a czterdziestym stopniem na wykresie umieszczono napis – Atlantyk. W dalszej części linia ciśnienia opada, na południku zerowym osiągając wartość zbliżoną do tysiąca siedemnastu hektopaskali. Zaraz potem wartości spadają bardziej dynamicznie, osiągając nieco ponad tysiąc dziesięć hektopaskali w okolicach dwudziestego stopnia długości geograficznej wschodniej. Pomiędzy zerowym a dwudziestym stopniem długości geograficznej na wykresie umieszczono napis – Europa. Wartość ciśnienia wzrasta do poziomu tysiąca dwunastu hektopaskali na trzydziestym ósmym stopni, po czym spada, osiągając poziom tysiąca sześciu hektopaskali na sześćdziesiątym stopniu długości geograficznej wschodniej. W dalszej części linia wykresu opada nieco łagodniej, do wartości niespełna tysiąca trzech hektopaskali w okolicach sto piętnastego stopnia długości geograficznej wschodniej. Między dziewięćdziesiątym a sto dziesiątym stopniem umieszczono napis – kontynent azjatycki. Następnie ciśnienie wzrasta do poziomu około tysiąca dwunastu hektopaskali w okolicach sto trzydziestego czwartego stopnia i utrzymuje się na tym poziomie do sto czterdziestego stopnia długości geograficznej wschodniej. W ostatniej części ciśnienie ponownie wzrasta i osiąga wartość około tysiąca osiemnastu hektopaskali na sto osiemdziesiątym stopniu długości geograficznej wschodniej.

R1XyBYIJOkhZk

Plansza przedstawia mapę świata z rozkładem ciśnienia atmosferycznego w styczniu. W lewym górnym rogu napis – Styczeń. Poniżej legenda mapy z napisem - Izobary (wartości ciśnienia atmosferycznego zredukowane do poziomu morza). Pod nim znajduje się pionowy pasek z przypisanymi do konkretnych kolorów wartościami ciśnienia atmosferycznego w hektopaskalach. Pasek podzielony jest na dwanaście części, od wartości dziewięciuset dziewięćdziesięciu do tysiąca czterdziestu hektopaskali. Wartości na podziałce zmieniają się co pięć hektopaskali. Wartości od dziewięciuset dziewięćdziesięciu do tysiąca piętnastu hektopaskali przedstawione zostały odcieniami koloru niebieskiego – im niższa wartość ciśnienia, tym ciemniejszy kolor. Wartość dziewięciuset dziewięćdziesięciu ma przypisany kolor ciemnoniebieski, a wartość tysiąca piętnastu hektopaskali kolor biały z lekką domieszką błękitu. Wartości ciśnienia powyżej tysiąca piętnastu hektopaskali zostały zaprezentowane za pomocą odcieni koloru żółtego i brązowego. Dla wartości tysiąca dwudziestu hektopaskali jest to kolor jasnożółty, po czym stopniowo kolory ciemnieją, aż do koloru brązowego dla wartości tysiąca czterdziestu hektopaskali. Poniżej słupka, na dole legendy naniesiono wielką czerwoną literę W oznaczającą na mapie ośrodek wysokiego ciśnienia, oraz wielką niebieską literę N, którą na mapie oznaczono ośrodki niskiego ciśnienia. W prawym dolnym rogu planszy umieszczono poziomy odcinek wyznaczający odległość dwóch tysięcy kilometrów. Ciepłe kolory na mapie koncentrują się wokół ośrodków wysokiego ciśnienia, chłodne barwy skupiają się wokół ośrodków niskiego ciśnienia. Poszczególne ośrodki zostały oznaczone odpowiednimi literami, a obok liter naniesiono ich nazwy. Na półkuli północnej oznaczono sześć ośrodków wysokiego ciśnienia. Zaczynając od zachodu, na mapie pierwszym z nich jest Wyż Hawajski, a następnie Wyż Kanadyjski (położony w północno‑zachodniej części Ameryki Północnej). Wartości ciśnienia w tym dwóch ośrodkach oznaczone są kolorem żółtym oznaczającym tysiąc dwadzieścia hektopaskali, a średnica obszarów o najwyższym ciśnieniu wynosi około dwóch tysięcy kilometrów, obszary mają kształt zbliżony do elips. Wyż Północnoamerykański rozpościera się od centralnej części zachodniego wybrzeża kontynentu i szerokim pasem ciągnie się na wschód, po czym (od centralnej części kontynentu) skręca nieco na południowy wschód w kierunku Florydy i biegnie dalej na wschód, gdzie przed północno‑zachodnim wybrzeżem Afryki przechodzi w Wyż Azorski. Wyż ten wschodzi dalej w głąb kontynentu, aż do południowej i wschodniej części Sahary. Opisana strefa (począwszy od Wyżu Północnoamerykańskiego) ma na mapie wartość tysiąca dwudziestu hektopaskali. Opisywana strefa rozciąga się również na północ, wąskim pasem przez Cieśninę Gibraltarską i biegnie dalej na wschód północnym wybrzeżem Morza Śródziemnego. Od Półwyspu Bałkańskiego strefa ta rozciąga się równomiernie na północ i na południe. Jej północna granica biegnie od Morza Czarnego aż po ujście rzeki Leny w północnej części Azji i biegnie dalej na północ. Południowa granica strefy rozciąga się na północy Półwyspu Arabskiego i biegnie dalej wzdłuż granicy lądu, kończąc się przed Niziną Indusu. Przestrzeń wokół Wyżu Kanadyjskiego, Hawajskiego i Północnoamerykańskiego na mapie oznaczona jest jaśniejszym kolorem wskazującym na wartość ciśnienia tysiąca piętnastu hektopaskali. Podobnie dzieje się w wąskiej strefie na północy i południu Wyżu Azorskiego. Wartość tysiąca stu piętnastu hektopaskali oznaczoną jasnożółtym kolorem przypisano również obszarom rozciągającym się w pasie od Hawajów, przez południową część Półwyspu Arabskiego, północną część Półwyspu Indyjskiego, aż po Tajwan i część Wysp Japońskich. Na północ od Wyżu Azorskiego występuje Niż Islandzki, który rozciąga się łukowatym kształtem od południowo‑wschodniej części Ziemi Baffina, przez południowe wybrzeże Grenlandii po południowe wybrzeże Islandii. Jest to pas o szerokości około tysiąca kilometrów i o wartości ciśnienia tysiąca hektopaskali. Na północy od niego znajduje się Wyż Grenlandzki, wartość ciśnienia to tysiąc piętnaście hektopaskali, jest oznaczony jasnożółtym kolorem i pokrywa zachodnią część Grenlandii oraz strefę wokół tej części wybrzeża. Ostatnim wyszczególnionym na mapie wyżem na półkuli północnej jest Wyż Wschodnioazjatycki, który położony jest w okolicach Mongolii. Jest oznaczony brązowym kolorem, wartość ciśnienia to tysiąc czterdzieści hektopaskali. Wokół niego rozciągają się strefy o coraz niższym ciśnieniu, każda z nich ma średnio około tysiąca kilometrów szerokości i łączą się z poprzednio opisaną strefą o wartości tysiąca piętnastu hektopaskali. Na oceanie na wschód od Kamczatki występuje niż Aleucki, gdzie ciśnienie osiąga wartość tysiąca hektopaskali. Na półkuli południowej naprzemiennie występują ośrodki wysokiego i niskiego ciśnienia w strefie położonej w rejonie Zwrotnika Koziorożca. Wyże występują na południe od niego, a niże na północ. W niewielkiej odległości na północ od Zwrotnika Koziorożca występują trzy Niże. Pierwszym z nich jest Niż Południowoamerykański, zajmujący centralną część Ameryki Południowej. Kolejny to Niż Południowoafrykański, obejmujący swym zasięgiem część Afryki na południe od Zatoki Gwinejskiej i Wyżyny Abisyńskiej. Ostatnim jest Niż Australijski obejmujący niemal całą Australię i rozciągający się na północ do południowej części Filipin oraz na wchód aż po centralną część Oceanu Spokojnego. Wartości ciśnienia w opisanych niżach oznaczono jako tysiąc dziesięć hektopaskali dla dwóch pierwszych, a dla Niżu Australijskiego wartość ta wynosi tysiąc pięć. Pierwszym z ośrodków wysokiego ciśnienia na południe od Zwrotnika Koziorożca, poczynając od zachodu, jest Wyż Południowopacyficzny, położony około dwóch tysięcy kilometrów na zachód od południowego wybrzeża Ameryki Południowej. Kolejnym wyżem jest położony Między Ameryką a Afryką Wyż Południowoatlantycki, a trzecim wyżem położonym na zbliżonej do poprzednich szerokości geograficznej jest Wyż Południowoindyjski między południowa częścią Madagaskaru a zachodnią Australią. Wartości ciśnienia w opisanych wyżach oznaczono jako tysiąc dwadzieścia hektopaskali. Na południe od wymienionych trzech ośrodków wyżowych występują trzy ośrodki niskiego ciśnienia. Położone są one wokół północnego wybrzeża Antarktydy. Pierwszy z nich leży na południe od Wyżu Południowopacyficznego, drugi na południe od Wyżu Południowoatlantyckiego, a ostatni z nich na południe od Australii. Wartości ciśnienia w tych ośrodkach wynoszą dziewięćset dziewięćdziesiąt hektopaskali. Na Antarktydzie, w okolicach bieguna, oznaczono Wyż Antarktyczny.

RNq6bSgRAIJBi

Plansza przedstawia mapę świata z rozkładem ciśnienia atmosferycznego w lipcu. W lewym górnym rogu napis – Lipiec. Poniżej legenda mapy z napisem - Izobary (wartości ciśnienia atmosferycznego zredukowane do poziomu morza). Pod nim znajduje się pionowy pasek z przypisanymi do konkretnych kolorów wartościami ciśnienia atmosferycznego w hektopaskalach. Pasek podzielony jest na dwanaście części, od wartości dziewięciuset dziewięćdziesięciu do tysiąca czterdziestu hektopaskali. Wartości na podziałce zmieniają się co pięć hektopaskali. Wartości od dziewięciuset dziewięćdziesięciu do tysiąca piętnastu hektopaskali przedstawione zostały odcieniami koloru niebieskiego – im niższa wartość ciśnienia, tym ciemniejszy kolor. Wartość dziewięciuset dziewięćdziesięciu ma przypisany kolor ciemnoniebieski, a wartość tysiąca piętnastu hektopaskali kolor biały z lekką domieszką błękitu. Wartości ciśnienia powyżej tysiąca piętnastu hektopaskali zostały zaprezentowane za pomocą odcieni koloru żółtego i brązowego. Dla wartości tysiąca dwudziestu hektopaskali jest to kolor jasnożółty, po czym kolory stopniowo ciemnieją, aż do koloru brązowego dla wartości tysiąca czterdziestu hektopaskali. Poniżej słupka, na dole legendy naniesiono wielką czerwoną literę W oznaczającą na mapie ośrodek wysokiego ciśnienia, oraz wielką niebieską literę N, którą na mapie oznaczono ośrodki niskiego ciśnienia. W prawym dolnym rogu planszy umieszczono poziomy odcinek wyznaczający odległość dwóch tysięcy kilometrów. Ciepłe kolory na mapie koncentrują się wokół ośrodków wysokiego ciśnienia, chłodne barwy skupiają się wokół ośrodków niskiego ciśnienia. Poszczególne ośrodki zostały oznaczone odpowiednimi literami, a obok liter naniesiono ich nazwy. Na półkuli północnej oznaczono trzy ośrodki wysokiego ciśnienia. Poczynając od zachodu, są to: Wyż Hawajski; Wyż Azorski, zlokalizowany na środku Atlantyku, na szerokości geograficznej zbliżonej do Florydy oraz Wyż Grenlandzki w zachodniej części wyspy. Wartość ciśnienia atmosferycznego dwóch pierwszych ośrodków oznaczona została kolorem żółtym i wynosi tysiąc dwadzieścia pięć hektopaskali. Wyż Hawajski koncentrycznie rozciąga się, na północy jego zasięg obejmuje południe Alaski, a na wschodzie zachodnie wybrzeże Ameryki Północnej do szerokości geograficznej zbliżonej do południowej części Półwyspu Kalifornijskiego. Wyż Azorski rozpościera się od Zatoki Meksykańskiej i Morza Karaibskiego na zachodzie po północno‑zachodnie wybrzeże Afryki i półwysep Iberyjski oraz zachodnią część Morza Śródziemnego. Pomiędzy opisanymi wyżami wyszczególniono na mapie cztery ośrodki niskiego ciśnienia. Najbardziej wysunięty na zachód i jednocześnie na południe leży na długości geograficznej zbliżonej do Półwyspu Kalifornijskiego i szerokości odpowiadającej Morzu Karaibskiemu. Idąc na północ, wyszczególniono kolejny ośrodek niżowy, czyli Niż Meksykański, zajmujący podłużny pas zachodniego wybrzeża Ameryki Północnej od Półwyspu Kalifornijskiego na południu, po Góry Nadbrzeżne w północnej części. Kolejnym niżem jest Niż Północnokanadyjski, rozpościerający się od rejonu Wielkiego Jeziora Niewolniczego i idący na wschód w kierunku południa Islandii, gdzie łączy się z Niżem Islandzkim. Na północy sięga rejonu Wysp Królowej Elżbiety, na południu obejmuje Półwysep Labrador. Wartość ciśnienia w opisanych ośrodkach niżowych to tysiąc sto hektopaskali. Jedynym wyszczególnionym ośrodkiem we wschodniej części półkuli północnej jest Niż Południowoazjatycki. Jego centrum o średnicy niespełna tysiąca kilometrów mieści się na w północnej części Morza Arabskiego, na zachód od Niziny Indusu. Wartość ciśnienia wynosi tam dziewięćset dziewięćdziesiąt pięć hektopaskali. Następnym polem jest leżący wokół obszar od Półwyspu Arabskiego do wschodniej części Półwyspu Indyjskiego o wartości ciśnienia tysiąca hektopaskali. Kolejnym jest obszar od Morza Czerwonego aż do wschodniego wybrzeża Azji. Ostatnim wyznaczonym polem jest pole od południa Sahary do Borneo na południu i północno‑wschodniej Azji na północy. Na półkuli południowej na szerokości geograficznej zbliżonej do Zwrotnika Koziorożca wyróżniono cztery ośrodki wysokiego ciśnienia. Od zachodu są to – Wyż Południowopacyficzny (którego centrum położone jest około trzech tysięcy kilometrów od zachodniego wybrzeża Ameryki Południowej); Wyż Południowoatlantycki (zaczynający się na wschodnim wybrzeżu Ameryki i ciągnący się dalej na wschód, gdzie łączy się z Wyżem Południowoindyjskim na wschód od Madagaskaru) oraz Wyż Australijski (położony w południowej części Kontynentu). Wartości ciśnienia w opisanych wyżach wynoszą tysiąc dwadzieścia hektopaskali. Na południe od nich, a zatem na południe od wybrzeży Ameryki, Afryki i Australii, wartości ciśnienia spadają i oznaczone zostały na mapie odcieniami niebieskiego. W odległości około dwóch tysięcy kilometrów na zachód od Antarktydy mieści się pierwsza okołoantarktyczna strefa obniżonego ciśnienia, a na północnym wschodzie Antarktydy druga. W strefach tych wartości ciśnienia sięgają dziewięciuset osiemdziesięciu pięciu hektopaskali. W okolicy dookoła bieguna oznaczono na mapie Wyż Antarktyczny, wartość ciśnienia to dziewięćset dziewięćdziesiąt pięć hektopaskali.

Ciśnienie atmosferyczne na mapach jest prezentowane za pomocą izobar, czyli linii łączących miejsca o takim samym ciśnieniu zredukowanym do poziomu morza. Jeżeli wartości zamkniętych izobar zmniejszają się do środka, to mamy do czynienia z niżem barycznym (cyklonem). Jeżeli wartości ciśnienia rosną w opisanym wcześniej układzie izobar, wtedy mamy do czynienia z wyżem barycznym (antycyklonem).

Ruch powietrza w wyżu i niżu barycznym

R1UgsgTokKdQD

Ilustracja przedstawia układy baryczne dla półkuli północnej i południowej. Pomiędzy nimi na planszy naniesiono ciągłą poziomą linię oznaczającą równik. Przedstawiono różny kierunek wiatru w ośrodkach wysokiego i niskiego ciśnienia w zależności od ich położenia na danej półkuli. Ośrodki oznaczone są w środku literą N (oznaczającą niż) lub W (oznaczającą wyż). Dookoła nich naniesiono okrągłe izobary. Pierwszym wyszczególnionym ośrodkiem jest niż zlokalizowany na półkuli północnej. Druga izobara od środka ma przypisaną wartość dziewięćset osiemdziesiąt pięć, a czwarta dziewięćset dziewięćdziesiąt pięć. Na drugiej izobarze w prezentowanym układzie naniesiono dwie czarne kropki – odpowiednio na godzinie dwunastej i szóstej. Dodano do nich strzałki, które wskazują na kierunek wiatru – skierowane są one do środka układu i odchylają się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Drugim wyszczególnionym ośrodkiem jest wyż zlokalizowany na półkuli północnej. Druga izobara od środka ma przypisaną wartość tysiąc pięć, a czwarta dziewięćset dziewięćdziesiąt pięć. Na drugiej izobarze w prezentowanym układzie naniesiono dwie czarne kropki – odpowiednio na godzinie drugiej i dziewiątej. Dodano do nich strzałki, które wskazują na kierunek wiatru – skierowane są one na zewnątrz układu i odchylają się zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Trzecim wyszczególnionym ośrodkiem jest wyż zlokalizowany na półkuli południowej. Druga izobara od środka ma przypisaną wartość tysiąc dwadzieścia, a czwarta tysiąc dziesięć. Na drugiej izobarze w prezentowanym układzie naniesiono dwie czarne kropki – odpowiednio na godzinie pierwszej i siódmej. Dodano do nich strzałki, które wskazują na kierunek wiatru – skierowane są one na zewnątrz układu i odchylają się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Czwartym wyszczególnionym ośrodkiem jest niż zlokalizowany na półkuli południowej. Druga izobara od środka ma przypisaną wartość dziewięćset dziewięćdziesiąt, a czwarta tysiąc. Na drugiej izobarze w prezentowanym układzie naniesiono dwie czarne kropki – odpowiednio na godzinie dziesiątej i piątej. Dodano do nich strzałki, które wskazują na kierunek wiatru – skierowane są one do środka układu i odchylają się zgodnie z ruchem wskazówek zegara.

Wyż to układ baryczny, w którym najwyższe ciśnienie panuje w centrum. Prądy powietrza skierowane są na zewnątrz, ku obszarom o niższym ciśnieniu. Ruch mas powietrza odbywa się na półkuli północnej zgodnie z ruchem wskazówek zegara, a na południowej – przeciwnie. Latem wyże przynoszą bezchmurne niebo i wysoką temperaturę. Zimą wyże bywają dwojakiego rodzaju. Z jednej strony może wystąpić duże zachmurzenie oraz mgły (tzw. „zgniły wyż”). Z drugiej strony pogoda w czasie wyżu może też być słoneczna i bezchmurna, ale jednocześnie bardzo mroźna.

Niż baryczny to układ, w którym występują zazwyczaj układy frontalne. Jest zjawiskiem pogodowym, a nie tylko obszarem niskiego ciśnienia. Towarzyszy mu zmiana innych parametrów. Wiatr w niżu nie wieje od obszaru ciśnienia wysokiego do niskiego, lecz równolegle do linii stałego ciśnienia. W niżu wiatry wieją cyklonalnie, czyli na półkuli północnej przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, a na południu zgodnie z nim.

RRg2wpUXMkaof

Wykres przedstawia dobowe wahania ciśnienia w strefie międzyzwrotnikowej. Oś x wykresu przedstawia czas w godzinach - są one zaznaczone na osi co dwie godziny. Natomiast oś y oznacza wartość ciśnienia w hektopaskalach – jednostka jest zaznaczona co pół hektopaskala. Wykres rozpoczyna się od wartości pół hektopaskala na osi y i z czasem spada aż do minus półtora hektopaskala w trzeciej godzinie. Kolejno wzrasta, przechodzi przez wartość zero w szóstej godzinie i osiąga wartość półtora hektopaskala w dziesiątej godzinie. Dalej spada, przechodzi przez zero na osi y w trzynastej godzinie i osiąga wartość - półtora hektopaskala w szesnastej godzinie. Następnie wzrasta, przechodzi przez zero na osi y w dziewiętnastej godzinie i osiąga jeden hektopaskal w dwudziestej drugiej godzinie. Później znów spada, aż do ciśnienie wyniesie zero hektopaskali w dwudziestej czwartej godzinie.

Rozkład ciśnienia atmosferycznego na powierzchni Ziemi

Na podstawie rozkładu ciśnienia na powierzchni Ziemi na poziomie morza możemy  wyznaczyć strefy równoleżnikowe, charakteryzujące się podobnymi cechami ciśnienia atmosferycznego. Ta strefowość jest dość wyraźna, mimo zakłóceń przy powierzchni Ziemi, wynikających z dużych wahań ciśnienia nad kontynentami.

Należy pamiętać, że strefy, ze względu na nachylenie osi Ziemi względem Słońca, przesuwają się latem ku północy, a zimą ku południu.

Strefy ciśnienia atmosferycznego:

• międzyzwrotnikowa (równikowa) strefa obniżonego ciśnienia,

• podzwrotnikowe strefy podwyższonego ciśnienia,

• strefy obniżonego ciśnienia w umiarkowanych i wysokich szerokościach geograficznych,

• okołobiegunowe strefy podwyższonego ciśnienia.

R9EOGgxGw3eAD

Na ilustracji przedstawiony jest schemat stref ciśnienia atmosferycznego. Pośrodku schematu znajduje się zielone koło symbolizujące kulę ziemską. Na szczycie koła znajduje się zaznaczony literą N biegun północny. Z obu stron kuli znajdują się punkty z zaznaczonymi sześćdziesięcioma stopniami szerokości północnej, poniżej trzydziestoma stopniami szerokości północnej, aż do równika. Od równika w dół zaznaczone są kolejne punkty – trzydzieści stopni szerokości południowej, niżej sześćdziesiąt stopni szerokości południowej, aż do bieguna południowego oznaczonego literą S. Od bieguna północnego do miejsca powyżej 60 stopni szerokości północnej znajduje się obszar opisany jako czasza wysokiego ciśnienia. Poniżej 60 stopni szerokości północnej kończy się kolejna strefa –strefa ciśnienia niskiego. Od obszaru powyżej 30 stopni do obszaru poniżej 30 stopni szerokości północnej znajduje się podzwrotnikowa strefa wysokiego ciśnienia. Linie znajdujące się nad oraz pod równikiem wyznaczają międzyzwrotnikową strefę niskiego ciśnienia. Analogiczne strefy występują na półkuli południowej. Od obszaru powyżej 30 stopni do obszaru poniżej 30 stopni szerokości południowej znajduje się podzwrotnikowa strefa wysokiego ciśnienia. Linie znajdujące się powyżej i poniżej 60 stopni szerokości południowej wyznaczają strefę ciśnienia niskiego, a obszar od skrajnej południowej linii do bieguna południowego to czasza wysokiego ciśnienia.

Masy powietrza, czyli konsekwencje rozkładu ciśnienia atmosferycznego

Masy powietrza to rozległe części troposfery charakteryzujące się odmienną temperaturą, wilgotnością powietrza oraz innymi cechami, wynikającymi z ciśnienia atmosferycznego.

Wyróżnia się 4 podstawowe masy powietrza:

• powietrze arktyczne lub antarktyczne – powstaje w strefach wyżów okołobiegunowych,

• powietrze polarne – powstaje w umiarkowanych szerokościach geograficznych przez wymieszanie się ciepłego powietrza napływającego z obszarów zwrotnikowych i zimnego powietrza napływającego z obszarów okołobiegunowych,

• powietrze zwrotnikowe – powstaje w strefie wyżów podzwrotnikowych,

• powietrze równikowe – powstaje w strefie niżów okołorównikowych.

W zależności od miejsca powstania, masy powietrza mogą mieć charakter kontynentalny lub morski. Powietrze kontynentalne jest bardziej suche i ma wyższą temperaturę latem. Powietrze morskie natomiast ma większą wilgotność względną i niższą temperaturę latem.

Fronty atmosferyczne

Pomiędzy masami powietrza o różnych cechach występują strefy przejściowe, czyli fronty atmosferyczne. W zależności od tego, które powietrze napływa na dany obszar, możemy wyróżnić front ciepły, zimny lub stacjonarny.

R6dSMmddqsSvl

Ilustracja przedstawia rozkład frontów atmosferycznych na Ziemi. Poczynając od bieguna północnego na kuli obazującej kulę ziemską zaznaczony jest niebieski pasek podpisany masy powietrza arktycznego (PA). Poniżej znajduje się pasek zielony podpisany jako masy powietrza polarnego (PP), dalej w dół znajduje się pasek pomarańczowy opisany jako masy powietrza zwrotnikowego (PZ). Na wysokości równika znajdują się masy powietrzne równikowego (PR). Poniżej analogicznie występują masy powietrza zwrotnikowego (PZ), niżej masy powietrza polarnego (PP) oraz masy powietrza arktycznego (PA). Masy powietrza arktycznego i polarnego to masy powietrza chłodnego zarówno na biegunie południowym, jak i na północnym, natomiast masy powietrza zwrotnikowego i równikowego to masy powietrza ciepłego. Pomiędzy masami powietrza arktycznego a masami powietrza polarnego występuje front arktyczny, między masami powietrza polarnego a masami powietrza zwrotnikowego prądu polarny, a na obu granicach mas powietrza równikowego front zwrotnikowy.

Z przejściem frontów atmosferycznych związane są charakterystyczne zjawiska pogodowe. Przejście frontu ciepłego wywołuje wzrost temperatury powietrza oraz opady atmosferyczne. Natomiast przejście frontu zimnego powoduje spadek temperatury oraz obfite opady, najczęściej burzowe. Ze względu na dużą różnicę ciśnienia w strefie frontów atmosferycznych występują silne wiatry.

Motorem zmian pogody na Ziemi jest Słońce, którego promieniowanie wyzwala ruch powietrza, które – wyniesione do góry w strefie równikowej – wędruje ku biegunom. W strefie pasatów na szerokości geograficznej 30° zaczyna osiadać. Powoduje to wzrost ciśnienia w strefie zwrotnikowej. Przy powierzchni Ziemi część osiadającego powietrza kieruje się ku równikowi jako wiatry pasatowe. Reszta powietrza kieruje się w stronę biegunów. Dzięki nim w umiarkowanych szerokościach pojawiają się ciepłe wiatry. Jeśli wieją nad oceanem, to pobierają wilgoć. Między 50° i 70° szerokości geograficznej spotykają się one z chłodnym i suchym powietrzem polarnym, a na ich styku tworzy się front polarny.

Słownik