Tlak vzduchu

Při hladině moře váží 1m3 vzduchu průměrně 1,3 kg. Na určitou jednotku plochy působí tlakem hmotnost všeho vzduchu, který je obsažen nad ní ve sloupci se stejným průřezem. Hmotnost sloupce lze přímo zjistit pokusem podle Torriceliho. Výška sloupce rtuti je měrou tlaku vzduchu. Tlak vzduchu je síla působící na jednotku plochy.

Kolísání tlaku vzduchu

Je způsobeno nerovnoměrným ohříváním zemského povrchu a pohyby vzduchových hmot. Pohyby jsou způsobeny všeobecnou cirkulací ovzduší. Nad konkrétním stanovištěm tak dochází k výměně teplých lehčích vzduchových hmot chladnějšími těžšími. Největší pozorované rozpětí tlaku na témže místě je 100 hPa.

Zěměpisné rozdělení tlaku vzduchu

V ročním průměru je nejnižší tlak asi na 10°SŠ a v oblasti obou polárních kruhů. Nejvyšší tlak je v subtropech -35°SŠ a 30°JŠ a v oblasti pólů. V zimě bývá vysoký tlak spíše nad chladnými kontinenty, v létě je zde naopak nízký tlak. Průměrný tlak vzduchu na hladině moře je pro celou zeměkouli 1011 hPa, u nás je průměrný tlak přepočtený na hladinu moře 1016 hPa. Průměrná hodnota tlaku vzduchu u mořské hladiny při teplotě 15°C činí 1013,3 hPa, a to na 45° zeměpisné šířky (na velikost tlaku má vliv nejen teplota, ale i zeměpisná šířka).

Závislost tlaku vzduchu na výšce a teplotě

Tlak vzduchu neubývá s výškou lineárně. Stoupáme-li do výšky o stejné úseky (aritmetickou řadou ), klesá tlak vzduchu řadou geometrickou. Po každých 5,5 km stoupání se snižuje tlak na polovinu. O kolik metrů musíme vystoupat, aby tlak vzduchu poklesl o jeden hektopascal (hPa) vyjadřuje vertikální barický stupeň.

V nížinách klesá tlak vzduchu o jeden hPa po osmi metrech stoupání, v nadm. výšce 1800m je pokles o jeden hPa po 10m stoupání, ve výšce 7300m je pokles o jeden hPa po 20m stoupání.
Pro výpočet tlaku vzduchu v různých nadmořských výškách existuje poměrně složitý vzorec. Byly proto vypracovány zjednodušené vzorce, jejichž nedílnou součástí je konstanta, která má pro každou teplotu vzduchu jinou hodnotu. V teplém vzduchu totiž klesá tlak s výškou pomaleji než ve vzduchu studeném. Nejznámější je vzorec Babinetův:

Konstanta x ( b1 – b2 ) x ( b1 + b2 )-1

b1 = tlak zduchu v dolní hladině
b2 = tlak vzduchu v horní hladině

Babinetův vzorec má konstantu :

·  Při    0°C    15 980

·  Při -20°C   14 810

·  Při +40°C   18 330

Konstanta pro různou teplotu vzduchu je v relaci se zlomkem 1 / 273
Jmenovatel zlomku je odvozen od absolutní nuly, teplota ve vesmíru nemůže klesnout pod -273°C. Zlomek nám sděluje, že vertikální barický stupeň se zvětšuje o 0,37%, zvýší-li se teplota o jeden stupeň.

Příklad:
Při teplotě 0°C musíme vystoupat o osm metrů, aby se tlak vzduchu snížil o 1hPa. Při teplotě +10°C musíme vystoupat o 8,30m, aby se tlak snížil o 1hPa. 30 cm stoupání navíc je 3,7 % z výšky osmi metrů.

Pomocí vzorce zjistíme např. výškový rozdíl mezi dvěma místy, známe-li zde tlak a teplotu a samozřejmě pro každé místo můžeme přepočítat tlak na hladinu moře (jako kdyby se toto místo nacházelo ve výšce nula metrů).

Meteorologické stanice v různých nadmořských výškách si přepočtou dle tabulek tlak na hladinu nula metrů, tímto způsobem lze vyjádřit horizontální tlakový gradient od jednoho místa k druhému.
Např. v Karlových Varech je naměřen skutečný tlak 957 hPa a přepočtený 1004. V Mošnově je tlak skutečný 970 hPa a přepočtený 1002 hPa.

Horizontální barický gradient = spád tlaku vzduchu mezi západem a východem republiky je 2 hPa. Česká meteorologická služba redukuje na hladinu moře tlak vzduchu z meteorologických stanic ležících v nadmořské výšce do 550 m. Horské stanice by vykazovaly při redukci určitou chybu, protože neznáme průběh teploty ve vrstvě vzduchu mezi úpatím hory a horskou meteorologickou stanicí.