气压

地球科学

qì yā

气压是大气重量施加在某一表面上的力,海平面平均值约为 101.3 千帕,并随高度增加而减小。

Definition

气压是大气的重量向下压在其下方一切物体上所产生的推力,海平面平均值约为 $1{,}013.25$ 毫巴,并随高度增加而减小,因为上方的空气变少了;气压用气压计测量,遵循流体静力学关系 $\frac{dP}{dz} = -\rho g$,将其与理想气体定律结合,便可得出气压随高度呈指数下降的规律,标高约为 $8\ \text{km}$。温暖、密度较小的空气会形成低压,寒冷、密度较大的空气则会形成高压,而空气会从高压流向低压,从而产生风;在自由大气中,气压梯度力与科里奥利力相互平衡,产生平行于等压线的地转风,即使典型高压和低压之间只有很小百分比的气压差异,也足以驱动所有大尺度的天气现象。

Example

开车上山或乘飞机起飞时耳朵会发闷,是因为外部气压正在下降,而耳内的气压需要时间才能跟上;海拔 $2{,}037$ 米的米切尔山,气压比海平面低约 $20\%$,低到足以使水在约 $93^\circ C$(而不是 $100^\circ C$)就沸腾。“佛罗伦斯”飓风在巅峰强度时的中心气压接近 $937$ 毫巴,而有记录以来最低的海平面气压出现在 1979 年的“蒂普”台风,为 $870$ 百帕,最高的海平面气压则出现在西伯利亚冬季反气旋中,约为 $1{,}084$ 百帕。

Key Insight

在海平面处,空气以大约每平方厘米一千克力的力量压在人体上,但人们并不会察觉,因为体内的空气以同样大小的力向外顶住;在天气图上,低压区通常意味着空气正在上升,上升的空气冷却后会形成云,这也是地图上的“L”标志通常预示着降雨的原因。在地表气压相同的情况下,温暖的空气柱要比寒冷的空气柱更高,因此在任意给定高度上,温暖空气柱在高空的气压都更高,正是这种高空气压梯度,启动了空气从热带流向两极的大循环。