A PRESSÃO ATMOSFÉRICA

Todos estamos sujeitos à pressão exercida pelo peso dos gases que compõem a atmosfera. Na atmosfera há biliões e biliões de moléculas e de átomos que se deslocam a grande velocidade e colidem entre si, com a superfície do globo, com os seres humanos e com qualquer objecto que surja no seu caminho.

O estudo da pressão atmosférica constitui um dos ramos fundamentais da meteorologia. As diferenças de pressão no interior da atmosfera conduzem à deslocação do ar de um local para outro. É deste modo que se geram os ventos e, em última análise, todos os diversos elementos que constituem o estado do tempo.

Natureza da pressão atmosférica. Os cientistas estabelecem uma distinção entre força e pressão. Pressão é a força exercida por unidade de superfície.

As moléculas e átomos de azoto, oxigénio e outros gases atmosféricos, deslocando-se a alta velocidade, bombardeiam qualquer superfície com que entrem em contacto. A força que exercem, por unidade dessa superfície, chama-se pressão atmosférica.

Dado que os gases se deslocam em todos os sentidos, exercem pressão sobre qualquer superfície, independentemente da direcção em que ela esteja orientada. O facto de o ar exercer pressão em todos os sentidos pode ser demonstrado enchendo completamente um copo e colocando-lhe uma folha de cartolina sobre a boca. Invertendo cuidadosamente o copo, verifica-se que a cartolina fica firmemente ligada à boca do copo. A pressão atmosférica é superior à pressão descendente devida ao peso da água. Mas, girando lentamente o copo de maneira a que este fique orientado em diferentes direcções, pode demonstrar-se que a pressão atmosférica se exerce tanto no sentido horizontal como no vertical.

Em qualquer local a pressão é superior junto à superfície do globo, uma vez que é produzida pelo peso do conjunto da atmosfera, que se encontra acima de qualquer unidade de superfície. À medida que se sobe na atmosfera há uma menor quantidade de moléculas e átomos acima da superfície considerada e, assim, a pressão atmosférica diminui com a altitude.

Unidades de pressão. Junto à superfície do globo terrestre, o ar exerce uma pressão de cerca de 10⁵ Newton por cada metro quadrado de superfície. Esta pressão é igual a um Bar. Durante o dia verificam-se pequenas variações da pressão, pelo que é conveniente utilizar uma unidade menor, a fim de indicar estas alterações. A unidade de medição utilizada em meteorologia é um milésimo de um bar e chama-se milibar (ou hectopascal), 1 bar =1000 mb = 1000 hPa). Um hectopascal é, portanto, equivalente a uma força de 100 Newton exercida por metro quadrado de superfície em contacto com a atmosfera.

Medição da pressão atmosférica. O instrumento utilizado para medir a pressão atmosférica é conhecido por barómetro. A palavra barómetro deriva de duas palavras gregas, "baros" (peso) e "metron" (medida).

Há dois tipos de barómetros de uso corrente: os barómetros de mercúrio e os barómetros aneróides. A palavra aneróide deriva do grego "a neros" (não líquido) e do sufixo "oid" (semelhante). O barómetro aneróide, portanto, não contém qualquer líquido, ao contrário do barómetro de mercúrio, que utiliza um líquido: o mercúrio.

Barómetros de mercúrio. Em 1643 o cientista italiano Torricelli encheu de mercúrio um tubo de vidro com cerca de 80 cm de comprimento, fechado numa das extremidades, e colocou-o invertido numa tina de mercúrio, mantendo a extremidade aberta abaixo da superfície do mercúrio.

Torricelli descobriu que o nível de mercúrio do tubo descia, até se estabilizar a uma altura de cerca de 76 cm (ou 760 mm), acima da superfície do mercúrio da tina. Ele explicou este fenómeno dizendo que a atmosfera deve exercer pressão sobre a superfície livre do mercúrio da tina. Esta pressão deve ser igual à produzida pelo peso da coluna de mercúrio.

Quando a força exercida pelos gases constituintes da atmosfera contrabalança o peso dessa coluna de mercúrio (760mm), diz-se que essa pressão é igual a uma atmosfera normal, isto é, 1013,25 hPa. Este foi o primeiro barómetro de mercúrio.

A altura vertical da coluna de mercúrio não depende da inclinação do tubo. A pressão atmosférica pode ser expressa em função de um certo comprimento dessa coluna. Este comprimento deve, no entanto, ser corrigido, de forma a referir-se a condições padrão da temperatura e da aceleração devida à gravidade.

Barómetro. O barómetro aneróide é constituído por uma cápsula estanque de metal flexível. No seu interior foi provocado o vácuo total ou parcial e a distância entre os centros das paredes opostas altera-se com a pressão atmosférica. Por exemplo, quando a pressão atmosférica aumenta obriga as paredes opostas a aproximarem-se.

Um sistema de molas fortes evita que a caixa fique danificada devido à pressão atmosférica exterior. Qualquer que seja o valor da pressão, haverá uma posição de equilíbrio em que a força exercida pela mola contrabalança a da pressão exterior.

Uma das paredes da cápsula é fixa, enquanto que a outra está ligada a um ponteiro que se desloca diante de um mostrador em que estão marcados valores de pressão. Esta ligação amplifica o movimento do ponteiro.

Um barómetro aneróide deve ser calibrado tendo como referência um barómetro de mercúrio. No entanto, tem uma grande vantagem sobre o barómetro de mercúrio, pelo facto de ser compacto e portátil.

As causas de erro dos barómetros aneróides são devidas à compensação incompleta da temperatura. Com o aumento da temperatura pode dar-se um enfraquecimento da mola, que terá como resultado o facto de o instrumento indicar uma pressão demasiado elevada.

Verificam-se também erros de elasticidade. Quando um barómetro aneróide é submetido a uma intensa e rápida variação da pressão, o instrumento não indica imediatamente a pressão real. Este atraso é conhecido por histerese e pode decorrer um período considerável antes que esta diferença seja desprezável.

Também se produzem lentas alterações do metal da caixa do barómetro aneróide. Estas alterações são conhecidas por alterações seculares e só podem ser notadas através de comparações periódicas com um barómetro padrão.

Barógrafo. Um barógrafo é um barómetro registador, que dá um registo contínuo de medições de pressão durante um certo período, utilizando geralmente um dispositivo aneróide.

É constituído por uma pilha de cápsulas aneróides fixas umas às outras, de modo a provocar um movimento vigoroso do ponteiro. A expansão ou contracção das cápsulas é amplificada por um sistema de alavancas apropriado e este movimento é transmitido ao ponteiro, que descreve um arco sobre um gráfico enrolado em volta de um tambor cilíndrico. O tambor roda à razão de uma volta por dia ou por semana, por meio de um mecanismo de relógio, conseguindo-se assim um registo contínuo da pressão atmosférica numa estação meteorológica.

Variação da pressão com a altitude. A pressão atmosférica à superfície do globo terrestre representa o peso de uma coluna de ar, cuja base é a unidade de superfície, que se estende desde a superfície do globo até aos limites superiores da atmosfera. Em altitudes superiores a pressão é menor, devido ao facto de haver menos ar acima. Por exemplo, a pressão junto à superfície do globo é de cerca de 1000 hPa enquanto que a cerca de 5,5 km de altitude é apenas metade desse valor. O quadro indica a pressão média em altitudes mais elevadas, às latitudes médias.

A taxa de diminuição da pressão com a altitude não é constante. Por exemplo, próximo do nível médio das águas do mar, a pressão decresce só um hectopascal por cada 8,5 m . A cerca de 5,5 km , a mesma diminuição de pressão é equivalente a uma diferença de altitudes de 15 m , aproximadamente. Com o aumento da altitude, o intervalo torna-se ainda maior. No entanto, só se podem dar valores aproximados, porque a temperatura afecta a diminuição da pressão com a altitude.

Configuração do campo da pressão, anticiclone, depressão, crista, vale e colo. Visto que a pressão atmosférica não tem um valor constante ao longo da superfície terrestre, vão-se formar regiões onde a pressão diminui do centro para a periferia e outras onde acontece a situação inversa. Assim, existem sobre o globo terrestre centros de altas pressões e centros de baixas pressões. Estes centros vão ter um papel fundamental na formação e desenvolvimento de sistemas de tempo. No hemisfério Norte, o ar circula no sentido directo em redor das depressões e é convergente e no sentido retrógrado em redor dos anticiclones onde é divergente. Tendo em consideração este facto, Buys - Ballot enunciaram a seguinte regra: no hemisfério Norte, um observador que se encontre de costas para o vento tem as pressões mais altas à sua direita e as pressões mais baixas à sua esquerda. As figuras,  apresentam as configurações de uma região depressionária e de uma região anticiclónica, respectivamente, e o movimento do ar em cada um desses sistemas. Nas depressões o movimento vertical do ar é ascendente e nos anticiclones é descendente.

Para além dos dois principais sistemas de pressão, anticiclones e depressões, existem outras configurações do campo de pressão que são a crista, o vale e o colo. A crista é um prolongamento ou ramificação de um anticiclone, o vale é um prolongamento ou ramificação de uma depressão e o colo é uma região de vento calmo que fica situada entre duas depressões e dois anticiclones cujos eixos formam um ângulo de aproximadamente 90º.

Até aqui tem-se falado em variações do campo de pressão, a que correspondem diferentes configurações desses campos. Mas também se pode falar em superfícies de pressão constante onde se podem igualmente assinalar regiões de altas e baixas pressões. Numa região de pressão mais alta e tendo em conta que a pressão decresce l hPa por cada 8,5m, uma dada superfície de pressão deve estar mais elevada do que uma superfície de pressão mais baixa, nessa mesma região. Assim, traçando sobre uma superfície de pressão constante linhas de igual altitude, podemos determinar os centros de alta e os centros de baixa pressão.

Na figura seguinte, apresenta-se um exemplo de superfície de pressão ou superfície isobárica, apresentando-se o modo pelo qual se traçam, numa superfície isobárica as linhas de igual altitude (isoípsas).

Textos: CAP\TOMET Fernando Garrido sob manual MDINT 395/12 FAP

Fotos e desenhos: CAP\TOMET Fernando Garrido