Tlak vzduchu a tlakové útvary

Tlak vzduchu (barometrický alebo aj atmosférický tlak) je v vyjadrením tiaže (“hmotnosti”) atmosféry. Dôvodom je skutočnosť, že molekuly vzduchu sú síce malé, ale hmotné “objekty”, a teda na ne pôsobí gravitačná sila. To má za následok, že pri Zemi je tlak vzduchu (“hmotnosť”) atmosféry najväčšia a s narastajúcou nadmorskou výškou postupne klesá.

Normálna hodnota atmosférického tlaku pri hladine mora na 45° zemepisnej šírky  a pri teplote 15 °C je 101 325 Pa = 1013, 25 hPa. Táto hodnota je približná a priemerná, pretože tlak vzduchu je mimoriadne premenlivá veličina.

Na hodnotu tlaku vzduchu totiž pôsobia aj iné faktory, ako iba nadmorská výška, resp. tiažové zrýchlenie… Azda najvýznamnejším faktorom je teplota vzduchu.

Zvýšená teplota vzduchu má za následok ohriatie molekúl vzduchu, a to spôsobí ich rozkmitanie. V danom objeme vzduchu je zrazu menej molekúl vzduchu (pretože sa zvýšila ich kinetická energia). Teda menej molekúl vzduchu znamená aj menší tlak, pretože sa v danom mieste nachádza menej “materiálu” (molekúl vzduchu).

A naopak. Ak znížime teplotu vzduchu, zníži sa aj kinetická energia molekúl, ich kmitanie je pomalšie, a teda ich je v danom objeme viac. Viacej molekúl = väčšie množstvo “materiálu” (hmoty) = väčšia hmotnosť, alebo inak povedané väčší tlak vzduchu.

Z uvedených príkladov teda vyplýva, že teplota vzduchu je nepriamoúmerná tlaku vzduchu. A tlak vzduchu je priamoúmerný hustote vzduchu. Teda hustejší vzduch je ťažší a tlak vzduchu je vyšší. Naopak, redší vzduch je ľahší a tlak vzduchu je nižší.

Keďže vieme, že Slnko ohrieva Zem nerovnako, aj rozloženie tlaku vzduchu je na Zemi nerovnaké. Keďže zároveň vieme, že Zem kolíše periodicky medzi obratníkmi, čo má za následok zmeny teploty vzduchu, budú aj zmeny tlaku vzduchu periodické. Na mysli však treba mať, že tlak vzduchu sa mení aj neperiodicky, čoho príčinou je nerovnaké ohrievanie atmosféry za rôznych poveternostných podmienok. To, či je zamračené alebo jasno, bude  mať taktiež zásadný vplyv na zmenu hodnoty atmosférického tlaku.

Rozlišujeme dva základné tlakové útvary, tlaková níž (cyklóna) a tlaková výš (anticyklóna).

Cyklóna – tlaková níž

Je oblasť s nižším tlakom vzduchu. Vzduch na severnej pologuli prúdi v protismere hodinových ručičiek od okraja do stredu cyklóny. Najnižší tlak vzduchu v cyklóne je uprostred a najvyšší na okrajoch. Vzduch stúpa vertikálne do výšky, čím dochádza ku kondenzácií – tvorbe oblačnosti a zrážkovej činnosti.

Anticyklóna – tlaková výš

Je oblasť s vyšším tlakom vzduchu. Vzduch v anticyklóne prúdi v smere hodinových ručičiek od stredu anticyklóny k okrajom. Pritom najvyšší tlak vzduchu je v anticyklóne uprostred a najnižší na okrajoch. Vzduch vertikálne klesá a od stredu sa “rozlieva” k okrajom. Tým je znemožnené vo vnútri anticyklóny vystupovať vzduchu do výšky a kondenzovať. Teda anticyklóna je charakteristická bezoblačným počasím.

Prúdenie vzduchu a vietor

Rozdiely tlaku vzduchu sa snažia podobne ako všetko v prírode dostať do rovnovážneho stavu. Vyrovnávanie tlaku vzduchu sa prejavuje vetrom. Smer prúdenia vzduchu (vetra), je vždy z miesta s vyšším tlakom vzduchu do miesta s nižším tlakom. Čím väčší je rozdiel medzi tlakom vzduchu (teda čím väčší je tlakový gradient), tým je prúdenie vetra silnejšie.

Rozdiely tlaku vzduchu sú azda najlepšie ilustrovateľné na mape barickej topografie. Podobne ako bežná turistická mapa, kde sú miesta s rovnakou nadmorskou výškou zobrazené pomocou vrstevníc (izolínii), mapa barickej topografie zobrazuje miesta s rovnakým tlakom vzduchu pomocou izobár (miest s rovnakým tlakom vzduchu). A tak môžeme pozorovať miesta, kde je tlakový gradient vysoký (izobary sú blízko pri sebe) alebo nízky (izobary sú od seba pomerne vzdialené). V miestach, kde sú izobary blízko seba (tlakový gradient je vysoký), môžeme predpokladať aj vysokú rýchlosť vetra (obrázok nižšie).

Smer prúdenia vzduchu závisí od súvislostí uvedených v predošlej podkapitole.