La presión atmosférica y el clásico experimento de Torricelli
Tabla de contenido
La presión atmosférica es una de las variables fundamentales de la meteorología. Es la manifestación del peso de la columna de aire situada sobre una superficie y participa directamente en la formación del viento y en la evolución de borrascas y anticiclones.
1. Presión como fuerza por superficie #
La presión se define como fuerza normal por unidad de superficie:
$$ P=\frac{F}{A} $$Su unidad del Sistema Internacional es el pascal, aunque en meteorología utilizamos habitualmente el hectopascal (hPa). Una presión de 1013 hPa equivale aproximadamente a 101 300 Pa.
2. El experimento de Torricelli #
En el siglo XVII, Evangelista Torricelli utilizó un tubo lleno de mercurio invertido sobre una cubeta. La columna de mercurio descendió hasta alcanzar una altura de unos 76 cm en condiciones de presión estándar.
La explicación es hidrostática: la presión atmosférica sobre la superficie de la cubeta equilibra el peso de la columna de mercurio.
$$ P_{atm}=\rho_{Hg}gh $$donde \(\rho_{Hg}\) es la densidad del mercurio, \(g\) la gravedad y \(h\) la altura de la columna.
3. Por qué el mercurio resulta práctico #
El mercurio es muy denso, por lo que una presión atmosférica normal puede equilibrarse con una columna de menos de un metro. Si utilizáramos agua, necesitaríamos una columna de aproximadamente 10.3 m.
El experimento demostró además que el espacio superior del tubo podía quedar prácticamente libre de aire, desmontando la idea de que el líquido se mantenía allí por «horror al vacío».
4. Cómo cambia la presión con la altura #
La presión disminuye al ascender porque hay menos aire encima. En equilibrio hidrostático:
$$ \frac{dp}{dz}=-\rho g $$Como la densidad también disminuye con la altura, la presión no sigue una disminución lineal.
5. De la presión al viento #
El viento aparece cuando existen diferencias horizontales de presión. La fuerza del gradiente de presión apunta hacia valores menores de presión.
La rotación terrestre desvía el movimiento mediante Coriolis y, en altura, puede aparecer el equilibrio geostrófico.
Por eso las isobaras permiten inferir información sobre el viento: cuanto mayor sea el gradiente, mayor es el potencial de viento fuerte.
6. Qué significa que «suba la presión» #
Una subida de presión suele asociarse a subsidencia y estabilización en determinadas situaciones, mientras que una caída puede acompañar el desarrollo de una borrasca. Pero la presión por sí sola no determina el tiempo.
La tendencia de presión es especialmente útil cuando se combina con viento, nubosidad, temperatura y mapas sinópticos.
7. Aplicación cotidiana #
En la costa cantábrica, el paso de frentes puede producir cambios rápidos de presión. Una caída sostenida puede anunciar la aproximación de una baja, mientras que un aumento posterior al frente suele acompañar la entrada de aire más estable o frío.