La presión atmosférica y el clásico experimento de Torricelli

Si has oído alguna vez la expresión «hay una baja presión» o «el barómetro está bajando», ya estás hablando de una de las variables más importantes de la meteorología: la presión atmosférica.

No es un concepto abstracto. Es, literalmente, el peso de la columna de aire que tienes encima de la cabeza. Ese peso condiciona el viento, la formación de nubes, la evolución de las borrascas y de los anticiclones, e incluso cómo se siente el tiempo cuando cambia de forma brusca.

En este artículo vamos a desgranar el concepto desde cero, con el clásico experimento de Torricelli como hilo conductor, y veremos por qué sigue siendo tan útil hoy en día.

1. ¿Qué es realmente la presión atmosférica? #

Imagina que estás en el fondo de un océano de aire. Ese océano tiene unos 100 km de espesor (aunque la mayor parte de la masa se concentra en los primeros 10-12 km). Cada molécula de aire tiene masa y, por tanto, peso. La suma de todos esos pesos sobre una superficie es lo que llamamos presión atmosférica.

En física, la presión se define de forma muy sencilla:

$$ P = \frac{F}{A} $$

Es decir, fuerza perpendicular dividida por el área sobre la que actúa. Si aumentas la fuerza o reduces la superficie, la presión sube.

La unidad del Sistema Internacional es el pascal (Pa): un newton por metro cuadrado. En meteorología, sin embargo, usamos casi siempre el hectopascal (hPa). Un hectopascal es igual a 100 pascales. La presión media a nivel del mar ronda los 1013 hPa.

Algunos datos para situarnos:

• 1013 hPa ≈ 101 300 Pa
• 1 hPa = 1 milibar (la unidad antigua que aún se ve en muchos mapas)
• En la cima del Everest la presión puede bajar de 300 hPa
• En el centro de un huracán intenso puede descender por debajo de 920 hPa

2. El experimento de Torricelli: cómo se midió por primera vez #

En 1643, el físico italiano Evangelista Torricelli realizó uno de los experimentos más elegantes de la historia de la ciencia. Llenó un tubo de vidrio de unos 1 metro de longitud con mercurio, lo tapó con el dedo, lo invirtió y lo sumergió en una cubeta también llena de mercurio. Al retirar el dedo, la columna de mercurio bajó hasta estabilizarse alrededor de los 76 centímetros.

¿Qué había pasado?

La presión atmosférica que empujaba sobre la superficie libre del mercurio en la cubeta era capaz de sostener el peso de esa columna de 76 cm. El espacio que quedaba en la parte superior del tubo (el llamado «vacío de Torricelli») contenía prácticamente solo vapor de mercurio a muy baja presión.

La relación hidrostática es directa:

$$ P_{\text{atm}} = \rho_{\text{Hg}} \, g \, h $$

donde:

• \(\rho_{\text{Hg}}\) es la densidad del mercurio (aproximadamente 13 600 kg/m³),
• \(g\) es la aceleración de la gravedad (≈ 9,8 m/s²),
• \(h\) es la altura de la columna.

Si haces el cálculo con \(h = 0,76\) m obtienes unos 101 300 Pa, es decir, 1013 hPa. Exactamente el valor medio de la presión a nivel del mar.

¿Por qué mercurio y no agua? #

El mercurio es extremadamente denso (casi 14 veces más que el agua). Por eso una columna de menos de un metro basta para equilibrar la presión atmosférica. Si Torricelli hubiera usado agua, habría necesitado un tubo de más de 10 metros de altura. Impracticable en un laboratorio del siglo XVII.

Además, el experimento demostró algo revolucionario para la época: el vacío sí puede existir. Hasta entonces muchos pensaban que la naturaleza «aborrecía el vacío» y que el líquido se mantenía en el tubo por esa misteriosa fuerza. Torricelli mostró que era simplemente el peso del aire exterior el que sostenía la columna.

3. Cómo cambia la presión con la altura #

Cuanto más alto subes, menos aire tienes encima. Por tanto, la presión disminuye. En condiciones de equilibrio hidrostático (cuando el aire no está acelerando verticalmente de forma significativa) se cumple:

$$ \frac{dp}{dz} = -\rho g $$

La densidad \(\rho\) también disminuye con la altura, así que la presión no cae de forma lineal. En la troposfera baja, una regla aproximada muy útil es:

• 1 hPa de descenso por cada 8 metros de ascenso (cerca del nivel del mar y con temperaturas normales).

Esta relación es la base de los altímetros barométricos que usan los aviones y muchos montañeros.

4. De la presión al viento: el gradiente de presión #

El viento no aparece porque «el aire quiere ir a algún sitio». Aparece porque hay diferencias horizontales de presión. El aire tiende a moverse desde donde hay más presión hacia donde hay menos, empujado por la fuerza del gradiente de presión.

Cuanto más juntas estén las isobaras (las líneas de igual presión en un mapa), mayor es el gradiente y más fuerte sopla el viento. Esa es la razón por la que en los mapas del tiempo las isobaras muy apretadas suelen coincidir con temporal.

En la atmósfera real intervienen otras fuerzas (Coriolis, fricción, fuerza centrífuga en trayectorias curvas…), pero el motor inicial es siempre el gradiente de presión.

5. Borrascas, anticiclones y el barómetro de casa #

• Borrasca (o ciclón): zona de bajas presiones. El aire converge en superficie, asciende y, si hay humedad, genera nubes y precipitación. En el hemisferio norte la circulación es antihoraria.
• Anticiclón: zona de altas presiones. El aire desciende y se separa en superficie. Suele asociarse a tiempo estable y cielos despejados. Circulación horaria en el hemisferio norte.

Cuando el barómetro de casa baja de forma rápida y continua, suele indicar que se acerca una borrasca. Cuando sube con fuerza, es señal de que se está imponiendo un anticiclón.

6. Resumen práctico para el aficionado #

Concepto	Idea clave
Presión atmosférica	Peso de la columna de aire sobre una superficie
Valor medio a nivel del mar	≈ 1013 hPa
Experimento de Torricelli	Columna de 76 cm de mercurio equilibra la presión atmosférica
Variación con la altura	Baja ~1 hPa cada 8 m cerca del suelo
Motor del viento	Diferencias horizontales de presión (gradiente)
Borrasca	Bajas presiones → aire ascendente → tiempo más inestable
Anticiclón	Altas presiones → aire descendente → tiempo más estable

La presión atmosférica no es solo un número en el parte meteorológico. Es la variable que conecta el peso del aire con el movimiento, las nubes y el tiempo que sentimos cada día. Entenderla bien es uno de los mejores cimientos que puede tener cualquier aficionado a la meteorología.