Pression atmosphérique
La pression atmosphérique correspond à la pression de l'air, c'est-à-dire la force qu'il exerce sur le sol. L'air est constitué de molécules gazeuses qui ont une masse et un poids. Ces gaz pèsent sur toute la planète : pour une surface donnée au sol, on imagine l'air comme s'il constituait une colonne atteignant la limite de l'atmosphère. Cette colonne d'air presse tout ce qu'elle rencontre.
Cette pression n'est pas la même selon le fait que l'on soit en haut ou en bas de la colonne : la pression change selon l'altitude. Elle varie aussi selon la température de l'air.
La pression atmosphérique est un indicateur important en météorologie : on la mesure avec un baromètre
À l'altitude 0, donc au niveau moyen de la mer, la pression atmosphérique est en moyenne de 1013 hPa (hectopascals), soit un poids de 1kgp par cm2 et donc 10.000 kg par mètre carré1. Selon le temps, les météorologues parlent de basses pressions ou de hautes pressions. Cette donnée ajoutée à d'autres (vent, humidité de l'air...) sert à définir le temps.
Sentir la pression atmosphérique[modifier | modifier le wikicode]
La pression de l'air s'exerce dans tous les sens aux corps qui y sont exposés. De plus, la pression interne de notre corps est sensiblement égale à la pression de l'air. On ne sent donc pas le poids de l'air, sauf lors d'un changement de pression assez brutal, quand les oreilles se bouchent le temps que la pression s'égalise.
De façon précise la trompe d'Eustache est un fin tube qui relie notre nez à la chambre derrière notre tympan de notre Oreille, pour assurer l'égalité de pression sur les deux faces de notre tympan, membrane fine qui vibre et nous permet d'entendre les sons. Si cette trompe est bouchée ( rhume ) ou si la pression change trop vite en changeant d'altitude ( en avion par exemple ) pour que l'air ait le temps de passer dans le tube fin de la trompe d'Eustache pour égaliser les pressions, le tympan est bloqué et ne peut plus vibrer correctement et on entend mal les sons comme assourdis. Notre tympan alors est devenu un baromètre atmosphérique. En avalant sa salive et remuant les mâchoires on remue la trompe d'Eustache qui alors rétablit la pression avec des sons redevenus corrects. En plongée sous marine cet effet est très important et inévitable et il faut avaler sa salive à répétition, car la pression double à 10m de profondeur dans l'eau.
Mais il est possible de l'expérimenter :
- De façon simple avec une ventouse sur une vitre, comprimée la ventouse se vide d'air et en tirant dessus son intérieur est vide d'air et la force de pression atmosphérique est mesurée par la force nécessaire pour arracher la ventouse, c'est à dire 1kgp par cm2 de ventouse vide.De façon simple avec une ventouse sur une vitre, comprimée la ventouse se vide d'air et en tirant dessus son intérieur est vide d'air et la force de pression atmosphérique est mesurée, par la force nécessaire pour arracher la ventouse, c'est à dire 1kgp par cm2 de ventouse vide, un m2 nécessite 10 tonnes pour arracher..
- Un baromètre fonctionne suivant le même principe, un petit récipient vide se déforme plus ou moins comme la variation de pression et un mécanisme amplifie cette déformation affichée par une aiguille.
- Un tube très long et fermé en son haut plein d'eau sur une grande longueur plus de 10m pour de l'eau et plus de 80cm pour du mercure 13,6 plus lourd en densité, se vide de son liquide en laissant du vide en haut, et la longueur de liquide donne directement la pression atmosphérique qui par sa pression fait remonter le liquide dans le vide. Cette méthode constitue le baromètre de Torricelli. Pour cette raison il est impossible d'aspirer de l'eau avec une pompe aspirante à une profondeur de plus de 10m sous Terre.
- Nouer un fil de couture autour du centre d'un objet plat assez rigide comme une règle plate.
- Percer le centre d'une feuille de papier A4, y passer le fil. À ce stade, on peut dessiner un carré d'un centimètre de côté sur la feuille, pour mieux comprendre le phénomène.
- En l'air, en tenant le fil serré entre deux doigts, s'exercer (dans l'air) à faire monter la suspension par petits coups brusques.
- Poser la suspension sur une table ou un sol lisse. Détendre le fil.
- Toujours en tenant le fil serré entre deux doigts, lever d'un coup sec.
- Recommencer, encore plus fort, mais toujours entre deux doigts.
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Explication : La feuille de papier A4, approximativement de 21 cm sur 30 cm, est composé de 21x30, soit 630 de ces carrés d'un centimètre de côté. Une colonne d'air de 1Kg pèse sur chacun d'eux, donc au total 630Kg, soit à peine un peu moins que le poids d'une petite voiture comme la Twingo. Tenue en suspension dans l'air, la pression s'exerce des deux côtés de la feuille. Mais une fois la feuille posée, la pression de l'air ne peut plus s'exercer correctement en dessous ; la pression n'est plus égale, elle s'exerce seulement au-dessus, d'où la résistance2. On en déduit que l'air a un poids et qu'une fois l'objet soulevé, la pression de l'air s'exerce bien dans tous les sens.
Unités[modifier | modifier le wikicode]
L'unité de pression du système international d'unités est le pascal.
Néanmoins l'unité courante de la pression atmosphérique est un multiple du pascal, l'hectopascal, noté hPa, qui vaut 100 pascals.
On utilisait avant (et parfois encore maintenant) d'autres unités comme le millimètre de mercure ou torr (wp) (symbole mmHg ou Torr), qui se lit sur un baromètre à mercure, et le bar, qui vaut 100 000 pascals. Le millibar est égal à l'hectopascal.
Enfin la valeur de la pression atmosphérique est utilisée comme unité, appelée « atmosphère », dans d'autres situations comme la pression sous l'eau.
Cause de la pression[modifier | modifier le wikicode]
Météorologie[modifier | modifier le wikicode]
La pression atmosphérique change légèrement selon le temps qu'il fait. Elle est un peu plus basse lorsque le temps est couvert ou pluvieux, (dépression) et un peu plus haute lorsqu'il fait beau (haute pression, ou anticyclone). Lorsque la pression diminue souvent elle annonce des pluies, comme pour des cyclones. Comme le changement de pression peut se faire légèrement avant le changement de temps, il est intéressant de mesurer ces changements.
La cause physique principale est que lorsque la pression d'air diminue avec aussi diminution forte de sa température, la vapeur d'eau dans l'air se condense en gouttes d'eau liquide qui donnent des brouillards, des nuages et de la pluie. Lorsque des vents humides remontent sur des montagnes la pression diminue en altitude avec une température bien plus faible ( environ10°C en moins par Kilomètre de remontée ) et on observe cette formation de nuages sur les montagnes.
On mesure la pression atmosphérique avec un baromètre. En reliant les points de la Terre qui ont la même pression, on peut faire des cartes isobares. Ces cartes sont utilisées par les météorologues pour servir à prédire le temps qu'il fera. Lorsqu'on est au centre d'un anticyclone (zone de forte pression) par exemple, il y a de fortes chances qu'il ne pleuve pas.
Le vent est causé par un déplacement de l'air d'une zone à haute pression, vers une zone à basse pression. Là encore, les cartes isobares sont utiles pour savoir s'il y aura du vent ou pas, quelle seront sa force et sa direction. Ces prévisions sont très utiles pour les marins, par exemple.
Les molécules d'air de l'atmosphère sont soumises à la pesanteur. Chaque molécule a une masse, ajoutées les unes aux autres leur masse devient énorme. La pression exercée sur le sol est d'au moins dix tonnes au mètre carré au niveau de la mer. Plus nous montons en altitude moins la pression sera forte, car il aura moins de molécules d'air au dessus de nos têtes.3
Basse pression[modifier | modifier le wikicode]
Quand l'air est plus chaud, donc plus léger, la pression atmosphérique est faible. Dans les zones concernées, l'air monte et en se refroidissant forme des nuages. C'est le phénomène de dépression qui annonce un temps couvert ou la pluie.
Haute pression[modifier | modifier le wikicode]
Quand la pression atmosphérique est haute, c'est l'inverse. C'est le phénomène de l'anticyclone qui annonce un temps dégagé.
Altitude[modifier | modifier le wikicode]
La pression est plus faible lorsqu'on monte en altitude, du fait que la quantité d'air qui reste au-dessus est moins importante. Cela a été démontré par Blaise Pascal grâce à une expérience qu'il a réalisé le 19 septembre 1648. L'expérience consistait à comparer la mesure de deux baromètres à colonne de mercure au même moment, l'un à Clermont-Ferrand et l'autre en haut de la montagne la plus proche, le Puy de Dôme. Plusieurs savants contrôlent l'opération, et en effet, le niveau du baromètre, donc la pression mesurée, est moins élevée en haut de la montagne qu'à Clermont-Ferrand.
Un phénomène de l'air comme de tous les gaz est que sa température augmente quand on le comprime, et elle diminue si on le détend. Lorsque l'air monte dans l'atmosphère ou le long d'une montagne, sa pression baisse et donc il se refroidit. C'est la principale cause du fait que le climat soit plus froid en montagne.
Voici quelques valeurs de pression et de température en fonction de l'altitude4 :
altitude - pression - température
|
|
|
|
| 0 | 101 300 | 15 |
| 500 | 95 500 | 11,8 |
| 1000 | 90 000 | 8,5 |
| 1500 | 84 500 | 5,3 |
| 2000 | 79 400 | 2 |
| 3000 | 70 000 | -4,5 |
| 4000 | 61 700 | -11 |
| 6000 | 47 100 | -24 |
| 10 000 | 26 500 | -50 |
Ce tableau indique, par exemple, qu'à 1000 mètres d'altitude, donc en moyenne montagne, la température de l'air est plus basse de 6,5 degrés, et la pression plus basse d'environ 10 % par rapport à celle au niveau de la mer. La proportion de différents gaz reste la même. Ça signifie qu'il y moins d'oxygène en altitude. C'est la raison pour laquelle les alpinistes utilisent des bouteilles d'air comprimé pour pouvoir gravir des montagnes très hautes, comme l'Everest.
 Le savais-tu ?
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| Pourquoi la pression diminue-t-elle avec l'altitude ? | ||
| À cause de la gravité, les molécules qui constituent les gaz sont, elles aussi, attirées par le centre de la Terre. Plus un objet s'éloigne du centre de la Terre (et donc de la surface de celle-ci), moins la colonne d'air qu'il y a au-dessus sera haute, donc "lourde" : il y aura moins de molécules au-dessus de l'objet, donc elles "appuieront" moins sur cet objet. | ||
Autres planètes[modifier | modifier le wikicode]
Sur d'autres planètes, la pression de l'atmosphère peut-être beaucoup plus grande ou beaucoup plus faible que notre pression atmosphérique terrestre. Sur Vénus, la pression atmosphérique est 90 fois plus forte que sur la Terre. Au contraire, sur Mars, elle est si faible qu'on ressentirait à peine le vent à l'intérieur d'une tornade.
Notes et voir aussi[modifier | modifier le wikicode]
- ↑ http://www.meteofrance.fr/prevoir-le-temps/observer-le-temps/parametres-observes/pression
- ↑ À l'inverse de l'effet d'une ventouse qui résisterait pour une traction faible, mais céderait à une traction forte.
- ↑ Guide de la météorologie, Nicolas Chéreau, 2001 CMD Editions pour la Blanche Porte
- ↑ 'Atmosphère normalisée - Atmosphère type OACI', Wikipédia, l'encyclopédie libre, 12 mars 2013, <http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Atmosph%C3%A8re_normalis%C3%A9e&oldid=89795930#Atmosph.C3.A8re_type_OACI> [Page consultée le 14 septembre 2013].
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