8 Klimat och väder: 8.1 Förutsättningar för klimat och väder
Lufttryck
Luftens beståndsdelar
Luften består av \(78 \ \%\) kvävgas, \(21 \ \%\) syrgas, \(0{,}9 \ \%\) argon och \(0{,}038 \ \%\) koldioxid. Övriga gaser finns i väldigt små mängder, förutom i troposfären där halten vattenånga kan vara flera procent. Luften är mycket kompressibel (lätt att pressa samman). Ju närmare jordytan man kommer desto mer packad blir den. \( 99 \ \%\) av luften befinner sig mellan jordytan och \(30 \text{ km}\) höjd.
Lufttryck
\(1 \text{ hPa} = 1 \text{mbar} = 0{,}75 \text{ mm Hg}\).
Jordens dragningskraft håller kvar vår atmosfär runt jorden. Lufttrycket på en viss plats, på jordytan eller uppe i atmosfären, är tyngden av den luftpelare som finns ovanför platsen. Ju högre upp i atmosfären desto mindre luft finns ovanför. Det är ett hydrostatiskt tryck som du läste om i förra kapitlet. Det är därför lufttrycket minskar med höjden. Medellufttrycket vid havsytan är \(1 \ 013{,}2 \text{ hPa}\). I det nedersta luftlagret, ungefär \(500 \text{ m}\) över havsytan, minskar lufttrycket med ungefär \(1 \text{ hPa}\) var \(8\):e meter. Samtidigt minskar temperaturen med ungefär \(1 \text{ °C}\) var hundrade meter.
Med hjälp av dina kunskaper i fysik och en formelsamling kan du räkna ut hur mycket jordens atmosfär väger.
Lösning: Normalt lufttryck är \(1 \ 013 \text{ hPa}\) vid havsytan. \(F = mg\), det vill säga luftens tyngd. \(A\) är i detta fall jordens area, som du kan räkna ut med hjälp av areaformeln för ett klot, \(A = 4 \pi r^2\), där \(r\) är jordens radie.
Vi använder sambandet \( \displaystyle p = \frac{F}{A} = \frac{mg}{A}\). Ur detta får vi massan: \[ m = \frac{pA}{g} = \frac{1 \ 013 \cdot 10^2 \cdot 4 \pi \cdot (6{,}4 \cdot 10^6)^2 }{9{,}8} = 5{,}3 \cdot 10^{18} \text{ kg} \approx 5 \cdot 10^{18} \text{ kg} \]
Den förste som kom på att man kunde "väga" atmosfären på det här sättet genom att först mäta lufttrycket var Blaise Pascal som har gett namn åt enheten för tryck. Det gjorde han på 1600-talet, långt innan man hade en aning om vad atmosfären egentligen bestod av.
Om du räknar på samma sätt som i exemplet ser du att ett lufttryck på \(1 \ 000 \text{ hPa}\) vid havsytan innebär att luften ovanför dig väger \(10\) ton per \(\text{m\(^2\)}\) eller ett kilo per \(\text{cm\(^2\)}\). Hmmm, men \(10\) ton per kvadratmeter borde vi väl märka? Anledningen till att du ändå inte gör det är att du har ett lika stort tryck inifrån i din egen kropp. Vi uppfattar egentligen bara trycket när det ändras, till exempel med våra "tryckdetektorer" i öronen.
