La presión atmosférica: anticiclones y borrascas

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La Tierra está rodeada de una envoltura gaseosa denominada atmósfera, formada fundamentalmente por nitrógeno (78 %), oxígeno (21 %) y argón (0’9 %). Al ser una mezcla de gases, en los que las partículas están muy espaciadas entre sí debido a las escasas interacciones que hay entre ellas, el aire tiene una densidad bastante pequeña. Sin embargo, la atmósfera alcanza una altura de unos 1.000 km, por lo que la masa de aire existente es realmente significativa. Hay, por tanto, una presión atmosférica en cada punto de la superficie terrestre que será tanto mayor cuanto mayor sea el espesor de la masa de aire que hay sobre ella:

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A diferencia de lo que ocurre con los líquidos, los gases son fluidos altamente compresibles, de manera que la densidad en las capas bajas de la atmósfera es mayor que en las capas altas, por efecto de compresión que ejerce su propio peso. Así, aunque es cierto que la presión a nivel del mar es mayor que en zonas de mayor altitud, la disminución de la presión con la altura no sigue una linealidad, sino que se produce un decrecimiento exponencial de la presión:

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Como se puede observar en la gráfica, la variación de la presión con la altura se produce más rápidamente a grandes alturas. En consecuencia, los aviones, que vuelan a unos 10.000 km de altura, llevan sus cabinas presurizadas, y los montañistas se encuentran con graves dificultades cuando intentan alcanzar cumbres demasiado elevadas, como las del Himalaya, en las que la disponibilidad de oxígeno se reduce drásticamente durante el ascenso.

¿Cómo se mide la presión atmosférica?

En la medida de la presión atmosférica se emplean unos dispositivos denominados barómetros. El primero y más sencillo, ideado por Torricelli (siglo XVII), discípulo de Galileo, es el barómetro de mercurio. Consiste en un tubo de vidrio cerrado por uno de sus extremos que se llena de mercurio por su extremo abierto. A continuación, se invierte y se introduce en una cubeta que también contiene mercurio y se observa que la columna de mercurio desciende hasta que se mantiene a una altura de unos 760 mm, cuando se realiza a nivel del mar. En el espacio que queda libre en el interior de la columna sólo hay vapor de mercurio, cuya presión es insignificante (se considera que la presión es nula).

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Experiencia de Torricelli: barómetro de mercurio.

Por tanto, la presión atmosférica equivale a:

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Por este motivo, el torricelli (de símbolo Torr) y el milímetro de mercurio (mm Hg) se utilizan como unidades de presión.

Los cambios de presión atmosférica

Los fenómenos atmosféricos son mucho más complejos, y la presión no sólo depende de la altitud, sino que está influenciada también por factores térmicos y dinámicos. Debido al desigual reparto de la insolación terrestre se produce un calentamiento no homogéneo del aire, que da lugar a masas de aire de distintas temperaturas. Las masas de aire cálido tienen una densidad menor que las masas de aire frío, por lo que también se origina una diferencia de presiones que provoca su movimiento. Así, aparecen zonas con altas presiones o anticiclones y otras con bajas presiones, llamadas ciclones, depresiones o borrascas:

ciclon-anticiclon

  • Los anticiclones son zonas de altas presiones en las cuales el aire frío desciende y proporciona una situación de relativa estabilidad que, generalmente, se asocia con un tiempo fresco y claro.
  • Los ciclones o borrascas son zonas de bajas presiones en las cuales existe una depresión central en la que el aire caliente y húmedo asciende, generando nubes con probabilidad de precipitaciones.

Este movimiento ascendente y descendente está asociado a un desplazamiento horizontal del aire, desde los centros de altas presiones a los centros de bajas presiones. Este desplazamiento será más rápido cuanto mayor sea la diferencia de presiones entre unos y otros. En los mapas del tiempo, estas situaciones se representan mediante isobaras, que son líneas que unen aquellos puntos que tienen la misma presión:

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En general, podemos afirmar que si las líneas isobaras están muy próximas (la diferencia de presiones es grande), la velocidad del viento sería más elevada que si las líneas se encuentran muy separadas (la variación de presión es menos acusada).

De lo anterior también se puede deducir que la dirección del viento debería de ser perpendicular a las líneas isobaras. Sin embargo, la situación se complica si, además, consideramos el movimiento de rotación de la Tierra, que provoca una desviación de la trayectoria prevista para el viento. La consecuencia es que, en el hemisferio norte, el movimiento del aire se ve modificado por la denominada fuerza de Coriolis, por lo que iría de las altas a las bajas presiones, pero según una trayectoria inclinada respecto a las líneas isobaras, siguiendo en la práctica la dirección de las mismas. Este hecho ya fue observado por el meteorólogo holandés Buys-Ballot, lo que dio origen a la ley que lleva su nombre y según la cual:

Todo observador situado en el hemisferio norte, colocado en el sentido del desplazamiento del viento, dejaría sobre su derecha las altas presiones y sobre su izquierda las bajas presiones. Lo contrario ocurriría en el hemisferio sur.

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