Tekanan Atmosfera dan Ketinggian

Udara tidak kelihatan, tetapi mempunyai jisim dan dipengaruhi oleh graviti. Molekul udara sentiasa bergerak dan berlanggar dengan permukaan. Kesan kolektif perlanggaran itu menghasilkan tekanan. Dalam atmosfera Bumi, tekanan pada sesuatu aras juga berkait dengan berat udara yang berada di atas aras tersebut.

Tekanan berkurang apabila kita naik

Di aras yang lebih tinggi, lajur udara di atas sesuatu tempat mempunyai jisim yang lebih kecil berbanding dengan di aras yang lebih rendah. Oleh itu, tekanan atmosfera secara umum menurun apabila ketinggian meningkat. Penurunannya bukan seragam bagi setiap kilometer kerana ketumpatan udara sendiri berubah mengikut ketinggian, suhu dan tekanan. Dalam atmosfera piawai, tekanan pada ketinggian kira-kira 5.5 kilometer menghampiri separuh daripada nilai aras laut, tetapi nilai sebenar berubah mengikut suhu dan keadaan atmosfera setempat.

Barometer mengukur tekanan

Tekanan udara boleh diukur dengan barometer. Dalam meteorologi, unit yang lazim digunakan ialah hektopascal. Tekanan piawai pada aras laut ialah kira-kira 1013.25 hektopascal, tetapi tekanan sebenar berubah mengikut cuaca, suhu dan keadaan atmosfera. Oleh itu, satu bacaan tekanan sahaja tidak dapat menentukan ketinggian dengan tepat tanpa andaian atau maklumat tambahan.

Adakah tekanan udara cuma berat udara di atas kita?

Ungkapan itu berguna sebagai gambaran awal, tetapi perlu digunakan dengan cermat. Pada skala molekul, tekanan gas timbul daripada pemindahan momentum apabila molekul bergerak dan berlanggar. Dalam atmosfera yang hampir berada dalam keseimbangan hidrostatik, kadar perubahan tekanan dengan ketinggian ditentukan oleh ketumpatan udara dan graviti. Gerakan udara serta perubahan suhu dan ketumpatan menyebabkan atmosfera sebenar lebih rumit daripada gambaran satu lajur udara yang pegun.

Ketinggian bukan satu-satunya punca perubahan

Pada lokasi yang sama, tekanan boleh naik atau turun apabila sistem cuaca bergerak dan apabila struktur suhu serta ketumpatan atmosfera berubah. Untuk membandingkan stesen cuaca pada altitud yang berbeza, ahli meteorologi lazimnya menukarkan bacaan kepada tekanan setara aras laut. Langkah ini membantu membezakan pengaruh ketinggian stesen daripada corak tekanan yang berkaitan dengan cuaca.

Udara yang lebih nipis memberikan kesan nyata

Apabila tekanan dan ketumpatan udara berkurang pada altitud tinggi, bilangan molekul dalam isi padu udara tertentu juga berkurang. Keadaan ini mempengaruhi aerodinamik dan prestasi sesetengah enjin. Bagi manusia, tekanan separa oksigen turut menurun walaupun pecahan oksigen dalam udara kering kekal hampir sama. Oleh itu, tubuh perlu menyesuaikan diri apabila berada lama di altitud tinggi.

Bagaimana kita mengetahui hal ini?