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Warum übt die Atmosphäre Druck auf die Erde aus?

Außer wenn der Wind weht, wissen Sie wahrscheinlich nicht, dass Luft Masse hat und Druck ausübt. Wenn es jedoch plötzlich keinen Druck mehr gäbe, würde Ihr Blut kochen und die Luft in Ihren Lungen würde sich ausdehnen und Ihren Körper wie einen Ballon platzen lassen. Doch warum hat Luft Druck? Es ist ein Gas, also könnte man denken, es würde sich in den Weltraum ausdehnen. Warum hat irgendein Gas Druck? Kurz gesagt, weil Moleküle in der Atmosphäre Energie haben, also interagieren und voneinander abprallen, und weil sie durch die Schwerkraft gebunden sind, nahe beieinander zu bleiben. Schau genauer hin:

 

Wie Luftdruck funktioniert

Luft besteht aus einem Gasgemisch. Die Moleküle des Gases haben Masse (wenn auch nicht viel) und Temperatur. Sie könnten das ideale Gasgesetz als eine Möglichkeit verwenden, um den Druck zu visualisieren:

PV=nRT

Dabei ist P der Druck, V das Volumen, n die Molzahl (bezogen auf die Masse), R die Konstante und T die Temperatur. Das Volumen ist nicht unendlich, weil die Schwerkraft der Erde genug „Zug“ auf die Moleküle hat, um sie nahe am Planeten zu halten. Einige Gase wie Helium entweichen, aber schwerere Gase wie Stickstoff, Sauerstoff, Wasserdampf und Kohlendioxid sind fester gebunden. Ja, einige dieser größeren Moleküle bluten immer noch in den Weltraum ab, aber terrestrische Prozesse absorbieren Gase (wie den Kohlenstoffkreislauf. und erzeugen sie (wie die Verdunstung von Wasser aus den Ozeanen).

Da es eine messbare Temperatur gibt, haben die Moleküle der Atmosphäre Energie. Sie vibrieren und bewegen sich und stoßen auf andere Gasmoleküle. Diese Kollisionen sind meist elastisch, was bedeutet, dass die Moleküle mehr abprallen als zusammenkleben. Der „Sprung“ ist eine Kraft. Wenn es auf einen Bereich wie Ihre Haut oder die Erdoberfläche aufgetragen wird, wird es zu Druck.

 

Wie hoch ist der atmosphärische Druck?

Der Druck hängt von Höhe, Temperatur und Wetter ab (hauptsächlich von der Menge an Wasserdampf), ist also keine Konstante. Der durchschnittliche Luftdruck unter normalen Bedingungen auf Meereshöhe beträgt jedoch 14,7 lbs pro Quadratzoll, 29,92 Zoll Quecksilber oder 1,01 × 10 5  Pascal. Der atmosphärische Druck ist in 5 km Höhe nur etwa halb so hoch.

Warum ist der Druck nahe der Erdoberfläche so viel höher? Es ist, weil es wirklich ein Maß für das Gewicht der gesamten Luft ist, die an diesem Punkt nach unten drückt. Wenn Sie hoch in der Atmosphäre sind, gibt es nicht viel Luft über Ihnen, um nach unten zu drücken. An der Erdoberfläche ist die gesamte Atmosphäre über Ihnen gestapelt. Obwohl Gasmoleküle sehr leicht und weit voneinander entfernt sind, gibt es viele davon!

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