Explica por qué la presión atmosférica varía con la altitud.

Definición de la presión atmosférica

La presión atmosférica es simplemente el peso ejercido por el aire presente en la atmósfera sobre una superficie dada. Imagina simplemente una enorme columna de aire, superpuesta encima de tu cabeza: todo ese aire tiene un peso y es ese peso el que crea una fuerza empujando de arriba hacia abajo. Esta fuerza aplicada sobre una superficie precisa (como la palma de tu mano o el techo de una casa) lleva precisamente el nombre de presión atmosférica, a menudo medida con un barómetro. Cuanto más subes en altitud, menos aire hay encima de ti y, por lo tanto, menor es la presión. Por el contrario, cuanto más te acercas al suelo (es decir, al nivel del mar), más aire acumulado hay encima de ti, y mayor es la presión atmosférica.

Influencia de la gravedad en el aire atmosférico

Alrededor de nuestro planeta, el aire forma una envoltura gaseosa mantenida gracias a la atracción gravitacional. Concretamente, la gravedad tira constantemente de las moléculas de aire hacia abajo, concentrándolas así cerca del suelo. Cuanto más subes, más disminuye ligeramente esta atracción, y sobre todo, menos moléculas de aire tienes encima de ti que presionan hacia abajo: como resultado, la presión se vuelve más baja con la altitud. En resumen, en la llanura, llevas sobre tus hombros toda la masa de aire que se encuentra arriba; en la cima de una montaña, esta capa de aire es notablemente más delgada, por lo tanto menos pesada y sientes esta diferencia de presión. Es por esta razón que a gran altitud se vuelve más difícil respirar: el aire allí es simplemente más escaso, ya que está menos comprimido por el efecto directo de la gravedad.

Densidad del aire y altitud

El aire está compuesto de moléculas, y cuanto más altura se gana, menos numerosas son estas moléculas en un volumen dado. Abajo, cerca del nivel del mar, están apiñadas por el peso de las capas de aire situadas por encima. Al ascender, la presión atmosférica baja, por lo que las moléculas de aire se separan unas de otras: como resultado, la densidad del aire disminuye a medida que subes. Por eso, en la montaña, a veces tienes la sensación de tener menos aire: cada bocanada contiene menos moléculas de oxígeno que a baja altura.

Efecto de la temperatura en la variación de presión

El aire caliente es menos denso que el aire frío: se dilata, se aligera y tiende a subir. Por lo tanto, a una altitud igual, una columna de aire caliente ejerce una presión más baja que una columna de aire frío. En la práctica, esto significa que a altitud constante, cuando hace calor, la presión atmosférica disminuye más lentamente con la altitud que cuando hace frío. Por eso, a una altitud similar, un día caluroso a menudo muestra una presión ligeramente diferente a la de un día frío. Esta diferencia de presión influenciada por la temperatura es, de hecho, lo que a menudo provoca los movimientos de aire, origen de los vientos y de las diferentes condiciones meteorológicas.

Modelo matemático de la ecuación barométrica

La ecuación barométrica expresa cómo la presión atmosférica disminuye al subir en altitud, basada en el hecho de que cuanto más alto se sube, menos aire queda por encima de nuestra cabeza. Este modelo matemático se basa principalmente en la gravedad, la temperatura media del aire y la densidad del aire, para calcular cómo la presión desciende de manera exponencial a medida que subimos. Concretamente, cada vez que ganamos altitud, la presión cae más rápido al principio, y luego cada vez más lentamente. Se llama una disminución exponencial. Este modelo a menudo utiliza supuestos simplificados, como considerar que la temperatura es constante en capas de aire, para facilitar los cálculos y obtener una estimación bastante fiable. Así se obtiene una ecuación simple, accesible y bastante eficaz, que a menudo se llama ley barométrica, muy utilizada en meteorología y aeronáutica para prever lo que sentiremos en altitud o cómo ajustar ciertos instrumentos como los altímetros.