A pressão atmosférica diminui com a altitude porque a atmosfera é mais densa perto da superfície terrestre, onde a gravidade age mais fortemente, e se torna mais rarefeita à medida que se eleva, o que resulta em uma diminuição da pressão.
A pressão atmosférica é simplesmente o peso exercido pelo ar presente na atmosfera sobre uma superfície dada. Imagine apenas uma enorme coluna de ar, empilhada acima da sua cabeça: todo esse ar tem um peso e é esse peso que cria uma força pressionando de cima para baixo. Essa força aplicada sobre uma superfície precisa (como a palma da sua mão ou o telhado de uma casa) é justamente chamada de pressão atmosférica, frequentemente medida com um barômetro. Quanto mais você sobe em altitude, menos ar há acima e, portanto, menor é a pressão. Por outro lado, quanto mais você se aproxima do solo (ou seja, ao nível do mar), mais ar acumulado acima de você é importante, e maior é a pressão atmosférica.
Ao redor do nosso planeta, o ar forma uma envoltório gasoso mantido graças à atração gravitacional. Concretamente, a gravidade puxa constantemente as moléculas de ar para baixo, concentrando-as assim perto do solo. Quanto mais alto você sobe, mais essa atração diminui ligeiramente e, principalmente, menos moléculas de ar há acima de você, pressionando para baixo: o resultado é que a pressão se torna mais baixa com a altitude. Basicamente, em planície, você carrega sobre os ombros toda a massa de ar que está acima; no topo de uma montanha, essa camada de ar é visivelmente mais fina, portanto menos pesada, e você sente essa diferença de pressão. É por essa razão que em alta altitude se torna mais difícil respirar: o ar lá é simplesmente mais raro, pois está menos comprimido pelo efeito direto da gravidade.
O ar é composto por moléculas, e quanto mais se ganha em altitude, menos essas moléculas estão presentes em um determinado volume. Em baixo, perto do nível do mar, elas estão empilhadas devido ao peso das camadas de ar acima. Ao subir, a pressão atmosférica diminui, portanto as moléculas de ar se afastam umas das outras: como resultado, a densidade do ar diminui à medida que você sobe. É por isso que nas montanhas, às vezes você tem a sensação de ter menos ar: cada gole contém menos moléculas de oxigênio do que em baixa altitude.
O ar quente é menos denso que o ar frio: ele se expande, se torna mais leve e tende a subir. Assim, a uma mesma altitude, uma coluna de ar quente exerce uma pressão mais baixa do que uma coluna de ar frio. Na prática, isso significa que, a uma altitude constante, quando está quente, a pressão atmosférica diminui mais lentamente com a altitude do que quando está frio. É por isso que, em altitudes semelhantes, um dia quente geralmente apresenta uma pressão ligeiramente diferente de um dia frio. Esta diferença de pressão influenciada pela temperatura é, aliás, o que frequentemente provoca os movimentos de ar, que são a origem dos ventos e das diferentes condições meteorológicas.
A equação barométrica expressa como a pressão atmosférica diminui à medida que se sobe em altitude, baseada no fato de que quanto mais se sobe, menos ar permanece acima de nossas cabeças. Este modelo matemático baseia-se principalmente na gravidade, na temperatura média do ar e na densidade do ar, para calcular como a pressão desce de maneira exponencial à medida que se escala. Concretamente, cada vez que se ganha em altitude, a pressão cai mais rapidamente a princípio, e depois cada vez mais lentamente. Chamamos isso de uma decrescente exponencial. Este modelo muitas vezes utiliza suposições simplificadas, como considerar que a temperatura é constante em camadas de ar, para facilitar os cálculos e ter uma estimativa bastante confiável. Assim, obtemos uma equação simples, acessível e bastante eficaz, que frequentemente chamamos de lei barométrica, muito utilizada em meteorologia e aeronáutica para prever o que sentiremos em altitude ou como ajustar certos instrumentos, como os altímetros.
O mal agudo de montanha provém da incapacidade do nosso corpo de se adaptar rapidamente à diminuição brusca da pressão atmosférica e à consequente redução na quantidade de oxigênio disponível.
Você sabia que o cozimento dos alimentos varia com a altitude? Por exemplo, nas montanhas, como a pressão atmosférica é mais baixa, a água ferve a uma temperatura inferior a 100°C, prolongando assim o tempo necessário para cozinhar macarrão ou arroz!
Atletas treinam em altitude para aumentar naturalmente a quantidade de glóbulos vermelhos, favorecendo melhores desempenhos quando retornam ao nível do mar. Esse fenômeno está relacionado à diminuição da pressão atmosférica e da taxa de oxigênio disponível em altitude.
Os aviões comerciais mantêm uma pressão artificial em suas cabines para proporcionar aos passageiros uma sensação semelhante a uma altitude entre 1.800 e 2.400 m. Sem essa pressurização, os passageiros poderiam rapidamente sentir falta de oxigênio!
Em teoria, a pressão diminui progressivamente ao subir em altitude e tende assintoticamente a zero no vácuo espacial. No entanto, ela nunca atinge perfeitamente zero, pois sempre existem moléculas de ar, mesmo em quantidades infinitesimais, em altitudes muito elevadas.
A pressurização permite manter uma pressão suficientemente alta na cabine para garantir um fornecimento adequado de oxigênio e o conforto dos passageiros e da equipe. Em grandes altitudes, a pressão atmosférica sendo muito baixa, seria impossível respirar adequadamente.
À medida que a pressão diminui, o corpo humano recebe menos oxigênio, pois a densidade do ar rico em oxigênio diminui. Isso pode levar a dores de cabeça, mal-estar ou dificuldades respiratórias, fenômeno chamado de doença da altitude.
Sim, as variações meteorológicas podem afetar a pressão atmosférica. As massas de ar quentes ou frias, assim como os frentes de alta ou baixa pressão, influenciam as mudanças de pressão medidas ao nível do solo.
O principal instrumento utilizado é o barômetro, que existe em várias formas, incluindo o barômetro de mercúrio e o barômetro aneroide (digital). Eles permitem medir com precisão as variações de pressão em função da altitude e do clima.
Quanto mais subimos em altitude, menos importante é a coluna de ar acima. Isso ocorre porque a densidade do ar diminui com a altitude, reduzindo o peso das camadas atmosféricas superiores sobre as camadas inferiores.
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