Wat is luchtdruk?

Met het weerbericht worden we er dagelijks mee geconfronteerd; luchtdruk. Luchtdruk is de druk die een kolom lucht uitoefent op zijn omgeving. Het is betrokken bij een heel aantal dagelijkse activiteiten. Zo bezorgd luchtdruk oorpijn tijdens het vliegen, laat het schaatsers op een hooglandbaan sneller schaatsen dan op een laaglandbaan en is het mede verantwoordelijk voor het wisselvallige klimaat in Nederland. Wat is luchtdruk en hoe werkt het?

Luchtdruk in de atmosfeer

Lucht in de atmosfeer is eigenlijk niets anders dan een soep van constant bewegende moleculen. De moleculen botsen hierbij constant tegen elkaar en tegen de omgeving. Als gevolg van zwaartekracht bevinden de meeste moleculen zich dicht bij het aardoppervlak. Het aardoppervlak is hierbij constant onderhevig aan botsingen van moleculen in de atmosfeer. Zo vindt er een gemiddeld een constant aantal botsingen plaats per tijdseenheid met het aardoppervlak. Dit veroorzaakt een constante druk van de atmosfeer op het aardoppervlak. Dit wordt luchtdruk genoemd.

Luchtdruk (p) wordt uitgedrukt in Pascal (Pa). De eenheid Pascal wordt weer beschreven als de kracht (Newton = N) per oppervlak (m²). Dit is precies wat druk is. In formulevorm ziet het er zo uit:

• p = pressure = druk (Pa)
• F = Force = kracht (N)
• A = Area = oppervlak (m²)

Bij een botsing van een molecuul, oefent het molecuul een kracht uit dat wordt geleverd door de kinetische energie (bewegingsenergie) die het molecuul bevat. De totale kracht dat moleculen uitoefenen per oppervlak bepaald de luchtdruk. Het aantal moleculen in atmosfeer, en dus het aantal botsingen, neemt met de hoogte af. Als gevolg daalt de luchtdruk in de atmosfeer met de hoogte.

Isobaren

De luchtdruk is een veelgebruikt begrip binnen de meteorologie. Een bekend voorbeeld is de weerkaart tijdens het weerbericht op de televisie. Aan de hand van isobaren wordt duidelijk gemaakt waar de hoge- en lagedrukgebieden zich bevinden. Een isobaar is een lijn die locaties aan het aardoppervlak van gelijke luchtdruk met elkaar verbind. Hier wordt de luchtdruk nog altijd uitgedrukt in de eenheid bar of mbar (millibar). De eenheid bar is simpel om te rekenen naar Pascal:

• 1 bar = 100.000 Pa
• 1 mbar = 100 Pa

Op de weerkaart wordt deze isobaren weergegeven als lijnen waarin de waarde van de luchtdruk in mbar staat weergegeven. Zo staan rondom een lagedrukgebied lage waardes voor de luchtdruk. De gemiddelde luchtdruk aan het aardoppervlak wereldwijd is 1.013 mbar.

Schaaten – hoogland- en laaglandbanen

Met de Olympische Winterspelen 2014 in Sotsji is luchtdruk weer hot-topic geworden. Bij het schaatsen is de luchtdruk dermate belangrijk dat er onderscheidt wordt gemaakt in hooglandbanen en laaglandbanen. Een hooglandbaan is een officiële ijsbaan gelegen op een locatie ver boven zeeniveau. Het aantal moleculen in atmosfeer, en dus de luchtdruk, neemt met de hoogte af. Op een hooglandbaan is de luchtdruk dus lager dan op een laaglandbaan. Als gevolg ondervinden schaatsers minder weerstand tijdens de race op een hooglandbaan. Het aantal moleculen per oppervlak is namelijk kleiner, waardoor de schaatser minder energie hoeft te leveren om lucht te verplaatsen. Op het hoge niveau van de Olympische Winterspelen scheelt dit makkelijk enkele secondes. Om deze reden zijn de snelste tijden gereden op hooglandbanen als Calgary (1988 – 1034m) en Salt Lake City (2002 – 1425m).