Medición de la presión y del viento

La presión se mide con un instrumento llamado barómetro de mercurio, inventado en 1643 por el italiano Evangelista Torricelli (1608 – 1647). Con algunas mejoras, aún se continúa usando el mismo barómetro, que se muestra en la figura 7.3 izquierda. El barómetro es un tubo lleno con mercurio que se sumerge invertido en un envase que también contiene mercurio. Por la presión de la atmósfera sobre la superficie libre del envase ubicado al nivel del mar, la columna de mercurio dentro del tubo se eleva hasta 76 cm, por lo que el tubo debe ser más largo que ésta longitud. Al aplicar la fórmula barométrica, se obtiene el valor de la presión atmosférica. Por esta propiedad, la presión también se mide en cm de mercurio, en condiciones normales en superficie, la atmósfera ejerce una presión de 76 cm de Hg.

Otro medidor de presión más portátil y manuable se llama barômetro aneroide (aneroide significa sin líquido), se muestra en la figura 7.3 derecha. Se basa en que a una cámara metálica herméticamente cerrada se le ha sacado una parte del aire. La cámara debe ser muy sensitiva a los cambios de presión, cambiando su forma con las variaciones de presión, tal que si la presión aumenta (disminuye) la cámara se comprime (expande). Si estos movimientos se transmiten por un sistema de palanca a un indicador que se mueve sobre un papel registro graduado en unidades de presión, el instrumento pasa a llamarse barografo, que entrega un registro continuo de presión sobre un papel que se llama barograma, que se muestra en la figura 7.4. El eje vertical corresponde a la presión, cada línea es igual a 0.5 hPa, y el eje horizontal es el tiempo, con cada línea separada por dos horas, se indica el valor de referencia igual a 1020 hPa.

La presión atmosférica se mide en distintas unidades, las siguientes son algunas de las mas conocidas equivalencias para las distintas unidades de medida, correspondientes, al valor de la presión normal en superficie (los símbolos son: atm = atmósferas, cm de Hg = centímetros de mercurio,hPa = hectoPascal, mbar = milibar y 1 hPa = 100 Pa):

1 atm = 76 cm de Hg = 101325 Pa = 1013.25 hPa = 1013.25 mbar

El viento se mide por la dirección desde donde sopla, así un viento norte sopla desde el norte hacia el sur. Para el viento, que es una magnitud física vectorial, interesa conocer su rapidez y su dirección. Para medir la dirección del viento se usa la veleta, que se muestra en la figura 7.5, extremo derecho. Al pasar el aire sobre esta, se orienta en la dirección del viento, cuyo valor es transmitido en forma mecánica a un registrador en la estación meteorológica. La dirección se representa gráficamente en una rosa de viento, donde se indica la dirección predominante en porcentaje, en un período de tiempo dado. Generalmente se usan las ocho direcciones principales de los puntos cardinales: N, NE, E, SE, S, SW, W, NW, donde sus equivalentes en grados, medidos desde el norte en sentido antihorario son N = 360º, E = 90º, S = 180º y W = 270º, valores con los cuales se construye la rosa de viento. El 0 se usa para indicar las calmas.

La rapidez del viento se mide con el anemómetro de cucharas, que se muestra en la figura 7.5, extremo izquierdo, y que funciona en forma similar al velocímetro de un vehículo. Su funcionamiento se basa en três cazoletas unidas a un brazo cada una, los cuales a su vez están unidos a un eje vertical interior que tiene incorporado en su extremo un disco, que al girar por efecto del viento, corta la emisión de luz de un diodo LED, esta interrupción es captada por un fototransistor que convierte estos giros en pulsos (frecuencia). La velocidad del viento será directamente proporcional a la generación de una mayor o menor frecuencia. El viento queda registrado en un anemográma, uno de los cuales se muestra en la figura 7.6. La línea azul superior es la dirección del viento, en el eje vertical se representan las ocho direcciones principales de la rosa de viento. La línea inferior es la velocidad, con el eje vertical en m/s; el eje horizontal es el tiempo en horas; notar su alta variabilidad en pequeños intervalos de tiempo.

Los cambios en la dirección e intensidad del viento predominante, se pueden predecir de los movimientos de los centros de presión, que se dibujan en las cartas sinópticas. El cambio del viento puede producir câmbios en la temperatura y la humedad, y por lo tanto en el tiempo que se aproxima.

Los efectos del viento también se pueden medir en forma cualitativa usando una escala inventada en 1805 por el almirante irlandés Francis Beaufort (1774 - 1858), donde se clasifica la intensidad del viento por los efectos que tiene sobre la superficie del mar y sobre los objetos que se pueden mover naturalmente en tierra. En la tabla 7.1 se da la escala de Beaufort, con algunos de los efectos característicos de los vientos de diferentes intensidades y su equivalencia aproximada en km/hr.