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L’air est un gaz, mais pour calculer la pression atmosphérique, vous pouvez le considérer comme un fluide et calculer la pression au niveau de la mer à l’aide de l’expression «pression du fluide». Cette expression est P = ∂gh, où ∂ est la densité de l'air, g est l'accélération de la gravité et h est la hauteur de l'atmosphère. Cette approche ne fonctionne pas, cependant, car ni ∂ ni h ne sont constants. L'approche traditionnelle consiste plutôt à mesurer la hauteur d'une colonne de mercure. Si vous recherchez une pression atmosphérique à une altitude donnée, vous pouvez utiliser la formule barométrique. Il s'agit d'une relation assez complexe qui dépend de plusieurs variables. Il est donc plus facile de simplement rechercher la valeur dont vous avez besoin dans une table.
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
Les scientifiques calculent la pression atmosphérique au niveau de la mer en mesurant la hauteur d’une colonne de mercure et en calculant la pression que l’atmosphère doit exercer pour élever la colonne à cette hauteur.
Le baromètre à mercure
Plonger un tube en verre à extrémité fermée dans un plateau en mercure et laisser échapper tout l'air, puis renverser le tube avec l'ouverture immergée dans le mercure. Vous aurez une colonne de mercure à l'intérieur du tube et un vide entre le haut de la colonne et l'extrémité du tube. La pression exercée par l'atmosphère sur le mercure dans le plateau supporte la colonne. La hauteur de la colonne est donc un moyen de mesurer la pression atmosphérique. Si le tube est gradué en millimètres, la hauteur de la colonne sera d’environ 760 mm, en fonction des conditions atmosphériques. C'est la définition d'une atmosphère de pression.
Le mercure est un fluide, vous pouvez donc calculer la pression nécessaire pour soutenir la colonne en utilisant l'équation P = ∂gh. Dans cette équation, ∂ est la densité du mercure et h est la hauteur de la colonne. En unités SI (métriques), une atmosphère équivaut à 101 325 Pa (Pascals), et en unités britanniques, à 14,696 psi (livres par pouce carré). Le torr est une autre unité de pression atmosphérique définie à l'origine pour être égale à 1 mm Hg. Sa définition actuelle est de 1 torr = 133,32 Pa. Une atmosphère = 760 torr.
La formule barométrique
Bien que vous ne puissiez pas déduire la pression atmosphérique au niveau de la mer de la hauteur totale de l'atmosphère, vous pouvez calculer les variations de la pression atmosphérique d'une hauteur à l'autre. Ce fait, ainsi que d’autres considérations, y compris la loi des gaz parfaits, conduisent à une relation exponentielle entre la pression au niveau de la mer (P0) et la pression à la hauteur h (Ph). Cette relation, connue sous le nom de formule barométrique, est la suivante:
Ph = P0e-mgh / kT
Bien que cette équation prédit des pressions à différentes hauteurs, ses prédictions diffèrent de l'observation. Par exemple, il prédit une pression de 25 torr à une hauteur de 30 km (19 mi), mais la pression observée à cette hauteur n’est que de 9,5 torr. La différence est principalement due au fait que les températures sont plus froides à haute altitude.