La pression atmosphérique.

        La pression atmosphérique patm en un point O donné de l'atmosphère, est égale au poids Pair de la colonne d'air allant, verticalement, d'une surface horizontale d'aire S = une unité et centrée en ce point, à la limite supérieure de l'atmosphère.[pic 2][pic 3]

        Si l"unité d'aire est le mètre carré (m²) et l'unité de poids le newton (N), alors l'unité de pression est le pascal (Pa).[pic 4][pic 5]

[pic 6]

patm = [pic 7][pic 8][pic 9]

[pic 10]

►Un peu de géographie spatiale :

L'atmosphère terrestre possède une structure complexe. Pour l'étudier, on défini des couches en fonction de comportements différents, en particulier les variations de la température. 

Troposphère : Jusqu’à 11 km  (de 8 à 15 km selon la latitude et la saison, plus épaisse à l'équateur qu'au pôle. La température diminue lorsque l'altitude augmente)

Stratosphère : 11 à 50 km (la température augmente lorsque l'altitude augmente. Présence de l'ozone)

Mésosphère : 50 à 85 km (la température diminue lorsque l'altitude augmente. Peut être considérée comme la couche de transition entre ce qu'on appelle classiquement "atmosphère" et l'espace)

Thermosphère : 85 à 500 km (la température augmente lorsque l'altitude augmente)

Exosphère : > 500 km. (n'a pas vraiment de limite supérieure)

        Jusqu'à environ 100 km d'altitude, l'air sec a une composition volumétrique pratiquement constante (78% azote, 21% oxygène, 1% gaz rares). Pour constituer l'air humide qui constitue l'atmosphère terrestre, s'y ajoutent en quantité variable : vapeur d'eau, dioxyde de carbone, ……

UNITES

        Dans le système international, la pression atmosphérique s'exprime donc en pascal (Pa). Mais une pression de 1 Pa étant très faible (pour donner un ordre d'idée : pression uniforme exercée au niveau de la mer par une masse de 100 g sur une surface d'aire 1 m²), le pascal est rarement utilisé laissant place à des unités permettant l'utilisation d'un nombre de chiffres plus habituels.

►Un peu d'histoire :

        Jusqu'au milieu du XXe siècle, on utilisait le système CGS, ayant pour unités de base le centimètre, le gramme et la seconde. L'unité de mesure de force était la dyne (de dunamis, puissance en grec) (tiens ! tiens ! dynamique …dynamomètre …). L'unité de pression de ce système était la barye (symbole b), "lourd" en grec. Pour faire simple : pression exercée par une force de valeur 1 dyn sur une surface d'aire 1 cm² soit 100 000 dyn sur 1 m²  (Vous suivez ?).

        Jugée très "faible" (pensez donc 1 b = 10-1 Pa !) cette unité laissait souvent place à l'emploi du million de baryes … le bar (ouf ! nous revoilà en pays de connaissance !).

1 bar = 100 000 Pa = 105 Pa (Attention, bien qu'utilisant toutes les lettres du nom de l'unité, le symbole bar, comme tous les symboles est invariable. On écrira donc : une pression de 3 bars ou p = 3 bar).

►Au grès de vos lectures et recherches, vous pourrez rencontrer :

- Le millibar (mbar). Subdivision du bar (1mbar =10-3 bar) utilisé en météorologie (voir unité suivante) et dans l'industrie des gaz. (pour donner un ordre d'idée : pression uniforme exercée au niveau de la mer par une masse de 1 g sur une surface d'aire 1 cm²). L'ancien symbole mb est obsolète.

- L'hectopascal (hP). Multiple du pascal (1hPa = 102 Pa), l'hectopascal remplace depuis 1986 le millibar en météorologie (bulletin météo marine à la radio)

- le millimètre de mercure (mm Hg). La pression standard est de 761,84 mm Hg (voir plus loin).

- le torr (Torr). Autre appellation du mm Hg, qui vient bien sûr de Torricelli. Le torr encore utilisé dans le domaine du vide, est utilisé pour donner les pressions de tout fluide corporel (sang en particulier).

- L'atmosphère (atm). Définie en 1954, l'atmosphère ne s'emploie plus que comme valeur de référence pour la pression. 1 atm = 101 325 Pa (valeur exacte)

- l'inche of mercury (in Hg). Unité donnée par la plupart des rapports météo aux Etats-Unis.

- le psi (psi). Abréviation de "pounds par square inch". Environ 6895 Pa. Très utilisé en aéronautique, c'est l'unité standard dans l'industrie aéronautique américaine.

A noter qu'il n'est donc pas forcément nécessaire de passer par le bar pour aller jusqu'au psi ……… et réciproquement !!

La NASA vient de décider que pour toutes les missions lunaires du programme "Vision for Space Exploration" (horizon 2020), toutes mesures et cotes seront données dans le système international. Elle n'a pas oublié qu'en 1999, si la sonde "Climate Orbiter" s'est consumée dans l'atmosphère martienne, c'est que toute NASA qu'elle est, elle a cru la poussée du moteur donnée en newtons alors que le constructeur l'avait donné en pound !!!

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