Ciśnieniem atmosferycznym określa się wielkość ciśnienia nacisku powietrza atmosferycznego na Ziemię w tym także na wszystkie obiekty obecne na jej powierzchni. Wartość ciśnienia atmosferycznego na danej wysokości nad poziomem morza odpowiada wielkości ciężaru jaki ma słup powietrza powyżej tego poziomu. Jako warunki normalne w nauce przyjmuje się wartość ciśnienia atmosferycznego na wysokości równej poziomowi morza. Wynosi ona w przybliżeniu 1013 hPa.
Od tego jak rozkłada się ciśnienie atmosferyczne zależą poziome ruchy powietrza. A z tym z kolei związane są zjawiska takie jak wiatry czy proces formowania się chmur. Pomiarów ciśnienia atmosferycznego dokonuje się przy użyciu różnego rodzaju barometrów.
Pierwszy barometr rtęciowy służący do pomiaru ciśnienia atmosferycznego skonstruował już w 1643 roku E.Torricelli. Zbudowany był on z rurki wypełnionej rtęcią. Rurka ta była odwracana nad naczyniem z rtęcią, tak aby jeden jej koniec był zanurzony. Następnie dokonywano pomiaru słupa rtęci i otrzymywano wartość ciśnienia.
Generalnie przyrządy do pomiaru ciśnienia można podzielić na kilka grup. Grupy te wydzielono na podstawie tego jakim warunkom została przyporządkowana zerowa wartość ciśnienia . Dla jednej z grup środowiskiem odniesienia jest próżnia. Są to np. barometry czy próżniomierze. Warunkami odniesienia dla ciśnieniomierzy może być także ciśnienie panujące w danej chwili w otoczeniu. Nie mierzą one już ciśnienia absolutnego tylko ciśnienie względne. Do tej grupy zalicza się: wakuometry i manometry.
Ciśnieniomierze zaliczane do trzeciej grupy nie potrzebują ciśnienia odniesienia. Mierzą one bowiem różnicę między dwoma wartościami ciśnienia a nie konkretną jego wartość w danym momencie. W zależności od tego z jakiej metody pomiarowej dany ciśnieniomierz korzysta urządzenia te dzieli się na:
- hydrostatyczne
- obciążnikowi - tłokowe
- sprężynowo - tłokowe
- dzwonowe
- kompresyjne
- elektryczne
- z elementami sprężystymi
Najbardziej powszechnymi ciśnieniomierzami są ciśnieniomierze hydrostatyczne. Mają one postać dwóch naczyń wypełnionych cieczą manometryczną. Ciecz manometryczną może stanowić woda, rtęć lub spirytus.
Wartość ciśnienia określa się na podstawie wysokości słupa cieczy, który równoważy to ciśnienie.
Ciśnieniomierze hydrostatyczne dzieli się dodatkowo na kilka grup w zależności od budowy. I tak wyróżnia się ciśnieniomierze: jednorurowe, dwururowe, pływakowe i kompensacyjne.
Jeżeli będziemy mieli do czynienia z dwoma warstwami powietrza , które są tak samo odległe od poziomu morza , ale różnią się temperaturą to większy nacisk czyli większe ciśnienie będzie wywierał słup o niższej temperaturze. Warto zastanowić się skąd bierze się taka zależność. Jeśli bowiem rozpatrywać będziemy równanie Clapeyrona, które ma postać:
to z obliczeń wynikałoby, że wraz ze wzrostem temperatury powinno również wzrastać ciśnienie. We wzorze powyższym ciśnienie oznaczone jest jako p, temperatura jako T, stała gazowa jako R, a to gęstość gazu. Jednak wraz ze wzrostem temperatury następuje zmniejszenie gęstości gazu. Zmiana ta jest na tyle duża, że przewyższa zmiany temperatury. Tak więc w konsekwencji dochodzi do spadku ciśnienia.
Najczęściej używanymi jednostkami do wyrażania ciśnienia atmosferycznego jest hektopaskal , w skrócie hPa. Inna jednostką są milimetry słupa rtęci czyli mmHg. Przelicznik między tymi dwoma jednostkami jest następujący: jeden hektopaskal odpowiada 0.75 milimetra słupa rtęci. Jak już wcześniej zostało wspomniane za normalne uważa się ciśnienie o wartości 1013 hPa. Odpowiada to 760 mmHg. Jest to wartość ciśnienia panującego na 45 stopniach szerokości geograficznej i przy temperaturze wynoszącej 0 stopni C.
Charakterystyczne dla ciśnienia atmosferycznego jest to, że jego wartość obniża się gdy wzrasta wysokość nad poziomem morza. Jego wartość w pewnym stopniu kształtuj także para wodna zawarta w powietrzu. Jak wiadomo jej zawartość w atmosferze może być różna. Zazwyczaj określa się tzw. stopnie baryczne . Określają one dla jakiej grubości warstwy powietrza następuj spadek ciśnienia o 1 hPa. Jeżeli temperatura danej warstwy wynosi 0 stopni C to stopień baryczny ma wartość 8 mbar.
Jeżeli temperatura wzrasta to rośnie również wartość stopnia barycznego. Dzieje się tak ponieważ dochodzi do zmniejszenia gęstości powietrza. Wartość stopnia barycznego przy temperaturze około 15 stopni C wynosi 9 mbar. Natomiast wartość stopnia barycznego w warstwach o temperaturze poniżej -15 stopni C to około 7 mbar. Dokładną wartość stopnia barycznego można wyliczyć posługując się barometrycznym wzorem na geopotencjał.
Wartość ciśnienia atmosferycznego jest również uzależniona od szerokość geograficznej. Dzieje się tak ponieważ jak wiadomo poszczególne miejsca na Ziemi różnią się wartością przyspieszenia grawitacyjnego.
Najmniejsza wartość przyjmuje ono w okolicach równika a największą na biegunach. Tak więc wartość ciśnienia w okolicach równika będzie zawsze mniejsza od ciśnienia na biegunach. Takie zróżnicowanie ciśnienia powstaje także dzięki temperaturze, która również zależy od szerokości geograficznej. W konsekwencji czynniki te doprowadzają do powstania: niżów i wyżów barycznych, zatok, bruzd niskiego ciśnienia oraz klinów i wałów wysokiego ciśnienia. Tak więc ciśnienie na powierzchni Ziemi charakteryzuje się dużą różnorodnością.
W Polsce jedną ze stacji dokonujących ciągłego pomiaru ciśnienia atmosferycznego jest stacja w Strzyżowie nad Wisłokiem. Stacja ta położona jest na wysokości 260 metrów. Dzięki otrzymanym wynikom można zaobserwować najważniejsze cechy ciśnienia atmosferycznego. I tak w ciągu zimy następuje wzrost ciśnienia natomiast w okresie letnim zauważa się jego spadek. Najwyższa wartość średniego miesięcznego ciśnienia przypada na okres stycznia. Wynosi ona 743 mmHg. W kolejnym miesiącu do głosu dochodzą silne niże czyli islandzki oraz północnoatlantycki. Natomiast na marzec przypada kolejny wzrost ciśnienia. Kolejne miesiące to panowanie dosyć niskiego ciśnienia. Na miesiące wakacyjne czyli lipiec i sierpień przypada wzrost ciśnienia natomiast we wrześniu obserwuje się jego spadek wraz z pogarszającą się pogodą. Październik należy do miesięcy w których panuje dosyć wysokie ciśnienie, które już w listopadzie spada. Grudzień oznacza ponowny wzrost ciśnienia.
Pomimo, że ciśnienie charakteryzuje się przebiegiem zdecydowanie falowym to dla każdej pory roku wylicza się średnie wartości ciśnienia. Wynoszą one:
- wiosna - 735.5 mmHg
- lato - 737 mmHg
- jesień - 737.5 mmHg
- zima - 740.5 mmHg
Wyznaczono również tygodniowe wahania ciśnienia atmosferycznego. I tak w ciągu lata zauważa się stosunkowo małe wahania tygodniowe natomiast w trakcie miesięcy zimowych te wahania osiągają stosunkowo dużą wartość. Największe tygodniowe różnice występują w lutym. Są one zdecydowanie większe niż średnia roczna i wynoszą około 26 mbar. Jest to związane z przemieszczaniem się nad obszarem Polski dużej ilości frontów atmosferycznych. W pozostałych miesiącach dochodzi do zdecydowanego obniżenia wahań ciśnienia tygodniowego, tak, że w miesiącach letnich mają one średnią wartość około 10 - 12 mbar. W okresie tym panują więc dosyć stabilne warunki pogodowe. Pod koniec okresu letniego i na początku jesieni ponownie dochodzi do zwiększenia się wahania ciśnienia. Natomiast z końcem roku ten wzrost jest jeszcze większy, tak że może osiągnąć wartość powyżej 20 mbar. Tak duże zmiany ciśnienia spowodowane są tym, że cyrkulacja powietrza często zmienia swój kierunek.
Wahania ciśnienia występują także w ciągu jednej doby. Jeśli pogoda jest ustabilizowana to zmiany te następują w miarę regularnie.