¿Cómo puede ser diferente la presión atmosférica en distintos puntos a la misma altitud?

Usted hizo una serie de preguntas en esta pregunta.

Desde un punto de vista hidrostático, la presión en un fluido debe ser la misma a la misma profundidad/altitud.

Ese "debería ser" supone un equilibrio hidrostático. Esa es una suposición simplificadora. Es un punto de partida razonable, pero no es una regla estricta y rápida. La atmósfera de la Tierra, sus océanos e incluso su interior se encuentran aproximadamente en equilibrio hidrostático.

Supongo que la razón principal es el hecho de que la atmósfera no puede considerarse hidrostática. ¿Es esta la razón?

Ocurren desviaciones significativas del equilibrio hidrostático. Esto es un efecto, no una causa.

¿Cómo podemos explicar exactamente estas diferencias de presión?

En última instancia, es porque la Tierra

• Es redondo,
• es iluminada por el sol,
• Gira sobre su eje una vez al día,
• Tiene ejes rotacionales y orbitales distintos, separados por unos 23 grados,
• Tiene una atmósfera bastante clara, y
• Está cubierto por mucha agua líquida.

Estos dan como resultado el clima y el tiempo, que a su vez dan como resultado que la atmósfera de la Tierra esté solo aproximadamente en equilibrio hidrostático.

Las regiones ecuatoriales reciben mucha más luz solar que las regiones polares. El gradiente de temperatura resultante es uno de los impulsores clave del clima. En Venus, que gira lentamente, esta transferencia de energía se produce en un par de células de Hadley que se extienden desde el ecuador casi hasta los polos. En Titán, que gira en unos 16 días, las células de Hadley se rompen a unos 60 grados de latitud. Júpiter y Saturno son tan grandes y giran tan rápido que tienen bandas en lugar de células tipo Hadley.

En la Tierra, que gira una vez al día, las células de Hadley se extienden solo 30 grados. Las células polares se forman alrededor de los polos y las células de Ferrel actúan como intermediarias entre las células de Hadley y polares.

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Pero, ¿qué tan rápido es esto? ¿En el orden de la velocidad del sonido? ¿O no tiene nada que ver con eso?

La velocidad del sonido no tiene nada que ver con eso. Los vientos lo hacen, y los vientos generalmente se mueven mucho más lentos que la velocidad del sonido. Los vientos más rápidos registrados están dentro de los tornados, e incluso allí las cosas solo se mueven a un 40% de la velocidad del sonido.

El aire se mueve en grandes remolinos.

En lugares donde el aire se calienta desde abajo, se mueve hacia arriba. Eso hace que el aire sea succionado desde abajo y se extienda por la parte superior. Lo que ve como la razón para ser succionado es una presión más baja que lo atrae. Cuando cualquier fluido es atraído hacia un centro, su momento angular se conserva (y tiene mucho porque gira con la tierra), por lo que gira más rápido. (La fuerza de Coriolis es otra forma de describir esto).

Entonces, tienes áreas meteorológicas de baja presión, donde el aire gira en la misma dirección que la tierra, solo que más rápido, y áreas de alta presión, que son opuestas.

Por eso es que puedes ver diferentes presiones al nivel del mar oa cualquier otra altitud. (Por cierto, una presión atmosférica baja al nivel del mar hace que el agua se levante, lo que resulta en una "marejada ciclónica").

Una explicación muy simplificada: porque la temperatura no es igual en todas partes. ¿Por qué la temperatura no es uniforme? Hay varias razones, la razón más importante de las diferencias de temperatura y presión en lugares no muy alejados entre sí es que el suelo debajo no es el mismo en todas partes. Dependiendo de si se trata de un bosque, un lago, un campo o rocas debajo de ti, el suelo absorbe y refleja el calor de manera diferente. La humedad también será diferente, dependiendo de lo que haya en la superficie.

Esta variación local de la temperatura hace que el aire se caliente y se eleve en un lugar, y se enfríe y se mueva hacia abajo en otro lugar, lo que genera diferencias de presión. El aire entonces se mueve para igualar estas diferencias de presión, esto es lo que llamamos "viento".

Otro ejemplo (en la pregunta y no aclarado por ninguna respuesta) de tratar fluidos compresibles y no compresibles de la misma manera. Una vez que se separan, el problema se simplifica y, para mí, al menos se resuelve solo.