Maa atmosfääri poolt avaldatavat rõhku nimetatakse õhurõhuks. Õhurõhku me ise ei taju, kuna see mõjutab meid kogu aeg ning me oleme sellega harjunud. Aga me tajume õhurõhu kiiret muutumist – lennuki maandumisel ja õhkutõusmisel, autoga mäest üles või alla sõites, isegi kiires liftis lähevad meie kõrvad lukku. Kuidas õhurõhk tekib ja miks on ta erinevatel kõrgustel erinev?
Atmosfääris tekkivast õhurõhust saab mõelda sarnaselt sellega, nagu tegime vedelikusamba poolt anuma põhjale avaldatavat rõhku arvutades. Kujutagem lihtsalt ette, et atmosfäär on kui üks tohutu õhuookean, mida gravitatsioonijõud õhukese kihina Maa ümber hoiab. Oma igapäevaelus jalutame selle õhuookeani põhjas. Sellisest kujutluspildist peaks meile kohe selge olema, et õhurõhk on see, kui ülemised atmosfäärikihid suruvad alumisi. Ja kuna kõrgel mägedes on õhu kiht meie kohal õhem, peab seal ka õhurõhk väiksem olema.
Siiski õhurõhku ei ole võimalik arvutada valemiga p = ρhg. Põhjuseks on see, et erinevalt vedelikest saab gaase kokku suruda ja nii on kõrgemal õhu tihedus väiksem (õhk on hõredam). Õhurõhu väärtust erinevatel kõrgustel saame teada tabelitest ja joonistelt, üks selline on ka juuresoleval pildil. Aga kuidas õhurõhku mõõta?
Õhurõhku on võimalik mõõta kaudsel teel. 1643. aastal tegi Itaalia füüsik Torricelli katse, kus ta täitis ühest otsast suletud toru elavhõbedaga ning asetas selle tagurpidi elavhõbeda anumasse. Osa elavhõbedast voolas torust välja ning torusse jäänud elavhõbeda kõrgus oli 760 mm. Torricelli kordas katset erineva kuju ning pikkusega elavhõbeda toruga, kuid torusse jäänud elavhõbeda kõrgus oli ikka 760 mm. Järelikult ei mõjuta tulemust mitte toru kuju, vaid välised tegurid – ehk siis õhurõhk. Seega saab sellist katseseadet kasutada õhurõhu mõõtmiseks.
| Nii tegi Torricelli oma katset. Elavhõbeda samba kõrgus torus sõltub vaid õhurõhust. | Kõrgel mägedes on raskem hingata. Selle põhjuseks on väiksem õhurõhk – kopsudes asuvad alveoolid, milles on respiratoorne membraan, kust kaudu toimub hapniku omastamine. Aga need membraanid ei toimi enam, kui hapniku rõhk kopsudes ei ole piisavalt suur. |
Sellest katsest pärineb ka laialdaselt kasutatav kokkuleppeline normaalrõhu suurus 760 mmHg (loe 760 millimeetrit elavhõbeda sammast). Paskalites teeb see ligikaudu 100 000 Pa (p = ρgh = 13600 · 9,8 · 0,76 = 101 292,3 Pa).
Torricelli kasutatud seadet nimetatakse elavhõbebaromeetriks – elavhõbedaga täidetud toru saab varustada skaalaga ja rõhu ühikuks on siis mmHg. Tänapäeval on elavhõbe kui tervisele kahjulik aine tavakasutuses keelatud ja õhurõhku mõõdetakse teistsugustel põhimõtetel töötavate baromeetritega.
Õhurõhu muutused põhjustavad ilma muutusi. Seetõttu on baromeetreid kasutatud ka ilma ennustamiseks. Tõepoolest, kui õhurõhk on mingis piirkonnas kõrgem kui normaalrõhk, siis on selle piirkonna kohal kõrgrõhkkond. Suvel kaasneb sellega enamasti ilus selge ilm ning võib esineda kuumalaineid. Talvel aga võib kõrgrõhkkonnaga kaasneda käre pakane. Kui õhurõhk on mingis piirkonnas normaalrõhust väiksem, siis valitseb selles piirkonnas madalrõhkkond, mis toob endaga kaasa enamasti pilvise ilma ning sademed. Suvel kaasneb sellega ilma jahenemine, kuid talvel seevastu ilma soojenemine.
Ka meie kõrv mõõdab omal moel rõhku. Et sisekõrv ei ole atmosfääriga ühenduses, siis õhurõhu muutudes tekib kahel pool trummikilet rõhkude erinevus. Sellise rõhkude erinevuse tõttu surutakse trummikilet kas sissepoole (õhurõhk suureneb) või tõmmatakse seda väljapoole (õhurõhk väheneb). Neelatamisel see tunne enamasti kaob, kuna neelamise ajal ühendatakse sisekõrv välisõhuga ning rõhud kõrvas võrdsustuvad.
Paneme tähele, et ka vee all mõjutab meid lisaks vedelikusamba rõhule ka õhurõhk – see mõjub vedeliku pinnale ning kandub siis Pascali seaduse kohaselt ka vee alla. Seega võime öelda, et rõhk vedelikes võrdub õhurõhu ja vedelikusamba rõhu summaga.