Luchtdruk & barometer: mooi weer op komst, of toch storm?

Een hoge luchtdruk en er komt mooi weer aan. Een lage luchtdruk en het gaat stormen. Dat is een gevleugelde uitspraak waar toch een behoorlijke kern van waarheid in zit – ook al komt het nooit voor de volle honderd procent uit.

Maar hoe meet je die luchtdruk dan? Met een instrument dat we ook wel barometer noemen.

Wat is een barometer? Hoe werkt-ie? Dat gaan we in dit artikel bekijken.

Voorafgaand daaraan kijken we naar een stukje ‘luchtdruk’, want dat op zich is al een relatief lastig concept. Daarna beschrijven we de soorten barometers die er bestaan. Vervolgens kijken we ook naar welke barometers in een modern weerstation zitten.

Een barometer meet de luchtdruk

Maar wat is die luchtdruk dan precies? 🙂

Daarvoor moeten we eerst kijken naar wat ‘lucht’ nu precies is.

Kort gezegd is dat een mengsel van gassen waardoor we op aarde kunnen leven. Het mengsel is vooral aanwezig – in ieder geval in de juiste verhoudingen – in de onderste lagen van de atmosfeer. Het bestaat voor circa 78% uit stikstofgas en voor 21% uit zuurstofgas. Dan is er nog één procent over: waterdamp (H₂O) en koolzuurgas (CO₂).

Naarmate we hoger gaan in de atmosfeer is er steeds minder zuurstof aanwezig. Dat komt doordat zuurstof zwaarder is dan bijvoorbeeld stikstof.

De lucht drukt op je

Een plastic flesje dat gesloten is op circa 4,2 kilometer hoogte. Het is vervolgens teruggebracht naar een hoogte van 2,7 kilometer. De hogere luchtdruk lager in de atmosfeer drukt het flesje in. Auteur: Quantockgoblin op Wikipedia. Licentie: public domain.

De lucht kunnen we dus feitelijk zien als een verzameling ‘deeltjes’ van de hierboven genoemde individuele gassen.

Deze deeltjes hebben natuurlijk een massa – ze zijn niet ‘gewichtloos’.

Het gevolg is dat de zwaartekracht óók op deze deeltjes werkt, waardoor ze altijd richting de aarde zullen worden getrokken.

Zo ontstaat er feitelijk een ‘bad’ van lucht waarin de mensen kunnen leven.

Op het moment dat er een object (dat kan in ons geval een mens zijn) rondloopt in dit bad, oefent het bad een druk op het object uit. Dat komt omdat er ‘spanning’ ontstaat: het object ‘vervangt’ als het ware de lucht, die koste wat het kost (maar tevergeefs) zichzelf probeert terug te drukken.

Deze druk wordt ook wel een hydrostatische druk genoemd. Als het om de hydrostatische druk van lucht gaat, dan spreken we ook wel over de luchtdruk.

Lage- en hogedrukgebieden

Door naar het weer. De luchtdruk an sich heeft nog weinig met het weer te maken. Als we naar het weerbericht kijken op televisie dan zien we de weerman ter plaatse de hogedrukgebieden en lagedrukgebieden op de kaart aanwijzen. Vaak zegt hij het volgende:

Dankzij een hogedrukgebied is het mooi weer …

of:

We hebben last van lagedrukgebieden en dus van slecht weer …

Laten we kort kijken naar hoe de vork hier in de steel zit.

Hoge- en lagedrukgebieden ingetekend op de kaart. Bron: KNMI

Lucht wordt verwarmd door de zon. Hierdoor gaat deze stijgen – warme lucht stijgt immers op. Op een bepaald moment is er op een bepaalde plek te ‘weinig’ lucht. Als dit op grote schaal gebeurt, ontstaat er een lagedrukgebied.

Op grote hoogte koelt deze lucht langzaam maar zeker af, maar is dan alweer op een andere plek beland, doordat er op hoogte een stroming staat. Koudere lucht zakt, met als gevolg dat er daar een hogedrukgebied ontstaat.

We weten ook dat als lucht stijgt, de lucht langzaam maar zeker afkoelt, er wolken ontstaan en mogelijk zelfs buien. Op het moment dat dit proces op veel grotere schaal plaatsvindt, ontstaat er een depressie en mogelijk zelfs een storm (en in de tropische gebieden kan dat vaak een storm in de vorm van een orkaan zijn).

Een lagedrukgebied gaat dus in de meeste gevallen gepaard met slecht weer: ofwel buien, ofwel regen, ofwel stormachtig weer.

Bij een hoog gebeurt precies het omgekeerde. De lucht daalt, dus warmt relatief gezien steeds verder op, waardoor deze meer vocht kan bevatten. De wolken (die feitelijk niets anders zijn dan waterdruppeltjes) verdwijnen dan weer en het klaart op.

Een hogedrukgebied gaat dus meestal gepaard met mooi weer.

Dit is een wetmatigheid die door de zeezeilers van honderden jaren geleden gretig is gebruikt om te weten wat voor weer eraan zit te komen!

Daar hadden ze dus wel een meetinstrument voor nodig. Dat is de barometer! Straks gaan we kijken naar welke barometers er bestaan. Maar eerst nog even verder over de luchtdruk… 😉

Eenheden en omrekenen

De luchtdruk wordt gemeten in verschillende eenheden, die vanuit vroeger uit zo gegroeid zijn:

  • Millimeters kwikdruk – vanuit de tijd van de kwikbarometers (die leggen we straks uit!);
  • Atmosfeer – een verouderde eenheid voor luchtdruk;
  • Millibar – een redelijk moderne maar toch iets verouderde versie van de luchtdruk;
  • Hectopascal – een waarde die identiek is aan de millibar en vandaag de dag volop gebruikt wordt.

De hectopascal, die ook wel hPa wordt genoemd, is de zogeheten SI-eenheid: de officiële eenheid in het stelsel van eenheden. Het omrekenen van eenheden kan middels verschillende formules.

De luchtdruk op hoogte: omrekenen naar zeeniveau

We kennen in het weer twee soorten luchtdruk: de absolute luchtdruk en de relatieve luchtdruk. De stand die door de barometer wordt aangegeven wordt ook wel absolute luchtdruk genoemd. Maar wat is de relatieve luchtdruk dan?

Daarvoor moeten we eerst even kijken naar hoe de luchtdruk precies werkt.

Zoals we al schreven neemt de luchtdruk af met de hoogte. Dat komt doordat er hoe hoger je bent steeds minder lucht boven je hangt die richting het aardoppervlak wordt getrokken.

Het gevolg is dus inderdaad een lagere luchtdruk hoe hoger je komt.

Dit is ook meetbaar op de barometer, want een weerstation op een berg van 3,5 kilometer hoogte zal per definitie een lagere luchtdruk aangeven dan een station op 10 meter hoogte – omdat er hoe dan ook minder lucht aanwezig is bij het bergstation.

Als we barometrische waarden met elkaar willen vergelijken kan dat dus niet.

De relatieve luchtdruk is daar een oplossing voor. Bij deze luchtdruk wordt de absolute waarde omgerekend naar een waarde ten opzichte van een standaard hoogte. Dat is in het geval van de huidige stand van zaken in het weer meestal altijd het zeeniveau. Op die manier zijn alle barometerstanden goed met elkaar te vergelijken en kunnen de posities van hoge- en lagedrukgebieden worden vastgesteld.

Soorten barometers

Dan nu door naar de soorten barometers die er bestaan 🙂

Kwikbarometer

De meest beroemde en toch stiekem wel een beetje beruchte soort barometer is de zogeheten kwikbarometer.

Het is een glazen buis gevuld met kwik die wordt beïnvloed door de luchtdruk.

Afhankelijk van de luchtdruk verandert de ‘hoogte’ van het kwik: de eenheid van meten is dan ook millimeters kwik. Deze hoogte valt om te rekenen naar een luchtdruk in hectopascal.

Het is een vrij beruchte barometer vanwege een aantal redenen:

  • De buis is van glas waardoor de barometer behoorlijk breekbaar is;
  • Kwik is giftig voor mensen waardoor het geen prettig middeltje is;
  • Kwik is duur, waardoor het geen goedkope barometer is;
  • en nog meer redenen!

Daarom zie je dat een kwikbarometer vandaag de dag toch een soort ‘ouderwets’ instrument is dat veelal door verzamelaars wordt tentoongesteld. Uiteraard vind je dergelijke barometers ook in musea die op het weer geënt zijn. Ook bij weerinstituten zoals het KNMI zullen nog wel dergelijke barometers hangen. Ook op sommige middelbare scholen hangen er nog kwikbarometers, al is het maar de vraag of dat wel zo’n enorm goed idee is… maar dat is niet het punt van dit artikel 🙂

Een donderglas. Auteur: Saperaud op Wikipedia (ongewijzigd), licentie: CC BY-SA 3.0

Donderglas

Eén van de meest beruchte soorten barometers is het donderglas.

Het is geen normale barometer in de zin van dat je er een concrete luchtdrukstand op kunt aflezen. Wel kun je ermee bepalen of de luchtdruk stijgt of daalt.

Alles draait om het natuurkundige principe van evenwicht.

Dat is namelijk overal in de natuur aanwezig. Wordt het verstoord, bijvoorbeeld door de atmosfeer zelf, dan zal de natuur altijd proberen om het evenwicht te herstellen.

Op het moment dat je het donderglas vult – vaak met water gekleurd door een kleurstof – is het glas zelf gevuld met lucht die een bepaalde luchtdruk heeft. Laten we nu uitgaan van de standaarddruk van circa 1000 hPa, maar het is echt de luchtdruk van het moment van vullen.

Het water scheidt vervolgens de luchtdruk in het glas van de druk van de atmosfeer aan de buitenkant.

Op het moment van vullen is dit een perfect evenwicht, want de druk binnen én de druk buiten zijn gelijk aan elkaar.

Maar zoals we van de luchtdruk weten, verandert deze nog wel eens. Dankzij een hogedrukgebied wordt de luchtdruk hoger of door een lagedrukgebied gaat de luchtdruk omlaag. Het evenwicht tussen beide ‘compartimenten’ verdwijnt dan…en dat moet worden hersteld.

Dat gebeurt doordat het waterniveau zich aanpast.

Op het moment dat de luchtdruk stijgt, dan is de druk in het donderglas ‘te laag’ voor zijn omgeving. De lucht van buiten drukt het water in de tuit dus omlaag. Het gevolg is dat er voor de hoeveelheid lucht binnen het glas minder ruimte is, waardoor de luchtdruk toeneemt. Dit proces stopt totdat de luchtdruk hier weer gelijk is aan de buitendruk.

Je kunt je voorstellen dat bij een dalende luchtdruk precies het tegenovergestelde gebeurt. Dat is de reden waarom het donderglas zo berucht is: op het moment dat de luchtdruk heel snel daalt, bijvoorbeeld bij een zware onweersbui (de zogeheten onweersneus) of een zware storm … dan kan het zomaar gebeuren dat het glas overloopt!

Als je weet bij welke luchtdruk je het glas hebt gevuld, dan kun je een inschatting maken of de luchtdruk lager is of hoger dan dat moment. Op het moment dat het waterniveau in de tuit lager is dan het waterniveau in het glas, dan is de luchtdruk buiten hoger dan deze druk. Staat het water in de tuit hoger dan in het glas zelf, dan is de luchtdruk buiten lager.

Als je het glas vult bij 1000 hPa, dan heb je dus een behoorlijk realistische maar niet zo accurate barometer. Maar dat is niet erg – vrijwel iedereen met een donderglas heeft ‘m om het plezier 😉

Het weer volgen heeft zo z’n specifieke charmes… 🙂

Auteur: ReneBNRW, licentie: CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication

Stormglas

Een andere vorm van een niet-accurate-maar-wel-leuke barometer is het stormglas.

Dit glas lijkt op het donderglas maar werkt net iets anders.

In het stormglas bevindt zich een oplossing van onder andere kamfer en alcohol.

Bij helder en rustig weer is de vloeistof helder, maar op het het moment dat de luchtdruk daalt wordt het een ander verhaal.

Er vormen zich dan kristallen in het stormglas, zoals we op de foto kunnen zien.

Het is geen ‘handige’ barometer omdat het instrument ook door de temperatuur wordt beïnvloed. Bij een verschillende temperatuur vormen de kristallen pas bij een verschillende luchtdruk.

Daardoor is het niet in te zetten als ‘echte’ barometer.

Het is daarom ook een nice to have, maar absoluut wel een mooi instrument! 🙂

Een barograaf. Auteur: Saperaud op Wikipedia (afbeelding ongewijzigd), licentie: CC BY-SA 3.0.

Barograaf

Een analoge barometer laat natuurlijk keurig netjes zien wat de luchtdruk is… maar voor het bijhouden van weerreeksen is het natuurlijk wel handig dat het ook ergens op papier gezet wordt.

Vind maar eens een mens die zo gek genoeg is om 24 uur per dag, zeven dagen in de week de barometer in de gaten te houden 🙂

Zelfs in wisseldienst krijg je dat niet voor elkaar.

De barograaf is een uitvinding die helpt bij het bijhouden van de luchtdruk. Het is een instrument dat een draaiende cilinder heeft waarop millimeterpapier is afgedrukt. Op dit papier staan de verschillende luchtdrukken weergegeven.

Een barometer drijft vervolgens een veer aan die op een bepaald niveau komt te staan dat correspondeert met de actuele luchtdruk.

De veer heeft een ‘pennetje’ in zich dat vervolgens de actuele luchtdruk op het papier tekent.

Hierdoor kan de luchtdruk de hele dag door worden bijgehouden.

Vaak wordt het papier van de barograaf dagelijks afgescheurd en verwerkt. 🙂

Moderne weerstations: een elektrische barometer

Geen van deze barometers vinden we terug in de moderne weerstations die we op onze website reviewen. Vandaag de dag wordt er een elektrische barometer gebruikt.

Dankzij het elektrische mechanisme kan een stroompje dat wordt opgewekt vertaald worden naar de actuele luchtdruk.

Dergelijke barometers worden vandaag de dag erg klein gemaakt: sommige zijn zelfs kleiner dan 0,1 millimeter. Ze zijn daarom erg geschikt voor het installeren in weerstations en – vandaag de dag soms zelfs belangrijker – in smartphones!

We hopen dat je dankzij dit artikel wat meer op de hoogte bent geraakt over de luchtdruk en de barometers die er bestaan. 🙂 Heb je vragen? We beantwoorden ze graag! Laat hieronder je reactie achter en we proberen zo snel mogelijk te antwoorden.

Bedankt voor het delen

Wat vind je van dit artikel? Laat je reactie achter!

We nodigen je uit om de positieve en negatieve punten te noemen. Een onderdeel van onze partner Bliksemdetectie.nl