大气压为什么夏低冬高？

温度、湿度与大气压力的关系

湿度越高，大气压力越大。

初中物理告诉我们:“大气压力的变化与天气密切相关。一般来说，晴天的气压比阴天高，冬天的气压比夏天高。”这个问题可以归因于温度、湿度和大气压力之间的关系。

我们通常所说的大气层是地球周围的整个空气层。它不仅含有氮、氧和二氧化碳，还含有水蒸气和灰尘。我们称含有少量水蒸气(即低湿度)的空气为干燥空气，而含有较多水蒸气(即高湿度)的空气为潮湿空气。不要认为“干”的东西一定比“湿”的东西轻。事实上，干燥空气的分子量是28.966。水蒸气的分子量是18.016，所以干燥的空气分子比水蒸气分子重。在相同的条件下，干燥空气的密度也高于水蒸气的密度。水蒸气的密度只有干燥空气的62%左右。

应该说，由于大气是在地球周围的一个开放空间中，没有特定的边界来限制它的运动范围，它不同于封闭容器中的气体。对于装有空气的封闭容器，只要容器中的气体不饱和，当我们向容器中输入水蒸气时，气体的压力必然会增加。大气条件不是。当某一地区的大气湿度因自然或人为因素而增加时，该地区的“湿空气”分子(包括空气分子和水蒸气分子)必须扩散到周围地区。因此，该地区大气中的“干燥空气”含量将小于周围地区。含水量高于周围地区。这就像棉籽混入大豆时混合物的密度比大豆低一样，所以这个地区的湿空气密度比其他地区的干空气密度低。这样，该区域每单位底部面积的空气柱的重量低于其他干燥空气区域的相同空气柱的重量，这告诉我们大气压力随着空气湿度的增加而降低。对于阴天和晴天，事实上阴天的空气湿度比晴天高，所以阴天的气压比晴天低。

我们知道气体分子的“碰撞”是气体压力的根本原因。因此，我们也可以解释大气压力随空气湿度的变化。根据气体分子运动的基本理论，气体分子的平均速度:

气体分子的平均动量(仅考虑它们的大小)

由此可见，平均质量大的气体分子的平均动量也很大(在一些文献(1)中说“干燥空气的平均速度也大于湿空气的平均速度”是不正确的)。对于相同条件下的空气和湿空气，由于空气中气体分子的密度和平均质量都大于湿空气，并且干空气分子的平均动量也大于湿空气，所以小湿度的干空气压力大于大湿度的湿空气压力。

当我们加热一个装有空气的密闭容器时，它的压力肯定会增加。大气层的情况不同。当某一地区的大气温度由于某些因素而上升时，将不可避免地引起空气体积的膨胀，空气分子将不可避免地扩散到周围地区。如果温度高，气体分子肯定会移动得更快，这将成为推动压力增加的因素。另一方面，随着温度的升高，气体分子会扩散到周围地区。然后，该区域中气体分子的数量将减少，从而形成导致压力降低的因素。实际情况是上述两个对立因素共同作用的结果。至于这两个因素中哪一个起主要作用，我们不妨看看大陆和海洋的气压随温度变化的实际情况。我们说夏季大陆的温度比海洋高，由于大陆的空气扩散到海洋，大陆的气压比海洋低。冬天，大陆的气温低于海洋，因为海洋上的空气扩散到大陆，大陆上的气压高于海洋上的气压。因此，扩散在温度变化和分子扩散这两个因素中起着主要的决定性作用。应该指出，这里的扩散指的是空气的横向流动。因为空气的垂直流动不能改变垂直空气柱的重量(一些文献(2)描述了由于空气起伏引起的温度引起的气压变化，这是不合适的)，因此气压(由于高度变化对重力加速度g的影响)不能完全改变。

由于地球上的大气总量基本上是恒定的，当一个区域的温度升高时，另一个区域的温度通常会随之降低，这使得高温空气有可能扩散到低温。作为扩散的结果，高温下的气压通常低于低温下的气压。当我们居住的北半球是太阳热量最多的仲夏时，南半球是太阳热量最少的冬天。此时，由于空气从北半球扩散到南半球，北半球的气压低于南半球。但是，由于空气总量基本相同，此时北半球的气压将低于标准大气压，南半球的气压肯定会高于标准大气压。同样，空气的反向扩散会使北半球的气压高于冬季的标准气压。因此，北半球冬季的大气压力将高于夏季。