Õhu liikumise ja õhurõhu seos

Iga asi, millel on kaal, avaldab enda all asuvale pinnale rõhku. Atmosfääri õhusammas, mille põhja pindala on 1 cm², kaalub umbes ühe kilogrammi. Kui sirutad oma käe ette, on su peopesal umbes 100 kg õhku. See surub käele teatud jõuga, mida nimetatakse õhurõhuks. Kui arvestada, et inimkeha pindala on umbes 1,6 m², rõhub õhk sellele umbes 16-tonnise raskusega. Me ei tunne seda raskust, sest esiteks oleme sellega harjunud ja teiseks surub õhk meie peale igast suunast, mitte ainult ülevalt. Kehasisene rõhk pressib samal ajal väljast tulevale survele vastu. Seega tavaliselt me õhurõhku ei taju, küll aga võime märgata õhurõhu muutumist. Näiteks lennukiga lennates lähevad kõrvad rõhu muutumise tõttu lukku, samuti sukeldudes. Seega määrab õhurõhu kõrgus merepinnast, aga ka temperatuur. Õhurõhk mõjutab omakorda märgatavalt ilma, sest rõhkude erinevus paneb õhu liikuma.

Õhkkonna ülemised kihid rõhuvad oma raskusega alumistele ja seega on maapinna lähedal õhk tihedam. Tihedusest tuleneb aga see, kui suurt rõhku õhk aluspinnale avaldab. Külm õhk on tihedam kui soe ja avaldab seetõttu ka suuremat rõhku. Kui temperatuur tõuseb, muutub õhk hõredamaks ja kergemaks ning selle rõhk väheneb. Õhurõhu mõõtühik on millimeetrit elavhõbedasammast (mm Hg), millibaar (mbar) või hektopaskal (hPa).

Õhurõhu kõikumine maapinna lähedal ei ole suur ega mõjuta kuigivõrd meie organismi.

Hoopis rohkem muutub õhurõhk kõrguse kasvades. Maalähedases õhukihis alaneb see iga 100 m tõusu kohta keskmiselt 13 mbar ehk 10 mm Hg.

Õhurõhu kiiret alanemist kõrguse kasvamisel tajuvad selgelt mägimatkajad, eriti alpinistid. Juba 3000 m kõrgusel üle merepinna muutub hingamine hõreda õhu tõttu raskemaks. Õhus on küll sama palju hapnikku kui madalamal, aga seda on keerulisem omastada, sest õhk on hõre. Mägirahvad maailma eri piirkondades on väiksema hapnikuhulgaga kohanenud erinevatel viisidel. Näiteks šerpad (Himaalaja mäestikus elav rahvas) hingavad kiiremini, aga Andides elavatel rahvastel on suuremad kopsud ja veres kõrgem hemoglobiinitase, et hapnikku paremini omastada. Alpinistid, kes alistavad maailma kõrgemaid tippe, kasutavad suurtes kõrgustes hapnikumaske. Mõnikord kasutavad hapnikumaske ka langevarjurid, kuid tegelikult läheb seda vaja vaid lennukis. Kui langevarjur juba lennukist välja hüppab, viibib ta hõreda õhuga kõrgusel vaid põgusalt ning ei vaja lisahapnikku. 

Avakosmoses ei ole õhku ega rõhku, kuid inimese organismil on ikkagi teatud siserõhk. Seetõttu saavad astronaudid viibida kosmoses ainult spetsiaalsetes skafandrites, mis on õhku täis pumbatud. Skafandris tekitatakse rõhk, mis on meile harjumuspärane ja ei lase inimese kehal „plahvatada″.

Temperatuur, õhurõhk ja pilved

Mida soojem õhk, seda hõredam see on. Hõredam õhk avaldab aluspinnale väiksemat survet kui külm ja tihe õhk. Kui päike maapinda soojendab, hakkab õhk paisuma ja tõusma, tekib madalrõhuala. Tõustes õhk jahtub. Jahedam õhk mahutab vähem veeauru kui soojem õhk, seetõttu hakkab veeaur õhus kondenseeruma (vesi läheb gaasilisest olekust vedelasse) ja tekivad pilved ning sademed.

Tihedam ja raskem jahe õhk omakorda laskub. Tihedam õhk avaldab maapinnale rohkem survet, mistõttu kujuneb kõrgrõhuala. Laskudes õhk soojeneb ja mahutab rohkem niiskust, mistõttu laskuvate õhuvoolude korral on taevas selge ja õhk maapinna lähedal kuiv. 

Õhu liikumine Maal

Kui õhk liiguks ainult vertikaalselt, oleks polaaralad talumatult külmad, ekvatoriaalalad aga väga kuumad. Ekvaatorist pooluste poole liikudes alaneks temperatuur ühtlaselt. Õhu liikumine maapinnaga paralleelselt ühtlustab temperatuuri väiksemate ja suuremate laiuskraadide vahel. Ekvaatori kohal soojenenud õhk liigub põhja või lõuna poole ja viib endaga soojust kaasa, polaaralade külm õhk jahutab ekvaatori poole liikudes neid alasid, mida oma teel ületab. 

Külmade ja soojade alade vahel kujuneb kaks vastassuunalist õhuvoolu. Üks neist liigub kõrgel ja teine madalal, maapinna kohal (joonis). Selline horisontaalne õhuvool võib ulatuda tuhandete kilomeetriteni. Samal ajal õhk ka tõuseb ja laskub. See liikumine ei ületa harilikult troposfääri paksust, mis on Eesti kohal umbes 11 km. 

Õhu paneb liikuma õhurõhkude erinevus. Maapinna kohal rõhkude erinevuse tõttu liikuvat õhku nimetatakse tuuleks. Tuul puhub alati kõrgrõhualalt madalrõhualale. Kui õhk voolab kõrgema rõhuga alalt madalama rõhuga alale, põhjustab see liikumine omakorda õhurõhu muutumist. Seal, kust õhk ära voolab, rõhk alaneb. Kuhu aga õhku juurde tuleb, seal rõhk suureneb. Seega, kui ühes kohas õhurõhk tasakaalustub, tekivad erinevused naaberalal. Selline pidev õhurõhu muutumine ei lase õhul seisma jääda, vaid sunnib seda aina edasi liikuma.

Õhu liikumine on tegelikult veelgi keerukam, sest tuulte suunda mõjutab Maa pöörlemine ja nende tugevust õhu hõõrdumine aluspinnal. Õhu tõusmine ja laskumine oleneb ka mäestikest, eriti siis, kui need ristuvad õhu liikumise suunaga. 

Mussoonid on püsivad tuuled, mis vahemikus 20° N ja 15° S puhuvad suvel ja talvel vastassuunast. Nende abil toimub õhuvahetus kahe poolkera vahel. Mussoontuuled tekivad seetõttu, et mandrite ja ookeanide kohal kujuneb talve- ja suvepoolaastal väga erinev õhutemperatuur ja seetõttu ka erinev õhurõhk. Suurt jõudu lisab mussoontuultele lõuna- ja põhjapoolkera erinev soojenemine ja jahtumine.

Juunis-juulis soojeneb Euraasia manner kiiresti ja selle kohal kujuneb madalrõhuala. India ookeani kohal on samal ajal kõrgrõhuala, sest ookean on jahedam kui maismaa. Õhk hakkab liikuma kõrgrõhualalt madalrõhualale ehk ookeanilt mandrile. India ookeani vesi on siiski piisavalt soe ja aurub tugevasti ning mandri kohale liigub niiske õhk. Kui ookeanilt tulev niiske õhk jõuab Himaalaja mäestikuni, hakkab see tõusma ning õhu temperatuur langeb. Õhk küllastub kiiresti veega ja algab sajuperiood, mis on eriti selgelt välja kujunenud Indias, Kagu-Aasias ja Hiina tasandikualadel.

Jaanuaris on olukord vastupidine: enamik põhjapoolkera mandritest on kõrgrõhkkondade mõju all, sest seal on talv ja suur maamassiiv jahtub tugevalt. Samal ajal on lõunapoolkeral päike seniidis ja India ookeani kohal tekib madalrõhuala. Õhk liigub taas kõrgrõhualalt madalrõhualale ehk külm ja kuiv mandriline õhk liigub ookeani poole. Õhk muutub kõrbeid (Gobi kõrb, Taklimakani kõrb) ületades ja mägedest laskudes aina kuivemaks. Talvine mussoon ei ole eriti märgatav, sest ei too endaga ekstreemset ilma. 

Tavainimesele tähendab mussoon eelkõige suvist sajuperioodi. Maailma suurima rahvaarvuga riigid Hiina ja India, aga ka paljud teised rahvarohked riigid Kagu-Aasias sõltuvad mussoontuultest ja vihmast, mis need India ookeanilt endaga kaasa toovad. Nõrgemad mussoontuuled varustavad veega paljusid Ida- ja Lääne-Aafrika riike. Seega oleneb umbes poole Maa rahvastiku eluolu suvistest mussoontuultest.

Mõnikord on mussoon tugevam kui tavaliselt ja tekitab suuri üleujutusi. Mõnikord mussoon aga hoopis hilineb, põhjustades põuda. Näiteks 2009. aastal oli suvine mussoon Indias tavalisest veerandi jagu nõrgem ja neljandik India osariikidest kannatas põua käes. 2012. aasta hilinenud ja nõrgad mussoonid kergitasid toiduainete hindu, sest samal ajal oli põud ka Ameerika Ühendriikides. Sellistes olukordades korraldavad hindu preestrid mitmesuguseid tseremooniaid, et vihma välja kutsuda (veetünnis palvetamine, konnade pulm). Põhjused, miks mussoonid hilinevad või on tavalisest veerohkemad, ei ole päriselt selged, kuna õhu liikumist ja sademete hulka mõjutab väga palju tegureid (õhurõhk, taimestik, albeedo, tuuled jne).