大氣壓(Atmospheric pressure)，又稱大氣壓強，簡稱氣壓，是指單位面積上承受大氣柱的重量。氣象上常用毫巴或水銀柱高度的毫米數表示。一個標準大氣壓力是1013.2毫巴，或相當于760毫米高的水銀柱。大氣壓的國際制單位是帕斯卡，簡稱帕，符號是Pa。氣象學中，人們一般用千帕（kPa）、或使用百帕（hpa）作為單位。其它的常用單位分別是：巴（bar，1bar=100,000帕）和厘米水銀柱（或稱厘米汞柱）。
大氣壓從空氣分子運動觀點出發，它是空氣的分子運動與地球重力場兩者綜合作用的結果。在這綜合的作用下，許多空氣分子在每瞬時平均對單位面積的平面所施的撞擊力就表現為氣壓。空氣分子密度大的地方，也是空氣分子平均動能大的地方，因此，撞擊力就大，故氣壓也大。
1643年，托里拆利實驗中，玻璃管中水銀的重量與大氣向盆子中水銀施加的重量完全相等，從而測出了大氣壓大小為76 cm高的汞柱所產生的壓強。之后的1654年，馬德堡半球實驗中，若把半球的空間抽成真空，就需再用十六匹馬才能拉開，它證明了大氣壓的存在和威力。大氣壓不僅隨高度變化，也隨溫度和濕度而異。氣壓隨高度的增加而減小，這是由于隨著高度增加，上方空氣柱的質量減少導致的。氣壓的變化與天氣變化密切相關，與人們日常工作和生活息息相關，比如氣象學家利用大氣壓的變化來預測天氣，在食品工業中，可以通過降低氣體壓力形成真空來延長保質期等。
概念
含義
大氣壓是指單位面積上承受大氣柱的重量，氣象上常用毫巴或水銀柱高度的毫米數表示。一個標準大氣壓力是1013.2毫巴，或相當于760毫米高的水銀柱。因離地愈高，氣壓愈低，這是由于隨著高度增加，上方空氣柱的質量減少導致的，故可根據氣壓在垂直方向上的變化測算高度。在水平方向上，氣壓的差異能引起空氣的流動，氣壓的水平差異是風的主要驅動力，高壓區的空氣向低壓區流動形成風。這種流動遵循氣壓梯度力的原理，并受到地球自轉產生的科里奧利力等因素的影響。從空氣分子運動觀點出發，大氣壓是空氣的分子運動與地球重力場兩者綜合作用的結果。
常見單位
大氣壓的國際制單位是帕斯卡，簡稱帕，符號是Pa 。氣象學中，人們一般用千帕（kPa）、或使用百帕（hpa）作為單位。其它的常用單位分別是：巴（bar，1bar=100,000帕）和厘米水銀柱（或稱厘米汞柱）。
相關概念
標準大氣壓
在物理學中，標準大氣壓是海平面大氣質量和重力場等因素在常規條件下的綜合體現，把緯度為45度海平面（即海拔高度為零）上的常年平均大氣壓力規定為1標準大氣壓（atm）。此標準大氣壓為一定值。其值為 1標準大氣壓=760毫米汞柱=1.033工程大氣壓=1.013×10^5帕=0.10133MPa。
大氣壓的單位有毫米和毫巴兩種：以水銀柱高度來表示氣壓高低的單位，用毫米（mm）。例如氣壓為760毫米，就是表示當時的大氣壓強與760毫米高度水銀柱所產生的壓強相等。另一種是天氣預報廣播中經常聽見的毫巴(mb)。它是用單位面積上所受大氣柱壓力大小來表示氣壓高低的單位。1毫巴=1000達因/平方厘米(1巴=1000毫巴)。因此，1毫巴就表示在l平方厘米面積上受到l000達因的力。氣壓為760毫米時相當于1013.25毫巴，這個氣壓值稱為一個標準大氣壓。
真空
真空理論認為，在給定的空間內低于一個大氣壓的稀薄氣體狀態，稱為真空狀態。與通常的大氣狀態相比較，真空狀態主要有下述兩個基本特點。
(1) 真空狀態下，氣體壓力低于一個大氣壓。因此，地球表面的各種真空容器必將承受到大氣的壓力，顯然，壓力差的大小由容器內外的壓力值決定。由于作用在地面上的大氣壓約為101325N/m2，當容器內壓力很小時，則容器所承受的壓力可達到一個大氣壓。
(2) 真空狀態下，單位體積的氣體分子密度小于大氣壓下氣體分子密度。因此，分子之間、分子與電子、離子等其他物質之間，以及分子與容器壁等各種表面之間相互碰撞次數相對減少，氣體分子的平均自由程 (氣體分子連續碰撞之間飛行距離的統計平均值)增大。
絕對壓力與相對壓力
直接作用于容器或物體表面的壓力，稱為“絕對壓力”，絕對壓力值以絕對真空作為起點，符號為 PABS。用壓力表、真空表、U形管等儀器測出來的壓力叫“表壓力”(又叫相對壓力)，“表壓力”以大氣壓力為起點，符號為 Pg。相對壓力又稱為表壓力，通常是在沒有真空的情況下測量的，壓力儀表顯示的壓力就是表壓力(相對壓力)，是指測量點的真實壓力與周圍大氣壓之間的差值。
三者之間的關系是：PABS=B（大氣壓）+ Pg，壓力的法定單位是帕(Pa)，大一些單位是兆帕(MPa)=106Pa。
在舊的單位制中，壓力用 kgf/m2(公斤/平方厘米) 作單位，1gf/cm2=0.098MPa。
表壓(相對壓力)單位：MPa(G)，絕對壓力單位:MPa(A)。
絕對壓力量測使用的壓力儀表叫做絕壓表，在大氣中，不加任何壓力時，儀表指示儀表所在地的大氣壓(此為變量，根據儀表所在地的海拔決定指示的數值，當力值為絕對真空時儀表的讀數為零，絕對壓力不存在負值。
發現歷程
17世紀，意大利物理學家伽利略·伽利萊（Galileo?Galilei）發現一臺抽水機至多能把水抽10米高，無論怎樣改進抽水機，也不能把水抽得再高了。伽利略設想，可能是因為自然界害怕真空是有限度的，這個限度可以用水柱的高度量出來。
1643年，埃萬杰利斯塔·托里拆利(Evangelista Torricelli）在佛羅倫薩做了著名的“托里拆利實驗”，成功測出了大氣壓，即76cm高的汞柱能夠產生的壓強，它的實驗否定了亞里士多德的自然界“厭惡真空”的說法，確證了“空氣海”理論，托里拆利成為首位測量出大氣壓數值的科學家。
1654年，馬格德堡市長奧托·馮·格里克（Otto von Guericke）于羅馬帝國的雷根斯堡 (今德國雷根斯堡)進行的一項科學實驗，將兩個銅質半球密封后抽真空，使用十六匹馬分為兩支隊伍朝相反方向拉拽仍無法分開，充分證明了大氣壓的存在和威力，這個實驗也叫馬格德堡半球實驗。
形成原理
微觀
從微觀上來看，大氣壓產生的原理可以通過分子動理論解釋。由于氣體是由大量無規則運動的分子組成，這些分子會不斷地與周圍的物體發生碰撞。每次碰撞，空氣分子都會給予物體表面一個沖擊力，大量空氣分子持續碰撞的結果就體現為大氣對物體表面的壓力，從而形成大氣壓。同時，單位體積中含有的分子數越多，相同時間內空氣分子對物體表面單位面積上的碰撞次數也就越多，產生的壓強也越大。
宏觀
從宏觀上來看，大氣壓的產生與重力和空氣的流動性有關。由于地球對空氣的吸引作用，空氣在地面上受重力的作用，從而產生了垂直向下的壓力。這時，需要有物體或地面來支持這些受到壓力的空氣。這些支撐著大氣的物體和地面就會受到大氣壓力的作用。單位面積上受到的大氣壓力就是大氣壓強。此外，地球上的空氣密度并不是均勻的。靠近地表的空氣密度較大，壓強也較大。而高層的空氣稀薄，密度較小，壓強也較小。這與氣體壓強的微觀解釋相一致。
測量方法
實驗測量
大氣壓的測量儀器很多，按照測量原理分，通常可以分為液體氣壓儀器、彈性元件氣壓儀器、氣體氣壓表、沸點氣壓表和固體壓力氣壓表。常用的測量方法包括力平衡的方法，另外還有諧振式和氣體式等。常用的測壓傳感器主要有利用液體壓平衡原理的水銀氣壓表，利用彈性力平衡的空盒氣壓表（計）、電容式空盒氣壓傳感器、差動變壓式空盒氣壓傳感器、振弦式空盒氣壓傳感器、硅壓阻氣壓傳感器，應用諧振方法的振筒式壓力傳感器、石英諧振和硅諧振式壓力傳感器等。
以經典托里拆利的實驗為例，它是這樣進行的：先將一根長度為1米的玻璃管灌滿水銀，然后用手指頂住管口，將其倒插進裝有水銀的水銀槽里。當他放開手指后，可以看到管內部頂部的水銀下落，留出一片空間，而下面的部分則仍然充滿水銀。為了進一步證明管中水銀面上部分確實是真空，托里拆利進行了改進。他在水銀槽中將水銀面以上直到缸口注滿清水，然后緩緩提起玻璃管。當玻璃管的管口提高到水銀和水的界面以上時，管中的水銀迅速瀉出，同時水向上沖入管中，直到達到管的頂端。由此可見，原先管內水銀柱以上部分確實是空無所有的空間。汞柱和現在的水柱都不是被真空力所吸引住的，而是被管外水銀面上的空氣重量所托住的。
計算測量
由于氣體分子沿各個方向運動的概率是相等的所以在同一處向各個方向的壓強是相同的。由理想氣體狀態方程 pV=vRT(v為摩爾，R為普適氣體常量)，因v=N/Na(N表示體積V中的氣體分了總數，Va為阿莫迪歐·阿伏伽德羅常數)，并引入另一普適常量k(稱為玻爾茲曼常量，k=R/Na)，可得 pV=nkT，其中n=N/V是單位體積內氣體分子的個數，也叫氣體分子數密度。因而我們也可以說氣體壓強取決于氣體的分子數密度和溫度。這不僅適用于一般容器內的氣體壓強，也適用于地球表面附近的大氣壓強。
影響因素
海拔和大氣壓之間存在密切的關系。由于地平線上的大氣壓是一個標準大氣壓，而海拔越高，大氣壓強越小。
根據實驗和測量數據，海拔與大氣壓的之間的關系可以用以下公式表示：P0=P-ΔP，其中P0表示海拔為0時的氣壓，P表示任意地方的大氣壓，ΔP表示氣壓差，Δh表示與0平均海拔之間的差。
這個公式揭示了海拔對大氣壓的影響：隨著海拔的升高，大氣壓強逐漸減小。這是因為隨著海拔的升高，大氣層的高度也在升高，但是大氣的密度并沒有改變，因此大氣對地面施加的壓力就減小了。
相關定律
波義耳-馬略特定律
波義耳和埃德姆·馬略特共同研究了氣體的性質和壓強，并在各自的實驗中獨立發現了氣體壓力與體積之間的關系。波義耳于1660年代初期開始實驗，并在1662年發表了關于氣體壓力與體積的定律的論文。馬略特在1661年發現了相同的定律，并在1669年發表了他的研究結果。他們得出 對于一定質量的氣體，若溫度保持不變，則氣體的壓力和體積的乘積為常數，即：pV=C(常數)。
蓋·呂薩克定律
1804年8月2日，約瑟夫·路易·蓋-呂薩克和法國化學家比奧為了研究大氣現象和地磁的有關問題，親自升到高空中去采集樣品。他們用浸有樹脂的密織綢布做成了一個巨大的氣球，不斷往氣球里充進氫氣，然后一同坐進氣球下面懸掛的圓形吊籃里，經過他們的努力，最終提出了蓋·呂薩克定律，即對于一定質量的氣體，若其壓力維持不變，則氣體的體積與其開爾文成正比，即：V/T=C(常數)。
查理定律
1746--1823期間，查理通過實驗發現，一定質量的氣體，當其體積一定時，它的壓強與熱力學溫度成正比。對于一定質量的氣體，若其體積維持不變，則氣體的壓力與其絕對溫度成正比，即：P/T=C(常數)。
阿伏加德羅定律
1811年由意大利化學家阿莫迪歐·阿伏伽德羅提出，對于等體積的任何氣體，在相同溫度和相同壓力下均有相同的分子數。這一定律也可以表達為在相同溫度和相同壓力下，具有相同分子數的不同種類的氣體占據相同的體積。在標準狀態下，1mol 任何氣體的體積稱為標準摩爾體積，V=2.24x10-2m3摩爾1，1mol 任何氣體的分了數目稱為阿伏伽德羅常數Na，Na=6.022x1023mol-1。
道爾頓分壓定律
約翰·道爾頓分壓定律是道爾頓于1801年提出的，這是理想氣體的壓強遵循的一個定律，即相互不起化學作用的混合氣體的總壓力等于各種氣體分壓力之和，p=p1+p2+pn。這里所說的某一組分氣體的分壓力，是指這種氣體單獨存在時所能產生的壓力。道爾頓分壓定律表明各組分氣體壓力的獨立性和線性可重疊性，上述定律可以用理想氣體狀態方程描述：pV=m/M.RT，式中，m為氣體的質量 (kg) ; M為摩爾質量 (kg/摩爾) ; R為氣體常數[8.3144J/ (mol.k）。
研究與應用
研究
大氣壓和人體健康
氣壓對人體生理的影響主要是影響人體內氧氣的供應。人每天需要大約750毫克的氧氣，其中20%為大腦耗用，因腦需氧量最多。當自然界氣壓下降時，大氣中氧分壓、肺泡的氧分壓和動脈血氧飽和度都隨之下降，導致人體發生一系列生理反應。
以從低地登到高山為例，因為氣壓下降，機體為補償缺氧就加快呼吸及血循環，出現呼吸急促，心率加快的現象。由于人體（特別是腦）缺氧，還出現頭暈、頭痛、惡心、嘔吐和無力等癥狀，甚至會發生肺水腫和昏迷，這被稱為高山反應。氣壓還會影響人體的心理變化，主要是使人產生壓抑情緒。例如，低氣壓下的陰雨和下雪天氣、夏季雷雨前的高溫濕悶天氣，常使人感到抑郁不適。而當人感到壓抑時，自律神經（植物神經）趨向緊張，釋放腎上腺素，引起血壓上升、心跳加快、呼吸急促等。同時，皮質醇也會被分解出來，引起胃酸分泌增多、血管易發生梗塞、血糖值急升等。
此外，研究發現月氣壓最低值與人口死亡高峰出現有密切關系。有學者研究了72個月的當月氣壓最低值，發現48小時內共出現死亡高峰64次，出現幾率高達88.9%。
大氣壓與體育競賽
平均海拔越增加，大氣越稀薄，氣壓越低，氧的含量也越少，導致人體肺內氧分壓下降，血液中的血色素無法達到飽和狀態，從而出現血氧過少的現象。在海拔3000米時，動脈血液中的氧飽和度僅為90％，而在8000米至8500米的高海拔上，僅有50％的血紅蛋白能夠與氧結合，人體內的氧儲備降至正常水平的一半以下（約為45％），這時就可能危及生命。因此，一般將240毫米水銀柱高（相當于8500米高度）的氣壓作為最低的生理界限。通常，在高度1500米（約850百帕所處的高度）以上的氣壓下，就能引發人體的一系列生理變化。就像朱建華在第五屆全運會上創造男子跳高世界紀錄一樣，天氣的配合起到了重要的作用，恰好適宜的氣壓也有幫助。那是1983年9月22日的下午5時至6時，天空非常晴朗，當時的氣壓接近標準大氣壓（約為1013百帕）。
研究認為，大氣中細微帶電的物質粒子——離子在起作用。在風暴剛要到來前，空氣中載有過量的正離子，因而也就載有過量的二氧化碳。而暴風雨到來后，空氣中載有過量的陰離子，氧的荷載也過量。二氧化碳可以使人生理上產生抑郁感，而氧是一種快效興奮劑，可以使人知覺振奮。
大氣壓與飛機飛行
一般民用飛機的飛行高度為3萬至4萬英尺（9000米至12000米），在3000米范圍內，每升高12米，氣壓減少約133帕。飛機飛行時需要對機艙進行增壓，使乘客可以正常呼吸，身體不會出現不適。飛行過程中，機艙會加壓到相當于海拔2500米至3000米高度的氣壓，即0.6個至0.8個大氣壓。不加壓到1個大氣壓的原因是0.6個大氣壓已經足夠，并且人類對0.6個以上大氣壓具有良好的適應能力。現在的飛機生產工藝不足以讓機體加壓至地平線水平，同時保證機體的壽命和安全性，因為飛機每次升降都要反復進行加壓與減壓，導致機體反復膨脹與收縮，長期下來會造成結構疲勞，最終導致飛機解體。
氣象學
在氣象學中，大氣壓力是預測天氣變化的關鍵參數之一，氣象學家利用大氣壓的變化來預測天氣。一般情況下，高氣壓區域通常天氣晴朗、晴空萬里，這是因為高氣壓區域的空氣下沉，導致空氣穩定且干燥，云量較少，同時該區域能見度高、日照充足。高氣壓區域還會導致溫度的升高，風勢較弱。相反，低氣壓中心的氣流呈輻合狀，向中心聚集并上升。低氣壓區域通常表示天氣多云、陰天或陰雨連綿。低氣壓區域的空氣在上升過程中會冷卻膨脹，當達到露點溫度時，水汽凝結形成云層，濕度較大，降雨概率較高。低氣壓還會導致風勢增強，風速加大。
食品工業
在食品工業生產中，經常會利用氣壓差來創建和控制低壓環境比如真空冷凍和冷藏，通過創建低壓環境，可以將食品和藥物快速冷凍或冷藏，保持其質量和營養價值，保持食品新鮮和延長保質期，防止食品氧化、腐敗和細菌滋生。此外在高壓300至8000 bar條件下，可以通過高壓殺菌技術滅活微生物并保留食物風味，使食物以最自然、最本真的狀態呈現給消費者。
航空航天
在航空航天工程領域，飛行器的飛行控制與導航子系統需依據大氣環境參數變化實施精確調控（如飛機、直升機和無人機等飛行器的控制與導航）。航空器的飛行高度作為關鍵飛行參數，通常以平均海拔或氣壓高度來衡量，這使得飛行員可以了解當前的飛行狀態并采取相應的措施。此外，在高空飛行時，大氣壓力較低，航空器的機艙需要進行增壓以提供合適的氣壓和氧氣供乘客和機組人員正常呼吸，避免不適或危險情況的發生。在太空真空環境下，航天服通常可以提供宇航員所需的氣壓（約52 kPa），氣壓過低會導致宇航員體內的血液丟失。
參考資料 >
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大氣壓力和海拔高度.OSGeo中國中心.2023-07-04
氣壓與人體健康.中國氣象科普網.2023-07-12
氣壓對體育競賽的影響.中國氣象科普網.2023-07-12
氣壓與飛機飛行.中國氣象科普網.2023-07-12