Imagínate que el aire de la atmósfera estuviera ahí sin presión. ¿Qué pasaría?
Bueno, la gravedad de la Tierra estaría atrayendo todo ese aire hacia el centro. Así que el aire empezaría a caer hacia abajo.
La capa inferior de aire no podría caer a través de la superficie sólida, ya que las moléculas de aire rebotan en las moléculas de la superficie. Pero la capa superior no se detiene. Así que la gravedad de la Tierra obliga al aire de la parte inferior de la atmósfera a acumularse contra la superficie del planeta, haciéndose cada vez más denso.
A medida que el aire se hace más denso cerca de la superficie, es cada vez más probable que las moléculas de aire choquen. Eso es la presión atmosférica: la fuerza media de todo ese aire que chocaría contra una superficie colocada en el aire. Pero la presión atmosférica también actúa sobre el propio aire. Así que, finalmente, la fuerza de la presión del aire en la capa inferior de aire empuja hacia arriba la capa de aire justo por encima de ella lo suficiente como para contrarrestar la atracción de la gravedad de la Tierra sobre esa capa de aire. Y así se obtiene otra capa que no puede caer.
Pero el aire de arriba que sigue siendo arrastrado hacia abajo, y por lo tanto más aire está siendo aplastado en esta segunda capa por encima de la superficie. Esto aumenta la fuerza que la capa inferior tiene que proporcionar a la siguiente capa; las colisiones de las moléculas de aire no sólo tienen que proporcionar la fuerza suficiente para contrarrestar el peso del aire inmediatamente superior, sino también para proporcionar a esas moléculas el impulso suficiente para que, cuando a su vez choquen con el aire de la tercera capa inferior, éste pueda soportar también el peso de esa capa. De este modo, más aire desciende a la superficie hasta que la presión en la capa inferior es suficiente para soportar el peso de las dos capas superiores.
Obviamente, la atmósfera no está dividida en capas discretas como esta 1 pero espero que sea una forma útil de pensar en ello. Deberías ser capaz de ver cómo la gravedad aprieta el aire hacia abajo contra la superficie sólida, hasta que la presión en el fondo es suficiente para soportar el peso de todo el aire por encima de ella.
Por eso la presión del aire disminuye a mayor altura. A medida que se asciende, hay menos aire arriba apretando hacia abajo, por lo que el equilibrio con la gravedad se alcanza a una presión más baja.
Así que no es literalmente que la presión del aire que sientes es el peso de la columna de aire sobre ti. No es que tu cabeza "sostenga" de algún modo una columna de aire de 100 km por encima de ella. Pero la presión del aire que te rodea debe proporcionar una fuerza equivalente al peso de todo el aire que hay encima. Si no lo hiciera, el peso del aire de arriba quedaría parcialmente sin soporte, por lo que la gravedad lo comprimiría aún más, aumentando la presión hasta que fue igual al peso de todo el aire de arriba.
Esta es también la razón por la que la parte superior de la cabeza no siente ninguna diferencia en la presión del aire con respecto a los lados del cuerpo. La presión del aire es la misma en todas las direcciones, porque las moléculas de aire se mueven en innumerables direcciones diferentes, sin coordinarse entre sí. Esas moléculas que chocan con las cosas deben suministrar suficiente fuerza media en la dirección ascendente para soportar el peso de la atmósfera, pero cuando la presión aumenta debido a la gravedad no puede causar una fuerza coordinada que sea sólo hacia arriba, por lo que hay tanta fuerza de la presión del aire en el lado de su cuerpo como en su cabeza.
1 Y si realmente tuvieras la atmósfera de la Tierra extendida en una nube difusa de baja presión y la dejaras caer toda bajo la gravedad, los resultados serían mucho más emocionantes de lo que he descrito.
