Антициклоны также несут риски и неприятные последствия. Они могут способствовать возникновению пожаров и длительных засух. При длительном отсутствии ветра в крупных городах скапливаются опасные вещества и газы, что особенно заметно для людей с заболеваниями дыхательных путей.
Атмосферное давление. Урок 13
Земля притягивает молекулы воздуха под действием гравитации. Они имеют вес и поэтому создают давление как в самой атмосфере, так и на границах с различными телами на поверхности Земли. Атмосферное давление — это сила, с которой воздух давит на поверхность Земли и все предметы на ней.
Атмосферное давление изменяется с высотой и зависит от погодных условий, таких как температура воздуха и вертикальное движение газовых масс (конвекция). У поверхности Земли оно составляет около 10,5 Па (в Международной системе (СИ) давление измеряется в паскалях — российский Па, международный Па).
Нормальное атмосферное давление соответствует столбу ртути высотой 76 см в 1 см2 на уровне моря при широте 45° C и температуре 0°C. Она эквивалентна 760 мм рт. ст. (101325 Па, но она относится к 100 000 Па) — это 1 атмосфера (атм.).
Традиционно атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба, а современные эквиваленты — миллибары и гектопаскали. Один паскаль — это давление в 1 ньютон (Н) на 1 м2 площади поверхности.
Интересно, что среднее атмосферное давление на поверхности Марса в 160 раз ниже, чем на Земле.
Как заметить атмосферное давление?
Хотя молекулы газа не имеют запаха и цвета, они постоянно взаимодействуют с нашими кожными рецепторами, теснят все предметы со всех сторон, заполняя пустоты, а их стремительное движение в горизонтальном направлении, называемое ветром, может смести нас с ног. Мы можем доказать с помощью простых экспериментов, что атмосферное давление существует.
Опыт 1 – «Непроливайка»
Налейте в стакан воду до краев. Накройте его листом плотной бумаги и быстро переверните стакан вверх дном, придерживая бумагу ладонью. Уберите ладонь. Вода не выходит из стакана, потому что атмосфера давит на бумагу под ним.
Пояснение: Фраза «столб атмосферного воздуха давит на нас», которая иногда используется, в том числе в учебниках, неверна. Это ассоциация с силой давления, оказываемой твердым телом. Эта сила действует на нижележащие тела, а не на боковые тела и уж тем более не на верхнюю часть рассматриваемого тела. Давление жидкости или газа — это совсем другое дело.
Согласно закону Паскаля, давление передается не только точкам на дне емкости, но и точкам на стенках и крышке. Силы гидростатического и атмосферного давления действуют перпендикулярно произвольно ориентированной поверхности тела, находящегося в контакте со средой, и могут действовать в любом направлении.
Воздух, который прижимает бумагу к поверхности бумаги, может быть
Опыт 2 – «Сухим из воды»
Зажгите лист бумаги в сухом стакане и переверните стакан вверх дном на тарелке рядом с монетой в теплом воздухе так, чтобы монета не попала под стекло. Ждать осталось недолго. Бумага в стакане сразу же погаснет, а воздух начнет охлаждаться. По мере остывания вода вытекает из стакана и вскоре собирается там, обнажая дно тарелки.
Объяснение: когда воздух в чашке нагревается, он расширяется, как все нагретые тела, при этом избыток его нового объема выходит из чашки. Когда оставшийся воздух начал охлаждаться, давления в холодном состоянии уже не хватало, чтобы компенсировать внешнее давление атмосферы. Теперь вода под чашкой на каждом сантиметре ее поверхности испытывает меньшее давление, чем в открытой части пластины. Естественно, он загоняется под чашу и сжимается там под действием избыточного давления наружного воздуха. Вода проталкивается через воздух!
По этому же вопросу см. эксперимент Галилея.
Если вы знаете, что 1 м3 воздуха при температуре 0° C на уровне моря весит 1,3 кг, вы можете легко определить, что на крышу дома площадью, скажем, 100 м² атмосфера давит с силой 10 7 Н, что соответствует весу тела массой 1000 тонн. Однако крыша дома не проваливается.
Почему мы не чувствуем атмосферное давление?
Площадь спины лежащего на пляже человека явно больше 0,2 м2 — следовательно, атмосфера давит на спину человека с силой более 20 000 Н, что соответствует весу гальки массой 2 тонны. При этом человек не чувствует никакого давления сверху.
Эксперимент с «высушиванием воды» также доказывает, что внутреннее давление уравновешивает внешнее давление атмосферы.
Мы не ощущаем давления воздуха, потому что атмосферное давление равномерно распределено со всех сторон и потому что внутри нас одинаковое давление воздуха и жидкости, а способность организма к адаптации постоянно уравновешивает и подстраивает внутреннее давление под изменяющееся атмосферное давление. Однако адаптация происходит только в течение коротких периодов времени.
Когда люди долгое время живут на большой высоте, их организм адаптируется к меньшему количеству кислорода и более низкому давлению. Самые высокие поселения в мире:
С другой стороны, рыбы, обитающие в морских глубинах, привыкли к более высокому давлению, и их организм не может так быстро адаптироваться. Их тела приспособлены к этому, и их внутреннее давление намного выше 1 атм. Поэтому, когда они выходят из глубины, они взрываются из-за высокого внутреннего давления. То же самое произошло бы с людьми в космосе без воздуха (в космосе).
- Ла-Ринконада (Перу) – 5100 м;
- Эль-Альто (Боливия) – 4150 м;
- Потоси (Боливия) – 4090 м;
- Лхаса (Т ибет) – 3650 м;
- Намче-базар (Непал) – 3450 м;
- в России это Куруш (Дагестан) – 2600 м.
Атмосферное давление и благополучие человека.
Наличие атмосферного давления смутило людей в 1638 году, когда герцогу Тосканскому не удалось украсить сады Флоренции
Содержание
- 1 История
- 2 Изменчивость и влияние на погоду
- 3 Стандартное давление
- 4 Барическая ступень
- 5 Приведение к уровню моря
- 6 См. также
- 7 Примечания
- 8 Ссылки
На поверхности Земли атмосферное давление меняется от места к месту и с течением времени. Особое значение имеют непериодические изменения атмосферного давления, которые определяют погоду и связаны с формированием, развитием и разрушением медленно движущихся областей высокого давления (антициклонов) и относительно быстро движущихся крупных вихрей (циклонов), в которых преобладает низкое давление. Было установлено, что колебания атмосферного давления на уровне моря составляют от 641 до 816 мм рт. ст.3 (внутри торнадо давление падает и может достигать 560 мм рт. ст.)4 .
Изменчивость и влияние на погоду
Атмосферное давление уменьшается с увеличением высоты, так как оно создается только тем слоем атмосферы, который находится выше. Зависимость давления от высоты над уровнем моря описывается так называемой барометрической формулой.
На картах атмосферное давление изображается изобарами — изолиниями, соединяющими точки с одинаковым атмосферным давлением у поверхности, которое неизбежно уменьшается на уровне моря.
Атмосферное давление — это очень изменчивый метеорологический элемент. По определению, она зависит от высоты соответствующего столба воздуха, его плотности и ускорения, обусловленного гравитацией, которое меняется в зависимости от широты места и высоты над уровнем моря.
1 гПа = 0,75 мм рт. ст. Или 1 мм рт. ст. = 1,333 гПа (133,322 Па).
| В химии давление ровно 100 кПа считается стандартным атмосферным давлением с 1982 года в соответствии с рекомендацией IUPAC.5 Атмосферное давление является одним из наиболее важных свойств атмосферных условий. В спокойной атмосфере давление в любой точке равно весу столба воздуха однородного сечения над ней. |
Стандартное давление
В системе СГС 760 мм рт. ст. равны 1013,25 мб. Основной единицей давления в системе СИ является паскаль Па. 1 Па = 1 Н/м 2. В системе СИ 1013,25 мбс соответствуют 101325 Па или 101,3 кПа или 0,1 МПа.
0), изменение давления отрицательное, т.е. давление уменьшается. Основное уравнение статики справедливо только для очень тонкого (бесконечно тонкого) слоя воздуха ∆z.
Уравнение статики выражает закон изменения давления с высотой: -∆p=gρ∆z, где: p — давление, g — ускорение свободного падения, ρ — плотность воздуха, ∆z — толщина слоя. Из основного уравнения статики следует, что при увеличении высоты (∆z>Атмосферное давление — один из важнейших параметров газовой оболочки Земли. Поскольку он меняется в зависимости от места, его измеряют с помощью барометра. Обычное бытовое устройство представляет собой металлический ящик с гофрированным дном, в котором нет воздуха.
Как измеряется атмосферное давление?
Эта коробка сжимается при повышении давления и расширяется при понижении давления. Когда барометр движется, пружина, прикрепленная к нему, перемещается, что влияет на показания шкалы.
Жидкостные барометры используются на метеостанциях. В них давление измеряется по высоте столбика ртути в стеклянной трубке.
Поскольку атмосферное давление создается расположенными над ним слоями газовой оболочки, оно меняется с увеличением высоты. На него может влиять как плотность воздуха, так и высота самого воздушного столба.
Почему его измеряют?
В северном полушарии вращение воздуха по часовой стрелке вызывает нисходящие воздушные потоки (антициклоны). Они приносят в определенную местность ясную или ненастную погоду без дождя и ветра.
Однако когда воздух вращается против часовой стрелки, над землей образуются восходящие вихри. Это характерно для циклонов с обильными осадками, порывистыми ветрами и грозами. В южном полушарии, кстати, циклоны движутся по часовой стрелке, а антициклоны — против часовой.
Как атмосферное давление влияет на погоду?
В Международной системе единиц атмосферное давление измеряется в паскалях (Па); в России также используются бары, миллиметры ртути и их производные. Их применение определяется устройством, используемым для измерения давления — ртутными барометрами. 1 мм ртутного столба соответствует примерно 133 Па.
Существует два типа барометров:
Жидкостные барометры заполнены ртутью. Изобретение этого устройства восходит к итальянскому ученому Эванджелисте Торричелли. В 1644 году он провел эксперимент с сосудом, ртутью и колбой, которая была погружена в жидкость через открытое отверстие.
Измерение атмосферного давления
Интересно.
При изменении давления ртуть в колбе поднималась и опускалась. Современные ртутные барометры со шкалами считаются самыми точными, но они не очень просты в использовании и поэтому применяются на метеостанциях.
- жидкостные;
- механические (барометр-анероид).
Более распространены анемометрические барометры. Такой прибор имеет металлический ящик, внутри которого находится разбавленный воздух. Когда давление падает, коробка расширяется. Когда давление повышается, коробка сжимается и действует на прикрепленную к ней пружину. Пружина перемещает стрелку, которая указывает уровень давления на шкале.
Интересный факт: Для единицы давления существует эталон (как и для других единиц физических величин). Основной эталон, максимально точно указывающий абсолютное давление, находится во Всероссийском научно-исследовательском институте метрологии имени Менделеева (Санкт-Петербург).
Нормальное атмосферное давление составляет 760 мм рт. ст. или 101 325 Па при 0 ℃ на уровне моря (широта 45º). В то же время атмосфера оказывает силу в 1,033 кг на каждый квадратный сантиметр поверхности Земли. Столб ртути высотой 760 мм уравновешивает массу этого столба воздуха.
Значение 760 мм также было определено Торричелли во время эксперимента. Он также заметил, что в верхней части колбы, наполненной ртутью, создается вакуум. Это явление позже было названо «вакуумом Торричелли». В то время ученый не знал, что своим экспериментом он создал вакуум, то есть пространство без вещества.
Люди чувствуют себя более комфортно при типичном давлении 760 мм рт. ст. Если принять во внимание предыдущие данные, то воздух давит на человеческое тело с силой около 16 тонн. Почему же мы не чувствуем этого давления?
Норма атмосферного давления для человека
Дело в том, что внутри тела.
В горных районах (например, в Тибете) давление гораздо ниже — 413 мм рт. ст. Это связано с высотой над уровнем моря около 5 000 метров.
Когда давление выше 760 мм рт. ст., его называют повышенным, а когда оно ниже нормы, его называют пониженным.
В течение 24 часов атмосферное давление подвержено нескольким колебаниям. Она поднимается утром и вечером и опускается после 12 часов дня и ночью. Это происходит потому, что температура воздуха меняется, а значит, меняются и течения.
Зимой давление воздуха над материком самое высокое, потому что воздух имеет низкую температуру и высокую плотность. Летом все наоборот — давление низкое.
В глобальном масштабе значения давления также зависят от температуры. Поверхность Земли нагревается по-разному, потому что планета геоидная (не идеально круглая) и вращается вокруг Солнца. Одни участки нагреваются сильнее, другие ослабевают. Это еще одна причина, по которой атмосферное давление распределено зонально по поверхности планеты.
Повышение и понижение давления
Ученые выделяют 3 зоны преимущественно низкого давления и 4 зоны преимущественно высокого давления. Экваториальная зона — самая теплая, поэтому легкий теплый воздух поднимается, и у поверхности образуется область низкого давления.
Интересно: Торнадо, торнадо: что это такое, как образуется, классификация, как от него спастись, фото и видео.
Вблизи полюсов все происходит наоборот: холодный воздух опускается вниз, создавая высокое давление. Если посмотреть на распределение давления на поверхности планеты, то можно увидеть, что зоны минимального и максимального давления чередуются.
Кроме того, необходимо учитывать неравномерное потепление двух полушарий Земли в течение года. Это приводит к определенному смещению полос низкого и высокого давления. Летом они перемещаются на север, а зимой — на юг.
Атмосферное давление оказывает серьезное воздействие на организм человека. Это вполне естественно, учитывая силу, с которой воздух давит на наше тело, и сопротивление, которое он оказывает.
Существует концепция метеозависимости, которая подтверждается наукой и медициной. Метеорологи — это люди, чей организм реагирует даже на самые незначительные отклонения давления от нормы. Сюда также относятся люди с определенными хроническими заболеваниями (особенно сердечно-сосудистыми, нервной системы и т.д.).
В целом, человеческий организм способен адаптироваться к изменяющимся климатическим условиям. Например, если вы путешествуете в страну с совершенно другими погодными условиями, вам может потребоваться несколько дней для акклиматизации.
Значительные отклонения от нормы замечают все. Это относится как к высокому, так и к низкому давлению.
Влияние на человека
В обычной жизни не происходит повышения атмосферного давления до критического уровня, влияющего на самочувствие (за исключением уже упомянутых погодных и хронических
Вихрь атмосферных циклонов вращается против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном полушарии. Вихри возникают регулярно, поскольку их образование напрямую связано с вращением Земли. Вблизи экватора нет циклонов.
Существует два типа циклонов:
Интересный факт: Тропические циклоны часто имеют «глаз бури» — область площадью около 20 км в центре вихря, где погода остается ясной и безветренной.
Основные характеристики циклона — это огромная энергия, которая принимает форму сильного ветра, грозы, шторма, шквалов и осадков. Сильным тропическим циклонам присваиваются уникальные имена или обозначения, такие как Катрина (2005), Нина (1975) и Дориан (2019).
Циклон
Погодные карты составляются метеорологами. Они используют информацию, собранную метеостанциями, самолетами, воздушными шарами и искусственными спутниками. Полученные карты показывают атмосферную ситуацию в разных странах и регионах. Они показывают значения определенных метеорологических явлений, таких как давление, ветер, дождь и т.д. Д.
В данный момент нас интересуют карты погоды, которые показывают атмосферное давление. На карте атмосферного давления линии равного атмосферного давления называются изобатами. Это означает, что при изменении атмосферного давления на карте появляется больше изобарических линий. Фронты также отражаются на картах атмосферного давления. По таким картам можно определить погодную ситуацию и ее развитие на ближайшие несколько часов с очень высокой вероятностью до трех дней.
На этих картах области с самым высоким давлением воздуха указывают на антициклонические условия, а области с самым низким давлением воздуха — на грозы. Теплые и холодные фронты определяются символами и предсказывают условия, которые мы будем иметь в течение дня.
- Тропические. Возникают в тропических широтах, отличаются относительно небольшими размерами. Однако им свойственна огромная, разрушительная сила ветра.
- Внетропические. Формируются в полярных и умеренных широтах. Достигают нескольких тысяч километров в диаметре.
Холодные фронты — это те, где холодная воздушная масса сменяется теплой. Они сильны и могут вызывать атмосферные возмущения, такие как грозы, дожди, торнадо, сильные ветры и кратковременные метели до прохождения холодного фронта, сопровождаемые сухими условиями по мере продвижения фронта. В зависимости от времени года и географического положения холодные фронты могут длиться от 5 до 7 дней подряд.
Теплые фронты — это фронты, в которых теплая воздушная масса постепенно сменяется холодной. Как правило, когда проходит теплый фронт, температура и влажность повышаются, давление понижается, а ветер меняется, но не так сильно, как при прохождении холодного фронта. Осадки в виде дождя, снега или мороси обычно выпадают в начале приземного фронта, как и конвективные ливни и грозы.
Карты погоды и атмосферное давление
Зная эти основные аспекты метеорологии, вы, возможно, уже имеете хорошее представление об атмосферном давлении и о том, как оно действует на нашей планете. Ν
Холодные фронты
Теплые фронты
