Атмосферное давление как найти

Атмосферное давление | Формулы и расчеты онлайн

Собственный вес столба воздуха создает атмосферное давление, которое уменьшается по мере удаления от поверхности Земли.

Вблизи земной поверхности: При подъеме на каждые 8 м атмосферное давление падает на 100 Па = 1 мбар.

Если предположить, что температура воздуха с высотой не меняется, то атмосферное давление уменьшается с высотой по экспоненциальному закону.

Если

p0	атмосферное давление у поверхности Земли,	Па
ph	атмосферное давление на высоте,	Па
h	высота над поверхностью Земли,	м
ρ0	плотность воздуха у поверхности Земли,	кг.м3
g	ускорение свободного падения,	м/c2
e	2.71828,

то для высот примерно до 100 км давление (при постоянной температуре) рассчитывается по формуле

\[ p_h = p_0 e^{\frac{-ρ_0 gh}{p_0}} \]

График — Атмосферное давление в зависимости от высоты

Если давление у поверхности Земли p₀ = p_н = 101.325 кПа (до 1980 г. — 760 мм рт. ст.) и температура воздуха на любой высоте равна 0°С, то из формулы следует:

\[ p_h = p_0 e^{\frac{-h}{7.99}} \]

или

\[ h = 18.4 \lg(\frac{p_0}{p_h}) \]

где высота h выражена в километрах.

Формула (1) называется барометрической формулой высоты. При точных вычислениях атмосферного давления следует учитывать понижение температуры воздуха по мере увеличения высоты.

При p_н = 101.325 кПа (среднегодовое значение атмосферного давления на уровне моря) и t = 15°С (среднегодовое значение температуры на уровне моря) для высот до 11 000 м (тропосфера) следует пользоваться международной формулой:

\[ p_h = 101.3 (1 - \frac{6.5h}{288})^{5.255} \]

где давление выражено в килопаскалях, высота h — в километрах, или

\[ ρ_h = 1.2255 (1 - \frac{6.5h}{288})^{4.255} \]

где плотность выражена в кг/м³, высота — в километрах.

Зависимость среднегодового давления от высоты.

Атмосферное давление	стр. 508

Репетитор-онлайн — подготовка к ЦТ

Пример 27. Атмосферное давление составляет 100 кПа. Плотность воды в водоеме равна 1,00 г/см³. Найти глубину, на которой давление в открытом водоеме на 50,0 мм рт. ст. превышает атмосферное давление. Плотность ртути считать равной 13,6 г/см³.

Решение. Давление в открытом водоеме определяется формулой

p = p_атм + ρ₀gh,

где p_атм — атмосферное давление; ρ₀ — плотность воды; g — модуль ускорения свободного падения; h — глубина водоема.

В условии задачи разность

∆p = p − p_атм = ρ₀gh

задана в миллиметрах ртутного столба. Указанная разность представляет собой высоту столба ртути, который оказывает такое же давление:

Δh(мм рт. ст.)=Δp(Па)ρртg⋅1000,

где ∆p(Па) — разность давлений в паскалях; ρ_рт — плотность ртути.

Равенство

Δh(мм рт. ст.)=ρ0ghρртg⋅1000

позволяет найти искомую глубину открытого водоема:

h=Δh(мм рт. ст.)1000ρртρ0.

Расчет дает значение:

h=50,01000⋅13,6⋅1031,00⋅103=0,68 м=680 мм.

Атмосферное давление. Урок 13

Земля путём силы гравитации притягивает к себе молекулы воздуха. Они имеют вес, а значит создают давление как внутри самой атмосферы, так и на её границе с различными телами на земной поверхности. Атмосферное давление – это сила, с которой воздух давит на земную поверхность и на все находящиеся на ней предметы.

Атмосферное давление изменяется с высотой и зависит от погодных условий: температуры воздуха и перемещения воздушных масс в вертикальном направлении (конвекции). Вблизи земной поверхности оно приблизительно равно 10⁵ Па (в интернациональной системе (СИ) давление измеряется в Паскалях – русское Па, международное – Pa).

За нормальное атмосферное давление принято давление ртутного столба высотой 76 см сечением в 1 см² на уровне моря на широте 45° при температуре 0°С. Оно равно 760 мм рт. ст.(101325 Па, но реально берётся 100 000 Па) – это 1 атмосфера (атм.).

<!— Реклама —>

Атмосферное давление по-традиции измеряют в миллиметрах ртутного столба, современные аналоги этой меры – миллибары и гектопаскали. Один Паскаль – это давление силой в 1 Ньютон (Н), приходящееся на площадь 1 м².

Интересно, что среднее давление атмосферы на поверхности Марса в 160 раз меньше, чем у поверхности Земли.

Как заметить атмосферное давление?

Хотя молекулы газа не имеют запаха и цвета, они постоянно взаимодействуют с рецепторами нашей кожи, сдавливают со всех сторон все предметы, заполняют пустоты, а их быстрое перемещение в горизонтальном направлении, называемое ветром, может сбить нас с ног. Доказать, что атмосферное давление существует, можно при помощи простых опытов.

Опыт 1 – «Непроливайка»

В стакан налить воды до краёв. Прикрыть его листком плотной бумаги и, придерживая бумагу ладонью, быстро перевернуть стакан кверху дном. Убрать ладонь. Вода из стакана не выльется, так как на бумагу снизу давит атмосфера.

Объяснение: фраза «на нас давит столб атмосферного воздуха», иногда употребляемая, в том числе и в школьных учебниках, некорректна. Она произносится по ассоциации с силой давления, действующей со стороны твёрдого тела. Эта сила действует на тела, расположенные ниже, и не действует на тела сбоку или, тем более, сверху данного тела. Иное дело давление жидкости или газа.

По закону Паскаля давление передаётся не только в точки на дне сосуда, но также и в точки на стенках и крышке. Силы гидростатического и атмосферного давлений действуют перпендикулярно произвольно ориентированной поверхности тела, контактирующей со средой, и могут иметь любое направление.

Воздух, давящий на бумагу снизу наполненного стакана – это доказательство несостоятельности такой ассоциации. Интересно, что если стакан наполнить водой только наполовину, то оставшийся воздух будет давить с такой же силой, как и наружный, и бумага не удержит воду (и воздух) в стакане.

Опыт 2 – «Сухим из воды»

Положить на плоскую тарелку монету или металлическую пуговицу и налить воды. Монета окажется под водой. Наша задача – выловить монету голыми руками, не замочив их.

Зажгите внутри сухого стакана бумагу и, когда воздух нагреется, опрокиньте стакан на тарелку рядом с монетой так, чтобы монета не очутилась под стаканом. Ждать придётся недолго. Бумага в стакане сразу погаснет, и воздух начнёт остывать. По мере его остывания вода будет втягиваться стаканом и вскоре вся соберётся там, обнажив дно тарелки.

Объяснение: когда воздух в стакане нагрелся, он расширился, как и все нагретые тела, избыток его нового объёма вышел из стакана. Когда же оставшийся воздух начал остывать, его стало недостаточно, чтобы в холодном состоянии оказывать прежнее давление, уравновешивать наружное давление атмосферы. Теперь вода под стаканом испытывает на каждый сантиметр своей поверхности меньшее давление, чем в открытой части тарелки. Неудивительно, что она вгоняется под стакан, втискиваемая туда избытком давления наружного воздуха. Вода вдавливается воздухом!

По этой же теме посмотрите эксперимент программы «Галилео».

Почему мы не чувствуем атмосферное давление?

Зная, что 1 м³ воздуха при температуре 0° на уровне моря весит 1,3 кг, легко подсчитать, что на крышу дома, имеющую площадь, например 100 м², атмосфера давит с силой 10⁷ Н, что соответствует весу тела массой 1000 т. Однако крыша дома не проваливается.

Площадь спины лежащего на пляже человека заведомо больше 0,2 м²; следовательно, атмосфера давит на спину человека с силой, большей чем 20 000 Н, что соответствует камешку массой 2 т. Однако человек вообще не ощущает никакого давления сверху.

Опыт «Сухим из воды» демонстрирует нам ещё и доказательство внутреннего давления, уравновешивающего наружное давление атмосферы.

Мы не чувствуем давления воздуха, потому что давление атмосферы равномерно распределяется со всех сторон и потому что внутри нас есть такое же давление воздуха и жидкости, а адаптационные способности организма постоянно уравновешивают внутреннее давление, подстраивая его под изменение атмосферного. Но адаптации проходят только в небольшом интервале. 

Если люди живут длительное время на большой высоте, то их организм приспосабливается как к меньшему количеству кислорода, так и к более низкому давлению. Самые высокогорные поселения мира:

• 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.

Посёлок золотоискателей Ла Ринконада-Ананея, 5100 м.
Автор: IJISCAY

А вот рыбы, живущие на глубине океана, привыкли к более высокому давлению, и быстро перестроиться их организм не способен. Их тело адаптировалось к нему, и внутреннее давление его намного выше 1 атм. Поэтому когда их достают из глубины, они взрываются из-за высокого внутреннего давления. То же произошло бы и с человеком в безвоздушном пространстве (в космосе).

Фильм по теме «Атмосферное давление и самочувствие человека».

Из истории открытия знаний о весе, давлении воздуха и изобретении барометра

О том, как измерить атмосферное давление, догадался итальянский математик и физик, выпускник иезуитского колледжа Э. Торричелли. Вместе с В. Вивиани – юным учеником Галилея – он провёл опыты по его измерению. Торричелли тоже был одним из последних учеников Галилея, и основываясь на его догадках доказал, что воздух имеет вес и оказывает давление.

Эванжелиста Торричелли и его барометр.
Автор: Saperaud~commonswiki

Торричелли впервые открыто выступил против догм Аристотеля. Рассуждая о насосе, он заявил, что

«прежде всего вода поднимается вслед за поршнем вовсе не потому, что «природа боится пустоты», просто воду гонит в насос давление, которое оказывает воздух на поверхность реки. В трубе же насоса, под поршнем, воздуха нет, поэтому вода входит в неё до тех пор, пока вес водяного столба в трубе насоса не уравновесит наружное давление воздуха».

Но доказал он это немного позже. Предложенный им опыт был осуществлён в 1643 г. В этом опыте использовалась запаянная с одного конца стеклянная трубка длиной около 1 м. Её наполняли ртутью и, закрыв пальцем (чтобы ртуть не выливалась раньше времени), перевернув, опускали в широкую чашку со ртутью.

Часть ртути из трубки выливалась, и в её верхней части образовывался вакуум (первая настоящая пустота, обнаруженная на Земле – Торричеллиева пустота). При этом высота столба ртути в трубке оказалась равной примерно 760 мм (если отсчитывать её от уровня ртути в чашке). Воздух давил на ртуть чашки и не давал вылиться из трубки.

Учёный также догадался, что давление атмосферы связано с изменением погоды. Наблюдая за высотой ртутного столба в трубке, Торричелли заметил, что атмосферное давление непостоянно и зависит от «теплоты или холода». Столбик в трубке то опускался, то поднимался, указывая на нужное деление шкалы. Вот почему в качестве одной из единиц давления взят миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.). Тяжесть по-гречески «барос», и прибор Торричелли стали называть барометром.

Принцип действия барометра Торричелли

О давлении и весе воздуха почти одновременно с Торричелли догадался и другой известный учёный того времени – Декарт. Он объяснил, почему из продырявленного на дне флакона при закрытой крышке духи не вытекают, а при открытой вытекают, именно разностью в давлении воздуха на разные площади поверхности. Когда крышка флакона закрыта, поверхностное натяжение воды на небольшом отверстии способно удерживать жидкость во флаконе. При открытой крышке оно преодолевается силой давления воздуха и духи начинают вытекать. Декарт выдвинул гипотезу, что с высотой воздух становится реже, а значит, должно уменьшаться и его давление.

Уже после опытов Торричелли Декарт поручил талантливому французскому математику и физику Блезу Паскалю проверить его догадку – верно ли, что давление с высотой убывает. Для этого он должен был подняться в горы с трубкой Торричелли. Опустившийся вниз столбик ртути на высоте горы Пюи де Дом подтвердили гипотезы Торричелли и Декарта.

Паскаль сделал вывод:

«законы давления жидкостей, известные ещё со времён славного Архимеда и развитые голландцем Симеоном Стевином, во многом справедливы и для воздуха». 

Давление воздуха не замечается человеком, потому что по законам давления в жидкостях и газах оно направлено и в стороны, и вниз.

Как измеряют атмосферное давление?

Барометр Торричелли используют до сих пор. Этот простой прибор помогает определить примерную высоту над уровнем моря. Альпинисты берут его с собой высоко в горы. Барометр – обязательный прибор кабины каждого летательного аппарата, будь то самолёт или спутник Земли. В наши дни его «братья» спускаются и на дно морей. Из высотомеров они превратились в глубиномеры.

За три с лишним века барометры изменились: стали автоматическими, самозаписывающими, научились управлять другими механизмами.

Ртутный барометр измеряет атмосферное давление с наибольшей точностью

Старые ртутные барометры.
Автор: GianniG46

На метеорологических станциях давление атмосферного воздуха измеряют всё те же ртутные барометры, так как они обладают наибольшей точностью. Они работают по тому же принципу, что и изобретение Торричелли.

При измерении величины давления вводят поправки на температуру, так как при повышении температур, ртуть и шкала барометра расширяются. На практике пользуются готовой таблицей поправок, которая сразу же даёт нужную величину.

Мембранные барометры

Для измерения атмосферного давления применяют также мембранные манометры. Простейший мембранный манометр показан схематически на рис 1.

Рис. 1. Мембранный барометр

Тонкая упругая пластинка-мембрана 1 герметически закрывает коробку 2, из которой откачана часть воздуха. С мембраной соединён указатель 3, поворачивающийся около О на угол, зависящий от степени прогиба мембраны, которая в свою очередь зависит от разности измеряемой силы давления воздуха вне коробки и внутри коробки.

Такие манометры называют барометрами-анероидами. Их градуируют и выверяют по ртутному барометру. Они менее точны, зато более удобны в обращении, поскольку не содержат ртути. При определении давления анероидом вносятся три поправки (на шкалу, на температуру и дополнительная на прибор), указанные в сертификате прибора. Анероид может давать надежные показания только в том случае, если он время от времени подвергается тщательной проверке.

Барометр-анероид.
Изображение Wolfgang Eckert с сайта Pixabay

Анероид может быть градуирован непосредственно на высоту атмосферы. Такие анероиды называют альтиметрами; или высотомерами, они используются в авиалайнерах и позволяют пилоту контролировать высоту полёта.

Высотомер Булова Б-11, с самолёта-истребителя.
Автор: Дозиметр

Для непрерывной регистрации изменения атмосферного давления применяется самопишущий прибор — барограф . Приёмной частью барографа является несколько соединённых между собой малых анероидных коробок.

Другие приборы

Гипсотермометр (гипсометр, термобарометр, баротермометр^{) — прибор для измерения атмосферного давления по температуре кипящей жидкости (обычно воды). Он более точен, чем анероид.}

Состоит из кипятильника и термометра со шкалой, разделённой на 0°,01. Этот прибор обычно применяется в экспедиционных условиях для барометрического нивелирования.

Штормгласс – это химический или кристаллический барометр, состоящий из стеклянной колбы или ампулы, заполненных спиртовым раствором, в котором в определённых пропорциях растворены камфора, нашатырь и калийная селитра.
<!— Реклама —>

Этим химическим барометром активно пользовался во время своих морских путешествий английский гидрограф и метеоролог, вице-адмирал Роберт Фицрой, который тщательно описал поведение барометра, это описание используется до сих пор. Поэтому штормгласс также называют «Барометром Фицроя». В 1831–1836 гг. Фицрой возглавлял океанографическую экспедицию на корабле «Бигль», в которой участвовал Чарльз Дарвин.

Весной и осенью резкое падение показателей барометра предвещает ветреную погоду. Летом, в сильную жару, оно предупреждает о грозе. Зимой, особенно после продолжительных морозов, быстрое падение ртутного столба говорит о предстоящей перемене направления ветра, сопровождающейся оттепелью и дождём. Напротив, повышение ртутного столба во время продолжительных морозов предвещает снегопад.

Закономерности в изменении атмосферного давления и способ использования этих знаний

Почти вся масса атмосферы Земли сосредоточена в слое высотой примерно до 50 км. По достижении высоты 50 км ускорение свободного падения уменьшается всего лишь на 1,5% по сравнению с ускорением на уровне моря; поэтому можно принять, что в пределах всего 50-километрового слоя атмосферы ускорение свободного падения остается равным g = 9,8 м/с².

Представляя атмосферный воздух в виде сплошной среды, мы, конечно, не должны забывать, что в действительности это газ. Давление — статистическая величина, выражаемая через усреднённый по многим молекулам квадрат скорости их хаотического движения. Сила давления на любую реальную или мысленно выделенную площадку в газе обусловлена хаотической бомбардировкой этой площадки множеством молекул.

Давление понижается с высотой и повышается при спуске в глубокие шахты. Причина – в разрежении  воздуха (уменьшении плотности) с подъёмом и уплотнении со спуском, ведь он притягивается землёй и около неё сосредоточена основная его масса. В нижней тропосфере давление с высотой уменьшается примерно на 1 мм на каждые 10,5 м. Это позволяет с помощью барометра-высотомера определять высоту места.

Как изменяется атмосферное давление с высотой?

На самом деле эта закономерность соблюдается только до высоты  в 1 км. Расстояние в метрах, на которое надо подняться или опуститься, чтобы атмосферное давление изменилось на 1 мб, называется барической ступенью. Барическая ступень на высоте от 0 до 1 км составляет 10,5 м, от 1 до 2 км – 11,9 м, на высоте 2-3 км барическая ступень равна 13,5 км. Величина барической ступени зависит от температуры. В тёплом воздухе она больше. Более точно барометрическая формула описана тут: https://ru.wikipedia.org/wiki/

На практике же часто пользуются особыми таблицами, которые позволяют более или менее приблизительно получать данные о высотах. Но для решения задач, не требующих высокой точности, можно пользоваться и средним значением. Можно оценить давление по разности высот, высчитать высоту по разности давления.

Задача 1

Альпинисты поднимаются на гору, высота которой 5100 м. У подножия горы давление составляет 720 мм рт. ст. Какое давление будет на вершине?

Решение:

При подъёме на 10,5 м давление снижается на 1 мм рт. ст.

1) Узнаем, на сколько мм. рт. ст. снизится давление при подъёме на эту гору. 5100:10,5=486 (на 486 мм рт. ст.)

2) Узнаем, каким будет давление на вершине. 720-486=234 (мм рт. ст.)

Ответ: На вершине будет давление в 234 мм рт. ст.

Задача 2

Определите, на какой высоте летит самолёт, если за бортом давление 450 мм рт. ст., а у поверхности Земли 750 мм рт. ст.

1) Определяем разность в давлении. 750-450=300 мм рт. ст. – столько раз по 10,5 метров поднялся самолёт.

2) Узнаем, на сколько метров поднялся самолёт. 10,5  Х  300 = 3150 (м)

Ответ: самолёт на высоте 3150 м.

Задача 3

У подножия холма барометр показывает давление – 761 мм рт. ст., а на вершине – 761 мм рт. ст. Чему равна высота холма?

Задача решается по тому же принципу, что и предыдущая.

1) 761-750=11 (мм рт. ст.)

2) 11 Х 10,5 = 115,5 (м)

Ответ: высота холма равна 115,5 м.

Атмосферное давление постоянно изменяется

Плотность воздуха зависит от температуры, температура же и является главной причиной изменения давления воздуха. Давление тёплого воздуха меньше, чем холодного. Это объясняется тем, что при нагревании воздух, как и все предметы, расширяется, его объём увеличивается и он перетекает в верхние слои на место менее нагретого воздуха, что приводит к уменьшению давления около земной поверхности.

На климатических и синоптических картах точки с одинаковыми показателями давления, приведённые к уровню моря, соединяют изолиниями, называемыми изобарами. Изобары бывают замкнутыми и незамкнутыми. Система замкнутых изобар с пониженным давлением в центре (Н) называется барическим минимумом, или циклоном. Система замкнутых изобар с повышенным давлением в центре (В) называется барическим максимумом, или антициклоном. Незамкнутые системы изобар – барический гребень, ложбина и седловина.

Все барические области делят на две группы: постоянные и сезонные (сохраняют характерные особенности давлений в течение определенного периода года).

Пояса давления на Земле

Давление на Земле распределяется зонально. В обобщённом виде эту зональность представляют в виде поясов:

• на экваторе расположен пояс низкого давления – экваториальная депрессия;
• к югу и северу от экватора до 30-40° широты – пояс повышенного давления;
• на 60-70° с. и ю. ш. – пояса пониженного давления;
• приполярные районы – пониженное давление.

Пояса атмосферного давления на Земле

На самом деле реальная картина распределения давления на поверхности земли гораздо сложнее.

Постоянные барические области

Постоянным остаётся экваториальный пояс пониженного давления, только смещая ось вслед за Солнцем. В июле она перемещается в Северное полушарие на 15-20° с. ш., в декабре – в Южное, на 5° ю. ш. Зимой над океаном и над сушей возникает сплошной пояс повышенного давления. Летом повышенное давление сохраняется над океанами, а над сушей образуется термическая депрессия и понижение давления. Постоянны и барические максимумы Антарктиды и Гренландии.

Над незамерзающими океанами и тёплыми течениями умеренной зоны и зимой и летом ярко выражены барические минимумы:

• Исландский;
• Алеутский.

Сезонные барические области

30-40° широты

Только зимой тут действительно наблюдается пояс высокого давления. Летом над материком оно становится низким, а над океанами, прогревающимися медленно, давление остаётся высоким и даже повышается. Другими словами барические максимумы в течение всего года здесь сохраняются только над океанами:

• Северо-Атлантический;
• Северо-Тихоокеанский;
• Южно-Атлантический;
• Южно-тихоокеанский;
• Южно-Индийский.

Умеренные и субполярные

В умеренных и субполярных широтах северного полушария, где чередуются океаны и материки, давление над сушей и водой различное, особенно зимой. Над сушей летом – минимум, а зимой – максимум. Летом же во всём поясе давление пониженное. Зимой над охлаждёнными материками давление высокое, здесь возникают сезонные барические максимумы:

• Азиатский, с центром над Монголией;
• Северо-Американский (Канадский).

Суточное колебание давления атмосферы

Наблюдается и суточное колебание давления. Ночью наблюдается один максимум, а днём – один минимум. Дважды за сутки, утром и вечером, оно повышается и столько же раз понижается, после полуночи и после полудня.

Изменение давления в течение суток связано с температурой воздуха и зависит от её изменений. Годовые изменения зависят от нагревания материков и океанов в летний период и их охлаждения в зимнее время. Летом область пониженного давления создается на суше, а область повышенного давления над океаном.

Минимальная величина атмосферного давления – 641,3 мм рт.ст или 854 мб  – была зарегистрирована над Тихим океаном в урагане «Ненси», а максимальная – 815,85 мм рт.ст. или 1087 мб – в Туруханске зимой. Максимальное давление в России зарегистрировано в Красноярском крае в 1968 г – 870 мм рт. ст.

Все барические системы оказывают большое влияние на воздушные течения, погоду и климат на значительных территориях. О вызываемых ими ветрах мы поговорим в следующий раз.

Тест для закрепления изученного материала

Источники:

1. Томилин А. Н., Теребинская Н. В. Для чего ничего? Очерки. /Л., «Дет. лит.», 1975.
2. Я. И. Перельман. Занимательные задачи и опыты. — М.: «Детская литература», 1972.
3. Физическая география: Справ. пособие для подгот. отд. вузов/Г. В. Володина, И. В. Душина, С. Г. Любушкина и др.; Под ред. К. В. Пашканга — М.: Высш. шк., 1991.
4. Тарасов Л. В. Атмосфера нашей планеты. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2012.
5. Савцов Т. М. Общее землеведение: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений — М.: Издательский центр «Академия», 2003
6. Дронов В. П. Землеведение. 5-6 кл.: Учебник/В. П. Дронов, Л. Е. Савельева. 5-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2015.
7. География 5-6 классы: учеб. для общеобразоват. учреждений / А. И. Алексеев, Е. К. Липкина, В. В. Николина и др.; Под ред А. И. Алексеева. — М.: Просвещение, 2012.

Вам будет интересно

Атмосферное давление — урок. География, 7 класс.

Атмосферное давление — сила, с которой воздух давит на земную поверхность.

На каждый квадратный сантиметр поверхности земли воздух оказывает давление в \(1,033\) кг. Человек не ощущает атмосферного давления, так как оно уравновешивается его внутренним давлением.

 

 

Атмосферное давление измеряют при помощи барометра (от греческого барос — «тяжесть», метрон — «мера»). Барометры бывают ртутные и анероиды. Существуют и самопишущие приборы, которые непрерывно записывают значения атмосферного давления — барографы.

 

Единицами измерения атмосферного давления являются миллиметры ртутного столба (мм рт. ст.) или гектопаскали (гПа).

Нормальным считается давление, равное \(760\) мм рт. ст. (\(1013\) гПа). Если давление ниже \(760\) мм рт. ст., его считают пониженным, если выше — повышенным.

Атмосферное давление в 📙 физике

1. Основные понятия об атмосферном давлении
2. Как определяют атмосферное давление
3. Приборы, измеряющие атмосферное давление
4. Принцип действия приборов и их устройство 

Понятие атмосферного давления применяется во многих сферах науки и жизнедеятельности человека, к примеру, в медицине, в авиации, в метеорологии, в сельском хозяйстве и прочих сферах. Давление атмосферы является значительной характеристикой, влияющей на работу специалистов. Например, с помощью атмосферного давления определяют прогноз погоды. Рост давления свидетельствует о том, что ожидается хорошая погода, солнышко, ясное небо, падение давления означает, что погода ухудшится: могут появиться тучи, выпасть снег, дождь или даже град.

Атмосферным давлением есть сила, воздействующая на поверхность. Оно определяется массой вышестоящего столба воздуха на поверхность с площадью, которая равняется единице. Измеряется в Паскалях (обозначается Па). Один Паскаль равняется силе в один Ньютон, которая воздействует на поверхность площадью 1 квадратный метр, то есть 1 Па = 1 Н / 1 м2. Метеорологи для обозначения давления атмосферы используют гектопаскаль (обозначается гПа). 1 гПа = 100 Па.

Раньше для фиксирования атмосферного давления использовали миллибар (мбар) или миллиметр ртутного столба (мм. рт. ст.), эти единицы измерения и до сих пор используются в некоторых сферах. Атмосферное давление определяется на всех метеостанциях. Значение давления на уровне метеостанции преобразуют соответственно уровню моря с целью составления приземных синоптических карт, отражающих условия погоды в определенный промежуток времени. С помощью этого легко определить атмосферные фронты, а также участки с высокими и низкими давлениями – антициклоны и циклоны.

Метеорологи используют понятие среднего атмосферного давления на уровне моря. Оно определяется при температуре 0 градусов Цельсия на широте 45 градусов на уровне моря, и равно 1013,2 гПа. Эта величина называется «нормальным давлением» и считается стандартной.

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

Известно, что у воздуха есть свой вес. Еще в свое время Галилей доказал этот факт. Плотность воздуха на поверхности Земли равняется 1,29 кг/м3. Ученик Галилея Эванджелиста Торричелли утверждал, что воздух воздействует на всё, что находится на поверхности Земли. Это воздействие назвали атмосферным давлением.

Атмосферное давление невозможно рассчитать по аналогии расчета давления столба жидкости, так как для этого нужно знать высоту столба и его плотность. Но для атмосферы практически невозможно определить точный размер высоты, а ее плотность отличается на разной высоте. По этой причине Эванджелиста Торричелли разработал подходящий метод измерения атмосферного давления.

В стеклянную трубку, закрытую с одной стороны, длиной примерно один метр, он поместил ртуть и погрузил ее открытым краем в емкость со ртутью. Часть ртути попала в емкость, но большинство ее массы осталось в трубке. Ежедневно он замерял уровень ртути в трубке, он менялся, становясь то выше, то ниже. Давление ртути на разном уровне создавалось благодаря весу ее столба, так как сверху воздуха над нею не было. Там был вакуум, который впоследствии назвали «торричеллиевой пустотой».

Опираясь на вышеизложенную информацию, напрашивается заключение, что атмосферное давление равняется давлению ртутного столба в трубке. Измеряя высоту ртутного столба, рассчитывают давление, которое производит ртуть. При повышении давления со стороны атмосферы ртутный столб в трубке Торричелли растет, а при понижении - опускается.

Используют следующие приборы, измеряющих давление атмосферы:

• стационарные чашечные ртутные барометры. Их типы немного отличаются для равнинной и горной местности. Бывают типа СР-А и СР-Б;
• барометры-анероиды типа БАММ-1;
• барографы метеорологические М-22А.

Самыми четкими в измерениях считаются ртутные барометры, на метеостанциях они применяются чаще остальных. Их размещают в специально предназначенных местах с ограниченным доступом для соблюдения безопасности. С такими барометрами допускаются к работе только специализированные работники.

Также широко используют барометры-анероиды. Обычно их используют в географических стационарах для исследования маршрутов, но также они используются и на метеостанциях. Часто их применяют для барометрического нивелирования.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Барографы применяют для беспрерывного фиксирования различных изменений давления атмосферы. Они бывают нескольких типов:

• М-22АС – для фиксации перемены атмосферного давления за сутки;
• М-22АН – для фиксации перемены атмосферного давления за неделю.

Определение

Барометр ртутный чашечный - это стеклянная калиброванная трубка, в которой находится ртуть.

Нижний ее край открытый и погруженный в чашу со ртутью, а верхний закрытый. Чаша имеет три части, которые соединяются через резьбу. Средняя часть оснащена диафрагмой, имеющей специально предназначенные отверстия. С помощью этой диафрагмы происходит процесс затруднения движения ртути в чаше, тем самым предотвращается процесс проникновения воздуха.

Вверху ртутного барометра расположено отверстие для сообщения с воздухом атмосферы. Бывают исполнения, в которых это отверстие закрывается специальным винтом. В верхней части трубки воздух отсутствует, здесь создается вакуум, благодаря чему столб ртути растет до какого-то значения из-за воздействия давления атмосферы на ртутную поверхность чаши. Таким образом, размер атмосферного давления определяется массой ртутного столба.

Определение

Барометр - это стеклянная трубка, которая для защиты помещена в металлический корпус, на нем нарисована шкала измерений.

В верхней части корпуса сделан вырез для доступа к обзору размера ртутного столба. С целью наиболее точного определения мениска ртути есть кольцо с нониусом, которое можно перемещать по шкале. При этом шкала, имеющая деления на десятые доли, именуется компенсированной шкалой. Для предотвращения попадания грязи и пыли шкала покрывается специальной защитой. В средней части барометра имеется термометр для определения размера температуры окружающей атмосферы. По величине показаний термометра определяют температурную поправку.

Существует несколько поправок, что исключают искажения показаний ртутного барометра:

• температурная;
• инструментальная;
• поправка, учитывающая ускорение силы тяжести на разной высоте над уровнем моря и в различной широте местности.

Барометр-анероид применяют для учета атмосферного давления в приземной местности. Блок, что вмещает три анероидных коробки, которые соединены между собой, является основной чувствительной частью барометра-анероида. Основным принципом работы этого прибора является деформация мембранной коробки под воздействием давления атмосферы. Также принцип его работы определяется по трансформации линейного перемещения мембраны.

Роль приемника выполняет металлическая анероидная коробка с дном и крышкой в виде гофры, из нее полностью удаляется воздух. Чтобы не сплюснуться под воздействием давления атмосферы, она оснащена специальной пружиной, оттягивающей крышку коробки.

Атмосферное давление

Одна из удивительных особенностей жизни на Земле заключается в том, что фактически мы находимся на дне огромного воздушного океана. Этот океан воздуха называется «атмосфера» и состоит в основном из газов без цвета и запаха. Иными словами можно сказать, что атмосфера — это газовая оболочка Земли.

Почему мы не замечаем давления воздуха?

Сила всемирного тяготения притягивает все к Земле, в том числе и атмосферу — газовую оболочку планеты. При этом верхние слои атмосферы давят на нижние. Так и возникает атмосферное давление. Трудно поверить, но на небольшой стол размером 1x1 м действует давление, равное давлению, производимому 10 автомобилями. Если это действительно так, то почему же стол не ломается от такой тяжести?

На каждый квадратный сантиметр поверхности нашего тела воздух оказывает давление, приблизительно равное тому, какое оказывает груз массой 1 кг.

Этого не происходит, так как атмосферное давление передается во всех направлениях, а не только вниз. Более того, насколько ты помнишь, согласно третьему закону Ньютона, на этот стол действует такая же сила, но только снизу. И атмосферное давление уравновешивается этой силой.

Известно, что воздух давит на каждого из нас с силой, равной давлению груза массой более 15 т! Это масса трех больших грузовиков! Почему же наши тела не разрушаются под действием атмосферного давления? Дело в том, что воздух внутри каждого нашего органа также находится под давлением. И внутреннее давление воздуха уравновешивает давление, действующее на наше тело снаружи.

Мы не можем жить без атмосферного давления!

Странно, но факт: мы действительно не можем жить без атмосферного давления! Даже сейчас, когда ты читаешь эту статью, твое тело использует атмосферное давление, чтобы перемещать воздух в легкие и из них. Это говорит о том, что благодаря атмосферному давлению мы можем дышать.

Как же мы дышим?

Диафрагма — самая важная мышца при вдохе. Она попеременно сокращается и расслабляется, при этом изменяются объем легких и внутреннее давление в них. Когда объем легких увеличивается, то давление  в них снижается, т.е. оно становится ниже атмосферного, и воздух начинает поступать в легкие. Так происходит вдох. При повышении давления в легких воздух выходит. Это выдох.

Диафрагма во время дыхания

Как измерить атмосферное давление?

В середине XVII в. выдающийся итальянский математик и физик Эванджелиста Торричелли проделал следующий опыт. Он взял стеклянную трубку длиной около 1 м, запаянную с одного конца, и заполнил ее ртутью. Затем перевернул трубку и опустил ее в чашку с ртутью. Как выяснилось, некоторое количество ртути вылилось в чашку, а высота оставшегося в трубке столба ртути составила 760 мм. При этом над поверхностью ртути в трубке образовалось безвоздушное пространство.

Торричелли объяснил это явление следующим образом. На поверхность ртути в чашке действует атмосферное давление, которое передается в трубку. В связи с тем, что ртуть находится в равновесии, атмосферное давление равно давлению, которое создается весом столба ртути в трубке.

Изменение атмосферного давления

Торричелли также обратил внимание, что уровень столба ртути не находится на одном месте, он меняется: либо повышается, либо понижается. На основании своих ежедневных наблюдений ученый сделал вывод о том, что если давление повышается, то столб ртути в трубке также повышается, и наоборот. Как правило, колебания атмосферного давления связаны с изменениями погоды. Если давление падает, то следует ожидать дождь и ветер. В случае повышения давления ожидается улучшение погоды, а зимой — еще и похолодание.

Барометр

Прибор, предназначенный для измерения атмосферного давления, называется «барометр».

Торричелли изобрел ртутный барометр, в котором в качестве измерителя атмосферного давления служит столбик ртути. Такие барометры используются до сих пор.

Однако в настоящее время чаще применяются более современные безжидкостные приборы, так называемые анероидные барометры.

Высота ртути в трубке, равная 760 мм, принята за эталон нормального атмосферного давления, которое можно измерять высотой ртутного столба (в мм). Когда говорят, что атмосферное давление равно, например, 755 мм ртутного столба (мм рт. ст.), это означает, что воздух производит такое же давление, что и столб ртути высотой 755 мм рт. ст.

Как мы реагируем на изменения атмосферного давления?

Наш организм приспособлен для проживания в условиях нормального атмосферного давления, и, к сожалению, любые изменения внешнего давления сказываются на нашем самочувствии.

Ты уже знаешь, что нормальным атмосферным давлением для человека считается давление 760 мм рт. ст. Однако такие показатели барометр фиксирует не так часто. Это связано с тем, что давление на поверхности Земли непостоянно и неравномерно. Величина атмосферного давления зависит от времени суток, поры года и различных географических условий. Как правило, суточные колебания давления — не более 4—5 мм. Такую незначительную разницу мы не замечаем и хорошо переносим.

У людей, живущих в Перуанских Андах на высоте 4500 м над уровнем моря, акклиматизация начинается с раннего детства. Даже их внутренние органы приспосабливаются к местным условиям. Так, размер грудной клетки жителя гор гораздо больше, чем человека, живущего на равнине

Давление на высоте

Ты уже знаешь, что верхние слои атмосферы оказывают давление на нижние. Это означает, что у поверхности Земли воздух максимально сжат. Однако чем выше мы поднимаемся над Землей, тем меньше становится слоев воздуха, которые сжимают нижние слои, и соответственно, уменьшается давление. Именно такие перепады давления мы сразу же ощущаем на себе.

Запомни: чем больше высота, тем меньше атмосферное давление

Почему мы это ощущаем

На земле давление воздуха в барабанной полости уха равно нормальному атмосферному давлению. А при наборе самолетом высоты давление снижается, и возникает разница давлений, т.е. наша ушная перепонка оказывается вдавленной. Именно поэтому мы и ощущаем заложенность в ухе.

Наиболее знакомый пример — «закладывание» ушей в самолете при взлете. Как облегчить это состояние? Есть варианты:

1. Широко открыть рот.
2. Сделать несколько глотательных движений.

Перепады давления в горах

В горах на высоте 2500—3000 м над уровнем моря атмосферное давление гораздо ниже, чем у подножия. В таких условиях из-за разницы давления внутри организма и атмосферного давления наш организм подвергается значительному стрессу. Более того, не исключено появление признаков горной болезни: могут возникнуть боль в ушах, затруднение дыхания, тошнота и слабость.

У тренированных альпинистов и людей, постоянно проживающих в горной местности, такое недомогание встречается крайне редко. Это связано с тем, что их организм уже приспособился к условиям пониженного давления.

Давление под водой и под землей

Представители некоторых профессий вынуждены работать в условиях пониженного давления воздуха. Это шахтеры, водолазы и рабочие кессонов — специальных конструкций, используемых для постройки мостов и других водных сооружений. Опускаясь в глубокую шахту, шахтеры испытывают на себе действие повышенного атмосферного давления. В очень глубоких шахтах оно может достигать около 850 мм рт. ст.

Давление под водой также намного превышает атмосферное. Так, например, при погружении на глубину около 100 м на водолаза будет действовать давление, которое больше атмосферного приблизительно в 10 раз!

Сложности работы водолаза

Погружение на глубину возможно только в специальных водолазных костюмах, причем резиновый скафандр используется для погружения не более чем на 40 м. Работать на больших глубинах можно только в жестком скафандре, который принимает на себя все давление воды

При длительном нахождении водолаза в условиях высокого давления воды часть воздуха, которым он дышит, растворяется в крови. При этом азот, содержащийся в воздухе, организмом не используется, а накапливается в крови. Во время подъема на поверхность азот выделяется в виде пузырьков, которые могут закупорить кровеносные сосуды. Для того чтобы не допустить возникновения этих проблем, водолаза поднимают очень медленно!

Если в течение часа водолаз работал на глубине 30 м, то выход на поверхность осуществляется в течение часа, а если тот же час водолаз провел на глубине 60 м, то подъем длится 6 часов!

Поделиться ссылкой

Формула атмосферного давления с примерами

Формула атмосферного давления - это вес воздуха на единицу площади. Его значение зависит от высоты. Значение атмосферного давления на уровне моря составляет 1,013 x10 ⁵ Н / м ²

Формула атмосферного давления

Атмосферное давление измеряется по следующей формуле:
Атмосферное давление = Вес воздуха / Площадь
Земля окружена воздушной оболочкой, называемой атмосферой.Он простирается на несколько сотен километров над уровнем моря. Подобно тому, как некоторые морские существа живут на дне океана, мы живем на дне огромного океана воздуха. Воздух - это смесь газов. Плотность воздуха в атмосфере неоднородна. Он постоянно уменьшается по мере того, как мы поднимаемся.

Что вызывает атмосферное давление?

Атмосферное давление действует во всех направлениях. Мыльные пузыри расширяются до тех пор, пока давление воздуха в них не станет равным атмосферному. Почему образовавшиеся мыльные пузыри имеют сферическую форму? Можете ли вы сделать вывод, что атмосферное давление действует на пузырь одинаково во всех направлениях?
Воздушный шар расширяется, когда мы наполняем его воздухом.В каком направлении воздушный шар расширяется? Тот факт, что атмосфера оказывает давление, можно объяснить простым экспериментом.
Эксперимент:

Возьмите пустую жестяную банку с крышкой. Откройте крышку и налейте немного воды. Поместите это над пламенем. Подождите, пока вода закипит и пар вытеснит воздух из банки. Теперь поместите банку под водопроводную воду. Баллон будет сдавливаться из-за атмосферного давления. Почему?
Когда банка охлаждается водопроводной водой, пар в ней конденсируется.Когда пар превращается в воду, он оставляет за собой пустое пространство. Это снижает давление внутри банки по сравнению с атмосферным давлением снаружи банки. это вызовет обрушение направления со всех сторон. Этот эксперимент показывает, что атмосфера оказывает давление во всех направлениях.
Этот факт также можно продемонстрировать, когда из пластиковой бутылки выкачивается воздух.

Измерение атмосферного давления

На уровне моря атмосферное давление составляет около 101 300 Па или 101 300 Нм ^-2 .Приборы, измеряющие атмосферное давление, называются барометрами. Один из простых барометров - ртутный барометр. Он представляет собой закрытую с одного конца стеклянную трубку длиной 1 м. Заполнив его ртутью, его переворачивают в ртутную корыто. Ртуть в трубке опускается и останавливается на определенной высоте. Столбик ртути, удерживаемый в трубке, оказывает давление на ее основание. На уровне моря высота ртутного столба над ртутью в желобе составляет около 76 см. Давление, создаваемое 76 см ртутного столба, составляет почти 101300 Нм ^-2 , что равно атмосферному давлению.Обычно атмосферное давление выражают через высоту столба ртути. Поскольку атмосферное давление в каком-либо месте не остается постоянным, высота столба ртути также изменяется в зависимости от атмосферного давления.
Ртуть в 13,6 раза плотнее воды. Атмосферное давление может удерживать вертикальный столб воды, примерно в 13,6 раз превышающий высоту столба ртути в данном месте. Таким образом, на уровне моря вертикальная высота водяного столба составит 0,76 м 13,6 = 10,34 м. Таким образом, для изготовления водяного барометра потребуется стеклянная трубка длиной более 10 м.

Области применения атмосферного давления

• Атмосферное давление уменьшается по мере того, как мы поднимаемся. Атмосферное давление в горах ниже, чем на уровне моря. На высоте около 30 км атмосферное давление становится всего 7 мм ртутного столба, что составляет примерно 100 Па. Оно станет нулевым на высоте, где нет воздуха. Таким образом, мы можем определить высоту места, зная атмосферное давление в этом месте.
• Атмосферное давление также может указывать на изменение погоды.В жаркий день Земля над землей становится и расширяется. Это вызывает падение атмосферного давления в этих регионах. С другой стороны, холодными морозными ночами это над Землей остывает. Это вызывает повышение атмосферного давления.
• Изменения атмосферного давления в определенном месте указывают на ожидаемые изменения погодных условий в этом месте. Например, постепенное и среднее падение атмосферного давления означает низкое давление в соседней местности. Незначительное, но быстрое падение атмосферного давления указывает на ветреную и дождливую погоду в близлежащих регионах.Понижение атмосферного давления сопровождается ветерком и дождем. В то время как внезапное падение атмосферного давления часто сопровождается паром, дождем и тайфуном, которые происходят через несколько часов.
• С другой стороны, повышение атмосферного давления с последующим понижением предсказывает интенсивные погодные условия. Постепенное сильное повышение атмосферного давления указывает на продолжительный период приятной погоды. Быстрое повышение атмосферного давления означает, что вскоре за ним последует снижение атмосферного давления, указывающее на плохую погоду.

Читайте также:

Смотрите также видео:

.

Как мы измеряем атмосферное давление

Точное измерение атмосферного давления имеет фундаментальное значение в метеорологии и имеет особое значение для безопасности посадки самолетов в аэропортах. Чтобы свести любые ошибки к минимуму, прибор содержит три отдельных датчика давления, а внутреннее программное обеспечение прибора проверяет любые различия между тремя независимыми измерениями.

Установка датчика давления в полевых условиях должна производиться с большой осторожностью.Любое движение воздуха через вентиляционное отверстие, которое соединяет датчик с окружающей средой, вызовет падение давления, вызванное простым динамическим эффектом, описываемым принципом Бернулли. Точно так же на давление в неподвижном воздухе в здании будет влиять поток воздуха вокруг здания или даже система кондиционирования воздуха.

Чтобы избежать ошибочных измерений, датчик давления обнажается через головку статического давления ( см. Изображение выше ), устройство, сконструированное таким образом, чтобы минимизировать динамическое воздействие ветра.

Как используются наблюдения за давлением?

Атмосферное давление сильно меняется с высотой, снижаясь у поверхности примерно на 1 гПа ( o r 1 миллибар ) на каждые 10 м по вертикали. Чтобы получить представление о показаниях давления сети барометров по всей Великобритании, каждый из которых выставлен на разной высоте над уровнем моря, все значения давления на уровне станции преобразуются в оценку давления на среднем уровне моря с использованием формулы, которая учитывает учитывать температуру воздуха.Среднее давление на уровне моря, давление на уровне станции и тенденция давления в течение предыдущих трех часов сообщаются со всех синоптических станций каждый час. Тенденция определяется одной из десяти категорий: устойчивая, восходящая, нисходящая, восходящая, затем нисходящая и т. Д.

.

Атмосферное давление: определение и факты

В книгах по метеорологии атмосфера Земли часто описывается как огромный воздушный океан, в котором мы все живем. На диаграммах наша родная планета изображена как окруженная огромным атмосферным морем высотой в несколько сотен миль, разделенным на несколько различных слоев. И все же та часть нашей атмосферы, которая поддерживает всю жизнь, о которой мы знаем, в действительности чрезвычайно тонкая и простирается вверх только до 18 000 футов - чуть более 3 миль. И та часть нашей атмосферы, которую можно измерить с некоторой степенью точности, достигает примерно 25 миль (40 километров).Кроме того, дать точный ответ относительно того, где в конечном итоге заканчивается атмосфера, практически невозможно; где-то между 200 и 300 милями появляется неопределенная область, где воздух постепенно разрежается и в конечном итоге растворяется в космическом вакууме.

Так что слой воздуха, окружающий нашу атмосферу, в конце концов не такой уж и большой. Как красноречиво выразился покойный Эрик Слоан, популярный специалист в области погоды: «Земля не висит в воздушном море - она ​​висит в космическом море, и на ее поверхности есть чрезвычайно тонкий слой газа.

И этот газ - наша атмосфера.

Воздух имеет вес

Если человек поднимется на высокую гору, например Мауна-Кеа на Большом острове Гавайи, где вершина достигает 13 796 футов (4206 метров), высока вероятность заражения высотной болезнью (гипоксией). Перед восхождением на вершину посетители должны остановиться в Информационном центре, расположенном на высоте 9 200 футов (2 804 м), где им говорят акклиматизироваться к высоте, прежде чем идти дальше на гору.«Ну, конечно, - скажете вы, - в конце концов, количество доступного кислорода на такой большой высоте значительно меньше по сравнению с тем, что присутствует на уровне моря».

Но, делая такое заявление, вы ошиблись бы !

Фактически, 21 процент атмосферы Земли состоит из живительного кислорода (78 процентов состоит из азота, а оставшийся 1 процент - из ряда других газов). И доля этого 21 процента практически одинакова как на уровне моря, так и на высокогорье.

Большая разница не в количестве присутствующего кислорода, а скорее в плотности и давлении .

Эта часто используемая аналогия сравнения воздуха с водой («океан воздуха») хороша, поскольку все мы буквально плывем по воздуху. А теперь представьте себе это: высокое пластиковое ведро до краев заполнено водой. Теперь возьмите ледоруб и проделайте отверстие в верхней части ведра. Вода будет медленно стекать. Теперь возьмите кирку и проделайте еще одну дырочку около дна ведра.Что просходит? Там внизу вода будет стремительно брызгать резким потоком. Причина в разнице давления. Давление, которое оказывает вес воды внизу у дна ведра, больше, чем вверх у вершины, поэтому вода «выжимается» из отверстия внизу.

Точно так же давление всего воздуха над нашими головами - это сила, которая выталкивает воздух в наши легкие и выжимает из него кислород в кровоток. Как только это давление падает (например, когда мы поднимаемся на высокую гору), в легкие поступает меньше воздуха, следовательно, меньше кислорода достигает нашего кровотока, что приводит к гипоксии; опять же, не из-за уменьшения количества доступного кислорода, а из-за уменьшения атмосферного давления.

Максимумы и минимумы

Итак, как атмосферное давление соотносится с суточными погодными условиями? Несомненно, вы видели прогнозы погоды, представленные по телевидению; встроенный в камеру метеоролог, ссылающийся на системы высокого и низкого давления. Что это вообще такое?

Короче говоря, каждый день солнечное тепло меняется по всей Земле. Из-за неравномерного солнечного нагрева температура меняется по всему земному шару; воздух на экваторе намного теплее, чем на полюсах.Таким образом, теплый легкий воздух поднимается и распространяется к полюсам, а более холодный и тяжелый воздух опускается к экватору.

Но мы живем на вращающейся планете, поэтому эта простая картина ветра искажена до такой степени, что воздух искажен вправо от своего направления движения в Северном полушарии и влево в Южном полушарии. Сегодня мы знаем этот эффект как силу Кориолиса, и как прямое следствие этого возникают сильные спирали ветра, которые мы знаем как системы высокого и низкого давления.

В Северном полушарии воздух в областях с низким давлением движется по спирали против часовой стрелки и внутрь - например, ураганы - это механизмы Кориолиса, циркулирующие воздух против часовой стрелки. Напротив, в системах высокого давления воздух движется по спирали по часовой стрелке и наружу от центра. В Южном полушарии направление спиралевидного движения воздуха обратное.

Итак, почему мы обычно ассоциируем высокое давление с хорошей погодой, а низкое - с неустойчивой погодой?

Системы высокого давления - это «купола плотности», которые давят вниз, в то время как системы низкого давления похожи на «атмосферные долины», где плотность воздуха меньше.Поскольку холодный воздух имеет меньшую способность удерживать водяной пар, чем теплый воздух, облака и осадки вызываются охлаждением воздуха.

Итак, при увеличении давления воздуха температура повышается; под этими куполами высокого давления воздух имеет тенденцию опускаться (так называемое «проседание») на более низкие уровни атмосферы, где температуры выше и могут удерживать больше водяного пара. Любые капли, которые могут привести к образованию облаков, будут испаряться. Конечным результатом обычно становится более чистая и сухая среда.

И наоборот, если мы уменьшаем давление воздуха, воздух имеет тенденцию подниматься на более высокие уровни атмосферы, где температуры ниже. По мере того как способность удерживать водяной пар уменьшается, пар быстро конденсируется, и облака (которые состоят из бесчисленных миллиардов крошечных капель воды или, на очень больших высотах, кристаллов льда) будут развиваться, и в конечном итоге выпадут осадки. Конечно, мы не могли прогнозировать зоны высокого и низкого давления без использования какого-либо устройства для измерения атмосферного давления.

Введите барометр

Атмосферное давление - это сила, действующая на единицу площади под действием веса атмосферы. Чтобы измерить этот вес, метеорологи используют барометр. Именно Евангелиста Торричелли, итальянский физик и математик, доказал в 1643 году, что он может сопоставить атмосферу со столбом ртути. Он фактически измерил давление, переведя его непосредственно в вес. Прибор, сконструированный Торричелли, был самым первым барометром. Открытый конец стеклянной трубки помещают в открытую емкость с ртутью.Атмосферное давление заставляет ртуть подниматься по трубке. На уровне моря столб ртути поднимется (в среднем) на высоту 29,92 дюйма или 760 миллиметров.

Почему бы не использовать воду вместо ртути? Причина в том, что на уровне моря высота водяного столба составляет около 34 футов! С другой стороны, ртуть в 14 раз плотнее воды и является самым тяжелым веществом, которое остается жидким при обычных температурах. Это позволяет прибору иметь более удобный размер.

Как НЕ использовать барометр

Прямо сейчас у вас может висеть барометр на стене вашего дома или офиса, но, по всей вероятности, это не трубка с ртутью, а циферблат со стрелкой, указывающей на текущее барометрическое давление. чтение давления. Такой прибор называется барометром-анероидом, который состоит из частично вакуумированной металлической ячейки, которая расширяется и сжимается при изменении давления, и прикреплен к механизму сцепления, который приводит в движение индикатор (стрелка) по шкале, градуированной в единицах давления, либо в дюймах. или миллибары.

Обычно на шкале индикатора вы также видите такие слова, как «Солнечный», «Сухой», «Неустойчивый» и «Бурный». Предположительно, когда стрелка указывает на эти слова, это означает, что впереди ожидаемая погода. «Солнечный», например, обычно встречается в диапазоне высокого барометрического давления - 30,2 или 30,3 дюйма. «Бурный», с другой стороны, можно найти в диапазоне низкого барометрического давления - 29,2 или ниже, возможно, даже иногда ниже 29 дюймов.

Все это казалось бы логичным, но все это довольно упрощенно.Например, могут быть моменты, когда стрелка будет указывать на «Солнечно», а небо вместо этого будет полностью затянуто облаками. А в других случаях стрелка будет указывать на «бурно», но вы можете увидеть солнечный свет, смешанный с голубым небом и быстро движущимися пухлыми облаками.

Как правильно пользоваться барометром

Поэтому наряду с черной стрелкой индикатора стоит обратить внимание на еще одну стрелку (обычно золотую), которую можно вручную настроить на любую часть циферблата.Когда вы проверяете свой барометр, сначала слегка постучите по передней части барометра, чтобы устранить любое внутреннее трение, а затем совместите золотую стрелку с черной. Затем проверьте несколько часов спустя, чтобы увидеть, как черная стрелка изменилась относительно золотой. Давление растет или падает? Если он падает, происходит ли это быстро (возможно, падает на несколько десятых дюйма)? Если так, то, возможно, приближается шторм. Если шторм только что прошел и небо прояснилось, барометр все еще может показывать «бурную» погоду, но если бы вы установили золотую стрелку несколько часов назад, вы почти наверняка увидели бы, что давление сейчас быстро растет, что говорит о что - несмотря на признаки шторма - приближается ясная погода.

И ваш прогноз можно еще больше улучшить, объединив ваши записи об изменении атмосферного давления с изменением направления ветра. Как мы уже узнали, воздух циркулирует по часовой стрелке вокруг систем высокого давления и против часовой стрелки вокруг систем низкого давления. Поэтому, если вы видите тенденцию к повышению давления и северо-западному ветру, вы можете ожидать, что в целом наступит хорошая погода, в отличие от падающего барометра и восточного или северо-восточного ветра, которые в конечном итоге могут привести к облакам и осадкам.

.

атмосферное давление | Определение и вариации

Атмосферное давление , также называемое барометрическим давлением , сила на единицу площади, действующая на столб атмосферы (то есть на всю массу воздуха над указанной областью). Атмосферное давление можно измерить с помощью ртутного барометра (отсюда обычно используется синоним барометрическое давление ), который указывает высоту столба ртути, который точно уравновешивает вес столба атмосферы над барометром.Атмосферное давление также измеряется с помощью барометра-анероида, в котором чувствительный элемент представляет собой один или несколько полых, частично вакуумированных, гофрированных металлических дисков, поддерживаемых от сжатия внутренней или внешней пружиной; изменение формы диска при изменении давления может быть записано с помощью ручки пера и вращающегося барабана с часовым приводом.

изменения атмосферного давления с высотой

Около поверхности Земли атмосферное давление уменьшается почти линейно с увеличением высоты.Однако изучение данных на больших высотах показывает, что зависимость экспоненциальная.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Подробнее по этой теме

климат: атмосферное давление и ветер

Атмосферное давление и ветер являются важными факторами, влияющими на погоду и климат Земли. Хотя эти двое ...

Узнайте об атмосферном давлении, его единицах и методах измерения

Описание давления и его измерения.

© Josef Martha—sciencemanconsulting.com Посмотреть все видеоролики к этой статье

Атмосферное давление выражается в нескольких различных системах единиц: миллиметры (или дюймы) ртутного столба, фунты на квадратный дюйм (psi), дин на квадратный сантиметр, миллибар (мб), стандартные атмосферы или килопаскали. Стандартное давление на уровне моря, по определению, равно 760 мм (29,92 дюйма) ртутного столба, 14,70 фунта на квадратный дюйм, 1013,25 × 10 ³ дин на квадратный сантиметр, 1013,25 миллибара, одной стандартной атмосфере или 101.325 килопаскалей. Вариации этих значений довольно малы; например, самые высокие и самые низкие когда-либо зарегистрированные давления на уровне моря составляют 32,01 дюйма (в центре Сибири) и 25,90 дюйма (во время тайфуна в южной части Тихого океана). Существующие небольшие колебания давления в значительной степени определяют характер ветра и шторма на Земле.

Узнайте, почему присоскам требуется внешнее атмосферное давление для давления на внутреннюю часть низкого давления.

Узнайте, почему отсутствие атмосферного давления в космическом вакууме делает присоски непригодными для использования.

Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео к этой статье

У поверхности Земли давление уменьшается с высотой со скоростью примерно 3,5 миллибара на каждые 30 метров (100 футов). Однако над холодным воздухом падение давления может быть намного сильнее, потому что его плотность больше, чем у более теплого воздуха. Давление на высоте 270 000 метров (10 ⁻⁶ мбар) сравнимо с давлением в лучшем из когда-либо созданных человеком вакууме. На высотах от 1500 до 3000 метров (от 5000 до 10000 футов) давление достаточно низкое, чтобы вызвать горную болезнь и серьезные физиологические проблемы, если не будет предпринята тщательная акклиматизация.

.

атмосферное давление - wikiwand

Для более быстрой навигации этот iframe предварительно загружает страницу Wikiwand для Атмосферное давление .

Подключено к:

{{:: readMoreArticle.title}}

Из Википедии, свободной энциклопедии

{{bottomLinkPreText}} {{bottomLinkText}} Эта страница основана на статье в Википедии, написанной участники (читать / редактировать).
Текст доступен под Лицензия CC BY-SA 4.0; могут применяться дополнительные условия.
Изображения, видео и аудио доступны по соответствующим лицензиям.
{{current.index + 1}} из {{items.length}}

Спасибо за жалобу на это видео!

Пожалуйста, помогите нам решить эту ошибку, написав нам по адресу support @ wikiwand.com
Сообщите нам, что вы сделали, что вызвало эту ошибку, какой браузер вы используете и установлены ли у вас какие-либо специальные расширения / надстройки.
Спасибо! .

Зависимость атмосферного давления от высоты над уровнем моря

Давление воздуха над уровнем моря можно рассчитать как

p = 101325 (1 - 2,25577 10 ^-5 ч) ^5.25588 (1)

где

101325 = нормальная температура и давление на уровне моря (Па)

p = давление воздуха (Па)

h = высота над уровнем моря (м)

Пример - Давление воздуха на высоте 10000 м

Давление воздуха на высоте 10000 м можно рассчитать как

p = 101325 (1-2.25577 10 ^-5 (10000 м)) ^5.25588

= 26436 Па

= 26,4 кПа

В таблице ниже указано давление воздуха на высоте ниже и выше уровня моря.

Высота над уровнем моря		Абсолютный барометр		Абсолютное атмосферное давление
футов	метр	дюймов рт. Ст.	мм рт. Ст.	psia	кг / см 2	кПа
-5000	-1524	35.7	908	17,5	1,23	121
-4500 прибл. самая глубокая точка под уровнем моря Согне-фьорд, Норвегия	-1372	35,1	892	17,2	1,21	119
-4000	-1219	34,5	876	16,9	1,19	117
-3500	-1067	33.9	861	16,6	1,17	115
-3000	-914	33,3	846	16,4	1,15	113
-2500	-762	32,7	831	16,1	1,13	111
-2000	-610	32,1	816	15,8	1,11	109
-1500 берег Мертвого моря , Палестина, Израиль и Иордания (-1371 фут)	-457	31.6	802	15,5	1,09	107
-1000	-305	31,0	788	15,2	1,07	105
-500	-152	30,5	774	15,0	1,05	103
0 1)	0	29,9	760	14,7	1.03	101
500 прибл. Мёллехой, Дания	152	29,4	746	14,4	1,01	99,5
1000	305	28,9	733	14,2	0,997	97,7
	457	28,3	720	13,9	0,979	96,0
2000	610	27.8	707	13,7	0,961	94,2
2500	762	27,3	694	13,4	0,943	92,5
3000	914	26,8	3000	914	26,8		13,2	0,926	90,8
3500	1067	26,3	669	12,9	0,909	89.1
4000	1219	25,8	656	12,7	0,893	87,5
4500 прибл. Бен Невис, Шотландия, Великобритания	1372	25,4	644	12,5	0,876	85,9
5000	1524	24,9	632	12,2	0,860	84,3
6000	1829	24.0	609	11,8	0,828	81,2
7000	2134	23,1	586	11,3	0,797	78,2
8000		2438	22,295		10,9	0,768	75,3
9000	2743	21,4	543	10,5	0,739	72.4
10000	3048	20,6	523	10,1	0,711	69,7
15000	4572	16,9	429	8,29	0,583	57,295
20000 ок. Маунт МакКинли, Аляска, США	6096	13,8	349	6,75	0,475	46,6
25000	7620	11.1	282	5,45	0,384	37,6
30000 прибл. Гора Эверест, Непал - Тибет	9144	8,89	226	4,36	0,307	30,1
35000	10668	7,04	179	3,46	0,243	23 900	40000	12192	5,52	140	2.71	0,191	18,7
45000	13716	4,28	109	2,10	0,148	14,5
50000	15240	3,27	83	1,61	0,1	11,1

¹⁾ Уровень моря

.

---

Смотрите также

• 
  Крепление колокольчика на фидер
• 
  Кижуч вред и польза
• 
  Прогноз клева кинешма
• 
  Лучший бюджетный спиннинг для троллинга на реке
• 
  Соотношение молока и манки
• 
  Рыба засолить красная
• 
  Как сделать проходной капкан своими руками
• 
  Японский краб паук
• 
  Водянка у рыб лечение
• 
  Сколько живут меченосцы
• 
  Календарь рыбака на октябрь месяц