Меню

Атмосферное давление на вершине горы больше или меньше

Зависимость давления воздуха от высоты

Многие люди, особенно альпинисты, пастухи на горных пастбищах, знают, что с увеличением высоты уменьшается давление воздуха. Становится трудно дышать, невозможно сварить горячую пищу, чай. Естественно, появляется вопрос: почему давление воздуха уменьшается с высотой? Рассмотрим решение этого вопроса.

Что такое воздух? Воздух — это бесцветная смесь различных газов, составляющих атмосферу нашей планеты. Основными газами, из которых состоит воздух, являются азот (78 %), кислород (21 %), аргон (0,9 %), углекислый газ (0,03 %) и другие. С точки зрения физики поведение воздуха при существующих условиях на Земле подчиняется законам идеального газа. Согласно этой модели молекулы и атомы газа не взаимодействуют друг с другом, расстояния между ними огромные по сравнению с их размерами, а скорости движения при комнатной температуре по расчетам по молекулярно-кинетической теории газов составляют порядка 460 м/с.

Что такое «давление» с физической точки зрения.

Под давлением воздуха понимают силу, с которой воздушный столб давит на поверхность. В физике она измеряется в паскалях (Па). 1 Па означает, что сила в 1 ньютон (Н) перпендикулярно приложена к поверхности площадью 1 м2. Поэтому давление 1 Па — это очень маленькое давление. На уровне моря давление воздуха составляет примерно 0,1 МПа (точнее -101 325 Па), что соответствует давлению 1 атмосфера. Это значит, что на площадку 1 см2 воздух давит с силой 1 кгс, а на площадку 1 м2 – 100 х 100 =10’000 кгс = 10 тонно-силы (или 100 кН)! Это очень много, но человек ее не ощущает, так как внутри него каждая клетка создает аналогичное противодавление. Последний факт говорит о том, что давление атмосферы с разных сторон на человека взаимно компенсируется.

Кстати, если внезапно возле человека убрать давление воздуха, то он взорвется! По настоящему. По этой причине водолазы с большой глубины должны подниматься достаточно медленно, чтобы жидки составляющие организма (например, кровь) не вскипели.

Зависимость давления от высоты

Атмосферу около нашей планеты существует за счет земной гравитации. Эти же силы являются виновниками падения давления воздуха с увеличением высоты. Но не только земное притяжение приводит к уменьшению давления. Снижение температуры тоже вносит свой вклад. Основная причина, по которой изменяется давление с высотой, заключается в том, что на каждый последующий слой воздуха давит меньшее количество воздуха. На поверхности Земли давлению в 1 атм. Соответствует тот факт, что весь столб воздуха площадью в 1 см2 от поверхности Земли и до далекого космоса весит 1 кг. Для расчета изменения давления воздуха с высотой можно использовать гидростатическую формулу зависимости давления от глубины (высоты). Изменение этого давления можно определить по формуле

где: dP — величина изменения давления при изменении высоты на dh,
ρ — плотность воздуха,
g — ускорение свободного падения.

Из уравнения состояния идеального газа можно получить, что

где m — масса 1 молекулы,
T — его температура,
k — постоянная Больцмана.

Объединяя две приведенные выше формулы и решая полученное уравнение относительно давления и высоты, можно получить следующую формулу:

где Ph и P₀ — давление на высоте h и на высоте уровня моря, соответственно,
P₀ = 101 325 Па,
g = 9,8 м/с² ,
k = 1,38*10^-23 Дж/К,
m = 4,817*10^-26 кг (с учетом молярной массы воздуха 29 г/моль),
^ — знак возведения в степень.

Подставляя известные значения в (3):

m * g / k =4,817*10^-26 кг*9,8 м/с² / 1,38*10^-23 Дж/К = 34,2 *10^-3 = 0,0342,

ее можно переписать в окончательном виде:

Ph = P₀ *e-m*g*h/(k*T) → 101 325 * e^-0,0342*h/T (4)

Полученное выражение может использоваться для расчетов зависимости атмосферного давления от высоты и температуры (постоянной на любой высоте) называется барометрической формулой. Для примера рассчитаем давление воздуха на вершине горы Джомолунгма (или – Эверест) в Китае на Гималайских горах на высоте 8848 м.

Для решения задачи воспользуемся формулой (4) зависимости давления от высоты. Для расчетов примем следующие значения неизвестных параметров:

T = 293 K (20 ℃),
h = 8848 м,

Подставляя эти числа в (4), получаем:

Ph = 101 325 *e^-0,0342*8848/293 = 101 325 *e^-1,0327 = 36076 Па, (5)

Это значение почти в три раза меньше, чем на уровне поверхности моря.

Если хотите узнать, что обозначает слово или словосочетание, в ОПЕРЕ выделите это слово(сочетание), нажмите правую клавишу мыши и выберите «Искать в . «, далее — «Yandex». Если это текстовая ссылка – выделите ее, нажмите правую клавишу мыши, выберите «перейти …». Все! О-ля-ля!

Если вам понравилась статья, то поставьте «лайк» и подпишитесь на канал! Если не понравилась – все равно комментируйте и подписывайтесь. Этим вы поможете каналу. И делитесь ссылками в ваших соцсетях!

Источник

Альпинисты поднимаются к вершине горы, как изменяется атмосферное давление по мере их движения?

Нормальное атмосферное давление у поверхности мирового океана составляет 760 мм ртутного столба. По мере движения вверх, атмосферное давление уменьшается. Но эта зависимость нелинейная. При небольших высотах близко к поверхности земли принято считать, что давление падает на 1 мм ртутного столба на каждые 10-12 метров подъема. Чем выше, тем падение будет меньшим. Точная формула падения давления с высотой описана здесь https://ru.wikipedia.org/wiki/Барометрическая_формула.

1 3 · Хороший ответ

Если вертолет зависнет в воздухе на 12 часов, приземлится ли он в диаметрально противоположной точке земного шара?

Конечно же нет, потому что вертолет летит в воздухе атмосферы, а атмосфера вращается вместе с поверхностью Земли. Если бы поверхность Земли двигалась в неподвижном, например относительно Космоса воздухе, то на поверхности бы был поистине ураганный ветер — около полутора тысяч километров в час.

Читайте также:  Технология врезки в водопровод под давлением

1 0 1 · Хороший ответ

Выживу ли я, прыгнув из самолета в океан, пролетая на высоте 1000 метров?

Шансы у вас ну оооочень маленькие почти исчезающие.

Во-первых, оказавшись посреди океана вы скорее всего умрете безотносительно того, как вы там оказались, просто утонете рано или поздно. Но опустим этот момент.

Во-вторых, не так важно с какой высоты вы падаете, если это высота больше примерно 600 метров (или даже меньше в зависимости от позы падения), поскольку достигните максимальной скорости падения (при которой гравитационное притяжение Земли будет уравновешено сопротивлением воздуха и согласно II закону Ньютона вы перестанете ускоряться). Так что будет это километр или 800 метров, или 10 км — никакой разницы нет.

В-третьих, что касается скорости. Она очень сильно зависит от того, в какой позе вы будете падать (собственно, от этого будет зависеть сопротивление воздуха). Если вы будете падать, лежа горизонтально и раскинув руки и ноги (максимизируя свою площадь) — то скорость будет примерно 192 км/ч, если будете падать вертикально, можете превысить 280 км/ч. В любом случае на такой скорости удара вода уже перестает представлять из себя ньютоновскую жидкость и мягкой посадки точно не будет, но 192 км/ч значительно лучше 280.

В-четвертых, вашей главной проблемой на такой скорости будет поверхностное натяжение воды, из-за которого вода по ощущениям становится как бетон. Чтобы преодолеть это натяжение, вам нужно коснуться воды наименьшей возможной площадью (чтобы максимизировать давление). Безопаснее всего это сделать, входя ногами вперед (т.к. тогда вы не рискуете повредить голову если вдруг что-то пойдет чуть-чуть не так).

Исходя из всего вышеперечисленного, наибольшие шансы первичного выживания (без учета проблемы п.1) у вас при следующем сценарии: вы падаете с высоты, распластавшись горизонтально животом и лицом вниз (чтобы видеть, куда летите), раскинув руки и ноги и всеми способами пытаетесь увеличить свою площадь перпендикулярную падению, в последние секунды перед входом в воду вы в падении переворачиваетесь в позу «солдатика» (желательно вытянув руки вверх, чтобы локтями прикрыть голову и сложив ладони), носки ног вытягиваете как можно сильнее, и чуть-чуть откланяетесь назад. В этом случае у вас есть шанс сравнительно безопасно преодолеть поверхностное натяжение, а затем из-за наклона, вас утащит под воду не строго вниз, а по дуге, и в итоге вы окажетесь ближе к поверхности. Ноги у вас гарантировано (99.9%) будут сломаны, скорее всего в нескольких местах, ребра вероятно тоже (просто от резкого перепада давления), но может будете живы на этот момент.

Источник

Эверест: покорить или умереть?

29 мая исполняется ровно 66 лет с момента первого восхождения на высочайшую гору мира – Эверест. После множества попыток разных экспедиций в 1953 году новозеландец Эдмунд Хиллари и непальский шерпа Тенцинг Норгей достигли мировой вершины – 8848 метров над уровнем моря.

На сегодняшний день Эверест покорили уже более девяти тысяч человек, при этом более 300 – погибли при восхождении. Будет ли человек разворачиваться за 150 метров до покорения вершины и спускаться вниз, если другому альпинисту стало плохо, и можно ли подняться на Эверест без кислорода – в нашем материале.

Фото: ТАСС/Анатолий Семехин

Покорить вершину или спасти чужую жизнь

Желающих покорить высочайшую вершину мира с каждым годом становится все больше. Их не пугает ни цена за восхождение, измеряемая в десятках тысяч долларов (только одно разрешение на подъем стоит $11 000, а еще услуги гида, шерпов, спецодежда и снаряжение), ни риск для здоровья и жизни. При этом многие идут совершенно неподготовленными: их манит романтика гор и слепое желание покорить вершину, а ведь это тяжелейшее испытание на выживание. За весенний сезон-2019 на Эвересте уже погибли 10 человек. По данным СМИ, всего в Гималаях весной этого года скончались 20 человек – это больше, чем за весь 2018 год.

Конечно, в экстремальном туризме сейчас много коммерции, это отмечают и альпинисты с многолетним опытом. Если раньше очередь на восхождение на Эверест приходилось ждать годами, то теперь получить разрешение на ближайший сезон не проблема. Только на эту весну Непал продал 381 лицензию на подъем. Из-за чего на подходах к вершине горы образовались многочасовые очереди из туристов, и это на высотах, критических для жизни. Бывают ситуации, когда заканчивается кислород или не хватает физических ресурсов организма для пребывания в таких условиях, и люди больше не могут идти, кто-то умирает. В случаях, когда одному из членов группы стало плохо, у остальных возникает вопрос: оставить его и продолжить путь для достижения цели, к которой они готовились всю жизнь, или развернуться и пойти на спуск, сохранив жизнь другого человека?

По словам альпиниста Николая Тотмянина, совершившего более 200 восхождений (из них пять подъемов на восьмитысячники и 53 подъема на семитысячники), в русских группах в горных экспедициях не принято оставлять человека, который не может идти дальше. Если кому-то стало плохо и есть большие риски для здоровья, то вся группа разворачивается и идет вниз. Такое не раз случалось в его практике: бывало, что приходилось разворачивать всю экспедицию за 150 метров до цели (кстати, сам Николай поднимался на вершину Эвереста два раза без кислородного баллона).

Читайте также:  Измерение давления в жидкости ультразвуковой

При этом Тотмянин отмечает, что на Эвересте бывает по-разному, так как там собраны коммерческие группы из разных стран: «У других, например у японцев, нет таких принципов. Там каждый за себя и осознает меру ответственности, что он может там остаться навсегда». Еще один важный момент: у непрофессиональных альпинистов отсутствует чувство опасности, они ее не видят. И, находясь в экстремальной ситуации, когда мало кислорода, у организма ограничивается любая деятельность, в том числе и умственная. «В такой ситуации люди принимают неадекватные решения, поэтому доверить человеку решение по поводу того, продолжать движение или нет, нельзя. Это должен делать руководитель группы или экспедиции», – резюмирует Тотмянин.

Кислородное голодание

Фото: AP/ТАСС/David Azia

Что же происходит с человеком на такой высоте? Представим, что сами решили покорить вершину. Из-за того, что мы привыкаем к высокому атмосферному давлению, живя в городе практически на плоскогорье (для Москвы это в среднем 156 метров над уровнем моря), попадая в горную местность наш организм испытывает стресс.

Все потому, что горный климат – это, прежде всего, пониженное атмосферное давление и более разреженный, чем на уровне моря, воздух. Вопреки распространенному мнению, количество кислорода в воздухе с высотой не меняется, снижается лишь его парциальное давление (напряжение).

То есть, когда мы вдыхаем разреженный воздух, кислород не усваивается так же хорошо, как на низких высотах. В результате количество кислорода, поступающего в организм, снижается – у человека возникает кислородное голодание.

Вот почему приезжая в горы, часто вместо радости от переполняющего легкие чистого воздуха, мы получаем головную боль, тошноту, одышку и сильную усталость даже во время небольшой прогулки.

И чем выше и быстрее мы поднимаемся, тем тяжелее могут быть последствия для здоровья. На серьезных высотах возникает риск развития высотной болезни.

Какие бывают высоты:

  • до 1500 метров – низкие высоты (даже при напряженной работе нет физиологических изменений);
  • 1500-2500 метров – промежуточные (заметны физиологические изменения, насыщение крови кислородом менее 90 процентов (норма), вероятность горной болезни невелика);
  • 2500-3500 метров – большие высоты (горная болезнь развивается при быстром подъеме);
  • 3500-5800 метров – очень большие высоты (часто развивается горная болезнь, насыщение крови кислородом менее 90 процентов, значительная гипоксемия (снижение концентрации кислорода в крови при нагрузке);
  • свыше 5800 метров – экстремальные высоты (выраженная гипоксемия в покое, прогрессирующее ухудшение, несмотря на максимальную акклиматизацию, постоянное нахождение на таких высотах невозможно).

На Эверест без кислорода

Фото: depositphotos/ prudek

Самая высокая вершина мира – мечта многих альпинистов. Осознание непокоренной громады высотой 8848 метров будоражила умы с начала прошлого века. Однако впервые люди оказались на ее вершине лишь в середине ХХ века – 29 мая 1953 года гора, наконец, покорилась новозеландцу Эдмунду Хиллари и непальскому шерпе Тенцингу Норгею.

Летом 1980 года человек преодолел еще одну преграду – знаменитый итальянский альпинист Райнхольд Мэсснер поднялся на Эверест без вспомогательного кислорода в специальных баллонах, которым пользуются на восхождениях.

Многие профессиональные альпинисты, а также медики обращают внимание на разницу в ощущениях двух восходителей – Норгея и Мэсснера, когда они оказались на вершине.

По воспоминаниям Тенцинга Норгея «сияло солнце, а небо – за всю жизнь я не видел неба синее! Я глядел вниз и узнавал места, памятные по прошлым экспедициям… Со всех сторон вокруг нас были великие Гималаи… Никогда еще я не видел такого зрелища и никогда не увижу больше – дикое, прекрасное и ужасное».

А вот воспоминания Мэсснера о той же вершине. «Опускаюсь на снег, от усталости тяжелый, как камень… Но здесь не отдыхают. Я выработан и опустошен до предела… Еще полчаса – и мне конец… Пора уходить. Никакого ощущения величия происходящего. Для этого я слишком утомлен».

Чем же вызвана такая значительная разница в описании своего триумфального восхождения двух альпинистов? Ответ прост – Райнхольд Мэсснер, в отличие от Норгея и Хиллари не дышал кислородом.

Вдох на вершине Эвереста принесет мозгу в три раза меньше кислорода, чем на уровне моря. Именно поэтому большинство альпинистов предпочитают покорять вершины, используя кислородные баллоны.

Фото: Zuma/ТАСС/Velar Gran

На восьмитысячниках (вершинах выше 8000 метров) существует так называемая зона смерти – высота, на которой из-за холода и недостатка кислорода человек долго находиться не может.

Многие восходители отмечают, что делать самые простые вещи: завязать ботинки, вскипятить воду или одеться, – становится необычайно сложно.

Больше всего во время кислородного голодания страдает наш мозг. Он использует в 10 раз больше кислорода, чем все остальные части тела вместе взятые. Выше 7500 метров человек получает так мало кислорода, что может произойти нарушение кровотока мозга и его отек.

На высоте более 6000 метров мозг страдает настолько, что могут случиться временные приступы помешательства. Замедленная реакция может сменяться возбуждением и даже неадекватным поведением.

Several high altitude tourists, Sherpas ascending/descending at death zone of Mt #Everest on 22 May, 2019. https://t.co/LzeFw6AErk #Everest2019 pic.twitter.com/sNoXQsj00o

Например, опытнейший американский гид и альпинист Скотт Фишер, скорее всего, получив отек мозга, на высоте более 7000 метров просил вызвать ему вертолет для эвакуации. Хотя в нормальном состоянии любой, даже не очень опытный восходитель прекрасно знает, что вертолеты на такую высоту не летают. Этот случай произошел во время печально известного восхождения на Эверест в 1996 году, когда во время шторма на спуске погибли восемь альпинистов.

Читайте также:  Порядок по компоненту при высоких давлениях

Трагедия на Эвересте 11 мая 1996 года

Эта трагедия получила широкую известность из-за большого количества погибших альпинистов. Жертвами восхождения 11 мая 1996 года стали 8 человек, в том числе двое гидов. В тот день на вершину одновременно поднимались несколько коммерческих экспедиций. Участники таких экспедиций платят деньги гидам, а те в свою очередь обеспечивают максимальную безопасность и бытовой комфорт своим клиентам на маршруте.

Большинство участников восхождения 1996 года не были профессиональными альпинистами и сильно зависели от вспомогательного кислорода в баллонах. По различным свидетельствам в тот день на штурм вершины одновременно вышли 34 человека, что значительно затянуло время подъема. В итоге последний альпинист поднялся на вершину после 16:00. Критическим временем подъема считается 13:00, после этого времени гиды обязаны повернуть клиентов назад, чтобы успеть спуститься пока светло. 20 лет назад ни один из двух гидов не дал вовремя такого распоряжения.

Из-за позднего подъема у многих участников не осталось кислорода на спуск, во время которого на гору обрушился сильнейший ураган. В итоге после полуночи многие альпинисты все еще оставались на склоне горы. Без кислорода и из-за плохой видимости они не могли найти дорогу до лагеря. Некоторых из них в одиночку спас профессиональный альпинист Анатолий Букреев. Восемь человек умерли на горе из-за переохлаждения и отсутствия кислорода.

О горном воздухе и акклиматизации

Фото: depositphotos/ blasbike

И все-таки наш организм может приспособиться к очень непростым условиям, в том числе и к высокогорью. Для того чтобы находиться на высоте больше 2500-3000 метров без серьезных последствий, обычному человеку требуется от одного до четырех дней акклиматизации.

Что касается высот больше 5000 метров, то нормально приспособиться к ним практически невозможно, поэтому находиться на них можно лишь ограниченное время. Организм на таких высотах не способен отдыхать и восстанавливаться.

Можно ли снизить риск для здоровья при нахождении на высоте и как это сделать? Как правило, все проблемы со здоровьем в горах начинаются из-за недостаточной или неправильной подготовки организма, а именно недостатка акклиматизации.

Многие медики и альпинисты считают, что лучше всего приспособиться к высоте можно, если набирать высоту постепенно – делать несколько подъемов, достигая все большей высоты, а затем спускаться и отдыхать как можно ниже.

Представим себе ситуацию: путешественник, решивший покорить Эльбрус – самую высокую вершину в Европе, начинает свое путешествие из Москвы со 156 метров над уровнем моря. И за четыре дня оказывается на 5642 метров.

И хотя адаптация к высоте заложена в нас генетически, такому нерадивому альпинисту грозит несколько дней учащенного сердцебиения, бессонницы и головных болей. А вот у альпиниста, который заложит на восхождение хотя бы неделю, эти проблемы сведутся к минимуму.

В то время как у жителя горных районов Кабардино-Балкарии их не будет вообще. В крови горцев от рождения больше эритроцитов (красных кровяных телец), а емкость легких в среднем на два литра больше.

Как обезопасить себя в горах при катании или походе

  • Постепенно набирать высоту и избегать резкого перепада высот;
  • При плохом самочувствии сокращать время катания или ходьбы, делать больше остановок для отдыха, пить теплый чай;
  • Из-за высокого ультрафиолетового излучения можно получить ожог сетчатки. Чтобы этого избежать в горах нужно использовать солнцезащитные очки и головной убор;
  • Бороться с кислородным голоданием помогают бананы, шоколад, мюсли, крупы и орехи;
  • Спиртные напитки на высоте употреблять не стоит – они усиливают обезвоживание организма и усугубляют недостаток кислорода.

Еще один интересный и, на первый взгляд, очевидный факт – в горах человек двигается значительно медленнее, чем на равнине. В обычной жизни мы ходим со скоростью примерно 5 километров в час. Это значит, что расстояние в километр преодолевается нами за 12 минут.

Чтобы подняться на вершину Эльбруса (5642 метров), начав свой путь с высоты 3800 метров, здоровому акклиматизированному человеку в среднем потребуется около 12 часов. То есть скорость упадет до 130 метров в час по сравнению с обычной.

Сравнив эти цифры, нетрудно понять насколько серьезно высота влияет на наш организм.

Десятый за весну турист погиб на Эвересте

Почему чем выше, тем холоднее

Даже те, кто ни разу не был в горах, знают еще одну особенность горного воздуха – чем выше, тем холоднее. Почему же так происходит, ведь ближе к солнцу воздух, наоборот, должен сильнее прогреваться.

Все дело в том, что тепло мы чувствуем не от воздуха, он нагревается очень плохо, а от поверхности земли. То есть луч солнца идет сверху, сквозь воздух и не нагревает его.

А земля или вода принимают этот луч, достаточно быстро нагреваются и отдают тепло вверх, воздуху. Поэтому чем выше от равнины мы находимся, тем меньше тепла от земли получаем.

Источник

Adblock
detector