Меню

Атмосферное давление на вершине горы по сравнению с его значением

Какое атмосферное давление на вершине Эльбруса?

Главная сложность, с которой сталкиваются восходители на Эльбрус – независимо от маршрута, погоды, опыта или сезона – это высота. Влияние фактора высоты на человеческий организм обусловлено непривычно низким уровнем атмосферного давления и, соответственно низким уровнем содержания кислорода в воздухе. Изложенный ниже материал — о том, как влияет уровень атмосферного давления на содержание кислорода в воздухе, а также об особенностях влияния высоты на организм на различных географических широтах.

Давайте разберёмся с самого начала. Что такое атмосферное давление? Представим, что мы живём на дне воздушного океана, и толщина атмосферы над нами составляет примерно 1000 км. Вся воздушная оболочка земли подвержена закону всемирного тяготения и, следовательно, имеет массу. Чем ближе к поверхности земли – тем плотнее и «тяжелее» становится атмосфера – тем больше масса воздушного столба. Так как наша привычная среда обитания – именно поверхность земли, то атмосферное давление на этом уровне является для нас привычном. С давлением воздуха напрямую связано пропорциональное количество кислорода, которое составляет примерно 21% от общего объёма. Кислород жизненно важен для всех процессов, происходящих в нашем организме – поэтому, при наборе высоты во время восхождения на высокие вершины, именно нехватка кислорода является причиной многих трудностей и проблем.

Для контроля изменения давления приняты несколько условных систем измерений – привычная для нас шкала – миллиметры ртутного столба. Нормой для 99% населения земли является давление 760 мм, которое соответствует высотам 0-100 метров над уровнем моря. По мере подъёма над поверхностью земли, атмосферное давление понижается – так, на высоте 1000 метров, атмосферное давление составит 675 мм, а на высоте вершины Эльбруса 389 мм, что составляет почти половину от привычной нормы, в том числе по пропорциональному содержанию кислорода. Атмосферное давление на самой высокой вершине Земли – Эвересте составляет 265 мм (30% от нормы) – это далеко за пределами нормальных человеческих возможностей. Факты бескислородных восхождений на Эверест говорят только о том, что реальные возможности нашего организма гораздо шире, чем принято считать.

Возможности человеческого организма в плане адаптации к внешним условиям, в том числе к содержанию кислорода в воздухе – довольно обширны. Так, например, утверждается, что верхним потолком жизнедеятельности человека является высота примерно 5500 метров – на этом уровне живут и ведут хозяйственную деятельность некоторые высокогорные народы в Гималаях и Андах. Высоты более 6500 метров с атмосферным давлением ниже 350 мм и содержанием кислорода приблизительно 40% от нормы считаются непригодными для жизни. Человек, без специальных средств поддержания жизнедеятельности может находится на такой высоте очень ограниченное время. Это высотный уровень называется «Зона смерти» — на этой высоте невозможна полноценная акклиматизация, и в организме происходят быстрые необратимые изменения – в зависимости от предварительной подготовки и акклиматизации, человек может выжить на такой высоте от нескольких часов до нескольких дней.

Все цифры и расчёты, изложенные выше, иллюстрируют лишь общий принцип взаимосвязи высоты, атмосферного давления и содержания кислорода в воздухе. Это правило нельзя применять универсально ко всем вершинам земли, так как содержание кислорода на одинаковых высотах, но в разных географических широтах будет существенно отличаться. Дело в том, что воздушная оболочка земли не соответствует форме земного шара – она как бы приплюснута – наибольшая толщина воздушного слоя соответствует экваториальным широтам, а к полюсам толщина атмосферы уменьшается. Соответственно, влияние высоты будет тем заметнее, чем дальше на север или на юг мы будем смещаться от экватора. Например, восхождение на Килиманджаро – вершину высотой 5895 м в Африке, расположенную всего в 342 км от экватора – можно совершить гораздо комфортнее, чем восхождение на Эльбрус (5642 м высоты и 4810 км от экватора), — недостаток кислорода и ощущение влияния высоты на Эльбрусе ощущается гораздо сильнее. Общее правило в альпинизме – при равных высотах, вершины становятся тяжелее для восхождений по мере удаления от экватора – этот фактор следует принимать во внимание при выборе вершины и акклиматизационного графика для тех, кто планирует заняться альпинизмом и выбирает свою первую по-настоящему высокую гору.

Читайте также:  Причины возникновения внутриглазного давления

Исходя из этого правила, сложность программ в нашей коллекции определяется не только физической высотой вершины, но, в большей степени — её географическим расположением. В соответствии с этими особенностями, строится соответствующий график акклиматизации, необходимый для безопасного восхождения на ту или иную вершину – чтобы максимально повысить шансы на успех подъёма и снизить риск возможных проблем со здоровьем.

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

Что произойдёт с человеком, который окажется в 10 м. от Солнца, на промежуток времени около 0,01 секунды?

3 5 · 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.

Читайте также:  Перегонка браги при пониженном давлении

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

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.

Читайте также:  Высокомолекулярным полиэтиленом низкого давления

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

Adblock
detector