Меню

Давление атмосферного столба на квадратный метр

Что такое атмосферное давление?

В целом, это вес воздуха над вами. Точнее, давление толщи воздуха на поверхность Земли.

Если вы, например, взлетите на самолете, то воздуха над вами станет меньше. Поэтому давление с высотой уменьшается.

На Земле давление меняется из-за того, что неравномерно прогрет воздух.

Атмосферное давление – это давление веса воздуха на какую-то точку. Если воздух становится легче, то и давление на эту точку меньше.

Чем теплее воздух, тем он более легкий. Поэтому чем теплее воздух, тем меньше атмосферное давление.

А если воздух становится холоднее – то и давление увеличивается.

Почему теплый воздух более легкий?

При нагревании скорость движения молекул увеличивается => молекулы разлетаются на большее расстояние друг от друга => плотность нагретого воздуха становится меньше. Так как вес напрямую зависит от плотности, то чем меньше плотность, тем меньше вес.

Как измеряют давление

Атмосферное давление измеряют с помощью барометра. Классический ртутный барометр сделан как стеклянная трубка высотой около одного метра. Один конец открыт, другой герметизирован. Труба заполнена ртутью и установлена вверх дном в контейнере.

Когда вес ртути меньше атмосферного давления – уровень ртути в трубке поднимается, что означает высокое давление.

Когда вес ртути превышает атмосферное, уровень ртути падает. Это низкое давление.

Более современный барометр – анероидный. Он напоминает компас или часы.

Внутри анероидного барометра установлен небольшой гибкий металлический полый ящик, из которого выкачан воздух. Из-за того, что внутри ящика вакуум, небольшие изменения внешнего давления воздуха заставляют его стенки расширяться или сжиматься.

Движение стенок этого ящика отражается на рычагах, которые, в свою очередь, перемещают иглу. Эта игла и отображает данные об изменении давления на циферблате барометра.

Барометры часто оснащены «запоминающей иглой». Вы сами устанавливаете ее на текущем показателе давления. При следующей проверке будет видно, что произошло с давлением.

Сегодня мы не будем разбирать, что такое миллибары или паскали, пока что достаточно будет запомнить:

Нормальное значение атмосферного давления на уровне моря – это 760 мм ртутного столба, или 1013 миллибар, или 1013 Гектопаскалей.

Прогноз погоды с помощью барометра

Если вы знаете показатели атмосферного давления, то можете прогнозировать погоду на ближайшие 12-24 часа. Если давление изменилось хотя бы на четверть Гектопаскаля, то уже следует ожидать перемен в погоде.

• Области высокого давления предвещают ясное небо и спокойную погоду.

Если на улице пасмурно, то резкий подъем давления говорит о том, что погода скоро станет солнечной.

• А вот в областях низкого давления лучше растут облака, чаще выпадают осадки.

Если на улице солнечная погода, а график давления показывает резкое падение, то будет дождь, либо густая облачность.

Быстрое падение давления (более 3 Гектопаскалей за 3 часа) означает, что следует ожидать шторма. Чем быстрее падает давление, тем скорее ухудшается погода.

Атмосферное давление и ветер

Воздушные массы всегда стремятся переместиться из областей с более высоким давлением в области с более низким. Это движение воздуха относительно земной поверхности мы и называем ветром.

Перепад давления — единственное, что придает воздуху ускорение. Чем быстрее меняется давление от места к месту, тем больше скорость ветра. Все другие силы, например, трение — только снижают скорость ветра и/или меняют его направление.

Если давление резко меняется, стоит ожидать усиление ветра.

Источник

Давление и вес воздуха

Так как газы имеют вес, атмосфера вследствие силы земного притяжения не рассеивается в мировом пространстве, а, окутывая Землю, вращается вместе с ней. На каждый квадратный метр на уровне океана масса воздуха оказывает давление, равное 10333 кг. Иначе говоря, столько весит столб воздуха сечением 1 м 2 и высотой от уровня океана до верхней границы атмосферы. Вес 1 м 3 воздуха на уровне океана равен около 1,03 кг,

Читайте также:  Иногда загорается лампочка давления масла на фольксваген

На дне воздушного океана невидимый, но ощущаемый нами воздух на каждый квадратный сантиметр площади давит с силой, равной 1033 г. Какое же давление испытывает наше тело? Очевидно, что если внешняя поверхность человеческого тела в среднем составляет около 12 000—15 000 см 2 , то давление воздуха на нее будет равно приблизительно 12 000—15 000 кг, или 12—15 т. Однако эту тяжесть организм не чувствует, так как внешнее давление воздуха уравновешивается давлением его внутри тела. Жизнь на Земле приспособлена именно к этому давлению. Поэтому при подъеме на большие высоты самочувствие человека ухудшается не только из-за недостатка кислорода, но и вследствие значительного понижения давления разреженной среды.

Кстати сказать, опыты в барокамере показали, что, чем сложнее организм, тем труднее переносит он низкое давление воздуха. Например, представитель холоднокровных — лягушка на высоте 20—30 км в течение нескольких часов сохраняет жизнь, а человек при быстром подъеме до высоты 7—8 км теряет сознание обычно через 8—10 минут после подъема. На высотах 15—16 км, даже если человек дышит только кислородом, вследствие низкого давления в течение нескольких секунд наступает кислородное голодание. При низком атмосферном давлении начинается кипение крови. Известно, что, чем ниже давление, тем быстрее закипает вода. В горах, например, вода закипает не при 100°, а при более низкой температуре. На высоте около 20 км вода закипает при температуре 37° выше нуля. Кровь также кипит на этой высоте. Поэтому в космическом полете человек обеспечивается соответствующими физиолого-гигиеническими условиями. В герметической кабине космического корабля создается нормальное давление и более или менее постоянная температура воздуха, космонавт защищен от шума и вибраций, обеспечен удобным рабочим местом, хорошим освещением и т. п.

Давление воздуха измеряется в миллиметрах ртутного столба с помощью ртутного или металлического барометра. Давление принято выражать в тысячных долях бара, т. е. в миллибарах. Среднее давление на уровне моря, выраженное в миллибарах, равно 1013,3. Давление воздуха 1000 мб эквивалентно давлению ртутного столба высотой 750,1 мм. Для перевода миллиметров в миллибары обычно пользуются переводным множителем 4 /з (табл. 1).

Вместе с уменьшением плотности воздуха по высоте атмосферное давление также быстро убывает. Поэтому, несмотря на большую вертикальную протяженность атмосферы, половина ее массы сосредоточена в первых 5—6 км. Давление на этом уровне равно всего 500 мб, т. е. вдвое меньше, чем на уровне моря. В столбе воздуха высотой около 16 км сосредоточено 0,9 всей

массы атмосферы. Давление на этом уровне равно 100 мб, а на высоте 40 км — всего лишь 2,4 мб.

Уменьшение атмосферного давления с высотой можно характеризовать вертикальным градиентом давления, или так называемой барической ступенью. Барическая ступень — расстояние по вертикали (в метрах), на котором атмосферное давление изменяется на единицу (на 1 мб). Величина барической ступени различна. Она зависит от высоты над уровнем моря и от температуры воздуха. В приземном слое при давлении 1000 мб и температуре 0° барическая ступень равна 8 м. Это значит, что на каждые 8 м поднятия давление понижается на 1 мб. В слое с давлением 600—500 мб, что соответствует высотам около 4,5—5,5 км, барическая ступень равна 13 м, в слое с давлением 100—200 мб — 40 м.

Читайте также:  Как по плотности и температуре пара определить его давление

Величиной барической ступени удобно пользоваться для приближенных расчетов изменения давления с высотой. Так, например, легко определить разность между давлением воздуха на 1-м и 25-м этажах высотного здания. При разности высот указанных этажей, равной 90 м, давление воздуха на уровне 25-го этажа приблизительно на 12 мб меньше, чем на уровне 1-го этажа. Однако, поднимаясь даже на скоростном лифте, мы не ощущаем разности давления. Объясняется это тем, что изменение давления около 10—20 мб очень мало (1—2%) по сравнению с нормальным атмосферным давлением. Среднее междусуточное изменение давления, к которому привык человеческий организм, небольшое. В тропических странах оно составляет около 1 мб, а в средних широтах — 5—6 мб. Но в отдельных, не очень редких случаях междусуточное изменение давления в средних широтах достигает 20—30 мб и более.

Погосян, Х.П. Атмосфера Земли/ Х.П. Погосян [и д.р.]. – М.: Просвещение, 1970.- 318 с.

Источник

Атмосферное давление.

Атмосферное давление обуславливается весом воздуха. 1 м³ воздуха весит 1,033 кг. На каждый метр поверхности земли приходится давление воздуха силой 10033 кг. Под этим подразумевается столб воздуха высотой от уровня моря до верхних слоев атмосферы. Если сравнить его со столбом воды, то диаметр последнего имел бы высоту всего 10 метров. То есть, атмосферное давление создается собственной массой воздуха. Величина атмосферного давления на единицу площади соответствует массе воздушного столба, находящегося над нею. В результате увеличения воздуха в этом столбе происходит рост давления, а при уменьшении воздуха — падение. Нормальным атмосферным давлением считается давление воздуха при t 0°С на уровне моря на широте 45°. В этом случае атмосфера давит с силой 1,033 кг на каждый 1 см² площади земли. Масса этого воздуха уравновешивается ртутным столбиком высотой 760 мм. На этой взаимосвязи и измеряется атмосферное давление. Оно измеряется в миллиметрах ртутного столба или миллибарах(мб), а так же в гектопаскалях. 1мб = 0,75 мм рт.ст., 1 гПа = 1 мм.

Измерение атмосферного давления.

Атмосферное давление измеряется с помощью барометров. Они бывают двух типов.

1. Ртутный барометр представляет собой стеклянную трубку, которая запаяна сверху, а открытым концом погружена в металлическую чашу с ртутью. Рядом с трубкой крепится шкала, показывающая изменение давления. На ртуть действует давление воздуха, которое своим весом уравновешивает столбик ртути в стеклянной трубке. Высота ртутного столба меняется при изменении давления.

2. Металлический барометр или анероид представляет собой гофрированную металлическую коробку, которая герметично закрыта. Внутри этой коробки находится разреженный воздух. Изменение давления заставляет колебаться стенки коробки, вдавливаясь или выпячиваясь. Эти колебания системой рычагов заставляют стрелку перемещаться по шкале с делениями.

Самопишущие барометры или барографы предназначены для записи изменений атмосферного давления. Перо улавливает колебание стенок анероидной коробки и чертит линию на ленте барабана, который вращается вокруг своей оси.

Каким бывает атмосферное давление.

Атмосферное давление на земном шаре изменяется в широких пределах. Его минимальная величина — 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.

Читайте также:  Изготовление отливок способом литья под давлением

Давление воздуха на земную поверхность изменяется с высотой. Среднее значение атмосферного давления над уровнем моря — 1013 мб или 760 мм рт.ст. Чем больше высота, тем меньше атмосферное давление, так как воздух становится все более разреженным. В нижнем слое тропосферы до высоты 10 м оно снижается на 1 мм рт.ст. на каждые 10 м или на 1 мб на каждые 8 метров. На высоте 5 км оно меньше в 2 раза, 15 км — в 8 раз, 20 км — в 18 раз.

В связи с перемещением воздуха, изменением температуры, сменой времени года атмосферное давление постоянно меняется. Дважды за сутки, утром и вечером, оно повышается и столько же раз понижается, после полуночи и после полудня. В течение года из-за холодного и уплотненного воздуха зимой атмосферное давление имеет максимальную величину, а летом — минимальную.

Атмосферное давление постоянно меняется и распределяется по поверхности земли зонально. Это происходит из-за неравномерного прогревания Солнцем земной поверхности. На изменение давления влияет перемещение воздуха. Там, где воздуха становится больше, давление высокое, а там, откуда воздух уходит — низкое. Воздух, прогревшись от поверхности, поднимается вверх и давление на поверхность понижается. На высоте воздух начинает охлаждаться, уплотняется и опускается на близлежащие холодные участки. Там возрастает атмосферное давление. Следовательно, изменение давления обуславливается перемещением воздуха в результате его нагревания и охлаждения от земной поверхности.

Атмосферное давление в экваториальной зоне постоянно понижено, а в тропических широтах — повышено. Это происходит из-за постоянно высоких температур воздуха на экваторе. Нагретый воздух поднимается и уходит в сторону тропиков. В Арктике и Антарктике поверхность земли всегда холодная, а атмосферное давление повышено. Его обуславливает воздух, который приходит из умеренных широт. В свою очередь в умеренных широтах из-за оттока воздуха формируется зона пониженного давления. Таким образом, на Земле существуют два пояса атмосферного давления — пониженный и повышенный. Пониженный на экваторе и в двух умеренных широтах. Повышенный на двух тропических и двух полярных. Они могут немного смещаться в зависимости от времени года вслед за Солнцем в сторону летнего полушария.

Полярные пояса высокого давления существуют весь год, однако, летом они сокращаются, а зимой, наоборот, расширяются. Круглый год области пониженного давления сохраняются близ Экватора и в южном полушарии в умеренных широтах. В северном полушарии все происходит по-другому. В умеренных широтах северного полушария давление над материками сильно повышается и поле низкого давления как бы «разрывается»: сохраняется оно только над океанами в виде замкнутых областей пониженного атмосферного давления — Исландского и Алеутского минимумов. Над материками, где заметно повысилось давление, образуются зимние максимумы: Азиатский (Сибирский) и Северо-Американский (Канадский). Летом поле пониженного давления в умеренных широтах северного полушария восстанавливается. При этом над Азией формируется обширная область пониженного давления. Это — Азиатский минимум.

В поясе повышенного атмосферного давления — тропиках — материки нагреваются сильнее океанов и давление над ними ниже. Из-за этого над океанами выделяют субтропические максимумы:

  • Северо-Атлантический (Азорский);
  • Южно-Атлантический;
  • Южно-Тихоокеанский;
  • Индийский.

Несмотря на крупномасштабные сезонные изменения своих показателей, пояса пониженного и повышенного атмосферного давления Земли — образования довольно устойчивые.

Источник

Adblock
detector