Меню

На поверхности земли барометр показывает атмосферное давление

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

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.

Читайте также:  Цель проведения технического освидетельствования сосудов под давлением

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.

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.

Читайте также:  Система контроля давления в шинах tpms шкода

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

Барометр-анероид. Атмосферное давление на различных высотах

Урок 28. Физика 7 класс ФГОС

Конспект урока «Барометр-анероид. Атмосферное давление на различных высотах»

Барометр-анероид. Атмосферное давление на различных высотах

Сей особенный предмет

Вам подскажет вмиг ответ:

Брать свой зонтик или нет.

В данной теме познакомимся с устройствами, использующимися для измерения атмосферного давления — барометрами. А также выясним как зависит атмосферное давление с увеличением высоты.

В прошлой теме было установлено, что атмосфера нашей планеты оказывает давление на все тела, расположенные на Земле. Узнали, что за нормальное атмосферное давление принято давление столба ртути высотой 760 мм при температуре воздуха 20ºС. Такое давление часто называют одной нормальной, или физической атмосферой. Давление, создаваемое 1 мм рт.ст., приблизительно составляет 133,3 Па, что позволяет переводить давление, выраженное в мм рт. ст., в метрическую систему.

Каждый день, просматривая прогноз погоды, люди получают информацию о величине атмосферного давления и его изменении. Почему оно не является постоянным? Почему на разных территориях Земли оно разное? И как зависит давление от высоты?

Атмосферное давление зависит от состава воздуха. Например, при поступлении влажного воздуха, насыщенного водяными парами, давление уменьшается, так как масса молекул воды заметно меньше массы «основных» молекул атмосферы — азота и кислорода. Соответственно, если приходят более сухие массы воздуха, давление повышается. Первым, кто использовал данную особенность атмосферного давления для определения погоды, был небезызвестный Эванджелиста Торричелли. Однажды, повторяя свой опыт с трубкой, он заметил, что уровень ртути в ней заметно упал. Торричелли пытался подлить ртуть в трубку, менял чашки с ртутью, но результат не менялся. И тут ученый заметил, что в комнате стало душно и нечем дышать. Подойдя к окну, чтобы его открыть, ученый увидел, что на улице стоит пасмурная погода. Проходит день другой и погода на улице вновь становится сухой и ясной. И ртуть в трубке снова на своем привычном уровне. Значит, делает вывод Торричелли, его прибор может отмечать изменение давления воздуха и показывать изменяющуюся тяжесть.

Так как слово «тяжесть» звучит по-гречески звучит как «барос», то свой прибор Торричелли стал называть барометром.

Бургомистр города Магдебурга Отто фон Герике в своем доме с первого до второго этажа поставил стеклянную трубку, в которой была налита вода. А на ее поверхности плавала пробка с укрепленным в ней человечком, вытянутая рука которого указывала на шкалу.

Бургомистр уверял жителей своего города, что этот человечек способен предсказывать погоду, ссылаясь на опыты Торричелли. Естественно многие жители ему не верили и называли чудаком. Но в воскресенье, 9 декабря 1660 года человечек в трубке вдруг опустился как никогда низко. Фон Герике приказывает сообщить горожанам о надвигающейся буре. Многие горожане отнеслись скептически к словам своего бургомистра. Но наиболее осторожные следуют его примеру и закрывают ставни и крепят крыши. И верно, через несколько часов небо потемнело, и на город обрушился ураган, которого не помнили даже старожилы.

Читайте также:  Манометр давления воздуха электроконтактный

И вот уже более трех веков барометр исправно служит людям, хотя за это время он во многом изменился — стал автоматическим и самозаписывающим; научился управлять другими механизмами и поддерживать заданное давление в различных устройствах.

В настоящее время ртутные барометры не находят широкого применения, хотя и обладают высокой точностью. Пары ртути вредны для организма человека. Поэтому на практике в основном пользуются металлическим барометроманероидом, что в переводе с греческого означает «безжидкостный».

Внешний вид и внутреннее устройство барометра-анероида представлен на рисунке. Главной частью анероида является маленькая металлическая коробочка с волнистой (гофрированной) верхней и нижней поверхностями. Воздух из этой коробочки частично выкачан. При увеличении атмосферного давления увеличивается сила давления на коробочку. Коробочка сжимается и растягивает пружину, прикрепленную к ней. Пружина связана со стрелкой, которая перемещается по шкале в сторону больших значений давлений. Если же давление понижается, то сила давления на коробочку уменьшается, и силы упругости распрямляют ее. При этом стрелке перемешается в противоположную сторону. Шкалу анероида предварительно градуируют, т.е. наносят деления по показаниям ртутного барометра. Поэтому значения давления на шкале и в мм рт.ст. и в гектопаскалях (гПа).

Таким образом, атмосферное давление зависит от метеорологических условий. Но только ли от них?

Наиболее сжатыми, а значит, более плотными, являются прилегающие к поверхности Земли слои атмосферы. Следовательно, значение атмосферного давления будет зависеть и от высоты места над уровнем моря. Так, например, на вершине самой высокой горы Эверест давление почти в три раза меньше, чем у ее подножия.

Для расчета гидростатического давления использовалась формула, связывающая плотность жидкости и высоту ее столба, так как вследствие малой сжимаемости плотность жидкости на различных глубинах практически одинакова. Зависимость же атмосферного давления от высоты описывается гораздо более сложной формулой, так как плотность атмосферы сильно зависит от высоты над поверхностью Земли, вследствие большой сжимаемости газов. Однако для расчетов, не требующих большой точности и при не очень больших высотах, можно считать, что давление убывает на 1 мм рт. ст. при подъеме на каждые 12 м. Эту зависимость давления от высоты можно использовать для измерения высоты подъема альпинистов, летательных аппаратов и т.п.

Если при подъеме давление уменьшилось на 20 мм рт.ст., то это значит, что высота подъема составила 240 метров.

h = 20 мм рт. ст. × 12 м/(мм рт. ст.) = 240 м

Приборы, измеряющие высоту по такому принципу, называются альтиметрами (от латинского «альтиус» — высоко).

Задача 1. Определите высоту горы, если у ее подножия барометр показывает давление 750 мм рт. ст., а на ее вершине — 620 мм рт. ст.

Задача 2. Определите силу давления воздуха, действующую на альпиниста на вершине горы Килиманджаро, высота которой составляет 5895 м. Считайте, что давление воздуха у ее подножья составляет 100 кПа, а площадь поверхности тела альпиниста примите равным 190 дм 2 .

Барометр — прибор, используемый для измерения атмосферного давления.

Атмосферное давление зависит от высоты местности и метеоусловий.

– При небольших подъемах в среднем на каждые 12 м высоты подъема, давление уменьшается на 1 мм рт. ст.

Источник

Adblock
detector