Атмосферное давление на уровне моря


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 (гипсометртермобарометрбаротермометр) — 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

Зависимость давления от высоты над уровнем моря

Сегодня разбираем еще один запрос пользователя — Атмосферное давление, в котором нас просят вычислить атмосферное давление. В виду отсутствия дополнительной информации в запросе, я предположил, что нужно рассчитывать атмосферное давление в зависимости от высоты над уровнем моря.

Зависимость давления газа от высоты определяется так называемой барометрической формулой
,
где
— разность высот, м
— молярная масса воздуха, 29 г/моль (в расчете используется 0.029 кг/моль)
— универсальная газовая постоянная, 8.31 Дж/(мольК)
— ускорение силы тяжести, 9.81 м/(с
с)
— температура воздуха (К)

Кстати, еще тема атмосферного давления развивается здесь Барометрическое нивелирование и здесь Зависимость температуры кипения воды от высоты над уровнем моря.

Ниже калькулятор — вводим давление на высоте уровня моря (можно оставить по умолчанию; 760 миллиметров ртутного столба — это нормальное атмосферное давление), температуру и высоту, получаем результат.

Зависимость давления от высоты над уровнем моря

Давление на уровне моря (мм.рт.ст.)

Температура воздуха (градусы Цельсия)

Высота над уровнем моря (метры)

Давление на заданной высоте (мм.рт.ст.)

 

content_copy Ссылка save Сохранить extension Виджет

Атмосферное давление. Норма для человека, как влияет на организм, как привести в норму

Плотная оболочка воздушной массы, образованная вокруг Земли, представляет собой атмосферу. В природе все взаимосвязано и сбалансированно между собой, поэтому на каждый человеческий организм в определенной степени воздействует атмосферное давление.

Резкие скачки давления для некоторых переносятся тяжело, в то время как другие могут совершенно не замечать изменений. При воздействии установленных показателей в соответствии с нормой для человека организм не будет ощущать внешнее влияние.

Содержание записи:

Что такое атмосферное давление

Околоземная воздушная оболочка имеет определенную массу, поэтому на все объекты воздействует сила давления. В определенном количестве кислород содержится в тканевых жидкостях в организме человека и благодаря этому внешнее и внутренне давление балансируется. Именно поэтому столб воздуха, давящий на человека массой в 15 т, не ощущается организмом.

Баланс внутри организма нарушается при изменениях силы воздуха, что может происходить по разным причинам. Смена давления не одинаково происходит в разных условиях местности. Замерять параметры давления можно с помощью специальных устройств, которые называются барометрами.

Что такое нормальное атмосферное давление.

Прибор выполняется в виде металлической коробки, в которой полностью отсутствует воздух. При росте или снижении показателей давления происходит сжатие или расширение коробки. Чаще всего используются жидкостные барометры, в которых уровень давления соответствует показателям высоты ртутного столбика.

Нормы атмосферного давления для человека

Показатели давления постоянно меняются и формируют отдельные условные зоны. Неравномерное прогревание Солнцем земной поверхности способствует постоянному перемещению воздушных масс. В местах, где воздушных масс стало больше, давление растет, а там, откуда воздушные массы ушли – давление снижается.

От установленной нормы с повышением от уровня моря показатели будут уменьшаться.

Для установления условной нормы приняты начальные условия: температура 0 °С, широта 45°. При этом масса 1,033 кг давит на каждый 1 см2 земной поверхности. Уравновесить эту массу можно при конкретном значении ртутного столбика барометра  — 760 мм рт.ст. Этот показатель и был принят за норму.

Находясь на протяжении нескольких лет в конкретном регионе, организм человека способен адаптироваться к определенным климатическим условиям. Для жителей равнинной местности или слегка возвышенных регионов нормальным показателем давления атмосферы считается диапазон 750-765 мм рт.ст. Для населения в горных возвышенных районах показатели нормы снижаются.

Как влияет низкое атмосферное давление на здоровье человека

Согласно классификации метеорологов, низкое давление считается циклоном. При его наступлении отмечается ухудшение погодных условий, выпадают осадки, наблюдается облачность и чрезмерная влажность. Такое изменение влечет появление ухудшения самочувствия, в особенности у тех, кто имеет хронические заболевания.

Атмосферное давление, норма для человека которого может варьироваться в зависимости от региона проживания, при понижении становится причиной появления таких симптомов:

  • Появление одышки.
  • Сердцебиение учащается.
  • Снижение силы удара сердца.
  • У людей с нарушениями зрения отмечается появление болей в глазах, острота зрения еще больше ухудшается, появляются головные боли.
  • Вялость, повышенная утомляемость.
  • В ушах ощущается шум.
  • Головные боли, вплоть до нестерпимых.
  • Ощущение нехватки воздуха.
  • Слабость.
  • Головокружения.

Особенно остро скачки атмосферного давления в сторону снижения будут ощущать люди с гипотонией. Люди с гипертонией, наоборот, чаще всего начинают чувствовать себя значительно лучше. Для людей с заболеваниями суставов периоды, в которые отмечается пониженное давление, становятся толчком к обострению патологических процессов.

Могут появляться не только болезненность в суставах, но даже нарушаться их функции. У пациентов с психическими заболеваниями в это время могут обостриться патологические симптомы.

Как влияет высокое атмосферное давление на состояние здоровья

Во время роста показателей атмосферного давления метеорологи отмечают наступление антициклона. Для этого периода характерна безветренная, сухая погода. Несмотря на то, что скачки температуры не присущи для этого периода, воздух все же в значительной мере насыщен мельчайшими агрессивными веществами.

Для здорового человека не составляет труда подстроиться под такую погоду, и адаптация происходит быстро. Люди, у которых наблюдаются частые проявления гипертонии, относятся к особенно уязвимой части населения. Также негативная реакция может настигнуть людей с повышенной склонностью к аллергическим проявлениям.

При резкой смене показателей давления наблюдается целый ряд негативных симптомов:

  • Появление вялости и слабости.
  • Снижение уровня работоспособности.
  • Болезненные ощущения в области сердца.
  • Покраснение лица.
  • Усиление потливости.
  • Помутнение в глазах.
  • Звон в ушах.
  • Боли в голове.
  • Кровотечения из носа.

В этот период наблюдается создание благоприятных условий для жизнедеятельности патогенных микроорганизмов, в результате чего может возникать вспышка инфекционных заболеваний. Это связано с замедлением роста иммунных клеток при подъеме давления.

У людей со сниженным артериальным давлением в организме происходят обратные процессы: улучшается самочувствие, повышается трудоспособность, повышается настроение и ощущается прилив жизненной энергии.

Что такое метеозависимость. Группы риска

Вне зависимости от установленных параметров нормы давления разные люди, даже при нахождении в пределах одного региона, могут абсолютно по-разному ощущать нормальные, повышенные или пониженные показатели. Особая чувствительность к перепадам погоды наблюдается практически у половины населения.

Выделяют 5 основных типов природных условий, которые влияют на состояние здоровья человека:

ТипАтмосферное давление
ИндефферентныйНаблюдаются небольшие колебания
ТонизирующийВ норме
СпастическийПоказатели резко увеличиваются
ГипотензивныйПоказатели резко уменьшаются
ГипоксическийРезкое колебание показателей в сторону понижения и повышения

Атмосферное давление (норма для человека составляет 760 мм рт.ст.) в периоды колебаний становится частой причиной ухудшения самочувствия. Метеозависимость  — это временное ухудшение самочувствия и период активного проявления симптомов тех заболеваний, которые имеются у человека во время изменений погоды.

Контакт с внешней средой осуществляется через специальные рецепторы, которые расположены на сонной артерии. У здорового человека смена погоды практически не ощущается благодаря здоровому состоянию сосудов. У метеозависимых людей рецепторы ослаблены, поэтому влияние погодных условий может ощущаться особенно остро.

В группе риска находятся:

  • Люди пожилого возраста.
  • Беременные.
  • Дети раннего возраста.
  • Люди с заболеваниями сердца, хроническими ЛОР-заболеваниями, нарушениями психоэмоционального состояния и работы опорно-двигательного аппарата.
  • Подростки в период гормональной перестройки.
  • Женщины в климактерический период.

С проблемой метеозависимости чаще сталкиваются люди, живущие в крупных городах, и гораздо реже – в сельской местности.

Симптомы патологий при высоком и низком атмосферном давлении

Важно понимать, что колебания погоды и перепады атмосферного давления сами по себе не могут стать причиной появления какого-либо заболевания. Они могут выступать в провоцирующей роли, то есть усугублять текущие проблемы со здоровьем.

Заподозрить наличие метеозависимости можно при появлении таких симптомов во время смены погодных условий:

  • Появление ломоты в теле, мышцах, суставах.
  • Головные боли.
  • Головокружение.
  • Колебания артериального давления.
  • Усиленная потливость или озноб.
  • Вялость, сонливость, потеря трудоспособности.
  • Обострение аллергических проявлений.
  • Звон или шум в ушах.

Выделяют несколько форм метеозависимости. При первой форме симптомы тревожат человека не в высокой степени, а для выхода из этого состояния не требуется прием лекарственных препаратов. Адаптация к изменениям погоды происходит достаточно быстро. Для второй формы характерно обострение хронических заболеваний. К третьей группе людей относятся те, кто страдает метеоневрозом.

Метеоневроз

Это заболевание не числится среди официально признанных, однако по статистике им страдает каждый 4 житель планеты. Оно определяется не только зависимостью от смены погодных условий, но и адаптационным потенциалом организма. Страдающие на метеоневроз люди могут жаловаться на ухудшение самочувствия, доказать которые врачам не под силу.

То есть с медицинской точки зрения этот факт подтвердить не удается. Плохое самочувствие не является преувеличением или симуляцией и связано с психологическими факторами.

Такое состояние может быть вызвано следующими причинами:

  • Высокая умственная нагрузка.
  • Ожирение.
  • Наследственность.
  • Слабая двигательная активность.
  • Недостаточное количество времени, проведенное на свежем воздухе.
  • Пренебрежения рекомендациями относительно здорового образа жизни.

Человек может страдать от внезапно наступившего головокружения без видимых причин, одышки, ощущать повышенное сердцебиение и головные боли. Кроме этого, заметно ухудшается настроение, появляется нервозность и раздражительность. При сдаче анализов во время обследования все показатели остаются в норме, не подтверждая факт наличия заболевания.

Как нормализовать состояние при высоком атмосферном давлении

Атмосферное давление, норма для человека которого составляет 760 мм рт.ст., преимущественно воздействуют на ту часть населения, у которой выявлены различные заболевания в затяжной или скрытой форме, а также на людей со слабым иммунитетом. Нейтрализация влияния резкого скачка давления будет зависеть от скрытых заболеваний и их степени проявления в эти периоды.

Препараты

Скачки давления приводят к изменениям в организме человека, в частности, вызывают сужение сосудов. По этой причине артериальное давление может повышаться, и прием препаратов будет направлен на приведение в норму этих показателей.

В периоды плохого самочувствия важно придерживаться комплексного подхода: прием обезболивающих препаратов, снотворных и успокаивающих средств и медикаментов для улучшения сердечной и мозговой деятельности.

Для устранения временных болезненных ощущений могут использоваться лекарственные препараты:

  • Парацетамол.
  • Анальгин.
  • Ибупрофен.
  • Найз.
  • Но-шпа.

В качестве успокаивающего средства можно использовать препараты Ново-Пассит и Персен.

Они помогут справиться с чрезмерной раздражительностью и нормализуют сон. При появлении боли в суставах и мышцах можно использовать средства для подавления острых симптомов. Это могут быть мази: Випросал, Амелотекс, Вольтарен, гель Нурофен, Фастум гель.

Народные средства

Для уменьшения головной боли и нормализации артериального давления можно приготовить лекарственные отвары, которые необходимо применять 2-3 раза в день.

Можно воспользоваться такими рецептами приготовления:

  • 1 ст.л. листьев мяты заваривается 1 стаканом кипятка. После настаивания в течение 10-15 мин. отвар готов к употреблению.
  • Прокипятить на водяной бане 1 ст.л. корней валерианы. Необходимое количество воды – 250 мл. После остывания отвара следует принимать его по 1 ст.л. трижды в день.

Не стоит забывать, что для расширения сосудов может помочь обычный черный сладкий чай и настойка женьшеня.

Правила поведения

Атмосферное давление, норма для человека которого при проживании в равнинной местности не превышает 760 мм рт.ст., в периоды колебаний обязывает прислушиваться к самоощущениям уязвимую часть населения. При необходимости рекомендуется больше отдыхать и ограничить время прогулок на свежем воздухе.

В это время также следует исключить стрессовые ситуации и не провоцировать скачки артериального давления. Эта рекомендация особенно актуальна для людей, страдающих гипертонией. Важное правило – высыпаться. Организму в это время очень важно предоставить достаточное количество времени для отдыха и расслабления.

Также следует придерживаться правил здорового питания, особенно в дни резких погодных колебаний. В приоритете рациона должны стоять растительные и молочные блюда.

Количество острых приправ и соусов  следует ограничить, поскольку они могут вызвать повышение артериального давления. По возможности стоит перенести все важные дела на другой день. При чрезмерной раздражительности следует принять сладкий чай или отвар на основе успокаивающих трав.

Что делать при низком атмосферном давлении

Для человека очень важно состояние баланса между силой давления атмосферы и внутренним состоянием организма. Наступление циклона чаще всего сопровождается понижением артериального давления. Показатели атмосферного давления при этом также будут находиться ниже нормы.

В периоды изменения погодных условий, для которых характерно повышенная влажность, обычно страдают люди с нарушениями функций дыхания, страдающие гипотонией и имеющие проблемы с работой сердечнососудистой системы.

При изменениях погодных условий важно следить за изменениями артериального давления и все способы улучшения состояния будут направлены на устранение нежелательных симптомов. Методы будут зависеть от того, в какой степени проявляются симптоматика.

Лекарственные средства

Поскольку скачки показателей атмосферного давления сопровождаются снижением артериального давления и вызывают головные боли, то следует грамотно подбирать препараты для обезболивания.

Для этих целей подходящими будут такие лекарственные средства:

  • Кофетамин.
  • Цитрамон.
  • Аскофен.

Они позволят устранить спазмические боли, и не будут способствовать еще большему снижению давления.  Для избавления от пониженного давления не рекомендуется самостоятельно заниматься подбором препаратов. После обращения к врачу и обследования могут быть рекомендованы медикаменты для конкретной ситуации, поскольку универсальных средств не бывает.

В качестве стимуляторов растительного происхождения могут быть рекомендован Элеутерококк, лимонник. Также для улучшения циркуляции крови применяется Глицин, Пирацетам. Для подавления симптомов острой гипотомии можно использовать комбинации кофеина с сосудосуживающим средством.

Народные рецепты

У особо уязвимой группы людей могут наблюдаться нежелательные симптомы в виде головокружения, шумов в ушах, головных болей и сонливости.

Для устранения нежелательных ощущений можно использовать рецепты нетрадиционной медицины:

  • Половина стакана изюма заливается на ночь горячей водой. После пробуждения следует съесть изюм, который будет способствовать нормализации давления.
  • Нарезанную морковь и шпинат следует погрузить в соковыжималку в количестве, которого хватит для приготовления 1 стакана сока. Напиток следует пить по 1 стакана трижды в день.
  • 1 ч.л. корней солодки заливается кипятком и настаивается в течение 10 мин. Такой настой принимается 3 раза в день перед едой по 2 ст.л.

Также рекомендуется добавлять в сладкий чай по 1/3 ч.л. измельченного корня имбиря. Известным средством, которое позволяет быстро взбодриться в периоды низкого давления атмосферы, является кофе. К кофе можно добавить несколько ломтиков черного шоколада. Это средство будет не только вкусным, но и позволит повысить артериальное давление.

Поведение при низком атмосферном давлении

При пониженных показателях атмосферного давления следует больше времени уделить отдыху и расслаблению. Рацион в это время должен подбираться тщательно. Особенно внимание следует уделить продуктам, насыщенным витамином Е и калием: курага, бананы, морковь, семена подсолнечника, орехи, сухофрукты, петрушка, свекла.

Контрастный душ в этот период позволит взбодриться и насытит организм зарядом энергии. Легкие физические упражнения позволят исключить застойные процессы в организме, которые и будут провоцировать ухудшение самочувствия. По возможности стоит постараться выделить время для продолжительных прогулок на свежем воздухе.

При низком атмосферном давлении часто отмечаются изменения в настроении. Может возникнуть апатия, депрессия, чувство отчаяния. В такие периоды стоит задуматься над тем, чтобы найти для себя интересное занятие, которое полностью способно поглотить человека в процесс. Это могут быть занятия спортом, прогулки с друзьями или животными, а также творческое направление.

Не стоит забывать об отдыхе. При повышенной облачности многие отмечают падение трудоспособности и возникновение чувства нехватки сна. На сон следует выделять не менее 8 ч. Если есть возможность устроить дневной сон на 1-2 ч., то не стоит отказываться.

Борьба с метеозависимостью, как с заболеванием, чаще всего оказывается бесполезной. При скачках артериального давления у человека могут наблюдаться нарушения сразу по нескольким направлениям. Для уменьшения влияния погодных условий в периоды, когда показатели ртутного столика выходят за пределы нормы, следует заняться укреплением организма.

Для человека очень важен и психологический фактор – настроенность. Рекомендуется стараться не акцентировать внимание на изменениях погоды, мысленно не провоцируя тем самым ухудшение самочувствия.

Полезные видео об атмосферном давлении и его воздействии на человека

Влияние низкого и высокого атмосферного давления на гипертоников:

Взаимосвязь артериального давления и погоды:

Атмосферное давление - что это? Какое 👀 атмосферное давление считается низким, а какое высоким?

Все мы и окружающие нас вещи испытывают атмосферное давление, создаваемое невидимым и почти не ощущаемым нами воздухом. Впервые его успешно померил физик Торричелли в 1634 году.

На 1 см2 действует атмосфера весом около 1 кг. Человек не ощущает этого, так как газы, всегда имеющиеся в крови и находящиеся в полостях тела, уравновешивают внешнее воздействие.

Как давит воздух на Землю

Нормальным средним современная физика считает давление, когда столбик атмосферы над 1 см2 площади весит 1,033 кг. Показатели были получены на нулевом уровне моря при 0⁰С, на широте 45⁰. Эта масса поднимает ртуть в трубке барометра вверх на 760 мм. Иногда показатель фиксируют в других физических единицах – Паскалях.

Для измерения величины используют барометры:

  1. Ртутные.
  2. Металлические (анероиды).

Основная деталь ртутного – это запаянная стеклянная трубка, которая открытым концом опущена в емкость с ртутью. Земной воздух давит на серебристую жидкость, та поднимается по трубочке, рядом с которой помещают миллиметровую шкалу.

На сколько миллиметров поднялся столбик, таким и будет значение, показывающее, как сильно атмосфера давит на площадь 1 см2.

Ртутный барометр

Анероиды сделаны по другому принципу. По сути – это металлическая коробка, из которой откачали воздух. Атмосфера (она более плотная, чем содержимое коробки) давит на стенки, и они прогибаются. Через систему рычагов они соединяются со стрелкой, которая указывает на текущее значение.

Величина давления атмосферы колеблется вокруг нормальных значений и зависит от погоды. Минимум (641,3 мм рт.ст.) был зафиксирован внутри тайфуна «Нэнси», зародившегося в Тихом океане и обрушившегося на Японию в 1961 году.

Рекордно высоко поднялась ртуть в барометре (815,85 мм рт.ст.) однажды зимой в одном из городов Красноярского края в России. До этого рекордсменом считался Хубсубульский аймак в Монголии.

Почему оно не одинаковое

Атмосферное давление меняется и на это влияют:

  • высота точки над уровнем моря;
  • сезон;
  • время суток;
  • климатическая зона;
  • изменения температуры.

Чем выше, тем ниже

Чем выше точка над уровнем моря, тем все более разреженным становится воздух, тем ниже становится давление атмосферы. В нижних слоях воздушной оболочки земли давление убывает каждые 11 метров на 1 мм рт.ст.

Например, на высоте 20 км оно составляет лишь 47 мм рт.ст. Поэтому при подъеме на такое расстояние от поверхности Земли у человека закипает кровь и межтканевые жидкости. Если не находиться в герметической кабине самолета или аэростата, то смерть наступит почти мгновенно.

Известно, что в разных населенных пунктах планеты норма давления атмосферы своя. Это логично, так как находиться они могут на разной высоте. Так, например, Челябинск построен на возвышении — 226 м от нулевой отметки уровня мирового океана. Нормальное атмосферное давление для него — это 739 мм рт.ст.

Расположение Кургана по отношению к поверхности мирового океана – 72 м, и типичные показания барометра, которые можно считать нормальными – 753 мм рт. ст.

Перепады температуры

Какое время года на дворе – это тоже влияет на показатель. Зимой он выше, так как зимний воздух холоднее и плотнее. Летом – ниже, потому что воздух теплее и разреженнее.

Та же температурная причина изменений уровня ртутного столбика в течение суток. Суточные колебания происходят в пределах 4 – 5 мм, а сезонные — не превышают 30 мм рт. ст. Все те же физические явления объясняют то, что в Арктике и Антарктиде постоянно высокое атмосферное давление, а на экваторе – низкое.

Циклон, вид из космоса

Неравномерное прогревание воздуха — фактор, ответственный за формирование территорий с пониженным давлением, вокруг которых формируются циклоны. Снижение показаний барометра может указывать на возможность дождя.

Считается, что дождь, если ртуть ниже 760 мм. И если задуматься, какое атмосферное давление правомерно считать низким и, наоборот, высоким, то эта цифра и будет пограничным критерием.

Метеозависимые люди очень чувствительны к перепадам давления. Значение ниже 750 мм рт.ст. для многих из них связано с неприятными ощущениями.

Медики объясняют это тем, что при низких показаниях барометра давление газов внутри тела, в жидкостях и полостях, становится выше, чем снаружи. Это раздражает рецепторы в органах и человек может ощущать ломоту в суставах.

Кроме того, ощущается кислородное голодание, не редки случаи головокружений, сонливости, оглушенного состояния.

Давно вы имели по-настоящему КРУПНЫЙ УЛОВ?

Когда последний раз ловили десятки ЗДОРОВЕННЫХ щук/карпов/лещей?

Нам всегда хочется получать результат от рыбалки – поймать не три окунька, а десяток килограммовых щук – вот это будет улов! Каждый из нас мечтает о таком, но далеко не каждый умеет.

Хорошего улова можно достичь (и мы это с вами знаем) благодаря хорошей прикормке.

Ее можно приготовить в домашних условиях, можно купить в рыбацких магазинах. Но в магазинах дорого, а чтобы приготовить прикормку дома, нужно потратить уйму времени, да и, по праве говоря, далеко не всегда домашняя прикормка хорошо работает.

Вам знакомо то разочарование, когда вы купили прикормку или приготовили ее дома, а поймали три-четыре окунька?

Так может быть пора воспользоваться действительно рабочим продуктом, эффективность которого доказана как научно, так и практикой на реках и прудах России?

Fish Megabomb дает тот самый результат, который мы не можем достичь сами, тем более, стоит она дешево, что отличает от других средств и времени тратить на изготовление не нужно – заказал, привезли и вперед!

Конечно, лучше один раз попробовать, чем тысячу раз услышать. Тем более сейчас – самый сезон! Скидка в 50% при заказе это отличный бонус!

Узнайте подробнее про приманку!

Атмосферное давление - Atmospheric pressure

Статическое давление, создаваемое массой атмосферы

«Давление воздуха» перенаправляется сюда. Для давления воздуха в других системах см. Давление .

Атмосферное давление , также известное как барометрическое давление (после барометра ), - это давление в атмосфере Земли . Стандартная атмосфера (символ: атм) является единицей давления определяется как 101,325  Па (1,013.25  гПа ; 1,013.25  мбар ), что эквивалентно 760 мм ртутного столба , 29.9212 дюймов ртутного столба , или 14.696 фунтов на квадратный дюйм . Атм примерно эквивалентен среднему атмосферному давлению на уровне моря на Земле, то есть атмосферное давление Земли на уровне моря составляет примерно 1 атм.     

В большинстве случаев, атмосферное давление близко приближаются к гидростатическому давлению , вызванным весомы в воздухе над измерительной точкой. По мере увеличения высоты над уровнем моря уменьшается масса вышележащей атмосферы, поэтому атмосферное давление уменьшается с увеличением высоты. Давление мера сила на единицу площади, с единицами СИ в паскалях (1 паскаль = 1 ньютон на квадратный метр , 1  Н / м 2 ). В среднем столб воздуха с площадью поперечного сечения в 1 квадратный сантиметр (см 2 ), измеренный от среднего (среднего) уровня моря до верхней границы атмосферы Земли, имеет массу около 1,03 килограмма и оказывает силу или " вес »около 10,1 ньютона , что дает давление 10,1 Н / см 2 или 101 кН / м 2 (101 килопаскаль, кПа). Колонна воздуха с площадью поперечного сечения 1 в 2 будет иметь вес около 14,7 фунтов F , в результате чего давление 14,7 фунтов е / в 2 .     

Механизм

Атмосферное давление вызывается гравитационным притяжением планеты к атмосферным газам над поверхностью и является функцией массы планеты, радиуса поверхности, количества и состава газов и их вертикального распределения в пространстве. Атмосфера. Он изменяется из-за вращения планет и местных эффектов, таких как скорость ветра, изменения плотности из-за температуры и изменения состава.

Среднее давление на уровне моря

Карта, показывающая атмосферное давление в мбар или гПа Среднее за 15 лет давление на уровне моря для июня, июля и августа (вверху) и декабря, января и февраля (внизу). Повторный анализ ERA-15 . Барометрический авиационный альтиметр типа Коллсмана (используемый в Северной Америке), показывающий высоту 80 футов (24 м), откалиброванный для давления на уровне моря 29,87 дюйма ртутного столба.

Среднее давление на уровне моря (MSLP) является атмосферным давлением на среднем уровне моря (PMSL). Это атмосферное давление, которое обычно указывается в сводках погоды по радио, телевидению, в газетах или в Интернете . Когда барометры в доме настроены на соответствие местным сводкам погоды, они измеряют давление, настроенное на уровень моря, а не фактическое местное атмосферное давление.

Настройка высотомера в авиации - это регулировка атмосферного давления.

Среднее давление на уровне моря составляет 1013,25 мбар (101,325 кПа; 29,921 дюйма рт. Ст.; 760,00 мм рт. Ст.). В авиационных сводках погоды ( METAR ) QNH передается по всему миру в миллибарах или гектопаскалях (1 гектопаскаль = 1 миллибар), за исключением США , Канады и Колумбии, где он передается в дюймах ртутного столба (с точностью до двух знаков после запятой). ). Соединенные Штаты и Канада также сообщают SLP давления на уровне моря , которое скорректировано с учетом уровня моря другим методом, в разделе примечаний, а не в международной части кода, в гектопаскалях или миллибарах. Однако в государственных сводках погоды в Канаде давление на уровне моря указывается в килопаскалях.

В примечаниях к коду погоды в США передаются все три цифры; десятичные точки и одна или две старшие цифры опускаются: 1013,2 мбар (101,32 кПа) передается как 132; 1000,0 мбар (100,00 кПа) передается как 000; 998,7  мбар передается как 987; и т. д. Самое высокое давление на уровне моря на Земле наблюдается в Сибири , где Сибирский антициклон часто достигает давления на уровне моря выше 1050 мбар (105 кПа; 31 дюйм рт. ст.) с рекордными максимумами, близкими к 1085 мбар (108,5 кПа; 32,0 дюйма рт. ст.). . Самое низкое измеряемое давление на уровне моря наблюдается в центрах тропических циклонов и торнадо с рекордно низким значением 870 мбар (87 кПа; 26 дюймов рт. Ст.).

Поверхностное давление

Давление атмосферное давление в месте на земной поверхности «(ы местности и океанов ). Это прямо пропорционально массе воздуха над этим местом.

По численным причинам атмосферные модели, такие как модели общей циркуляции (МОЦ), обычно предсказывают безразмерный логарифм приземного давления .

Среднее значение приземного давления на Земле 985 гПа. Это контрастирует со средним давлением на уровне моря, которое включает экстраполяцию давления на уровень моря для мест выше или ниже уровня моря. Среднее давление на среднем уровне моря ( MSL ) в Международной стандартной атмосфере ( ISA ) составляет 1013,25 гПа, или 1 атмосферу (атм), или 29,92 дюйма ртутного столба.

Давление (p), масса (м) и ускорение свободного падения (g) связаны соотношением P = F / A = (m * g) / A, где A - площадь поверхности. Таким образом, атмосферное давление пропорционально весу на единицу площади атмосферной массы над этим местом.

Изменение высоты

Изменение атмосферного давления с высотой, рассчитанное для 15 ° C и относительной влажности 0%. Эта пластиковая бутылка была запечатана на высоте примерно 14000 футов (4300 м) и была раздавлена ​​повышением атмосферного давления, зафиксированным на высоте 9000 футов (2700 м) и 1000 футов (300 м), когда она была сбита с уровня моря.

Давление на Земле зависит от высоты поверхности; поэтому давление воздуха в горах обычно ниже, чем давление на уровне моря. Давление плавно меняется от поверхности Земли до верха мезосферы . Хотя давление меняется в зависимости от погоды, НАСА усреднило условия для всех частей Земли круглый год. С увеличением высоты атмосферное давление снижается. Можно рассчитать атмосферное давление на заданной высоте. Температура и влажность также влияют на атмосферное давление, и необходимо знать их, чтобы рассчитать точное значение. График справанад был разработан для температуры 15 ° C и относительной влажности 0%.

На малых высотах над уровнем моря давление снижается примерно на 1,2 кПа (12 гПа) на каждые 100 метров. Для больших высот в тропосфере следующее уравнение ( барометрическая формула ) связывает атмосферное давление p с высотой h : пзнак равноп0⋅(1-L⋅часТ0)грамм⋅Mр0⋅Lзнак равноп0⋅(1-грамм⋅часcп⋅Т0)cп⋅Mр0≈п0⋅exp⁡(-грамм⋅час⋅MТ0⋅р0){\ displaystyle {\ begin {align} p & = p_ {0} \ cdot \ left (1 - {\ frac {L \ cdot h} {T_ {0}}} \ right) ^ {\ frac {g \ cdot M } {R_ {0} \ cdot L}} \\ & = p_ {0} \ cdot \ left (1 - {\ frac {g \ cdot h} {c _ {\ text {p}} \ cdot T_ {0}) }} \ right) ^ {\ frac {c _ {\ text {p}} \ cdot M} {R_ {0}}} \ приблизительно p_ {0} \ cdot \ exp \ left (- {\ frac {g \ cdot h \ cdot M} {T_ {0} \ cdot R_ {0}}} \ right) \ end {align}}}

где постоянные параметры описаны ниже:

Параметр Описание Значение
p 0 Стандартное атмосферное давление на уровне моря 101325  Па
L Температурный градиент температуры, = г / с р для сухого воздуха ~ 0,00976  К / м
c p Удельная теплоемкость при постоянном давлении 1004,68506  Дж / (кг · К)
Т 0 Стандартная температура на уровне моря 288,16  К
грамм Ускорение силы тяжести на поверхности земли 9.80665  м / с 2
M Молярная масса сухого воздуха 0,02896968  кг / моль
R 0 Универсальная газовая постоянная 8,314462618  Дж / (моль · К)

Местная вариация

Атмосферное давление на Земле сильно различается, и эти изменения важны для изучения погоды и климата . См. « Система давления», чтобы узнать о влиянии колебаний давления воздуха на погоду.

Атмосферное давление показывает суточный или полусуточный (дважды в день) цикл, вызванный глобальными атмосферными приливами . Этот эффект наиболее силен в тропических зонах с амплитудой в несколько миллибар и почти нулевой в полярных областях. Эти вариации имеют два наложенных друг на друга цикла, циркадный (24 часа) цикл и полусиркадный (12 часов) цикл.

Записи

Самое высокое барометрическое давление, приведенное к уровню моря, когда-либо зарегистрированное на Земле (выше 750 метров), составило 1084,8 гПа (32,03 дюйма ртутного столба), измеренное в Тосонценгеле, Монголия, 19 декабря 2001 г. Самое высокое барометрическое давление, приведенное к уровню моря, когда-либо зарегистрированное (ниже 750 метров) было в Агате в Эвенкийском автономном округе , Россия (66 ° 53 '  с.ш., 93 ° 28'  в.д., высота: 261 м, 856 футов) 31 декабря 1968 г. при 1083,8 гПа (32,005 дюйма рт. Дискриминация происходит из-за проблемных допущений (предполагая стандартную частоту отклонений), связанных с понижением уровня моря с большой высоты.

Мертвое море , самое низкое место на Земле в 430 м (1410 футов) ниже уровня моря, имеет соответственно высокое типичное атмосферное давление 1065  гПа. Рекорд приземного давления ниже уровня моря в 1081,8 гПа (31,95 дюйма ртутного столба) был установлен 21 февраля 1961 года.

Самое низкое атмосферное давление, не связанное с торнадом, когда-либо измерялось, было 870 гПа (0,858 атм; 25,69 дюйма ртутного столба), установленное 12 октября 1979 года во время окончания тайфуна в западной части Тихого океана. Измерения основывались на инструментальных наблюдениях с самолета-разведчика.

Измерение на основе глубины воды

Одна атмосфера (101,325 кПа или 14,7 фунта на квадратный дюйм) - это также давление, вызванное весом столба пресной воды приблизительно 10,3 м (33,8 фута). Таким образом, ныряльщик на глубине 10,3 м под водой испытывает давление около 2 атмосфер (1 атм воздуха плюс 1 атм воды). И наоборот, 10,3 м - это максимальная высота, на которую можно поднять воду с помощью всасывания при стандартных атмосферных условиях.

Низкое давление, такое как трубопроводы природного газа , иногда указывается в дюймах водяного столба , обычно записываемых как wc (водяной столб) или wg (дюймы водяного столба). Типичный газовый бытовой прибор в США рассчитан на максимальное давление 1/2 фунта на квадратный дюйм, что составляет примерно 14 вод. Ст. (3487 Па или 34,9 мбар). Подобные метрические единицы с большим разнообразием названий и обозначений, основанных на миллиметрах , сантиметрах или метрах, теперь используются реже.

Температура кипения воды

Чистая вода кипит при 100 ° C (212 ° F) при нормальном атмосферном давлении. Точка кипения - это температура, при которой давление пара равно атмосферному давлению вокруг воды. Из-за этого температура кипения воды ниже при более низком давлении и выше при более высоком давлении. Поэтому приготовление пищи на большой высоте требует корректировки рецептов или приготовления под давлением . Грубую оценку высоты можно получить, измерив температуру, при которой вода закипает; в середине 19 века этим методом воспользовались исследователи.

Измерение и карты

Важным применением знания о том, что атмосферное давление напрямую зависит от высоты, стало определение высоты холмов и гор благодаря наличию надежных устройств измерения давления. В 1774 году, Маскелин был подтвердив теорию тяготения Ньютона на и на Schiehallion горе в Шотландии, и ему нужно было точно измерить высоты по бокам горы. Уильям Рой , используя атмосферное давление, смог подтвердить определение роста Маскелайна с точностью до одного метра (3,28 фута). Этот метод стал и остается полезным для геодезических работ и составления карт.

Смотрите также

  • Атмосфера (единица)
  • Плотность атмосферы
  • Атмосфера Земли  - газовый слой, окружающий Землю: в основном азот, исключительно с высоким содержанием кислорода, со следовыми количествами других молекул.
  • Барометрическая формула  - формула, используемая для моделирования изменения давления воздуха с высотой.
  • Баротравма  - травма, вызванная давлением - физическое повреждение тканей тела, вызванное разницей в давлении между воздушным пространством внутри или рядом с телом и окружающим газом или жидкостью.
  • Герметизация кабины
  • Кавитация  - образование заполненных паром пустот низкого давления в жидкости.
  • Воздействие большой высоты на человека  - научный феномен
  • Зона высокого давления  - область, где атмосферное давление на поверхности планеты выше, чем в окружающей среде.
  • Международная стандартная атмосфера  - модель атмосферы, таблица типичных изменений основных термодинамических переменных атмосферы (давления, плотности, температуры и т. Д.) С высотой в средних широтах.
  • Зона низкого давления
  • Метеорология
  • NRLMSISE-00
  • Камера статического давления
  • Давление  - сила, непрерывно распределяемая по площади
  • Измерение давления
  • Субтропический хребет

Ссылки

внешние ссылки

Эксперименты

Нормальное атмосферное давление — каким прибором измеряется, причины и последствия отклонения давления от нормы для человека

6 августа 2020

  1. Физическая сущность
  2. Нормальное атмосферное давление
  3. От чего зависит уровень
  4. Прибор для измерения атмосферного давления
  5. Нормы для Санкт-Петербурга, Москвы
  6. Влияние отклонений от нормы на организм человека

Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru. В прогнозе погоды среди хорошо известных показателей (температура, осадки, влажность, скорость ветра и др.) присутствует и атмосферное давление.

Выражается оно не в привычных для нас единицах измерения (атмосфера, бар, паскаль), а в миллиметрах ртутного столба.

О том, откуда взялось это давление, как его измеряют, что за «ртутный столб» и как он влияет на здоровье человека, расскажем ниже.

Физическая сущность

Небесные тела, в том числе и Земля, притягивают к себе окружающую их материю, включая и газовую оболочку – атмосферу (если таковая имеется). Сила притяжения (его ещё называют гравитационным полем) зависит от массы тела. Земля тяжелей Луны в 80 раз, поэтому Луна является спутником Земли, а не наоборот.

Притянутый Землёй воздух давит на её поверхность, создавая таким образом атмосферное давление.

На уровне моря давление атмосферного воздуха составляет чуть больше 1 кг/см2. Подсчитано, что на человека средних размеров давит воздушный столб массой 13-15 тонн, а на ладонь – порядка 150 кг.

Но мы этого не ощущаем, так как давление внешней среды уравновешиваются давлением, создаваемым воздухом в тканях нашего тела.

Нормальное атмосферное давление

За эталон принято считать атмосферное давление на уровне моря на широте 45 градусов при температуре 0 градусов Цельсия. Оно составляет 760 мм ртутного столба и называется нормальным.

При отклонении в большую сторону давление будет повышенным, в меньшую сторону – пониженным. Если пользоваться принятой в физике международной системой измерения (СИ), то нормальному давлению будет соответствовать величина 101 325 паскалей (Па).

Там, где не нужна абсолютная точность, пользуются понятием стандартное давление, т.е. 760 мм рт. ст. = 100 000 Па.

От чего зависит уровень атмосферного давления

По регионам земного шара атмосферное давление распределяется неравномерно, поскольку зависит от ряда взаимосвязанных факторов.

  1. Высота – чем выше находится точка измерения над уровнем моря, тем меньшее давление со стороны атмосферы она испытывает.

    Объясняется это уменьшением веса воздушного столба: с набором высоты он становится короче, а воздух в нём – разреженным, а значит, более лёгким.

    На высоте 5 км атмосферное давление составляет лишь половину от нормального, на 15-ти км оно меньше в 8 раз, на 20-ти км – в 18 раз.

  2. Температура – по мере нагрева плотность воздуха уменьшается, а при охлаждении – увеличивается. В течение суток температура меняется несколько раз, а вместе с ней и давление:

    утром и вечером оно повышается, а после полудня и полуночи – снижается.

    На морозе воздух холоднее и плотнее, чем в жару, а следовательно, и давление в зимний период будет больше по сравнению с летним.

    Температура у поверхности земли может колебаться в пределах -600 С — +600 С, а давление «скакать» от 640 до 790 рт.ст.

  3. Перемещение континентальных и морских воздушных масс (муссоны, пассаты, тайфуны, цунами и т.п.), приводящее к образованию тёплых и холодных воздушных фронтов, а также зон с пониженным или повышенным давлением (циклонов и антициклонов).
  4. Географическое положение – на Земле существуют пояса, характеризующиеся стабильно высоким или низким атмосферным давлением.

    В экваториальном поясе из-за высоких температур давление всегда пониженное, а в холодных полярных широтах – повышенное. В тропиках давление выше, чем в зонах с умеренным климатом.

Атмосферное давление подвержено сезонным колебаниям, но общую картину это не меняет. Показатели давления в целом носят устойчивый характер, а зоны повышенного и пониженного давления остаются неизменными.

Прибор для измерения атмосферного давления

Атмосферное давление измеряют приборами, называемыми барометрами. Их существует два типа: ртутные и металлические (анероиды).

Первый был изобретён в XVII веке итальянцем Э.Торичелли. Его основной элемент – заполненная ртутью стеклянная трубка, верхний конец которой запаян, а нижний (открытый) погружен в чашку со ртутью. Вес столбика ртути в трубке уравновешивается давлением атмосферного воздуха, действующим на поверхность чашки.

Если рядом с трубкой установить градуированную шкалу, можно отслеживать колебания давления по изменению высоты ртутного столбика. Ртутными барометрами пользуются на метеостанциях, так как они дают очень точные показания.

К тому же к этому прибору можно подключить самописец, который будет фиксировать колебания давления за определённый период и записывать их на бумажную ленту.

Барометр-анероид появился позже, в середине XIX века. Его сконструировал французский инженер Л.Види. Принцип действия прибора довольно прост: мембранная металлическая коробка, из которой выкачан воздух (т.е. внутри неё находится вакуум), чутко реагирует на изменение давления (при его повышении коробка сжимается, а при снижении – разжимается).

Перемещение мембраны трансформируется рычажным механизмом в круговое движение стрелки-указателя по циферблату, проградуированному согласно показаниям ртутного барометра. Этот прибор даёт некоторую погрешность, но она в большинстве случаев вполне допустима.

Норма атмосферного давления для Санкт-Петербурга, Москвы

Для человека комфортным считается атмосферное давление, находящееся в диапазоне 750-765 мм рт.ст., то есть в районе нормы.

Однако следует иметь в виду, что это не строгие рамки. Люди со временем адаптируются к местным географическим и климатическим условиям, поэтому для жителей горных районов нормой может быть и более низкий показатель.

На метеорологических картах России проведены линии-изобары, которые условно разделяют территорию на зоны с примерно равным атмосферным давлением.

В нижеприведённой таблице в качестве примера приведены данные о нормальном атмосферном давлении и его допустимом отклонении от нормы для некоторых городов.

ГородСреднегодовое давление,
мм рт.ст.
Допустимый максимум,
мм рт.ст.
Москва747-748755
Санкт-Петербург753-755762
Ростов-на-Дону740-741748
Екатеринбург735-741755

Как видим, самое высокое среднегодовое давление – в Санкт-Петербурге. Это и понятно: центральная часть города находится на отметке всего лишь 1-5 м над уровнем моря.

Влияние отклонений от нормы на организм человека

По большому счёту все жители Земли – метеозависимы, то есть реагируют на изменение погоды, иными словами, на колебания атмосферного давления. Но дело в том, что у каждого человека свой предел терпимости.

У кого-то даже несильное отклонение от нормы вызывает негативные ощущения (ухудшение самочувствия, головокружение, снижение работоспособности и т.д.) или даже начинаются проблемы со здоровьем, а кто-то способен безболезненно переносить даже резкие скачки.

Здоровый человек обычно даже не замечает перепад давления в 5-10 бар, если он происходит плавно. А вот люди с различными патологиями плохо переносят как повышенное, так и пониженное давление.

Превышение нормы негативно влияет на защитные функции организма, увеличивает риск возникновения гипертонических кризов и предынфарктного состояния.

Понижение пагубно действует на людей с низким артериальным давлением, страдающих одышкой, имеющих сердечно-сосудистые заболевания.

Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога KtoNaNovenkogo.ru

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.

900
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 Мак-Кинли, 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
0,243
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

.

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 столбика 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

У 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 очень 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 около 3,5 мбар 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.

.

ГЛАВА 2. АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ

Ответ. Тропосфера содержит всю массу атмосферы, за исключением доли P (тропопауза) / P (поверхность), которая находится выше тропопаузы. Из Рисунок 2-2 мы читаем P (тропопауза) = 100 гПа, P (поверхность) = 1000 гПа. Таким образом, доля Ftrop от общей массы атмосферы в тропосфере составляет

. Тропосфера составляет 90% общей массы атмосферы на 30 ° с.ш. (85% в мире).

Доля Fstrat от общей массы атмосферы в стратосфере выражается долей над тропопаузой, P (тропопауза) / P (поверхность), минус доля над стратопаузой, P (стратопауза) / P (поверхность).Из Рисунок 2-2 мы читаем P (стратопауза) = 0,9 гПа, так что

Таким образом, стратосфера содержит почти всю массу атмосферы над тропосферой. Мезосфера содержит лишь около 0,1% общей массы атмосферы.

2,4 БАРОМЕТРИЧЕСКИЙ ЗАКОН

В главах 4 и 7 мы рассмотрим факторы, контролирующие вертикальный профиль температуры атмосферы. Здесь мы сосредоточимся на объяснении вертикального профиля давления. Рассмотрим элементарный слой атмосферы (толщина dz, горизонтальная область A) на высоте z:

.

Рисунок 2-3 Вертикальные силы, действующие на элементарный слой атмосферы

Атмосфера оказывает восходящую силу давления P (z) A на нижнюю часть плиты и направленную вниз силу давления P (z + dz) A на верхнюю часть плиты; чистая сила, (P (z) -P (z + dz)) A, называется сила градиента давления.Поскольку P (z)> P (z + dz), сила градиента давления направлена ​​вверх. Чтобы плита находилась в равновесии, ее вес должен уравновешивать силу градиента давления:

(2.3)

Переставляем урожайность

(2,4)

Левая часть по определению равна dP / dz. Следовательно,

(2,5)

Итак, из закона идеального газа,

(2.6)

где Ma - молекулярная масса воздуха, T - температура. Подстановка (2,6) в (2,5) урожайность:

(2,7)

Сделаем упрощающее предположение, что T постоянна с высотой; как показано в Рисунок 2-2 , T изменяется только на 20% ниже 80 км. Затем мы интегрируем (2,7) чтобы получить

(2,8)

что эквивалентно

(2.9)

Уравнение (2,9) называется барометрический закон. Удобно определить шкала высоты H для атмосферы:

(2.10)

приводя к компактной форме Барометрического закона:

(2.11)

Для средней температуры атмосферы T = 250 K масштаб высоты H = 7,4 км. Барометрический закон объясняет наблюдаемую экспоненциальную зависимость P от z в Рисунок 2-2 ; из уравнения (2.11) , график зависимости z от ln P дает прямую линию с наклоном -H (проверьте, что наклон в Рисунок 2-2 действительно близко к -7,4 км). Небольшие колебания наклона Рисунок 2-2 вызваны колебаниями температуры с высотой, которые мы не учли в нашем выводе.

Аналогично можно сформулировать вертикальную зависимость плотности воздуха. Из (2,6) , ra и P связаны линейно, если T предполагается постоянным, так что

(2.12)

Аналогичное уравнение применяется к плотности воздуха na. Для каждого подъема высоты H давление и плотность воздуха падают в е = 2,7 раза; таким образом, H обеспечивает удобную меру толщины атмосферы.

При расчете высоты шкалы от (2.10) мы предположили, что воздух ведет себя как однородный газ с молекулярной массой Ma = 29 г / моль. Закон Дальтона гласит, что каждый компонент воздушной смеси должен вести себя так, как если бы он был один в атмосфере.Тогда можно было бы ожидать, что разные компоненты будут иметь разные шкала высоты определяется их молекулярной массой. В частности, учитывая разницу в молекулярной массе между N2 и O2, можно было ожидать, что соотношение смешивания O2 будет уменьшаться с высотой. Тем не мение, гравитационное разделение воздушной смеси происходит за счет молекулярная диффузия, которая значительно медленнее, чем турбулентное вертикальное перемешивание воздуха на высотах ниже 100 км ( проблема 4. 9 ). Таким образом, турбулентное перемешивание поддерживает однородную нижнюю атмосферу.Только на высоте более 100 км начинает происходить значительное гравитационное разделение газов, причем более легкие газы обогащаются на больших высотах. Во время дебатов о вредном воздействии хлорфторуглеродов (ХФУ) на стратосферный озон некоторые не очень уважаемые ученые утверждали, что ХФУ не могут достичь стратосферы из-за их высокого молекулярного веса и, следовательно, низкого масштаба. В действительности турбулентное перемешивание воздуха гарантирует, что соотношения смешивания CFC в воздухе, поступающем в стратосферу, по существу такие же, как и в приземном воздухе.

.

Атмосферное давление - Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Эта пластиковая бутылка была запечатана на высоте примерно 14000 футов и была раздавлена ​​увеличением атмосферного давления (на 9000 футов и 1000 футов), когда она опустилась до уровня моря.

Атмосферное давление - это сила в области, которая прижимается к поверхности под весом атмосферы Земли, слоя воздуха. Воздух распределен по земному шару неравномерно. Он движется, и в разное время слой воздуха в одних местах толще, чем в других.Там, где слой воздуха толще, воздуха больше. Поскольку воздуха больше, давление в этом месте выше. Чем тоньше слой воздуха, тем ниже атмосферное давление.

На большей высоте плотность и давление атмосферы ниже. Это потому, что над возвышенностями не так много воздуха, который давит вниз.

Барометры могут использоваться для измерения атмосферного давления. [1] Атмосферное давление одинаково со всех сторон.Единица измерения давления в системе СИ - гПа. Другие единицы измерения, такие как Бар (единица измерения) и торр, используются для различных целей.

.

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, на самом деле чрезвычайно тонкая и простирается вверх только до 18000 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, чем 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 дырку в нижней части ведра.Что просходит? Там внизу вода будет стремительно брызгать резким потоком. Причина - разница в давлении. Давление, которое оказывает вес воды внизу у дна ведра, больше, чем у верхней части, 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 снижается (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 планете, которая вращается, 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 спирали воздуха меняется на противоположное.

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

Системы высокого давления - это «купола плотности», которые давят вниз, а 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 быть барометр, висящий на стене вашего дома или офиса, но, скорее всего, это не трубка с ртутью, а циферблат со стрелкой, указывающей на текущий барометрический показатель. чтение давления. Такой прибор называется барометром-анероидом, который состоит из частично откачанной 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.

.

NWS JetStream - давление воздуха

Количество молекул в
атмосфера уменьшается с высотой.

Атомы и молекулы, составляющие различные слои атмосферы, постоянно движутся в случайных направлениях. Несмотря на свой крошечный размер, когда они ударяются о поверхность, они оказывают на эту поверхность силу, которую мы наблюдаем как давление.

Каждая молекула слишком мала, чтобы ее можно было почувствовать, и она проявляет лишь крошечную силу. Однако, когда мы суммируем полные силы от большого количества молекул, которые ударяются о поверхность каждый момент, то общее наблюдаемое давление может быть значительным.

Давление воздуха можно увеличить (или уменьшить) одним из двух способов. Во-первых, простое добавление молекул в любой конкретный контейнер повысит давление. Большее количество молекул в любом конкретном контейнере увеличит количество столкновений с границей контейнера, что наблюдается как увеличение давления.

Хорошим примером этого является добавление (или удаление) воздуха в автомобильной шине. При добавлении воздуха количество молекул увеличивается, а также увеличивается общее количество столкновений с внутренней границей шины.Увеличенное количество столкновений заставляет давление в шине увеличиваться в размере.

Второй способ увеличения (или уменьшения) - добавление (или вычитание) тепла. Добавление тепла к любому конкретному контейнеру может передавать энергию молекулам воздуха. Следовательно, молекулы движутся с повышенной скоростью, ударяясь о границу контейнера с большей силой, и это наблюдается по увеличению давления.

Урок: Воздух: важный предмет

Поскольку молекулы движутся во всех направлениях, они могут даже оказывать давление воздуха вверх, когда врезаются в объект снизу.В атмосфере давление воздуха может действовать во всех направлениях.

На Международной космической станции поддерживается плотность воздуха, аналогичная плотности на поверхности Земли. Следовательно, давление воздуха на космической станции такое же, как и на поверхности Земли (14,7 фунта на квадратный дюйм).

Урок обучения: обязательное участие

Изучение урока: движение в потоке

Вернувшись на Землю, по мере увеличения высоты количество молекул уменьшается и, следовательно, плотность воздуха становится меньше, что означает уменьшение давления воздуха.Фактически, хотя атмосфера простирается более чем на 15 миль (24 км) вверх, половина молекул воздуха в атмосфере содержится в пределах первых 18 000 футов (5,6 км).

Из-за этого уменьшения давления с высотой очень сложно сравнивать давление воздуха на уровне земли в разных местах, особенно когда высота каждого участка разная. Поэтому, чтобы придать смысл значениям давления, наблюдаемым на каждой станции, мы преобразуем показания давления воздуха на станции в значение с общим знаменателем.

Общий знаменатель, который мы используем, - это высота над уровнем моря. На наблюдательных станциях по всему миру показания атмосферного давления, независимо от высоты станции наблюдения, преобразуются в значение, которое было бы , если бы этот прибор был расположен на уровне моря.

Двумя наиболее распространенными единицами измерения давления в США являются «дюймы ртутного столба» и «миллибары». Дюймы ртутного столба - это высота столба ртути, измеренная в сотых долях дюйма.Это то, что вы обычно слышите по радио NOAA Weather Radio или из вашего любимого источника погоды или новостей. На уровне моря стандартное атмосферное давление составляет 29,92 дюйма ртутного столба.

Миллибар происходит от первоначального названия давления «бар». Бар происходит от греческого "báros", что означает вес. Миллибар составляет 1/1000 бара и примерно равен 1000 дин (одна дин - это сила, необходимая для ускорения объекта массой один грамм со скоростью один сантиметр в секунду в квадрате).Значения миллибар, используемые в метеорологии, находятся в диапазоне от 100 до 1050. На уровне моря стандартное давление воздуха в миллибарах составляет 1013,2. Карты погоды, показывающие давление на поверхности, нарисованы с использованием миллибаров.

Как температура влияет на высоту давления.

Хотя изменения обычно слишком медленные, чтобы непосредственно наблюдать, давление воздуха почти всегда меняется. Это изменение давления вызвано изменениями плотности воздуха, а плотность воздуха связана с температурой.

Теплый воздух менее плотный, чем более холодный, потому что молекулы газа в теплом воздухе имеют большую скорость и находятся дальше друг от друга, чем в более холодном воздухе.Таким образом, хотя средняя высота уровня 500 миллибар составляет около 18 000 футов (5600 метров), фактическая высота в теплом воздухе будет выше, чем в холодном.

Обучающий урок: Crunch Time

Буквы H обозначают место наивысшего давления.
Буквы L обозначают позицию самого низкого давления. Буквы H обозначают местоположение области самого высокого давления.
Буквы L обозначают позицию самого низкого давления.

Самое основное изменение давления - это повышение и понижение дважды в день из-за нагрева от солнца.Каждый день около 4 часов утра. давление минимально и близко к пику около 10 утра / вечера. Величина суточного цикла наибольшая около экватора, уменьшающаяся к полюсам.

Помимо суточных колебаний, наблюдаются более значительные изменения давления в результате миграции погодных систем. Эти погодные системы обозначаются синими H и красными L на картах погоды.

Урок: Измерение давления: «Мокрый» барометр

Снижение давления воздуха по мере увеличения высоты.

Как изменения погоды связаны с изменениями давления?
Со своей выгодной позиции в Англии в 1848 году преподобный доктор Брюэр написал в своем «Руководстве по научному познанию знакомых вещей » следующее о связи давления с погодой:

FALL барометра (снижение давления)

  • В очень жаркую погоду падение барометра означает гром. В противном случае внезапное падение барометра означает сильный ветер.
  • В морозную погоду падение барометра означает оттепель.
  • Если дождливая погода случится вскоре после падения барометра, не стоит ожидать этого.
  • В сырую погоду, если барометр упадет, ожидается сильная влажность.
  • В хорошую погоду, если барометр сильно падает и остается низким, через несколько дней ожидается сильная влажность и, возможно, ветер.
  • Барометр опускается ниже всего из-за ветра и дождя вместе; рядом с этим ветром (кроме восточного или северо-восточного ветра).

RISE барометра (повышение давления)

  • Зимой подъем барометра предвещает морозы.
  • В морозную погоду подъем барометра предвещает снег.
  • Если хорошая погода наступит вскоре после подъема барометра, не ожидайте этого.
  • В сырую погоду, если ртуть поднимается высоко и остается таковой, ожидайте продолжения хорошей погоды через день или два.
  • В сырую погоду, если ртуть внезапно поднимется очень высоко, хорошая погода продлится недолго.
  • Барометр поднимается выше всех при северном и восточном ветрах; для всех остальных ветров он тонет.

Барометр НЕУСТАНОВЛЕННЫЙ (неустановившееся давление)

  • Если движение ртути нарушится, ожидайте ненастную погоду.
  • Если он находится на уровне «БОЛЬШОЙ ДОЖДЬ» и повышается до «ПЕРЕМЕННЫЙ», ожидайте непродолжительной ясной погоды.
  • Если он стоит на «ЯВНОМ» и падает на «ИЗМЕНЯЕМЫЙ», ожидайте ненастную погоду.
  • Его движение вверх указывает на приближение хорошей погоды; его движение вниз указывает на приближение непогоды.

Эти наблюдения давления справедливы и для многих других мест, но не для всех. Штормы, происходящие в Англии, расположенной недалеко от конца Гольфстрима, вызывают большие перепады давления. В Соединенных Штатах самые большие изменения давления, связанные со штормами, обычно происходят на Аляске и в северной половине континентальной части США. В тропиках, за исключением тропических циклонов, ежедневные изменения давления очень незначительны, и ни одно из правил не применяется. .

Урок: Измерьте давление II: «Сухой» барометр

Быстрые факты

Научная единица измерения давления - Паскаль (Па), названная в честь Блеза Паскаля (1623–1662).Один паскаль равен 0,01 миллибар или 0,00001 бар. В метеорологии миллибар используется для измерения атмосферного давления с 1929 года.

Когда в 1960-х годах произошел переход к научным единицам измерения, многие метеорологи предпочли использовать те величины, к которым они привыкли, и использовали префикс «гекто» (h), означающий 100.

Следовательно, 1 гектопаскаль (гПа) равен 100 Па, что равно 1 миллибару. 100000 Па равно 1000 гПа, что равно 1000 миллибар.

Конечный результат: хотя единицы, которые мы используем в метеорологии, могут быть разными, их числовое значение остается тем же.Например, стандартное давление на уровне моря составляет 1013,25 мбар и 1013,25 гПа.

.

Смотрите также