1 Гектопаскаль = 0.7501 Миллиметры ртутного столба	10 Гектопаскаль = 7.5006 Миллиметры ртутного столба	2500 Гектопаскаль = 1875.16 Миллиметры ртутного столба
2 Гектопаскаль = 1.5001 Миллиметры ртутного столба	20 Гектопаскаль = 15.0013 Миллиметры ртутного столба	5000 Гектопаскаль = 3750.32 Миллиметры ртутного столба
3 Гектопаскаль = 2.2502 Миллиметры ртутного столба	30 Гектопаскаль = 22.5019 Миллиметры ртутного столба	10000 Гектопаскаль = 7500.64 Миллиметры ртутного столба
4 Гектопаскаль = 3.0003 Миллиметры ртутного столба	40 Гектопаскаль = 30.0026 Миллиметры ртутного столба	25000 Гектопаскаль = 18751.6 Миллиметры ртутного столба
5 Гектопаскаль = 3.7503 Миллиметры ртутного столба	50 Гектопаскаль = 37.5032 Миллиметры ртутного столба	50000 Гектопаскаль = 37503.19 Миллиметры ртутного столба
6 Гектопаскаль = 4.5004 Миллиметры ртутного столба	100 Гектопаскаль = 75.0064 Миллиметры ртутного столба	100000 Гектопаскаль = 75006.38 Миллиметры ртутного столба
7 Гектопаскаль = 5.2504 Миллиметры ртутного столба	250 Гектопаскаль = 187.52 Миллиметры ртутного столба	250000 Гектопаскаль = 187515.95 Миллиметры ртутного столба
8 Гектопаскаль = 6.0005  Миллиметры ртутного столба	500 Гектопаскаль = 375.03 Миллиметры ртутного столба	500000 Гектопаскаль = 375031.9 Миллиметры ртутного столба
9 Гектопаскаль = 6.7506 Миллиметры ртутного столба	1000 Гектопаскаль = 750.06 Миллиметры ртутного столба	1000000 Гектопаскаль = 750063.8 Миллиметры ртутного столба

Атмосферное давление — Atmospheric pressure

Статическое давление, оказываемое весом атмосферы

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

Атмосферное давление , также известное как барометрическое давление (после барометра ), является давлением 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 . Блок атм примерно эквивалентно среднему уровня моря атмосферное давление на Земле, то есть, атмосферное давление Земли на уровне моря составляет приблизительно 1 атм.     

В большинстве случаев, атмосферное давление близко приближаются к гидростатическому давлению , вызванным весомы в воздухе над измерительной точкой. Как возвышения увеличивается, меньше атмосферного вышележащих массы, так что 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 1 квадратный сантиметр (см ² ), измеренная от среднего (среднего) уровня моря до верхней атмосферы Земли, имеет массу около 1,03 кг и оказывает усилие или » вес»около 10,1 ньютонах , в результате чего давление 10,1 Н / см ² или 101 кН / м ² (101 кПа, 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 вызвано гравитационным притяжением планеты на атмосферных газах над поверхностью, и является функция от массы планеты, радиус поверхности, а также количество и состав газов и их вертикальное распределение в атмосфера. Это модифицируется планетарным вращением и локальными эффектами, такие как скорость ветра, изменения плотности из-за температуры и вариации в композиции.

Среднее давление на уровне моря

Карта, показывающая атмосферное давление в мбар или гПа 15-летнего среднего среднего давления на уровне моря в июне, июле и августе (вверху) и декабрь, январь и февраль (внизу). ERA-15 повторный анализ. Колсмена типа самолета барометрического высотомера (используемый в Северной Америке) отображения высоты 80 футов (24 м), калиброванных для 29.87 INhg давления на уровне моря.

Среднее давление на уровне моря (MSLP) является атмосферным давлением на среднем уровне моря (PMSL). Это атмосферное давление обычно дается в метеосводки по радио, телевидению и газет или по Интернету . Когда барометр в доме устанавливаются в соответствии с местными метеосводки, они измеряют давление доводят до уровня моря, а не фактического местного атмосферного давления.

Установки высотомера в авиации является корректировка атмосферного давления.

Среднее давление на уровне моря составляет 1013,25 мбар (101,325 кПа; 29,921 дюймы ртутного столба; 760,00 мм рт.ст.). В авиации, метеосводки ( METAR ), QNH передается по всему миру в миллибар или гПа (1 гектопаскаль = 1 миллибар), за исключением Соединенных Штатов , Канады и Колумбии , где сообщается в дюймах ртутного столба (до двух знаков после запятой ). Соединенные Штаты и Канада также сообщают

давление на уровне моря SLP, которая регулируется на уровне моря другим способом, в разделе примечаний, а не в международном , переданной части кода, в гПа или миллибар. Однако в отчетах общественных погоды Канады, давление на уровне моря, вместо этого сообщается в килопаскалях.

В слове кода погоды США, три цифры все , что передается; десятичные точки и один или два наиболее значимых цифры опущены: 1013,2 мбар (101,32 кПа) передается в виде 132; 1000,0 мбар (100,00 кПа) передается в виде 000; 998,7  мбар передается как 987; и т.д. Самое высокое давление на уровне моря на Земле происходит в Сибири , где сибирская высокий часто достигает давления на уровне моря

выше 1050 мбар (105 кПа; 31 INhg), с рекордно высоких уровней близка к 1085 мбар (108,5 кПа; 32,0 INhg) , Низкий измеримое давление на уровне моря находится в центрах тропических циклонов и торнадо , с рекордно низкого уровня 870 мбар (87 кПа; 26 INhg).

поверхностное давление

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

Для численных причин, атмосферных моделей , таких как модели общей циркуляции (МОЦ) , как правило , предсказывают безразмерный логарифм давления поверхности .

Среднее значение поверхностного давления на Земле 985 гПа. Это в отличие от среднего давления на уровне моря, который включает в себя экстраполяцию давления на уровне моря для местоположений выше или ниже уровня моря. Среднее давление на среднем уровне моря ( MSL ) в Международной стандартной атмосфере ( ISA ) составляет 1013,25 гПа, или 1 атм (Банкоматы), или 29,92 дюйма ртутного столба.

Давление (Р), масса (м), а также ускорение силы тяжести (г), связаны соотношением Р = F / A = (м * г) / А, где А представляет собой площадь поверхности. Атмосферное давление, таким образом, пропорционально весу в расчете на единицу площади атмосферной массы выше этого места.

изменение высоты

Изменение атмосферного давления с высотой, рассчитанное на 15 ° C и относительной влажности 0%. Эта пластиковая бутылка была запечатана примерно в 14000 футов (4,300 м) высоты, и было подавлено увеличением атмосферного давления, записанные на 9000 футов (2700 м) и 1000 футов (300 м), так как он был сбит в сторону уровня моря.

Давление на Земле изменяется с высотой поверхности; поэтому давление воздуха в горах, как правило , ниже , чем давление воздуха на уровне моря. Давление плавно меняется от поверхности Земли до вершины мезосфере . Хотя изменения давления с погодой, НАСА усредненными условий для всех частей земли круглого года. Как увеличение высоты, атмосферное давление уменьшается. Можно рассчитать атмосферное давление на данной высоте. Температура и влажность также влияют на атмосферное давление, и это необходимо знать их , чтобы вычислить точную цифру. На графике справа была разработана для температуры 15 ° C и относительной влажности 0%.

На низких высотах над уровнем моря, давление уменьшается примерно на 1,2 кПа (12 гПа) на каждые 100 метров. Для больших высот в пределах тропосферы , уравнение следующего ( барометрическая формула ) относится атмосферное давление р к высоте ч : пзнак равноп0⋅(1-L⋅часT0)грамм⋅Mр0⋅Lзнак равноп0⋅(1-грамм⋅чассп⋅T0)сп⋅Mр0≈п0⋅ехр⁡(-грамм⋅час⋅MT0⋅р0){\ Displaystyle {\ начинаются {выровнены} р & = р- {0} \ CDOT \ влево (1 — {\ гидроразрыва {Ь \ CDOT ч} {Т_ {0}}} \ справа) ^ {\ гидроразрыва {г \ CD М } {R_ {0} \ CDOT L}} \\ & = р- {0} \ CDOT \ влево (1 — {\ гидроразрыв {г \ CD ч} {C _ {\ текст {р}} \ CDOT Т_ {0} }} \ справа) ^ {\ гидроразрыва {C _ {\ текст {р}} \ CDOT M} {R_ {0}}} \ ок р- {0} \ CDOT \ ехр \ влево (- {\ гидроразрыв {г \ CD ч \ CDOT М} {Т_ {0} \ CDOT R_ {0}}} \ справа) \ {конец выровнен}}}

где параметры постоянные являются такими, как описано ниже:

параметр	Описание	Значение
р 0	Стандартный уровень моря атмосферное давление	+101325  Па
L	Температурный градиент температуры, = г / с р для сухого воздуха	~ 0,00976  К / м
с р	Теплоемкость постоянного давления	1004.68506  Дж / (кг · К)
Т 0	стандартная температура на уровне моря	288,16  K
грамм	Земли гравитационное ускорение поверхности	9,80665  м / с 2
M	Молярная масса сухого воздуха	0.02896968  кг / моль
R 0	Универсальная газовая постоянная	8,314462618  Дж / (моль · К)

Локальное изменение

Ураган Вильма 19 октября 2005 года; 882 гПа (12,79 фунтов на квадратный дюйм) в глазе шторма

Атмосферное давление колеблется в широких пределах , на Земле, и эти изменения имеют важное значение для изучения погоды и климата . См систему давления на влияние колебаний давления воздуха на погоду.

Атмосферное давление показывает суточный или полусуточный (дважды в день) цикл , вызванный глобальным атмосферных приливов . Этот эффект является самым сильным в тропических зонах, с амплитудой в несколько миллибара, и почти до нуля в полярных областях. Эти вариации имеют два наложенных циклы, Циркадные (24 ч) цикл и пол-циркадный (12 ч) цикл.

документация

Самый высокий уровень барометрического давления регулируется-море когда — либо зарегистрированных на Земле (свыше 750 метров) было 1084,8 гПа (32,03 дюймы ртутного столба) , измеренная в Тосонцэнгэл, Монголия на 19 декабря 2001 года Наивысший скорректирована к морю уровень барометрического давления когда — либо зарегистрированных (ниже 750 метров) была на Agata в Эвенкийском АО , Россия (66 ° 53′  N, 93 ° 28′  Е, высота: 261 м, 856 футов) от 31 декабря 1968 года 1083.8 гПа (32,005 INhg). Дискриминация из — за проблемные предположения (при условии , стандартный градиента) , связанных со снижением уровня моря от больших высот.

Мертвое море , самое низкое место на Земле в 430 м (1410 футов) ниже уровня моря, имеет соответственно высокое типичное атмосферное давление 1065  гПа. А ниже-уровень моря запись давления поверхности 1081.8 гПа (31,95 INhg) была установлена на 21 февраля 1961 года.

Наименьшее без tornadic атмосферного давления когда — либо измеренная 870 гПа (0,858 атм; 25,69 INhg), установленного на 12 октября 1979 года во время тайфуна Совет в западной части Тихого океана. Измерение на основе инструментальных наблюдений , сделанные из самолета — разведчика.

Измерение основано на глубине воды

Одна из атмосферы (101,325 кПа или 14,7 фунтов на квадратный дюйм) также давление , вызванное весом столба пресной воды приблизительно 10,3 м (33,8 фута). Таким образом, водолаз 10,3 м подводного опыта давление около 2 атмосфер (1 атм воздуха плюс 1 атм воды). С другой стороны , 10,3 м максимальная высота , до которой вода может быть повышена с помощью всасывания при стандартных атмосферных условиях.

Низкое давление , такие как газ естественных линии иногда указаны в дюймах воды , как правило , записывается в виде туалета (водяной столб) датчик или Wg (дюймы водяного столба). Типичный газоиспользующего жилой прибор в США рассчитан на максимум 1/2 фунтов на квадратный дюйм, что составляет примерно 14 WG (3487 Па или 34,9 миллибар). Аналогичные метрические единицы с большим разнообразием названий и обозначений , основанных на миллиметры , сантиметры или метры теперь реже.

Температура кипения воды

Чистая вода кипит при температуре 100 ° C (212 ° F) при нормальном атмосферном давлении Земли. Точка кипения является 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. Приготовление пищи на больших высотах, следовательно, требует корректировки рецептов или приготовления пищи под давлением . Грубое приближение высоты может быть получено путем измерения температуры , при которой вода кипит; в середине 19-го века, этот метод был использован исследователями.

Измерение и карты

Важное применение знаний , что атмосферное давление изменяется непосредственно с высотой было в определении высоты холмов и гор благодаря наличию надежных устройств для 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 , с использованием барометрического давления, удался подтвердить определение высоты Маскелин, в соглашении в том , чтобы в пределах одного метра (3,28 фута). Этот метод стал и продолжает быть полезными для обследований и создания карт.

Смотрите также

• Атмосфера (единица измерения)
• плотность атмосферы
• Атмосфера Земли  — слоя газа , окружающего Землю: в основном азот, однозначно с высоким содержанием кислорода, следовые количества других молекул
• Барометрическая формула  — формула используется для моделирования , как давление воздуха изменяется с высотой
• Баротравма  — Травмы , вызванные давлением — физическое повреждение тканей организма , вызванные разницей в давлении между воздушным пространством внутри или рядом с телом и окружающим газом или жидкостью.
• наддув кабины
• Влияние высокогорья на организм человека
• Область высокого давления  — область , где атмосферное давление на поверхности планеты больше окружающей его среды
• Международный стандарт Атмосфера  — Атмосферная модель, табулирование типичных изменений основных термодинамических переменной атмосферы (давление, плотность, температура и т.д.) с высотой, в средних широтах.
• область низкого давления
• метеорология
• NRLMSISE-00
• напорная камера
• Давление  — сила непрерывно распределяется по площади
• измерение давления
• Субтропический хребет

Ссылки

Внешние ссылки

Эксперименты

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 (гипсометр, термобарометр, баротермометр^{) — 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

Высокое атмосферное давление – фактор риска?

 

По данным специалистов Московского Гидрометеобюро, в столице сегодня, 26 января, уже в 11 часов установлен первый в этом году рекорд. Рекордным стало показание барометра на главной опорной станции мегаполиса. Атмосферное давление достигло 1025 гПа, что выше предыдущего рекорда (1024 гПа), установленного в 1946 году. Атмосферное давление продолжает расти, его максимальное значение ожидается в пятницу, затем оно начнет очень медленно падать, все равно оставаясь очень высоким. Вероятность установления новых рекордов остается высокой.

Специалисты Санкт-Петрбургского Гидрометцентра тоже предупреждают об аномально высоком атмосферном давлении. Сибирский антициклон продолжает вторгаться на территорию Северо-Запада, в связи с чем атмосферное давление в Санкт-Петербурге сегодня повысилось до 1045 гПа (784 мм рт. ст.). В ближайшие дни оно продолжит медленно повышаться. Максимум ожидается к выходным дням: до 1051-1053 гПа (789-790 мм рт. ст.).

 

Аналогичная погода наблюдалась в январе 2010 года, тогда максимум атмосферного давления был зафиксирован 22 января (1051 гПа).

Из метеорологической летописи: 4 января 2008 года атмосферное давление в Санкт-Петербурге повысилось до 1058 гПа (794 мм.рт.ст.), но абсолютный  максимум принадлежит январю 1907 года и составляет 1064,3 гПа или 798 мм рт. ст.

 

В течение ближайшей недели средняя полоса и север Европейской России по-прежнему будут находиться под влиянием морозного антициклона, и фон атмосферного давления останется аномально высоким. Неблагоприятным фактором, влияющим на здоровье, являются и нисходящие воздушные движении, способствующие накоплению в приземном слое атмосферы, особенно больших городов, вредных примесей.

Каково же придется россиянам под аномальным гнетом атмосферы?

Известно, что примерно 3/4 населения планеты достаточно быстро и легко адаптируется к изменениям погоды. Наибольшее влияние на людей оказывает температура, ветер, осадки и влажность. Следующим по степени воздействия является атмосферное давление, и прежде всего — его резкие изменения, более 5-6 мм рт. ст./сут. Но и продолжительный аномально пониженный или повышенный фон может оказывать негативное воздействие на людей, у которых повышенная метеочувствительность. По данным медиков, при очень высоком атмосферном давлении отмечается небольшое сокращение частоты пульса и снижение минимального кровяного давления. Более редким, но глубоким становится дыхание. Незначительно понижается слух и обоняние, голос становится приглушенным.  

К группе риска относятся две категории людей – метеочувствительные и больные, – организм которых очень чувствителен не только к переменам погоды, но и к аномальным ее состояниям. Прежде всего, это люди с нарушениями нервной вегетативной системы, сердечно-сосудистыми заболеваниями, хроническими болезнями, которые чаще наблюдаются в пожилом возрасте. Таким людям необходимо применять лечебно-профилактические меры при возникающих атмосферных угрозах. Высокое атмосферное давление не лучшим образом переносят лица, страдающие сердечно — сосудистыми заболеваниями, прежде всего с нестабильным собственным давлением. У них возможны головные боли, боли в области сердца, скачки артериального давления, приступы стенокардии, тахикардии, мигрени.

Ухудшение экологической ситуации неблагоприятно воздействует на всех и особенно на людей, склонных к аллергическим реакциям и имеющих заболевания бронхо-легочных путей.

Повлиять на погоду мы не в состоянии. Но вот помочь своему организму пережить этот тяжелый период совсем несложно. При прогнозе значительного ухудшения погодных  условий, в частности аномально высокого атмосферного давления, прежде всего следует не паниковать, успокоиться, максимально снизить физическую нагрузку, а для тех у кого адаптация протекает довольно сложно, необходимо посоветоваться с врачом о назначении соответствующих лекарственных средств.

В текущем периоде аномально высокое давление, как это часто бывает, сочетается с сильными морозами.  Из-за сильных морозов, особенно при выходе из помещения на улицу и перепадов температуры, говорят медики, возможны приступы удушья, стенокардии и нарушение сердечного ритма у людей, склонных к спастическим реакциям.

Рекомендуется снизить физические и умственные нагрузки, воздержаться от дальних поездок. Больным людям иметь при себе лекарственные препараты первой помощи, а в случае необходимости незамедлительно обращаться к лечащему врачу. И, как всегда, очень важна поддержка близких. Заботьтесь друг о друге!

Атмосферное давление — Википедия

Атмосфе́рное давле́ние — давление атмосферы, действующее на все находящиеся в ней предметы и на земную поверхность, равное модулю силы, действующей в атмосфере на единицу площади поверхности по нормали к ней^[1]. В покоящейся стационарной атмосфере давление численно равно весу вышележащего столба воздуха на основание с площадью, равной единице. Атмосферное давление является одним из термодинамических параметров состояния атмосферы, оно изменяется в зависимости от места и времени^[2]. Давление — величина скалярная, имеющая размерность L⁻¹MT⁻², измеряется барометром.

Единицей измерения в Международной системе единиц (СИ) является паскаль (русское обозначение: Па; международное: Pa). Кроме того, в Российской Федерации в качестве внесистемных единиц давления допущены к использованию бар, миллиметр ртутного столба, миллиметр водяного столба, метр водяного столба, килограмм-сила на квадратный сантиметр и атмосфера техническая^[3]. Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 °C, называется нормальным атмосферным давлением (101 325 Па)^[2]. С высотой атмосферное давление уменьшается. Например, горная болезнь начинается на высоте около 2-3 км, а атмосферное давление на вершине Эвереста составляет примерно 1/4 от показателя на уровне моря.

История

Наличие атмосферного давления привело людей в замешательство в 1638 году, когда не удалась затея герцога Тосканского украсить сады Флоренции фонтанами — вода не поднималась выше 10,3 метров. Поиски причин этого и опыты с более тяжёлым веществом — ртутью, предпринятые Эванджелистой Торричелли, привели к тому, что в 1643 году он доказал, что воздух имеет вес^[5]. Совместно с В. Вивиани, Торричелли провёл первый опыт по измерению атмосферного давления, изобретя первый ртутный барометр — стеклянную трубку, в которой нет воздуха. В такой трубке ртуть поднимается на высоту около 760 мм^[6].

Изменчивость и влияние на погоду

На земной поверхности атмосферное давление изменяется от места к месту и во времени. Особенно важны определяющие погоду непериодические изменения атмосферного давления, связанные с возникновением, развитием и разрушением медленно движущихся областей высокого давления (антициклонов) и относительно быстро перемещающихся огромных вихрей (циклонов), в которых господствует пониженное давление. Отмечены колебания атмосферного давления на уровне моря в пределах 641 — 816 мм рт. ст.^[7] (внутри смерча давление падает и может достигать значения 560 мм ртутного столба)^[8].

В стационарных условиях атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты, поскольку оно создаётся лишь вышележащим слоем атмосферы. Зависимость давления от высоты описывается барометрической формулой^[9].

На картах атмосферное давление изображается с помощью изобар — изолиний, соединяющих точки с одинаковым приземным атмосферным давлением, обязательно приведенным к уровню моря^[10].

Атмосферное давление — очень изменчивый метеоэлемент. Из его определения следует, что оно зависит от высоты соответствующего столба воздуха, его плотности, от ускорения силы тяжести, которая меняется от широты места и высоты над уровнем моря.

1 Па = 0,0075 мм рт. ст., или 1 мм рт. ст. = 133,3 Па

Стандартное давление

В химии стандартным атмосферным давлением с 1982 года по рекомендации IUPAC считается давление, равное 100 кПа^[11]. Атмосферное давление является одной из наиболее существенных характеристик состояния атмосферы. В покоящейся атмосфере давление в любой точке равно весу вышележащего столба воздуха с единичным сечением.

В системе СГС 760 мм рт. ст. эквивалентно 1,01325 бар (1013,25 мбар) или 101 325 Па в Международной системе единиц (СИ).

Уравнение статики выражает закон изменения давления с высотой:

− Δ p = g ρ Δ z , {\displaystyle -\Delta p=g\rho \Delta z,}

где: p {\displaystyle p}  — давление, g {\displaystyle g}  — ускорение свободного падения, ρ {\displaystyle \rho }  — плотность воздуха, Δ z {\displaystyle \Delta z}  — толщина слоя. Из основного уравнения статики следует, что при увеличении высоты ( Δ z > 0 {\displaystyle \Delta z>0} ) изменение давления отрицательное, то есть давление уменьшается. Строго говоря, основное уравнение статики справедливо только для очень тонкого (бесконечно тонкого) слоя воздуха Δ z {\displaystyle \Delta z} . Однако на практике оно применимо, когда изменение высоты достаточно мало по отношению к приблизительной толщине атмосферы.

Барическая ступень

Высота, на которую надо подняться или опуститься, чтобы давление изменилось на 1 гПа (гектопаскаль), называется «барической (барометрической) ступенью». Барической ступенью удобно пользоваться при решении задач, не требующих высокой точности, например, для оценки давления по известной разности высот. Считая, что атмосфера не испытывает существенного вертикального ускорения (то есть находится в квазистатическом состоянии), из основного закона статики получаем, что барическая ступень h {\displaystyle h} равна:

h = − Δ z / Δ p = 1 / g ρ . {\displaystyle h=-\Delta z/\Delta p=1/g\rho .}

При температуре воздуха 0 °C и давлении 1000 гПа, барическая ступень равна 8 м/гПа. Следовательно, чтобы давление уменьшилось на 1 гПа, нужно подняться на 8 метров.

С ростом температуры и увеличением высоты над уровнем моря она возрастает (в частности, на 0,4 % на каждый градус нагревания), то есть она прямо пропорциональна температуре и обратно пропорциональна давлению. Величина, обратная барической ступени, — вертикальный барический градиент, то есть изменение давления при поднятии или опускании на 100 метров. При температуре 0 °C и давлении 1000 гПа он равен 12,5 гПа.

Приведение к уровню моря

Многие метеостанции рассылают так называемые «синоптические телеграммы», в которых указывается давление, приведённое к уровню моря (см. КН-01, METAR). Это делается для того, чтобы давление было сравнимо на станциях, расположенных на разных высотах, а также для нужд авиации. Приведённое давление используется также и на синоптических картах.

При приведении давления к уровню моря используют сокращенную формулу Лапласа:

z 2 − z 1 = 18400 ( 1 + λ t ) lg ⁡ ( p 1 / p 2 ) . {\displaystyle z_{2}-z_{1}=18400(1+\lambda t)\lg(p_{1}/p_{2}).}

То есть, зная давление и температуру на уровне z 2 {\displaystyle z_{2}} , можно найти давление p 1 {\displaystyle p_{1}} на уровне моря z 1 = 0 {\displaystyle z_{1}=0} .

Вычисление давления на высоте h {\displaystyle h} по давлению на уровне моря P 0 {\displaystyle P_{0}} и температуре воздуха T {\displaystyle T} :

P = P 0 e − M g h / R T , {\displaystyle P=P_{0}e^{-Mgh/RT},}

где P 0 {\displaystyle P_{0}}  — давление Па на уровне моря [Па];