Понятие атмосферное давление

Вес воздуха обусловливает атмосферное давление (1 м³ воздуха весит 1,033 кг). На каждый метр земной поверхности воздух давит с силой 10033 кг. Это столб воздуха от уровня моря до верхних слоев атмосферы. Для сравнения: столб воды такого же диаметра имел бы высоту всего 10 м. Иначе говоря, собственная масса воздуха создает атмосферное давление, величина которого на единицу площади соответствует массе находящегося над нею воздушного столба. При этом уменьшение воздуха в этом столбе приводит к уменьшению (падению) давления, а увеличение воздуха — к увеличению (росту) давления. За нормальное атмосферное давление принято давление воздуха на уровне моря на широте 45° и при температуре 0°С. В этом случае атмосфера давит на каждый 1 см² земной поверхности с силой 1,033 кг, а масса этого воздуха уравновешивается ртутным столбиком высотой 760 мм. На этой зависимости построен принцип измерения давления. Оно измеряется в миллиметрах (мм) ртутного столба (или в миллибарах (мб): 1 мб = 0,75 мм ртутного столба) и в гектопаскалях (гПа), когда 1 мм = = 1 гПа.

Давление атмосферы измеряется при помощи барометров. Существуют два типа барометров: ртутный и металлический (или анероид).

Ртутный чашечный барометр состоит из запаянной сверху стеклянной трубки, погруженной нижним открытым концом в металлическую чашку с ртутью. Столбик ртути в стеклянной трубке уравновешивает своим весом давление воздуха, действующего на ртуть в чашке. При изменении давления изменяется и высота ртутного столба. Эти изменения фиксируются наблюдателем по шкале, прикрепленной рядом со стеклянной трубкой барометра.

Металлический барометр, или анероид, состоит из герметически закрытой тонкостенной гофрированной металлической коробки, внутри которой воздух разрежен. При изменении давления стенки коробки колеблются и вдавливаются или выпячиваются. Эти колебания системой рычагов передаются стрелке, которая перемещается по шкале с делениями.

Для записи изменений давления применяются самопишущие барометры — барографы. Работа барографа основана на том, что колебания стенок анероидной коробки передаются перу, которое чертит линию на ленте вращающегося вокруг своей оси барабана.

Давление на земном шаре может изменяться в широких пределах. Так, максимальная величина атмосферного давления 815,85 мм рт.ст. (1087 мб) зарегистрирована зимой в Туруханске, минимальная — 641,3 мм рт.ст. (854 мб) — в урагане “Ненси” над Тихим океаном.

Давление изменяется с высотой. Принято считать средним значением атмосферного давления давление над уровнем моря — 1013 мб (760 мм рт.ст.). С увеличением высоты воздух становится все более разреженным и давление уменьшается. В нижнем слое тропосферы до высоты 10 м оно понижается на 1 мм рт.ст. на каждые 10 м, или на 1 мб (гПа) на каждые 8 м. На высоте 5 км оно уже меньше в два раза, 15 км — в 8 раз, 20 км — в 18 раз.

Атмосферное давление непрерывно меняется в связи с изменением температуры и перемещением воздуха. В течении суток оно повышается дважды (утром и вечером), дважды понижается (после полудня и после полуночи). В течении года на материках максимальное давление наблюдается зимой, когда воздух переохлажден и уплотнен а минимальное — летом.

Распределение атмосферного давления по земной поверхности носит хорошо выраженный зональный характер, что обусловлено неравномерным нагреванием земной поверхности, а следовательно, и изменением давления. Изменение давления объясняется перемещением воздуха. Оно высокое там, где воздуха становится больше, низкое там, откуда воздух уходит. Нагреваясь от поверхности, воздух устремляется вверх и давление на теплую поверхность понижается. Но на высоте воздух охлаждается, уплотняется и начинает опускаться на соседние холодные участки, где давление возрастает. Таким образом, нагревание и охлаждение воздуха от поверхности Земли сопровождается его перераспределением и изменением давления.

В экваториальных широтах температуры воздуха постоянно высокие, воздух, нагреваясь, поднимается и уходит в сторону тропических широт. Поэтому в экваториальной зоне давление постоянно пониженное. В тропических широтах в результате притока воздуха создается повышенное давление. Над постоянно холодной поверхностью полюсов (в Арктике и Антарктике) давление повышенное, его создает воздух, приходящий из умеренных широт. Вместе с тем в умеренных широтах отток воздуха формирует пояс пониженного давления. В результате на Земле формируются пояса пониженного (экваториальный и два умеренных) и повышенного (два тропических и два полярных) давления. В зависимости от сезона они несколько смещаются в сторону летнего полушария (вслед за Солнцем).

Полярные области высокого давления зимой расширяются, летом сокращаются, но существуют весь год. Пояса пониженного давления весь год сохраняются близ экватора и в умеренных широтах южного полушария. Иная картина в северном полушарии. Здесь зимой в умеренных широтах над материками давление сильно повышается и поле низкого давления как бы “разрывается”: оно сохраняется только над океанами в виде замкнутых областей пониженного давления — Исландского и Алеутского минимумов. Но над материками, где давление заметно повысилось, образуются так называемые зимние максимумы: Азиатский (Сибирский) и Северо-Американский (Канадский). Летом в умеренных широтах северного полушария поле пониженного давления восстанавливается. При этом обширная область пониженного давления формируется над Азией — Азиатский минимум.

В тропических широтах — поясе повышенного давления — материки всегда нагреваются сильнее, чем океаны, и давление над ними ниже. Это обусловливает субтропические максимумы над океанами: Северо-Атлантический (Азорский), Северо-Тихоокеанский, Южно-Атлантический, Южно-Тихоокеанский и Индийский.

Иначе говоря, пояса повышенного и пониженного давления Земли, несмотря на крупномасштабные сезонные изменения своих показателей, являются довольно устойчивыми образованиями.

На Земле новый рекорд минимального давления?

В журнале «Weather» («Погода»), который издается Британским королевским метеорологическим обществом, в октябре было опубликовано исследование, в котором говориться, что

давление в центре супертайфуна «Хайан», который обрушился на Филиппины в ноябре 2013 года, 7 ноября 2013 года упало до 860 мб (645 мм рт.ст.).

В чем же уникальность этого события, что оно удостоилось статьи в журнале? Дело в том, что если эти данные подтвердятся, то

это значение атмосферного давления может стать новым рекордно низким значением на уровне моря, которое когда-либо оценивалось или измерялось на Земле.

В данный момент рекорд минимального атмосферного давления на поверхности Земли составляет 870 мб (652,5 мм рт.ст.). Этот рекорд был установлен 12 октября 1979 года в центре тайфуна «Тип». На данный момент с 1950 года известно о 14 тропических циклонах, давление в центре которых опускалось ниже 885 мб (664 мм рт.ст.), причем подавляющее большинство из них развивались на западе Тихого океана.

В новом исследовании ученые использовали данные с метеостанции городка Гиуан, который находится на востоке филиппинского острова Самор. Эта метеостанция была ближайшей к глазу циклона в момент максимального развития тайфуна «Хайан». Авторы статьи сравнили тайфун «Хайан» с двумя другими глубокими тропическими циклонами, где проводились прямые измерения атмосферного давления в центре. Этими циклонами были выбраны ураган «Патрисия», который отмечался в западной части Тихого океана в октябре 2015 года, и тайфун «Меги», который прошел по востоку Тихого океана в 2010 году. Оба этих циклона тщательно отслеживались с самолетов.

Регулярная воздушная разведка тайфунов в западной части Тихого океана прекратилась в 1987 году, и с тех пор интенсивность тайфунов оценивается с помощью спутниковых данных с использованием различных алгоритмов. Так, метод с применением соотношения давления и ветра, полученного со спутников, показал, что минимальное давление в центре «Хайана» составило 895 мб (671 мм рт.ст.). Однако в 2016 году применение метода, основанного на измерении температуры верхней границы облачности, показало, что минимальное давление опускалось до 878 мб (658,5 мм рт.ст.).

Авторы статьи пришли к выводу о величине минимального давления в 860 мб после адаптации градиентов давления, которые были фактически измерены в циклонах «Патрисия» и «Мэги», к тайфуну «Хайан». Расчеты основываются на данных метеостанции Гиуан, которая находилась в 28 км от глаза бури. 7 ноября в 21 час по гринвичскому времени она измерила атмосферное давление в 910 мб (682,5 мм рт.ст.), после чего была разрушена тайфуном.

Станет ли это значение новым рекордом минимального давления на планете, остается вопросом. Пока в архивах Всемирной Метеорологической Организации минимальным давлением на Земле остается значение 870 мб (652,5 мм рт.ст.), достигнутое в тайфуне «Типс». Дело в том, что все рекорды давления фиксируются только как результаты прямых измерений, которые не проводятся на западе Тихого океана с 1987 года. Решится ли ВМО «впустить» в рекордные списки оценочные значения, остается вопросом. Если этого не произойдет, шансов побить рекорд «Типа» у современных тайфунов практически нет.

Уникальность «Хайана» заключается в том, что он достиг максимальной степени развития непосредственно перед выходом на берег, что позволило измерить давление всего в 28 км от глаза урагана. Возможно, учитывая это, ВМО проведет собственное исследование, и рекорд минимального давления на Земле будет обновлен.

Где в России было зафиксировано самое высокое атмосферное давление на земле

Учёные, занимающиеся изучением климата, из года в год проводят ежедневный сбор и анализ метеорологических данных, фиксируя атмосферные осадки и давление, скорость и направление ветра, температуру и влажность воздуха, облачность и продолжительность солнечной радиации, а также ряд иных показателей. На основе обработанных данных составляется карта климатических рекордов мира, 5 из которых принадлежат России.

Климатические пояса

Ввиду особенностей географического положения, большой протяженности с запада на восток и с юга на север Россия является рекордсменом Евразии по количеству климатических поясов. Её обширная территория находится во владениях сразу 4 климатических зон и 3 подзон.

Арктический пояс, где хозяйничают длительные полярные ночи, характеризуется продолжительной зимой до 10 месяцев, суровым климатом и вечной мерзлотой.

Субарктический пояс несколько приветливее северного соседа, но тоже не изобилует теплом, поскольку максимально жаркая летняя температура достигает отметки +12°С, при этом в любое время года фиксируются обильные осадки и постоянные ветряки.

Континентальный пояс России охватывает наибольшую часть страны и из-за этого подразделяется еще на 3 подзоны: умеренно-континентальную, резко-континентальную, муссонную.

Субтропический пояс проходит вдоль черноморского побережья России, где сконцентрированы основные курортные города, в которых даже зимой температура редко опускается ниже 0°С.

Самый холодный населённый пункт земли

На берегу реки Индигирка, на востоке Республики Саха (Якутия) расположен самый холодный населённый пункт земли – село Оймякон, где 6 февраля 1933 года была зафиксирована температура -67,7° С. Кроме того, по официально неподтверждённым данным в 1924 году экспедиция геолога Обручева якобы зарегистрировала здесь температуру 71,2° C. Устроившийся на высоте 700 м над уровнем моря в защищённой от ветров котловине, Оймякон является местом жительства 512 человек, в том числе и детей, которым разрешается не посещать школу, если на термометре значится цифра ниже 52° С.

Греться жители Полюса холода северного полушария могут дома или же на краю села у термального источника с постоянной температурой воды не ниже +30° C, не зря же с якутского языка Оймякон переводится как «незамерзающие воды».

Но не стоит думать, что в приполярном селе не бывает лета, оно заглядывает в этот край и даже прогревает воздух до + 30° С, именно в это время морозоустойчивые селяне обзаводятся «оймяконским загаром».

Город с максимальной разницей климатических температур

Соперничащий с Оймяконом за титул самого холодного населённого пункта земли городок Верхоянск, является обладателем другого рекорда. Именно тут зафиксирован максимальный на планете перепад климатических температур равный 104,3° С: от минимальных -67,6°С зимой до +36.7°С летом.

Основанный в XVII веке на труднодоступном правом берегу реки Яна, Верхоянск был местом ссылки политзаключенных, которые лишь 28 дней в году могли наслаждаться безморозным периодом. Сейчас в городке проживает 1131 человек, которые и при экстремальном холоде, и при коротком, но засушливом лете занимаются привычным скотоводством и пушным промыслом.

Самое высокое атмосферное давление на земле

Экстремально высокое атмосферное давление на земле, составляющее 1083,2 гПа(мбара) или 812,4 мм ртутного столба, было зарегистрировано 31 декабря 1968 года на российской (тогда еще советской) метеорологической станции Агата. Данные параметры уже приведены к нулю градусов Цельсия и нормальной (на уровне моря и широте 45 градусов) величине ускорения силы тяжести.

Расположенная на берегу эвенкского озера Някшингда наблюдательная станция Агата кроме метеорологических измерений, осуществляет отслеживание гидрологических и агрометеорологических значений.

Абсолютно низкая среднегодовая температура

Максимально низкая среднегодовая температура воздуха, равная 60,2°С, была отмечена на российской антарктической станции «Восток», где самым теплым днем до сих пор остаётся 16 декабря 1957 года, когда термометр замер на отметке 13,6 °C.

Здесь же 21 июля 1983 года специалистами была зафиксирована самая отрицательная температура на земле за всю историю метеонаблюдений, составляющая 89,2 °С. Но, поскольку станция «Восток» находится на высоте 3488 метров над уровнем моря, она при сопоставлении параметров проигрывает титул абсолютного Полюса холода селу Оймякон.

Сила атмосферного давления | terasfera

Общие сведения

Воздух имеет массу. Хоть она и в множество раз меньше массы Земли, но она есть. Вся масса атмосферы составляет 5,2 × 10²¹ г., а 1 м³ на поверхности земли весит 1033 кг. Масса атмосферы давит на все объекты которые расположены на Земле. Силу, с которой атмосфера давит на поверхности Земли называют атмосферным давлением. На каждого человека давит столб воздуха примерно в 15т. Если бы мы не имели внутреннего давления равного внешнему, нас бы раздавило сразу же. Все живые организмы эволюционировали в таких атмосферных условиях. Мы привыкли к такому давлению и не сможем существовать при значительно другом давлении.

Прибор измерения давления

В наше время атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба (мм.рт.ст.). Для такого определения используется специальное устройство — Барометр. Они бывают :

• жидкостный — имеет стеклянную трубку размером не менее 80 см в длину. Трубка заполнена ртутью и опущена в чашу с ртутью
• гипсотермометр — прибор для измерения высоты над уровнем моря на основе зависимости точки кипения воды от атмосферного давления
• газовый — давление измеряется по величине объема постоянного количества газа, изолированного от внешнего воздуха подвижным столбиком жидкости
• барометр-анероид — имеет металлическую коробку с эластичными стенками, где удален воздух. При изменении атмосферного давления стенки коробки изменяются

Нормальное атмосферное давление

Нормальным атмосферным давлением считают условия давления воздуха при температуре 0°С над уровнем моря на широте 45°. В таких условиях воздух давит на каждый 1 см² поверхности Земли с силой 1,033 кг. При этом ртутный столбик показывает 760 мм.рт.ст.

Опыт Торричелли

Впервые цифра 760 мм была получена учениками Галилео галилея в 1644г., а именно Винченцо Вивиани (1622 — 1703) и Эванджелистом Торричелли (1608 — 1647). Первый ртутный барометр был создан Торричелли. Он запаял стеклянную трубку с одного конца, наполнил ее ртутью и опустил в чашку с ртутью. Уровень ртути в трубке понизился из-за выливании части ртути в чашку. Над столбиком ртути внутри трубы образовалась пустота, которая получила название Торричелливая пустота (рис.1). 760 мм.рт.ст. принято считать за одну атмосферу. 1 атм = 101325 ПА = 1,01325 Бар.

<img loading=»lazy» src=»http://terasfera.ru/wp-content/uploads/2015/12/Opyt-Torrichelli.jpg» alt=»Опыт Торричелли»>Рисунок — 1

Пониженное и повышенное атмосферное давление

На Земле давление воздуха в разных уголках Земли разное. Также оно изменяется из-за изменении температуры или ветров или высоты над уровнем моря. Чем выше находится массы воздуха от Земли, те он более разреженный. В тропосфере атмосферное давление понижается в среднем 1мм.рт.ст. на каждые 10,5 м подъема.

Также атмосферное давление в течении одних суток повышается дважды (вечером и утром) и понижается дважды (после полуночи и полудня). Распределения атмосферное давление имеет выраженный характер. В экваториальных широтах поверхность Земли сильно греется. Горячий воздух при нагревании расширяется и становится легче из-за чего он поднимается вверх. В итоге имеем то, что возле экватора в основном низкое давление. При быстром понижении атмосферного давления на определенной местности можно заметить туман.

У полюсов при низких температурах воздух опускается из-за своей тяжести. Общая схема распределения давление видна на рис.2. На рисунку видно линии, которые разделяют пояса разного давления. Чем Эти линии называют изобарами. Чем ближе эти линии друг к другу, тем быстрее может изменяются давление на расстоянии. Барический градиент — величина изменения атмосферного давление на единицу расстояния (100 км).

<img loading=»lazy» src=»http://terasfera.ru/wp-content/uploads/2015/12/zavisimost-atmosfernogo-davleniya-po-poyasam.jpg» alt=»зависимость атмосферного давления по поясам»>Рисунок — 2

Таблица 1 — единицы давления

	Паскаль (Па)	Бар (бар)	Техническая атмосфера (ат)	Физическая атмосфера (атм)	Миллиметр ртутного столба (мм.рт.ст)	Метр водяного столба (м вод.ст.)	Фунт-сила на кв. дюйм (psi)
1 Па	1 Н/м2	10-5	10,197 × 10-6	7,5006 × 10-3	1,0197 × 10-4	145,04 × 10-6
1 бар	105	1 × 106 дин/см2	1,0197	0,98692	750,06	10,197	14504
1 ат	98066,5	0,980665	1 кгс/см2	0,96784	735,56	10	14,223
1 атм	101325	1,01325	1,01325	1 атм	760	10,33	14,696
1 мм.рт.ст.	133,322	1,3332 × 10-3	1,3595 × 10-3	1,3158 × 10-3	1 мм.рт.ст.	13,595 × 10-3	19,337 × 10-3
1 м вод.ст.	9806,65	9,80665 × 10-2	0,1	0,096784	73,556	1 м вод.ст.	1,4223
1 psi	6894,76	68,948 × 10-3	70,307 × 10-3	68,046 × 10-3	51,715	0,70307	1 lbf/in2

<iframe loading=»lazy» src=»https://www.youtube.com/embed/0gzUysL2tzI» frameborder=»0″ allowfullscreen=»allowfullscreen»></iframe>

Смотрите также:

Эксперт рассказал, что может вызвать метеочувствительность — Общество

МОСКВА, 8 августа. /ТАСС/. Чувствительность человека к перепадам атмосферного давления обуславливается не только внешними факторами, но и паническим восприятием явления. В число людей, страдающих метеопатией, чаще всего входят пожилые люди и дети, сообщил ТАСС врач-кардиолог, доктор медицинских наук, профессор кафедры геронтологии и гериатрии Московского государственного медико-стоматологического университета (МГМСУ) Юрий Конев.

«Есть метеопаты, но это изменения не чисто физиологические, но еще и изменения в структуре психики. Метеопатия — это грань между физиологией и психологией. Больше паника играет роль, чем сам перепад давления», — сказал он.

По его словам, повышение атмосферного давления может быть опасно, для небольшой категории людей.

«Метеочувствительность проявляется наиболее часто у пожилых людей, у детей, когда регуляция еще не сформировалась, и у тех, у кого она уже начинает нарушаться, — пояснил врач. — Но крошечная доля людей в мире подвержена метеочувствительности, поэтому эта проблема часто бывает раздута».

Конев обратил внимание, что перепады давления в атмосфере являются не настолько значительными, чтобы проявилась большая реакция у организма. «Когда самолет поднимается на высоту 2,5 тыс. метров, давление падает больше, чем на треть. А здесь перепад давления — максимум процента 1,5-2 <…> Наш вестибулярный аппарат настроен на определенный уровень давления, но запас прочности у него чрезвычайно велик», — поделился он.

Врач отметил, что негативно сказываться на самочувствии может, например, процесс разгерметизации в самолете, во время которого давление может падать больше, чем в 2,5 раза и люди надевают кислородные маски: «Тогда метеочувствительными становятся все». С другой стороны, по его словам, при подводных погружениях перепад давления может произойти в 40 раз.

Кардиолог посоветовал метеочувствительным людям стараться проводить профилактику, посоветовавшись с врачом. «Соответствующие лекарства иногда нужно принимать постоянно, а иногда назначают лекарственный период», — добавил эксперт.

Симптомы

Как считает директор центра иммунокоррекции имени Хазамовой врач-терапевт Людмила Лапа, метеочувствительными можно назвать всех людей, страдающих гипертонией и гипотонией, также перепады давления оказывают влияние на тех, у кого есть проблемы с органами дыхания.

«Высокое давление всегда загущает кровь, кислорода не хватает, хочется сразу зевать. Но у таких пациентов и давление, и другие показатели могут быть хорошими, и плохое самочувствие связано не с внутренним состоянием, а с внешним воздействием — повышением атмосферного давления. Среди симптомов — желание поспать, ощущение слабости», — рассказала врач.

Терапевт пояснила, что при резком повышении атмосферного давления давление человека падает, а при понижении, наоборот — растет. «Влияет не само давление, а именно его перепады. Сначала резко низкое, потом высокое, организм не успевает адаптироваться. Мы рекомендуем, например, после перелета на самолете не выходить сразу на работу, а дать организму адаптироваться. Нужно минимум три дня», — считает Лапа.

По данным Гидрометцентра, до понедельника включительно москвичей ожидает повышенное атмосферное давление. В пятницу днем оно составит 756 мм рт. ст, в субботу — 753 мм рт. ст, в воскресенье — 750 мм рт. ст, в понедельник — 749 мм рт. ст. Нормой атмосферного давления для столицы является 748 мм рт. ст. При высоком атмосферном давлении врач-терапевт посоветовала пить крепкий сладкий чай: «Он будет тонизировать и определенно сможет улучшить самочувствие».

Атмосферное давление

Понятие об атмосферном давлении

Любой газ, входящий в состав атмосферы, характеризуется плотностью, температурой и давлением. Если заключить его в сосуд, то он будет давить на стенки этого сосуда, потому что молекулы газа двигаются и создают давление, действуя на стенки сосуда с определенной силой. Скорость движения молекул в сосуде можно увеличить при повышении температуры, тогда увеличится и давление. Любая точка атмосферы или поверхности Земли характеризуется определенной величиной атмосферного давления. Эта величина будет равна весу вышележащего столба воздуха.

Определение 1

Атмосферное давление – это напор атмосферы на единицу площади земной поверхности.

Единицей измерения атмосферного давления являются граммы на кв. см, а нормальным считается давление, равное $760$ мм рт. столба или $1, 033$ кг/см кв. Эту величину принято считать за одну атмосферу.

Помощь со студенческой работой на тему

Атмосферное давление

Замечание 1

В результате постоянного движения масса воздуха в том или ином месте меняется и там, где воздуха больше, давление повышается. Движение воздуха связано с изменением температуры – нагретый от земной поверхности воздух расширяется и поднимается вверх, растекаясь в стороны. Результатом является понижение давления у поверхности Земли.

Воздух над холодной поверхностью охлаждается, уплотняется, становится тяжелым и опускается вниз – давление возрастает. Земная поверхность нагревается неодинаково, а это приводит к образованию разных областей атмосферного давления, которые имеют строго широтную зональность в распределении.

Материки и океаны на Земле расположены неравномерно, они по-разному получают и отдают солнечное тепло, поэтому пояса высокого и низкого давления распределены над поверхностью не ровными полосами. Кроме этого в результате наклона земной оси к плоскости орбиты Северное и Южное полушария получают разное количество тепла.

Эти особенности привели к тому, что на планете сформировалось несколько поясов атмосферного давления:

• Низкое давление на экваторе;
• Высокое давление в тропиках;
• Низкое давление над умеренными широтами;
• Высокое давление над полюсами.

Распределение давления на поверхности показано на географических картах специальным условным знаком, который называется изобара.

Определение 2

Изобары – это линии, соединяющие точки земной поверхности с одинаковым давлением.

С атмосферным давлением очень тесно связаны погода и климат той или иной местности. Безоблачная, безветренная, сухая погода характерна для высокого атмосферного давления и, наоборот, низкое давление сопровождается облачностью, осадками, ветрами, туманами.

Открытие атмосферного давления

То, что воздух давит на наземные предметы, люди замечали еще в глубокой древности. Давление вызывало ветер, который двигал парусные суда и вращал крылья ветряных мельниц. Но, доказать, что воздух имеет собственный вес, долго не удавалось и только в $ XVII$ весомость воздуха была доказана с помощью опыта, поставленного итальянцем Э. Торричелли. Опыту предшествовал случай во дворце герцога Тосканского в $1640$ г, задумавшего устроить фонтан. Вода для фонтана должна была поступать из озера, расположенного неподалеку, но выше $32$ футов, т.е. $10,3$ м она не поднималась. Торричелли провел целую серию долгих опытов, в результате которых было доказано, что воздух имеет вес, а давление атмосферы уравновешивается столбом воды в $32$ фута.

В $1643$ г. Торричелли совместно с В. Вивиани проводит опыт по измерению атмосферного давления с помощью трубки, запаянной с одного конца и наполненной ртутью. Трубка опускалась в сосуд, где тоже была ртуть, не запаянным концом вниз и столб ртути в трубке падал до отметки $760$ мм – это был уровень ртути в сосуде.

В сосуде остается свободная поверхность, на которую действует атмосферное давление. После снижения столбика ртути в трубке над ртутью остается пустота – давление столба ртути в трубке на уровне поверхности ртути в сосуде должно равняться атмосферному давлению. Высота столба в миллиметрах над свободной поверхностью ртути измеряет давление атмосферы прямо в миллиметрах ртутного столба. Трубка Торричелли, стала первым ртутным барометром для измерения давления атмосферы.

Столб воздуха от уровня моря до верхней границы атмосферы давит на площадку в один сантиметр с такой же силой, как гиря весом $1 \ кг \ 33 г. $ Все живые организмы этого давления не ощущают, потому что оно уравновешивается их внутренним давлением. Внутреннее давление живых организмов не изменяется.

Изменение атмосферного давления

С высотой атмосферное давление изменяется, оно начинает падать. Происходит это, потому что газы сильно сжимаемы. Сильно сжатый газ имеет большую плотность и сильнее давит. С удалением от поверхности Земли сжатость газов ослабевает, плотность уменьшается, а, следовательно, и давление, которое они могут производить. Давление уменьшается на $1$ миллиметр ртутного столба при подъеме на каждые $10,5$ м.

Пример 1

Атмосферное давление на высоте $2200$ м над уровнем моря составляет $545$ мм ртутного столба. Определить давление на высоте $3300$ м. Решение: с высотой атмосферное давление понижается на $1$ мм ртутного столба через каждые $10,5$ м, поэтому Определим разницу высот: $3300 – 2205 = 1095$ м Находим разницу атмосферного давления: $1095 \ м \div 10,5 = 104,3$ мм рт. столба Определяем атмосферное давление на высоте $3300 \ м\div 545 \ мм \ – 104,3 \ мм \ = 440,7$ мм рт. столба. Ответ: атмосферное давление на высоте $3300$ м составляет $440,7$ мм ртутного столба.

Атмосферное давление изменяется и в течение суток, т.е. имеет свой суточный ход. При максимальной температуре днем атмосферное давление понижается, а в ночное время, когда температура воздуха становится ниже – давление увеличивается. В этом ходе давления просматривается два максимума (около $10$ и $22$ часов) и два минимума (около $4$ и $16$ часов). Очень четко эти изменения проявляются в тропических широтах, где суточные колебания составляют $3$-$4$ мбар. Нарушение правильности суточного хода давления в тропиках, говорит о приближении тропического циклона.

Замечание 2

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.

Влияние атмосферного давления на организм человека

Процессы, происходящие в атмосфере, оказывают значительное влияние на организм человека, который вынужден перенастраивать свои биологические системы. Значительная часть людей сильно реагируют на изменение атмосферного давления, с понижением которого падает давление в артериях человека. С ростом атмосферного давления – растет давление артериальное, поэтому часто в ясную, сухую, жаркую погоду, многие испытывают головную боль.

Здоровые люди годовые колебания атмосферного воздуха переносят легко и незаметно, а у больных ухудшается самочувствие, наблюдаются приступы стенокардии, чувство страха, нарушение сна.

На атмосферное давление реагирует кожа и слизистые оболочки. С ростом давления увеличивается раздражение их рецепторов и в результате уменьшается содержание кислорода в крови. С повышенным атмосферным давлением связывают обострение бронхиальной астмы. Быстрое снижение атмосферного давления может привести к развитию патологических явлений в организме человека, связанных с кислородным голоданием тканей и, прежде всего, головного мозга.

Человек не может повлиять на погоду, но помочь себе пережить этот период совсем не сложно. При резких перепадах атмосферного давления необходимо максимально снизить физическую нагрузку на свой организм и использовать соответствующие лекарственные препараты.

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.

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

Зарегистрировано самое высокое давление в мире

Самое высокое давление в мире
© 2001 Тим Васкес / Weather Graphics Technologies

Рекордно высокое давление на уровне моря в мире, судя по всему, было разрушен 19 декабря 2001 года в Тосонценгеле на северо-западе Монголии. примерно в 420 милях (680 км) к западу от столицы Уланбатара. В 2 часа ночи по местному времени (18/1800 UTC) давление на уровне моря выросла до 1085,6 МБ (32,06 дюйма), затмив рекорд 1083,8 мб (32.01 дюйм), зарегистрированный в Агате, Сибирь, 31.12.68.

Тосонценгель, небольшой городок на небольшой трассе от столица, имеет высоту 5653 футов (1723 м). Находится в 48.7N 98.2E, лежит на реке Идер-Гол. долина, получающая холодный дренажный воздух с гор Тарвагатайн чуть южнее. Этот холодный воздух обычно льется в защищенной долине и излучает спокойными ясными ночами. Этот холодный воздух ответственен для высоких поверхностных давлений, наблюдавшихся 19 декабря.В то время температура была минус 40,5 ° C (минус 41 ° F). представлял собой неровный слой рыхлого сухого снега толщиной 4 см (2 дюйма), полностью покрывавший землю. Минимум дня минус 42,3 ° C (минус 44 ° F) и максимум минус 32,8 ° C. (минус 27 ° F) было значительно ниже месячной нормы минус 18 ° C (0 ° F).

Хотя могло показаться, что давление было достаточно высоким, чтобы дать человеку головная боль и убрать шипение из безалкогольных напитков, это просто давление нормализовал к уровню моря, чтобы его можно было сравнить с барометрами вокруг света.Настоящий карманный барометр на станции показал бы 843,8 мбар (24,92 дюйма ртутного столба). Это давление постоянно ощущается в таких местах, как Reno NV, Pueblo CO и Солт-Лейк-Сити, штат Юта. Давление 1085 мб было определено метеорологом на станции с использованием таблицы и 12-часовая история температуры. Самое высокое фактическое (прямое измерение) давление, когда-либо зарегистрированное на поверхность Земли, вероятно, возникнет в холодный зимний день вдоль Мертвого моря на Иордано-израильская граница. Однако никто не ведет учет этих записей.

мировых и американских рекордов антициклонического (высокого барометрического) давления

Мировые и американские рекорды антициклонического (высокого барометрического) давления

Этот блог является продолжением моей предыдущей публикации о мировых рекордах атмосферного давления. В этом случае самый высокий, а не самый низкий такой. Этот пост завершает мою недавнюю серию о рекордах давления.

Самый высокий показатель барометрического давления в мире

Хотите верьте, хотите нет, но этот вопрос вызывает споры.Фактически, Комитет ВМО по данным об экстремальных погодных условиях (под председательством Рэнди Червени из Университета штата Аризона) в настоящее время проводит расследование именно по этой теме.

Принятая цифра для самого высокого в мире измеренного значения атмосферного давления составляет 1083,3 мб (32,01 дюйма) в Агате, Россия (в Сибири), зарегистрированная 31 декабря 1968 года. Агата находится на высоте 855 футов (261 метр) под углом 66 °. 53’N, 93 ° 28’E) на Среднесибирском плато. Погода в то время была ясной и спокойной, с температурным диапазоном от -40 ° F до -58 ° F.

Где-то в конце 1990-х был построен небольшой коммерческий аэропорт в городе Тонсонценгель, Монголия (48 ° 45′23 ″ с.ш., 98 ° 16′17 ″ в.д.) в провинции Дзавкан на высоте 5328 футов (1624 метра). . Как и большая часть Монголии, этот регион переживает бум добычи природных ресурсов, и на берегу реки Идер, протекающей через этот город с населением около 5000 человек, была построена гидроэлектростанция. Вскоре после открытия аэропорта из аэропорта стали поступать некоторые замечательные показания барометрического давления, которые, конечно же, предназначены для коммерческой авиации.19 декабря 2001 г. было зарегистрировано значение 1085,7 мб (32,06 дюйма), а затем 29 декабря 2004 г. было зафиксировано еще более высокое значение в 1092,1 мб (32,25 дюйма). Обе эти цифры, конечно же, представляют собой мировые рекорды высокого давления. Кроме того, можно предположить, что цифры были точными, поскольку в противном случае воздушные суда не смогли бы использовать аэропорт в условиях ППП. Проблема с потенциально рекордными показаниями давления связана с высотой площадки.

Тонсонценгель находится в небольшой котловине на севере Монголии на высоте 5328 футов (1624 м).Возможно, это место самого высокого давления (1092,1 мбар), когда-либо измеренного на Земле. Фотограф неизвестен.

При преобразовании атмосферного давления в средний уровень моря (для получения однородных показаний независимо от высоты) для его расчета используется формула. Эта формула предполагает стандартный градиент 6,5 ° C на каждый километр высоты. Таким образом, чем выше высота участка, тем больше вероятность ошибки при расчетах. Следовательно, «официальная» граница для рекордов давления находится всего на высоте 750 метров над уровнем моря.Таким образом, по сути, никакие показания давления с участка выше 750 метров (2460 футов) не считаются достаточно точными для целей ведения учета или сравнения с объектами нижнего уровня (для авиации это не имеет значения, поскольку это просто реальная реальность). -временное наблюдение для калибровки высотомера, которая вызывает беспокойство).

Не спрашивайте меня, почему, учитывая вышеизложенное, почему данные о событии до 1983 года, полученные из Хелены, штат Монтана (см. Ниже), считались «официальными», хотя место, где было сообщено, находится на высоте около 1230 метров (3700 футов) над уровнем моря.

Рекорды США по высокому барометрическому давлению

Аляска удостоена этой чести с показателем 1078,6 мб (31,85 дюйма) 31 января 1989 года на Northway во время одной из самых сильных волн холода в штате. В нескольких местах температура упала ниже -70 ° F (-76 ° F в Танане и -75 ° F в МакГрате). 31 января Northway достигла отметки -62 ° F. Многие «кустарные» самолеты (основной вид транспорта в этом регионе) приземлялись в центральной части Аляски, поскольку их высотомеры не могли откалиброваться до такого экстремального давления.Тот январь был самым холодным месяцем за всю историю наблюдений в Джуно со средней температурой 6,8 ° F, а в Номе была зафиксирована самая низкая температура за всю историю наблюдений — -54 ° 27 и 28 января.

Это значение высокого давления часто ошибочно называют самым высоким из когда-либо измеренных в Северной Америке. На самом деле это не так, поскольку в Доусон-Сити, Юкон, по соседству с Аляской, но в Канада несколько дней спустя, 2 февраля 1989 года, было измерено более высокое значение 1079,6 мб (31,88 дюйма).

в соседних Соединенных Штатах, максимальное измеренное значение давления составляет 1064 мбар (31.42 ”) в Майлс-Сити, штат Монтана, 24 декабря 1983 года. Многие люди могут помнить это Рождество как самое холодное Рождество в современной истории США (по крайней мере, почти везде к востоку от Скалистых гор).

Поверхностная карта погоды на 7 часов утра по восточному стандартному времени 24 декабря 1983 года, когда самое высокое давление, измеренное в континентальной части США, было зарегистрировано в Майлс-Сити, штат Монтана. В нескольких местах в Монтане были зарегистрированы температуры ниже -50 ° F, включая Честер (-52 ° F), Уисдом (-52 °) и Гавр (-50 °). Температура воздуха в Чикаго упала до -25 °, а скорость ветра порывала до 41 миль в час.Было зафиксировано самое низкое из когда-либо измеренных в городе холода из-за ветра: -57 ° (новый метод расчета — в то время, когда было указано, что охлаждение ветром было -82 ° с использованием прежнего метода расчета).

Второе по величине давление было также зарегистрировано в Монтане, на этот раз на острове Хелена 10 января 1962 года с показателем 1063,3 мб (31,40 дюйма). Волна холода, связанная с этим событием, была такой же сильной, как и в 1989 году. Явление в январе 1962 года считается величайшим антициклоном, когда-либо наблюдавшимся в Соединенных Штатах, хотя его точечный максимум лишь немного меньше, чем в 1983 году.Во многих городах во время этого события были зарегистрированы самые высокие значения давления.

Карта погоды на 10 января 1962 года, 1 час ночи по восточному стандартному времени. Обратите внимание на показание атмосферного давления в Хелене, штат Монтана, в этот час, равное 1062,3 мбар. Западный Йеллоустон, штат Монтана, сообщил о температуре -55 °, а в Орлином гнезде, штат Нью-Мексико, упала до -47 °. Миннеаполис выдержал 108 часов подряд ниже нуля во время последовавшей за этим волны холода, а залив Галвестон в Техас-Сити замерз в 100 ярдах от берега. Обратите внимание на температуру 13 ° со снегом в Джексоне, штат Миссисипи !…и 22 ° со снегом на озере Чарльз, штат Луизиана, на побережье Мексиканского залива!

Здесь (опять же, я связал эту диаграмму также в своем предыдущем блоге) записи давления для выбранных городов США. Вы можете видеть, что в нескольких городах рекорды высокого давления были установлены во время события 1962 года.

Какое значение является самым низким и высоким барометрическим давлением в США? Это будет на Гавайях, где наивысшее измеренное значение было всего 1027 мб (30,32 дюйма) в Гонолулу (10 февраля 1919 г.) и Лихуэ (27 января 1955 г.).Для прилегающих к территории США оно составляет 1034 мбар (30,53 дюйма) в Сан-Диего, Калифорния, 17 февраля 1883 года.

Рекорды высокого давления в других странах мира

В Соединенном Королевстве самое высокое давление, которое когда-либо измерялось, было 1053,6 мб (31,11) »в Абердине, Шотландия, 31 января 1902 года.

Для Европы самое высокое значение, которое я знаю, было 1067,1 мб (31,51 дюйма) в Пярну, Эстония (в то время часть России) в январе. 22 января 1907 года и на следующий день в Риге, Латвия.

Изобарическая карта Западной Европы на 22 января 1907 г. Изобары указаны с шагом 5 мб. Карта любезно предоставлена ​​Стивеном Бертом.

Максимальное давление в Австралии за всю историю наблюдений составило 1044,3 мб (30,84 дюйма) в Лонсестоне, Тасмания, 7 июня 1967 года.

Экстремальные антициклоны характерны не только для суши. Стивен Берт отмечает, что антициклон в центре Атлантики привел к давлению 1057 мбар (31,21 дюйма) в точке около 51 ° с.ш. 27 ° з.д. 28 января 2003 года.

Интенсивные антициклоны иногда образуются над средней частью Атлантического океана, как показано на этой карте от 28 января 2003 года. График любезно предоставлен Стивеном Бертом.

Christopher C. Burt
Weather Historian

KUDOS: Спасибо Стивену Берту за британские и европейские отчеты, Блеру Тревину (Австралийское бюро метеорологии) за отчеты Австралии и Рэнди Червени (Университет штата Аризона) за объяснение проблемы с высоким уровнем -измерения высотного давления.

ССЫЛКИ: Для U.К. и европейские рекорды высокого давления см. Самый высокий из максимумов: Экстремумы барометрического давления на Британских островах Стивен Берт, Weather magazine Vol. 62, № 2., февраль 2007 г.

Подробную информацию о давлении в Агате, Россия см. В Weather and Climate Extremes доктора Пола Крауса и Кэтлин Флуд, Инженерный корпус армии США, документ TEC-0099, стр. 52, сентябрь 1997 г.

Мнения автора являются его собственными и не обязательно отражают позицию The Weather Company или ее материнской компании, IBM.

Архив Всемирной метеорологической организации по экстремальным погодным и климатическим явлениям

Рекордное значение	1083,8 гПа
Дата записи	31/12 [декабрь] / 1968
Официальный обзор ВМО	Да (2012)
Длина записи	1961-настоящее время
Приборы	предположительно регистрирующий барограф
Геопространственное положение	Агата, Эвенгийский, Россия [66 ° 53’N, 93 ° 28’E, перепад высот: 261 м (856.3 фута)]

Список литературы

Krause and Flood, 1997: Weather and Climate Extremes, Топографический инженерный центр армии США, стр. 89, Gales, 1970: Чрезвычайно высокое атмосферное давление, Погода, 25 (1), стр. 19-24, Буркова и Джорджио, 1973: Мировой рекорд давления на уровне моря, Среднеазиатский региональный научно-исследовательский гидрометеорологический институт, Труды (Ташкент), 86, с. 166-174;

Обсуждение

В 1200 GMT 31.12.1968 давление в центре огромного антициклона над Сибирью достигло 1083.8 гПа и был аутентифицирован. На семи станциях было зарегистрировано давление, превышающее 1070 гПа, что указывает на то, что давление в Агате соответствовало общей ситуации в этом районе.

Этот рекорд был переоценен в 2012 году в свете события высокого давления 2001 года в Монголии (см. «Максимальное давление на уровне моря выше 750 метров»). В результате этого расследования категория «Наивысшее приземное давление» была преобразована в две отдельные категории: выше 750 метров и ниже 750 метров.Из-за возможных предубеждений (например, стандартных допущений о частоте отклонений), связанных с понижением уровня моря с высот более 750 метров, Комиссия по климатологии ВМО считает, что записи скорректированного давления на уровне моря должны быть разделены между станциями на высоте более 750 метров. и те, которые ниже 750 метров, в соответствии с установленными ВМО рекомендациями по расчетам снижения до уровня моря. Обратите внимание, что в статье Краузе и Флода неверно указано давление 1083,3 гПа.

Предыдущая запись

1079 гПа, 23.01.1900 в Барнауле, Зарубежное отделение России, 1968 г .: Мировые экстремальные значения температуры, осадков и давления, зафиксированные континентальным ара, США.S Департамент торговли; Администрация служб экологических наук, стр. 4;

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.А та часть нашей атмосферы, которую можно измерить с некоторой степенью точности, составляет около 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.

Значит, слой воздуха, окружающий нашу атмосферу, в конце концов не такой уж и большой. Как красноречиво выразился покойный Эрик Слоан, популярный специалист по погоде: «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 высоты 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, — можете сказать вы, — в конце концов, количество доступного кислорода на такой большой высоте значительно меньше по сравнению с тем, что присутствует 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 дыру около дна ведра.Что просходит? Там вода будет стремительно брызгать резким потоком. Причина в разнице давления. Давление, которое оказывает вес воды внизу у дна ведра, больше, чем вверх у вершины, 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, относящийся к системам 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 вращающейся планете, поэтому эта простая картина ветра искажена до такой степени, что воздух искажается 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 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, в то время как системы низкого давления сродни «атмосферным долинам», 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 управляемый размер.

Как НЕ использовать барометр

Прямо сейчас у вас может быть барометр, висящий на стене вашего дома или офиса, но, по всей вероятности, это не трубка с ртутью, а циферблат со стрелкой, указывающей на текущее барометрическое давление. чтение давления. Такой прибор называется барометром-анероидом, который состоит из частично вакуумированной 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 миллибар.

Обычно на шкале индикатора вы также видите такие слова, как «Солнечный», «Сухой», «Неустойчивый» и «Бурный». Предположительно, когда стрелка указывает на эти слова, это должно указывать на ожидаемую погоду впереди. «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, а иногда даже ниже 29 дюймов.

Все это могло бы показаться 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», и все же 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 «штормовую» погоду, но если бы вы установили золотую стрелку несколько часов назад, вы почти наверняка увидели бы, что давление сейчас быстро растет, что предполагает 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.

Какое самое низкое и самое высокое атмосферное давление воздуха, при условии, что кислород остается доступным? | Примечания и запросы

Категории Укромные уголки Прошлый год Семантические загадки Кузов красивый Красная лента, белая ложь Спекулятивная наука Этот скипетровый остров Корень зла Этические загадки Настоящая спортивная жизнь Сцена и экран Птицы и пчелы

NOOKS AND CRANNIES Какое самое низкое и самое высокое атмосферное давление воздуха, которое может выжить, при условии, что кислород остается доступным? Ричард Остин, Хедерсетт, Великобритания В атмосфере Земли их 20.9% кислорода, но решающим фактором является его парциальное давление. На уровне моря (1 бар) это соответствует 150 мм рт. Ст., А на высоте 4000 м — 70 мм. Рт. На этой высоте (как и в некоторых андских общинах) родить детей практически невозможно, хотя дети выживут. На высоте 8000 м, как на самых высоких горах в мире, жизнь может быть устойчивой только короткими скачками. Альпинисты на Эверест называют 8000 м + «зоной смерти», потому что все время, пока вы там находитесь, вы умираете от недостатка кислорода, теперь до парциального давления 35 мм рт.Поэтому предположим, что они не могут выжить в долгосрочной перспективе при более чем 6000 м или атмосферном давлении ниже 0,4 бар. Стив Седдон, Ньюкасл-андер-Лимн, Великобритания При повышенном давлении, которому необходимо время для акклиматизации, проблемой становится токсичность абсорбированных газов для крови. По мере увеличения давления тело поглощает больше газов из атмосферы, чтобы сбалансировать давление. По мере увеличения концентрации различные газы становятся токсичными, что называется наркозом инертного газа. Давление, необходимое для наркоза, варьируется от газа к газу (таким образом, глубоководники используют воздушно-гелиевые смеси), но также индивидуально и даже от одного погружения к другому при идентичных обстоятельствах. Колин Смит, Йорктаун, США Добавьте свой ответ

Ответный ключ для домашнего задания № 1: Лето 2004 г.

Ответный ключ для домашнего задания № 1: Лето 2004 г.

ATM OCN

(Метеорология) 100

Лето 2004

---

Срок оплаты: Четверг, 26 июня 2004 г.

Суммарное максимальное количество баллов составило 60 . Распределение баллов за каждый вопрос указан ниже.

---

1. ПОГОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

1а. Барометрическое давление, связанное с одним эталоном атмосфера на среднем уровне моря
[вы можно округлить до ближайшего целого числа] :

(5 баллов — по 1 штуке)

Давление на 1 атмосферу эквивалентно: 29,92 (или 30) дюймов ртутного столба 76,0 см ртутного столба 14.7 (или 15) фунтов на квадратный дюйм (psi) 1013,25 (1000) миллибар (мб) 34 фута воды (обратите внимание, что этот ответ эквивалентен примерно 10 метрам воды, но ноги просили.)

---

1б. наименьшее зарегистрированное скорректированное давление на уровне моря в мире было ________. [Пожалуйста, укажите единицы!]

Наименьшее давление: 870 мбар = 25.68 дюймов ртутного столба

самых высоких зарегистрированных моря уровень скорректированного давления в мире был ________. [Пожалуйста включая единицы!]

Максимальное давление: 1083,8 мбар = 32,01 дюйма ртутного столба

Диапазон между рекордное минимальное и максимальное скорректированное давление на уровне моря (выше)
составляет примерно ________.

Диапазон: Диапазон = (Высокий — Низкий) = (1083,8 — 870) mb = 214 mb = (32,01 — 25,68) дюйм = 6,33 дюйма ртути

(4 балла — 1,1,2)

---

1с. Какой вес оказывает атмосфера на плоская горизонтальная крыша здания размером 25 на 50 футов? [Предполагать стандартные условия на уровне моря; Здесь могут использоваться английские единицы]. Ясно покажите свою работу за частичный кредит!

Из Давление = Вес / площадь , мы можем определить что Вес = Давление x площадь Давление = 15 фунтов на квадратный дюйм (прибл.) Площадь = 25 футов x 50 футов = 1250 кв. Футов. Поскольку 1 кв. Фут = 144 кв. дюйма (посчитайте их — так как 12 дюймов с каждой стороны квадрата), затем 1250 кв. Футов = 1500 x 144 = 180000 кв. Дюймов. Тогда: Вес = 15 фунтов на кв. Дюйм x 180000 кв. Дюймов = 2700000 фунтов или 1350 тонн (если использовать 14,7 фунта на квадратный дюйм, вес будет 2 646 000 фунтов или 1323 тонны) Обратите внимание, что блоки тоже проверяют! Хотя этот ответ может показаться большим, крыша не рухнет от веса, оказываемого атмосферой, так как давление воздуха толкая крышу во всех направлениях.

(5 баллов)

---

1д. Футбольный фанат принес на Майл-Хай барометр-анероид Стадион в Денвере (высота 1 миля) и составил 835 мб. Каким было бы приблизительное давление с поправкой на уровень моря, если бы мы предполагается, что давление снижается примерно на 1 мбар на 10 метров. восхождение через атмосферу?

Стадион Mile High в Денвере находится на высоте 5280 футов над средним уровнем моря. (MSL), или 1600 м MSL. Поскольку предполагается, что давление воздуха уменьшается со скоростью 1 мбар на 10 м, давление на стадионе должно быть на 160 мбар меньше, чем на средний уровень моря прямо под стадионом. Потому что наблюдаемая станция (или в данном случае стадион) давление 835 мб, при спуске до уровня моря давление будет увеличить, или на стадионе будет [840 + 160] мб или 995 мб .

(4 очка)

Как это давление на уровне моря, которое вы рассчитали, сравнивается с стандартное давление на уровне моря?

Давление на уровне моря ниже Денвера в этот день. (995 мбар) немного меньше типичного значения давления на уровне моря. (1000 мбар) и это на 18 мбар меньше стандартного давления на уровне моря. (1013 мб) .

(3 очка)

---

2. Текущая погода в Интернете (6 баллов)
См. Http://www.aos.wisc.edu/~hopkins/aos100/homework/s04hmk1k.htm
Эта часть домашнего задания была разработана для того, чтобы вы получили доступ к текущим информация о погоде и климате от местной национальной метеорологической службы Офис в Интернете. Любой «разумный ответ», который попадает в рамки диапазон значений погоды на прошлой неделе в Мэдисоне был принято.

---

3. Преобразуйте следующие показания температуры:

41º F = 5ºC = 278 K -40ºC = -40º F = 233 K 258 K = -15ºC = 5º F Примечание : Остерегайтесь знаков! Если отрицательный знак не появляется в вашем ответе там, где это необходимо, ответ: , а не верный.

(6 баллов)

---

4а. Рекордная температура для Мэдисона, штат Висконсин составила 107º F. (41,7 º C) 14 июля 1936 г., в то время как рекордно низкий был -37º F (-38,3ºC ) 30 января 1951 г. Что такое диапазон Экстремальные температуры в Мэдисоне?

Диапазон = (Высокий — Низкий) = 107º F — (-37) º F = 144 градуса Фаренгейта .

(1 балл)

---

4б. Сравните эти рекордные температуры и диапазон с Соединенные Штаты и мир.
[Пожалуйста, укажите единицы!]

Следующие значения получены по ссылкам офф. страница лекции № 3 (Температура):
Для США: «Постоянная температура крайности по состоянию «
и для мира:» наблюдаемые крайности по температуре по континентам (от NCDC) ».

	Рекордно высокий	Рекордно низкий	Диапазон = (Высокий — Низкий)
США	134º F или 56.7ºC	-79,8º F или -62,1ºC (включая Аляску) -69,7º F или -56ºC (для нижних 48 штатов)	213,8º F или 118,8ºC (включая Аляску) 203.7º F или 112,7º C или (для нижних 48 штатов)
Весь мир	136º F или 57,8ºC	-129º F или -89.4ºC	265º F или 147,3ºC

(6 баллов)

---

5. Национальная метеорологическая служба в Мэдисоне сообщила следующая информация за отдельные дни в прошлом январе. В «нормальные» высокие и низкие температуры для этих дней также включены и представляют 30-летние средние климатологические интервал.

ДЕНЬ	Наблюдается Средняя температура	Нормальный Средняя температура *
26 января 2004 г.	[22 + 15] / 2 = 19ºF	[25 + 9] / 2 = 17º F
28 января 2004 г.	[10 + (-6)] / 2 = 2º F	[26 + 9] / 2 = 18º F

(12 баллов))

i.) Фактические дневные единицы градуса нагрева:

HDDU = [65ºF — Средняя дневная температура]

26 января 2004 г .: 65 º F — 19 º F = 46 HDDU

28 января 2004 года: 65 º F — 2 º F = 63 HDDU

ii.) Нормальный HDDU

26 января: 65 º F — 17 º F = 48 HDDU

28 января: 65 º F — 18 º F = 47 HDDU

iii.) Сколько потребуется энергии? для отопления помещений на каждые этих дат сравнить с что из климатологического (или «нормального») среднего для соответствующего даты? Объясните свои рассуждения.

Второй день, 28 января 2004 г., потребует больше энергии для высокая температура. Причина: с 28 января 2004 год был холодным днем ​​(в среднем за день было +2 º F) или «ниже нормы» по температуре (при нормальной температуре 17 º F), 63 HDDU были накоплены по сравнению с «обычными» 47 HDDU. Таким образом, для обогрева вашего дома потребуется больше энергии, чем обычно. дом. Однако двумя днями ранее (25 января 2003 г.) среднесуточная из 19 º F было немного выше «нормы» (17 º F), означает, что ожидается «нормальное» количество тепла (другие факторы, такие как поскольку ветер и солнечный свет, которые не включены в это вычисление, также влияют на расход топлива), так как 46 HDDU накопилось как по сравнению с типичными 48 HDDU.

(4 очка)

---

Последняя редакция: 27 июня 2004 г. (2100 UTC)

Продюсировал Эдвард Дж. Хопкинс, доктор философии.

Департамент атмосферных и океанических наук

Университет Висконсин-Мэдисон, Мэдисон, Висконсин 53706

[email protected]

URL-адрес: aos100 / homework / s04hmk01a.html

---

---

атмосферное давление | Химия для неосновных

Цели обучения

• Определите атмосферное давление.
• Опишите, как атмосферное давление изменяется с высотой над уровнем моря.
• Опишите использование барометра.

О чем информируют людей штормовые отчеты?

О чем информируют людей отчеты о штормах?

Атмосферное давление — важный фактор, определяющий, какой будет погода. Если атмосферное давление в какой-либо области высокое, это приведет к перемещению воздуха в область с более низким давлением. Чем больше разница в давлении между двумя областями, тем сильнее будет развиваться ветер.При определенных условиях ветер может вызвать торнадо (сильный вращающийся столб воздуха, который простирается от грозы до земли).

Атмосферное давление

Атмосферное давление — это давление, оказываемое частицами газа в атмосфере Земли при столкновении этих частиц с объектами. Барометр — это прибор для измерения атмосферного давления. Традиционный ртутный барометр состоит из откачанной трубки, погруженной в контейнер со ртутью.Молекулы воздуха толкают поверхность ртути. Поскольку внутри трубки находится вакуум, ртуть поднимается внутри трубки. Высота, на которую поднимается ртуть, зависит от внешнего давления воздуха.

Рисунок 13.3

(A) Барометр измеряет атмосферное давление как высоту столба ртути. (B) Современный барометр-анероид в виде шкалы используется метеорологами, чтобы помочь им предсказать предстоящую погоду.

Более удобный барометр, называемый барометром-анероидом , измеряет давление путем расширения и сжатия небольшой пружины в вакуумированной металлической капсуле.

Атмосферное давление и высота

На уровне моря столб ртути поднимется на расстояние 760 мм. Атмосферное давление составляет 760 мм рт. Ст. (Миллиметры ртутного столба). На больших высотах атмосферное давление понижается, и столб ртути не поднимается так высоко. На вершине горы. Эверест (высота 8848 м), давление воздуха 253 мм рт. Атмосферное давление незначительно зависит от погодных условий. На графике мы видим уменьшение атмосферного давления с увеличением высоты.На уровне моря атмосферное давление будет немногим более 100 кПа (одна атмосфера или 760 мм рт. Ст.). Если мы поднимемся на вершину Эвереста (самая высокая гора в мире на высоте 29 029 футов или 8848 метров), атмосферное давление упадет до чуть более 30 кПа (около 0,30 атмосферы или 228 мм рт. Это заметное снижение атмосферного давления приводит к гораздо более низкому уровню кислорода. Команды, которые поднимаются на эту гору, должны брать с собой запасы кислорода, чтобы дышать на таких больших высотах.

Рисунок 13.4

Влияние высоты на атмосферное давление.

Основные выводы

Резюме

• Атмосферное давление — это давление, оказываемое частицами газа в атмосфере Земли при столкновении этих частиц с объектами.
• Барометр измеряет атмосферное давление.
• Атмосферное давление уменьшается с увеличением высоты.

Упражнения

Практика

Вопросы

Воспользуйтесь ссылкой ниже, чтобы ответить на следующие вопросы:

http: // www.sciencecompany.com/-W135.aspx

1. Кто изобрел ртутный барометр?
2. Перечислите два фактора, которые повлияют на то, насколько близко ваш барометр будет согласовываться с местной метеостанцией.
3. Ваш барометр показывает 29,95 дюйма и падает. Каким может быть ваш прогноз погоды?

Упражнения

Обзор

Вопросы

1. Определите атмосферное давление.
2. Что такое барометр-анероид?
3. Как изменяется атмосферное давление с увеличением высоты?

Глоссарий

• Барометр-анероид: Измеряет давление путем расширения и сжатия небольшой пружины в вакуумированной металлической капсуле.
• атмосферное давление: Давление, создаваемое частицами газа в атмосфере Земли при столкновении этих частиц с объектами.