С атмосферным давлением каждый хорошо знаком, как минимум, благодаря урокам физики и прогнозам погоды. Однако с научной точки зрения понятие давления, а также особенности его возникновения выглядят намного сложнее. Кроме того, интерес вызывают нюансы влияния давления на человека.
Что такое атмосферное давление?
Атмосферное давление – это давление газовой оболочки нашей планеты, атмосферы, которое действует на все имеющиеся в ней предметы, а также земную поверхность. Давление соответствует силе, которая действует в атмосфере на единицу площади.
Атмосфера Земли (фото с МКС)
Если говорить более простым языком, то это сила, с которой повсюду окружающий нас воздух воздействует на поверхность земли и объекты. Отслеживая изменения атмосферного давления, можно в совокупности с другими факторами прогнозировать погодные условия.
Почему и вследствие чего создается атмосферное давление?
Специалисты, изучающие атмосферу Земли и различные метеорологические явления, тщательно следят за тем, как перемещаются воздушные массы. Это основной фактор, влияющий на климатические условия той или иной местности. Эти наблюдения дали возможность понять, почему возникает атмосферное давление.
Всему виной гравитация. Путем множества экспериментов доказано, что воздух отнюдь не невесомый. Он состоит из различных газов, которые имеют определенный вес. Таким образом, на воздух действует сила притяжения Земли, которая и способствует образованию давления.
Интересный факт: весь воздух на планете (или вся атмосфера Земли) весит 51 х 1014 тонн.
Вокруг земного шара масса воздуха неодинаковая. Соответственно колеблется и уровень атмосферного давления. На участках с большей массой воздуха наблюдается более высокое давление. Если же воздуха меньше (его также называют разреженным в таких случаях), то и давление ниже.
Почему меняется вес атмосферы? Секрет этого явления таится в нагревании воздушных масс. Дело в том, что нагревание воздуха происходит вовсе не от солнечных лучей, а за счет земной поверхности.
Вблизи нее воздух нагревается и, становясь легче, поднимается вверх. В это время охлажденные потоки тяжелеют и опускаются вниз. Этот процесс происходит беспрерывно. Каждый воздушный поток имеет свое давление, а его разность вызывает ветер.
Как влияет состав атмосферы на давление?
В состав атмосферы входит огромное количество газов. Преимущественно это азот и кислород (98%). Также имеется углекислый газ, неон, аргон и др. Атмосфера начинается с пограничного слоя толщиной 1-2 км и заканчивается экзосферой на высоте около 10 000 км, где плавно переходит в межпланетное пространство.
Состав атмосферы влияет на давление за счет плотности. Каждый компонент имеет свою плотность. Чем больше высота, тем тоньше слой атмосферы и ниже его плотность. Соответственно снижается и давление.
Измерение атмосферного давления
В Международной системе единиц атмосферное давление измеряется в паскалях (Па). Также в России используются такие единицы, как бар, миллиметры ртутного столба и их производные. Их применение обусловлено приборами, при помощи которых измеряется давление – ртутными барометрами. 1 мм ртутного столба соответствует около 133 Па.
Барометры бывают двух типов:
Жидкостные барометры заполняются ртутью. Изобретение данного прибора – это заслуга итальянского ученого Эванджелисты Торричелли. В 1644 году он проводил эксперимент с емкостью, ртутью и колбой, которая открытым отверстием опускалась в жидкость.
При изменении давления ртуть то поднималась, то опускалась в колбе. Современные ртутные барометры со шкалами считаются наиболее точными, но не очень удобными, поэтому их используют на метеорологических станциях.
Более распространены барометры-анероиды. В конструкции такого прибора предусмотрена металлическая коробка с разреженным воздухом внутри. Когда давление понижается, коробка расширяется. При возрастающем давлении коробка сжимается и действует на прикрепленную пружину. Пружина приводит в движение стрелку, которая отображает на шкале уровень давления.
Интересный факт: существует эталон единицы давления (как и других единиц физических величин). Первичный эталон, отображающий абсолютное давление максимально точно, находится во Всероссийском НИИ метрологии имени Менделеева (Санкт-Петербург).
Норма атмосферного давления для человека
Нормальное атмосферное давление – это 760 мм ртутного столба или 101 325 Па при температуре 0℃ на уровне моря (45º широты). При этом на каждый квадратный сантиметр поверхности земли атмосфера воздействует с силой в 1,033 кг. Ртутный столб высотой 760 мм уравновешивает массу этого воздушного столба.
Показатель в 760 мм тоже был определен Торричелли в ходе эксперимента. Также он заметил, что когда колба наполняется ртутью, вверху остается пустота. Впоследствии это явление получило название «торричеллиевой пустоты». Тогда ученый еще не знал, что в ходе своего эксперимента создал вакуум – то есть пространство, свободное от каких-либо веществ.
При стандартном давлении в 760 мм ртутного столба человек ощущает себя наиболее комфортно. Если учесть предыдущие данные, то на человека воздух давит с силой около 16 тонн. Почему тогда мы не ощущаем этого давления?
Дело в том, что внутри организма тоже имеется давление. Не только люди, но и представители животного мира приспособились к атмосферному давлению. Каждый орган формировался и развивался под влиянием данной силы. Когда атмосфера воздействует на тело, эта сила распределяется равномерно по всей поверхности. Таким образом, давление уравновешивается, и мы его не чувствуем.
Карта атмосферного давления России
Норму атмосферного давления не стоит путать с климатической нормой. Каждый регион имеет свои стандарты для определенного времени года. Например, жителям Владивостока повезло, поскольку там среднегодовой показатель атмосферного давления почти равен норме – 761 мм ртутного столба.
А в населенных пунктах, расположенных в горной местности (например, в Тибете), давление гораздо ниже – 413 мм ртутного столба. Это связано с высотой около 5000 м.
Повышение и понижение давления
Когда давление превышает отметку в 760 мм. рт. ст., его называют повышенным, а когда показатель меньше нормы – пониженным.
В течение 24 часов происходит несколько перепадов атмосферного давления. Утром и вечером оно повышается, а после 12 часов дня и ночи – понижается. Это происходит в связи с тем, что меняется температура воздуха и, соответственно, его потоки перемещаются.
В зимний период над материковой частью Земли отмечается самое высокое атмосферное давление, потому что воздух имеет низкую температуру и отличается высокой плотностью. Летом наблюдается противоположная ситуация – отмечается минимальное давление.
В более глобальных масштабах уровень давления тоже зависит от температуры. Земная поверхность нагревается неодинаково: планета имеет геоидную (а не идеально круглую) форму и вращается вокруг Солнца. Одни зоны нагреваются сильнее, другие – слабее. Из-за этого и атмосферное давление распределяется по поверхности планеты зонально.
Пояса атмосферного давления
Ученые выделяют 3 пояса, где преобладает низкое давление и 4 пояса с преобладающими максимумами. Зона экватора прогревается больше всего, поэтому легкий теплый воздух поднимается вверх, а у поверхности образовывается низкое давление.
Вблизи полюсов все наоборот: холодный воздух опускается, поэтому здесь отмечается высокое давление. Если посмотреть на схему распределения давления по поверхности планеты, можно заметить, что пояса минимумов и максимумов чередуются.
Кроме того, нужно помнить и о неравномерном нагревании обоих полушарий Земли в течение года. Это приводит к определенному смещению поясов низкого и высокого давления. Летом они сдвигаются в северном направлении, а зимой – в южном.
Влияние на человека
Атмосферное давление оказывает серьезное воздействие на организм человека. Это вполне естественно, если учитывать все вышесказанное относительно силы, с которой воздух давит на наше тело и оказываемого противодействия.
Как изменения в погоде влияют на человека
Существует понятие метеорологической зависимости, подтвержденное наукой и медициной. Метеопатами считаются люди, организм которых реагирует даже на минимальные отклонения давления от нормы. К ним также относятся люди с некоторыми хроническими заболеваниями (в частности сердечнососудистой, нервной системы и др.).
В целом организм человека умеет приспосабливаться к изменению климатических условий. Например, при путешествии в страну с совершенно другими погодными условиями может потребоваться несколько дней на акклиматизацию.
Значительные отклонения от нормы будут ощутимы для абсолютно любого человека. Сюда относится как повышенное, так и пониженное давление.
В обычной жизни повышение атмосферного давления до критического уровня, при котором ухудшается самочувствие человека, не происходит (за исключением вышеупомянутых метеозависимых и хронически больных). Ощутить его эффект можно, например, при погружении на большую глубину.
Пониженное и повышенное давление
Пониженное атмосферное давление более опасно. Его воздействие можно легко ощутить на большой высоте. Существует понятие высотной болезни, при которой увеличивается количество углекислого газа. Объем кислорода при этом, наоборот, понижается, поэтому ткани организма ощущают кислородное голодание. Сосуды быстро реагируют на это, провоцируя резкое возрастание давления в организме.
Циклон
Циклон – это огромная масса воздуха, которая вращается в виде вихря вокруг вертикальной оси диаметром до нескольких тысяч километров. В центре данного вихря наблюдается пониженное давление.
В Северном полушарии атмосферный вихрь циклона вращается против часовой стрелки, в Южном – по часовой. Циклоны возникают регулярно, так как их образование напрямую связано с вращением Земли. Не бывает циклонов рядом с экватором.
Циклоны бывают двух типов:
Интересный факт: в тропических циклонах нередко наблюдается «глаз бури» – это область размером около 20 км в самом центре вихря, в которой сохраняется ясная и безветренная погода.
Главные отличительные особенности циклона – колоссальная энергия, которая проявляется в виде сильных ветров, бурь, гроз, шквалов, осадков. Мощным тропическим циклонам присваивают уникальные имена или названия, например, «Катрина» (2005), «Нина» (1975), «Дориан» (2019).
Антициклон
Антициклон – это не только противоположность циклона. Данное явление имеет другой механизм возникновения. Ветер в обоих полушариях Земли движется в обратном направлении по сравнению с циклоном.
Антициклон представляет собой область высокого давления. Ей свойственны замкнутые изобары – это линии, которыми отмечаются места с одинаковым атмосферным давлением.
Антициклон приносит стабильные погодные условия, соответствующие времени года. Летом это безветренная жаркая погода, зимой – морозная. Характеризуется малым количеством облаков или полным их отсутствием.
Формируются антициклоны на определенных участках. Например, чаще всего они возникают над большими массивами льда: в Антарктиде, Гренландии, Арктике. Также встречаются в тропиках.
Антициклоны тоже несут в себе опасность и неприятные последствия. Они могут способствовать возникновению пожаров, продолжительных засух. При долгом отсутствии ветра в крупных городах накапливаются вредные вещества, газы, что особенно остро ощущают люди с заболеваниями дыхательных путей.
Разница между циклоном и антициклоном
Интересный факт: существуют блокирующие циклоны, которые формируются над определенной зоной и никуда не движутся. При этом они не пропускают прочие воздушные массы. Обычно они длятся не дольше 5 суток, но регулярно в Европейской части России антициклоны держатся около месяца. Последний раз это было в 2015 году. Результат – жара, засуха, лесные пожары.
Как с высотой изменяется атмосферное давление? Формула, график
Атмосферное давление напрямую зависит от высоты. Чем выше, тем давление ниже и наоборот. Если подняться на 12 м выше уровня моря, столбик ртути в барометре снизится на 1 мм.
Давление чаще отображают в гектопаскалях вместо мм рт. ст.: 1 мм = 133,3 Па = 1, 333 гПа. Показать взаимоотношение высоты и давления можно при помощи несложной формулы:
∆h/∆P=12 м/мм рт. ст или ∆h/∆P=9 м/гПа,
где ∆h — изменение высоты,
∆P — изменение давления.
Таким образом, при подъеме на 9 метров, уровень давления снижается на 1 гПа. Этот показатель называется барической ступенью. Норма атмосферного давления – 1013 гПа (можно округлить до 1000).
Как с помощью этих данных рассчитать изменение давление на другой высоте? К примеру, при подъеме на 90 м давление снизится на 10 гПа. В таком случае выходит, что при подъеме на 900 м давление упадет до 0.
Но с высотой меняется и плотность воздуха, поэтому, когда речь идет о большей дистанции (начиная с 1,5-2 км), все расчеты надо проводить с учетом данного показателя.
График соотношения высоты и давления
График изменения атмосферного давления с высотой наглядно отображает все вышесказанное. Он приобретает вид кривой линии, а не прямой. Из-за того, что плотность атмосферы неодинаковая, с увеличением высоты давление начинает снижаться все медленнее. Однако оно никогда не достигнет нуля, поскольку повсюду есть какое-то вещество – во Вселенной нет вакуума.
Атмосферное давление в горах
В горах давление будет в любом случае ниже. Как себя при этом чувствует человек, зависит от высоты, а также дополнительных условий. Например, при нормальной влажности подъем на 3000 м может вызвать слабость, снижение работоспособности. Это объясняется недостатком кислорода.
Во влажном климате аналогичные ощущения возникают уже на высоте 1000 м. Дело в том, что молекулы воды вытесняют молекулы кислорода – во влажном воздухе его меньше. А в сухом климате можно практически без проблем подняться на 5000 м.
Снижение давления с высотой
Разная высота и ее влияние:
Интересное видео про атмосферное давление
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Чем выше от земли тем давление меньше или больше
Вопрос о том, как изменяется давление при движении вверх или вниз в атмосфере, часто вызывает недоумение и споры. В этой статье мы рассмотрим этот вопрос детально, приведем физические законы, поясним условия и приведем примеры, чтобы вы могли лучше понять этот важный параметр для понимания метеорологии и аэродинамики.
Физические законы
p (давление) = k (константа) × V (объем) ^ -1
Таким образом, если мы увеличиваем высоту, то объем газа будет увеличиваться, что влечет за собой уменьшение давления. Однако, если мы идем вниз в атмосфере, то объем газа уменьшается, и давление увеличивается.
Условия
Теперь мы знаем, что при движении вверх или вниз давление меняется в соответствии с законом Бойля-Мариотта. Однако, это не единственное условие, которое влияет на изменение давления. Вот несколько других факторов:
Температура является важным фактором при расчете атмосферного давления. С увеличением высоты температура в атмосфере уменьшается, что ведет к уменьшению давления.
Влажность также может повлиять на давление, так как пар воды снижает плотность воздуха и, следовательно, уменьшает давление.
Наконец, плотность воздуха играет важную роль. Чем выше вы поднимаетесь, тем меньше становится количество молекул воздуха в единице объема, что влечет за собой уменьшение плотности и, следовательно, уменьшение давления.
Примеры
Посмотрим на несколько примеров, чтобы проиллюстрировать, как изменение высоты влияет на давление.
Высота над уровнем моря исчисляется в футах или метрах. Например, давление на уровне моря составляет около 1013 гектопаскалей или 14,7 фунтов на квадратный дюйм. Если вы продвигаетесь на 1000 футов вверх, то давление падает до примерно 900 гектопаскалей или 13,2 фунтов на квадратный дюйм. Если вы идете 1000 футов вниз, то давление увеличивается до примерно 1100 гектопаскалей или 16,2 фунтов на квадратный дюйм.
Как мы можем видеть из этих примеров, изменение высоты существенно влияет на давление. Однако, мы также должны учитывать условия, такие как температуру, влажность и плотность воздуха, которые также влияют на давление.
Вывод
Итак, чем выше от земли тем давление меньше. Однако, это не единственный фактор, который влияет на давление. Также важны температура, влажность и плотность воздуха. Поэтому, для более точного понимания влияния высоты на давление необходимо учитывать все эти условия.
Чем выше находится объект над уровнем моря, тем меньше будет атмосферное давление на этом объекте. Это связано с тем, что атмосфера является газообразной средой и ее давление зависит от высоты над уровнем моря.
Атмосферное давление — это сила, с которой атмосфера давит на поверхность Земли. Оно определяется весом столба атмосферы, который находится над поверхностью Земли в данной точке. Величина атмосферного давление выражается в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.), барах (Бар), паскалях (Па) или фунтах на квадратный дюйм (фунт/дюйм2).
Нормальное атмосферное давление на уровне моря — это 1013,25 мм рт. ст. (или 1,01325 Бар, 101 325 Па, 14,7 фунт/дюйм2). Однако, высота над уровнем моря также влияет на величину атмосферного давления.
Почему давление уменьшается с высотой?
На большой высоте в атмосфере газы распределены не так плотно, как на уровне моря, то есть количество молекул в воздухе уменьшается. При этом все же сохраняется взаимодействие между молекулами воздуха, которое и является причиной давления. Таким образом, на большой высоте количество молекул в воздухе уменьшается, что приводит к уменьшению атмосферного давления.
Например, на высоте 1000 метров над уровнем моря атмосферное давление составляет примерно 89% от нормального атмосферного давления на уровне моря. На высоте 5000 метров давление уменьшается до 54%.
Почему в организме изменяется давление?
Влияние атмосферного давления на организм человека происходит через изменение давления газов в крови и тканях. Давление наших тканей состоит из давления жидкостей и газов, находящихся в них.
При изменении атмосферного давления происходит изменение загазованности тканей и крови. Поскольку кровь под действием АД подает кислород и питательные вещества к тканям, при уменьшении АД уменьшается и доступность кислорода и питательных веществ для клеток, что может приводить к головокружениям, усталости и другим расстройствам. Наоборот, при повышенном АД клетки получают больше кислорода и питательных веществ, но это может привести к головной боли и другим неприятным состояниям.
Таким образом, высота над уровнем моря имеет влияние на атмосферное давление, что происходит из-за уменьшения количества молекул воздуха на большой высоте. Изменение давления в организме человека может вызывать различные неприятные состояния, поэтому важно знать, как меняется атмосферное давление в разных условиях.
Чем выше от земли, тем давление меньше или больше?
Давление — это сила, которая действует на единицу поверхности. Она характеризует взаимодействие между частицами вещества. Чем более плотные объекты, тем больше давление на них. Но каково влияние высоты на давление? Ответ на этот вопрос важен для многих областей, от авиации до метеорологии и географии.
Взаимосвязь между высотой и давлением
Физический закон гласит, что чем выше объект, тем меньше давление на него. Это объясняется тем, что на большую высоту действует меньшее количество воздуха, поскольку гравитация притягивает его к поверхности Земли. Следовательно, на высоте 10 км давление на единицу площади составляет 1/10 от давления на уровне моря.
Приблизительно на каждых 165 метрах высоты давление на единицу площади уменьшается на 1 мм ртутного столба.
Формула для расчета изменения давления с высотой выглядит следующим образом:
Р=Р0×(1- h/H) 5.255
где P – давление на высоте h, P0 – давление на уровне моря, H – шкала высот на уровне моря (7,8 км для экватора и 16,2 км для полюсов).
Практические применения
Этот закон имеет много практических применений, включая следующие:
Итог
Вывод легко сделать: чем выше объект, тем меньше давление на него. Теория изменения давления в зависимости от высоты пользуется большой популярностью в научных и практических областях.
Как зависит атмосферное давление от высоты на поверхности земли?
Атмосферное давление – это сила, с которой атмосфера давит на поверхность Земли. Обычно его выражают в гектопаскалях (гПа) или миллиметрах ртутного столба (мм рт.ст.). В зависимости от высоты над уровнем моря оно меняется, что является следствием изменения плотности воздуха и его состава. Чтобы понять, как устроена эта зависимость, рассмотрим ее более подробно.
Атмосферное давление на уровне моря
На уровне моря атмосферное давление составляет около 1013 гПа (760 мм рт.ст.). Однако его точное значение зависит от многих факторов, таких как погода, широта, долгота и т. д. При этом, если двигаться вверх от уровня моря, давление начинает постепенно снижаться.
Изменение атмосферного давления с высотой
На каждые 100 м высоты атмосферное давление уменьшается на примерно 1 гПа. Здесь стоит отметить, что это значение крайне приблизительное и зависит от многих факторов, таких как температура, влажность воздуха и т. д. Но даже такая оценка достаточна, чтобы понять, что на большой высоте давление уже может быть существенно ниже, чем на уровне моря.
Кроме того, на давление влияет состав атмосферы. Наибольший эффект оказывает наличие кислорода, который является главным элементом, отвечающим за регулирование давления воздуха. На большой высоте, где содержание кислорода уже достаточно мало, атмосферное давление снижается быстрее, чем в нижних слоях атмосферы.
Почему важна зависимость атмосферного давления от высоты?
Знание этой зависимости крайне важно для многих областей науки и техники. Например, авиация и космические исследования невозможны без понимания того, как меняется давление на большой высоте. Также это знание используют при создании искусственных атмосфер для различных технологических процессов. Вдобавок этому, давление является одним из факторов, оказывающих влияние на погоду, климат и геологические процессы на Земле.
Таким образом, атмосферное давление на поверхности Земли зависит от высоты над уровнем моря, погоды, широты, долготы и состава атмосферы. Без знания этой зависимости невозможно множество научных и технологических процессов. При этом она также оказывает влияние на погоду, климат и геологические процессы на Земле. Поэтому изучение этой зависимости является важной задачей как для науки, так и для практических приложений.
Какова зависимость атмосферного давления от высоты на поверхности земли?
Атмосферное давление является одним из самых важных параметров в метеорологии и аэродинамике. По сути, это сила, которая оказывается на единицу площади поверхности Земли из-за веса столба атмосферы, находящейся над этой поверхностью. Согласно общепринятому мнению, атмосферное давление уменьшается с ростом высоты, однако мы должны глубже изучить этот вопрос.
Как изменяется атмосферное давление с высотой?
Согласно идеальной газовой теории, атмосфера состоит из газов, которые имеют массу и находятся под действием гравитационной силы. Каждый газовый молекула сталкивается со своими соседями, и этот процесс создает давление. В силу того, что газовые молекулы имеют массу, они подчиняются закону всемирного тяготения, и сверху оказываются молекулы, которым не хватает соседей, и потому они взаимодействуют в гораздо меньшей степени, чем молекулы в более плотном слое атмосферы.
Исходя из этого, мы можем сделать вывод, что снижаясь с высотой, плотность молекул уменьшается, а вес столба атмосферы, который оказывает давление, тоже снижается. Это является одной из основных причин понижения атмосферного давления с высотой.
Какова зависимость атмосферного давления от высоты?
Существует математическая формула, которая позволяет рассчитать, насколько будет меняться атмосферное давление при изменении высоты. Эта формула называется формулой барометра и записывается следующим образом:
p = p0 * e^(-h/H)
Здесь p0 — это давление на поверхности Земли, h — высота над поверхностью Земли, а H — это масштабная высота атмосферы. Масштабная высота представляет собой расстояние, на котором давление уменьшается в e раз. Для сухого воздуха масштабная высота приблизительно равна 8 км.
Из этой формулы следует, что если масштабная высота равна 8 км, то при увеличении высоты на 8 км давление уменьшается в e раз. Если масштабная высота была бы равна 16 км, то давление уменьшилось бы в 2^2 раза, а при масштабной высоте равной 32 км — в 2^4 раза.
Однако, когда давление уменьшается с высотой, плотность воздуха и температура также меняются. Так, согласно законам термодинамики, если атмосферное давление уменьшается, то температура уменьшается с той же скоростью, с которой уменьшается давление. Кроме того, при движении воздушной массы с высокого атмосферного давления к низкому, атмосфера сжимается и нагревается, а при движении воздушной массы от низкого атмосферного давления к высокому, атмосфера расширяется и охлаждается.
Какие факторы влияют на изменение атмосферного давления?
На атмосферное давление влияют множество факторов, начиная от географического местоположения и заканчивая погодными условиями. Один из основных факторов – это высота над уровнем моря. Однако, давление может также изменяться в зависимости от влажности, температуры и скорости ветра. Если наблюдать за штормовой атмосферой, то изменение давления может быть довольно стремительным, и условия для этого предоставляются всегда.
Заключение
Хотя атмосферное давление уменьшается с высотой, это не означает, что оно уменьшается равномерно. Каждый из факторов, таких как температура, влажность и скорость ветра, может изменить атмосферное давление, и влияет на его показатели на определенной высоте. Однако, атмосферное давление является важным параметром в метеорологии и аэродинамике, и обладает большой значимостью для нашей жизни.
Как зависит атмосферное давление от высоты?
Если вы когда-либо задумывались о том, как работает атмосферное давление на поверхности земли, то знание этого может помочь вам понять, как изменяются погодные условия в вашем регионе и какие изменения могут произойти в ближайшее время.
Давление и высота
Одна из самых важных вещей, которую нужно понимать о зависимости атмосферного давления от высоты, заключается в том, что давление уменьшается с увеличением высоты над уровнем моря. Это происходит из-за того, что на большей высоте находится меньше молекул воздуха, что означает, что сила, создаваемая молекулами воздуха на поверхности, уменьшается.
Поле тяжести, которое действует на этом уровне, не изменилось, так что сила которая действует снизу, на поверхности Земли, на молекулы воздуха будет больше, чем на более высокой высоте. Как только вы поднимаетесь выше в атмосферу, количество воздуха, над вами, будет снижаться и, следовательно, давление также снизится.
Среднее атмосферное давление на уровне моря примерно равно 1013 гектопаскаля, но с увеличением высоты это значение будет уменьшаться. На высоте в 5 км давление будет, примерно, 500 гектопаскалей, а на высоте в 10 км — порядка 250 гектопаскалей.
Как изменения давления влияют на погоду?
Попадая в различные зоны атмосферного давления, воздух получает разную температуру. Именно температура влияет на осадки и силу ветра.
В области повышенного давления, температура воздуха выше среднего, так как воздух нагревается на поверхности Земли и начинает подниматься. Поднявшись выше, он остывает и вернется на земную поверхность. Этот процесс создает так называемый антициклон, который отвечает за теплую погоду.
В области пониженного давления, температура воздуха ниже среднего, так как процесс остывания происходит быстрее и частично формируется поток поголовного воздуха из других областей. Такой поток неизбежно вызывает изменения давления и коверкает стихию в область циклона, отвечающего за области низкого давления.
Таким образом, атмосферное давление и высота взаимосвязаны между собой. С увеличением высоты давление уменьшается, что приводит к изменениям погоды и климата в различных зонах. Понимание этого процесса может помочь понять, какие изменения могут произойти в ближайшее время и как иметь дело с переменами в погоде.
«Знание — сила», и это процитировано много раз! Если вы знаете, как атмосферное давление связано с высотой, вы можете справиться с изменениями погоды, а не страдать от них. Удачных вам исследований!
Как изменяется атмосферное давление с увеличением высоты над поверхностью земли
Атмосферное давление — это давление, создаваемое атмосферой Земли на ее поверхность. Это давление можно измерять с помощью барометра. При этом, с увеличением высоты атмосферное давление уменьшается. Почему это происходит и как это связано с высотой?
Атмосферное давление является результатом действия силы тяжести на атмосферу Земли. Каждый объект на Земле испытывает давление, то есть силу, которая действует на него со стороны атмосферы. На уровне моря этот уровень давления составляет приблизительно 101,325 Па. Это значение называется стандартным атмосферным давлением.
Стандартное атмосферное давление может меняться в зависимости от местности, воздушной массы и погодных условий. Также, стандартное атмосферное давление может быть измерено в различных единицах измерения, таких как мм рт. ст., гПа или мбар.
Влияние высоты на атмосферное давление
Высота над уровнем моря является ключевым фактором, влияющим на атмосферное давление. Каждые 8,5 км высоты над уровнем моря давление уменьшается в два раза. Кроме того, при увеличении высоты давление уменьшается экспоненциально. То есть, с каждым дополнительным километром высоты давление уменьшается вдвое, и так далее, до тех пор пока не достигнет нуля на границе космоса.
Это связано с тем, что атмосфера является газом, который не имеет фиксированной формы, а является расширяемым и сжимаемым. Это значит, что при увеличении высоты над уровнем моря количество воздуха, находящегося выше, уменьшается, что ведет к снижению атмосферного давления.
Меры атмосферного давления
Для измерения атмосферного давления используются различные единицы измерения. Самыми распространенными единицами измерения давления являются паскали (Па), миллиметры ртутного столба (мм рт. ст.) и гектопаскали (гПа).
Большинство барометров, которые используются для измерения атмосферного давления, измеряют давление в миллиметрах ртутного столба. Эта единица измерения была разработана в 1643 году Итальянским ученым Эвангелистой Торричелли. В его эксперименте использовалась стеклянная трубка, заполненная ртутью, которую разместил вертикально в чаше с ртутью. Результаты показали, что ртутный столб высотой 760 мм создает атмосферное давление, равное стандартному атмосферному давлению.
Практическое применение знаний об атмосферном давлении
Знание о том, как изменяется атмосферное давление с увеличением высоты, важно для различных сфер деятельности. Если вы занимаетесь альпинизмом, вы должны знать, как изменится атмосферное давление на вашем маршруте в зависимости от высоты. Астронавты также должны принимать во внимание изменение атмосферного давления на различных высотах, так как это может повлиять на их здоровье и работу космических аппаратов.
Также знание о том, как изменяется атмосферное давление, используется в аэронавигации. Для того чтобы управлять самолетом, нужно знать текущее давление на данной высоте. Кроме того, знание о давлении используется в погодных прогнозах и прогнозах изменения климата.
Атмосферное давление является одной из основных характеристик атмосферы Земли. Это давление меняется с увеличением высоты над уровнем моря. При этом, давление уменьшается экспоненциально с каждым дополнительным километром высоты. Знание о том, как изменяется атмосферное давление, важно для многих сфер деятельности, включая альпинизм, астрономию, аэронавигацию и предсказание изменения погоды и климата.
Знание о том, как изменяется атмосферное давление с увеличением высоты над поверхностью земли, является фундаментальной основой для многих научных и практических областей.
Атмосферное давление является важным параметром окружающей среды, который несет основную информацию о состоянии атмосферы в данной местности. Само по себе атмосферное давление представляет собой силу, которая действует на единицу площади поверхности, состоящую из молекул атмосферы, и измеряется обычно в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.) или в гектопаскалях (гПа).
Влияние высоты над уровнем моря на атмосферное давление
Давление атмосферы интенсивно меняется с уменьшением высоты над уровнем моря. Так каждые 8 км подъема над уровнем моря приводят к уменьшению давления на 50%, из-за того что при подъеме на такую высоту, количество молекул воздуха уменьшается в 2 раза. То есть каждый следующий слой атмосферы снижается в плотности по отношению к предыдущему.
В общем, с увеличением высоты над уровнем моря, атмосферное давление стремительно уменьшается. Это связано с тем, что на больших высотах плотность воздуха становится все меньше, так что молекулы взаимодействуют друг с другом все реже и реже. Более точно, плотность воздуха прямо пропорциональна давлению, так что давление падает по мере того, как становится меньше плотность.
Значение атмосферного давления в жизни человека
Значение атмосферного давления для живых организмов неоспоримо. В условиях постоянных изменений атмосферного давления людские органы чувствуют болезнетворное влияние на организм от различных заболеваний, таких как мигрень, головокружение и т.д.
Атмосферное давление играет большую роль в жизни птиц. Они способны определять высоту полета, когда находятся в воздухе, благодаря чувству внутриклеточного давления.
Таким образом, атмосферное давление – это один из ключевых показателей для прогнозирования погоды и не только. Понимание того, как оно меняется с увеличением высоты над уровнем моря, помогает не только предсказывать погоду, но и изучать ряд других важных факторов, влияющих на жизнь и окружающую среду.
Учитывая, что атмосфера — это слой газов, окружающих нашу планету, важно знать, как атмосферное давление меняется с высотой. Эта информация не только полезна при планировании поездок в горы или полетов на больших высотах, но может также иметь значение для понимания погоды и климата на нашей планете. Давайте рассмотрим, как атмосферное давление изменяется с высотой над поверхностью земли.
Атмосферное давление — это вес колонки воздуха, находящейся над конкретной точкой на земле. Это также известно как барометрическое давление. По мере того, как вы поднимаетесь выше над уровнем моря, количество воздуха, находящегося над вами, уменьшается, что, в свою очередь, приводит к снижению атмосферного давления.
Как меняется атмосферное давление с высотой
По мере того, как вы поднимаетесь на высоту, количество воздуха, находящегося над вами, уменьшается, что приводит к снижению атмосферного давления. Это связано с тем, что тяжесть воздуха, находящегося над вами, оказывает силу, которая давит на воздух на земной поверхности. Таким образом, чем выше вы поднимаетесь, тем меньше воздуха находится над вами, и тем меньше давление.
На 1 километре высоты атмосферное давление снижается в среднем на 1/10 атмосферного давления на уровне моря. Существует непрерывное уменьшение давления при подъеме на более высокие высоты, и в конце концов атмосферное давление может стать настолько низким, что организм человека может испытывать проблемы с дыханием и циркуляцией крови.
Атмосферное давление и погода
Атмосферное давление может также играть роль в погоде. Высокое атмосферное давление может приводить к ясной и солнечной погоде, тогда как низкое давление может вызвать дождь или снегопады.
Изменения атмосферного давления могут также вызывать ветер. По мере того, как атмосферное давление меняется на разных точках земной поверхности, возникает разница в давлении, что приводит к движению воздушных масс и созданию ветра.
Таким образом, атмосферное давление является важным параметром для понимания погоды и климата нашей планеты. По мере того, как вы поднимаетесь выше над земной поверхностью, атмосферное давление будет постоянно снижаться. Эта информация может быть важна при планировании поездок в горы или полетов на больших высотах, а также может помочь в понимании климатических изменений. Изменения атмосферного давления могут также повлиять на погоду, вызвать ветер и другие изменения в атмосфере.
«Знание атмосферного давления может помочь вам планировать ваши поездки и более глубоко понимать природу и ее изменения.»
Атмосферное давление обуславливается весом воздуха. 1 м³ воздуха весит 1,033 кг. На каждый метр поверхности земли приходится давление воздуха силой 10033 кг. Под этим подразумевается столб воздуха высотой от уровня моря до верхних слоев атмосферы. Если сравнить его со столбом воды, то диаметр последнего имел бы высоту всего 10 метров. То есть, атмосферное давление создается собственной массой воздуха. Величина атмосферного давления на единицу площади соответствует массе воздушного столба, находящегося над нею. В результате увеличения воздуха в этом столбе происходит рост давления, а при уменьшении воздуха – падение. Нормальным атмосферным давлением считается давление воздуха при t 0°С на уровне моря на широте 45°. В этом случае атмосфера давит с силой 1,033 кг на каждый 1 см² площади земли. Масса этого воздуха уравновешивается ртутным столбиком высотой 760 мм. На этой взаимосвязи и измеряется атмосферное давление. Оно измеряется в миллиметрах ртутного столба или миллибарах(мб), а так же в гектопаскалях. 1мб = 0,75 мм рт.ст., 1 гПа = 1 мм.
Измерение атмосферного давления.
Атмосферное давление измеряется с помощью барометров. Они бывают двух типов.
1. Ртутный барометр представляет собой стеклянную трубку, которая запаяна сверху, а открытым концом погружена в металлическую чашу с ртутью. Рядом с трубкой крепится шкала, показывающая изменение давления. На ртуть действует давление воздуха, которое своим весом уравновешивает столбик ртути в стеклянной трубке. Высота ртутного столба меняется при изменении давления.
2. Металлический барометр или анероид представляет собой гофрированную металлическую коробку, которая герметично закрыта. Внутри этой коробки находится разреженный воздух. Изменение давления заставляет колебаться стенки коробки, вдавливаясь или выпячиваясь. Эти колебания системой рычагов заставляют стрелку перемещаться по шкале с делениями.
Самопишущие барометры или барографы предназначены для записи изменений атмосферного давления. Перо улавливает колебание стенок анероидной коробки и чертит линию на ленте барабана, который вращается вокруг своей оси.
Каким бывает атмосферное давление.
Атмосферное давление на земном шаре изменяется в широких пределах. Его минимальная величина – 641,3 мм рт.ст или 854 мб была зарегистрирована над Тихим океаном в урагане “Ненси”, а максимальная – 815,85 мм рт.ст. или 1087 мб в Туруханске зимой.
Давление воздуха на земную поверхность изменяется с высотой. Среднее значение атмосферного давления над уровнем моря – 1013 мб или 760 мм рт.ст. Чем больше высота, тем меньше атмосферное давление, так как воздух становится все более разреженным. В нижнем слое тропосферы до высоты 10 м оно снижается на 1 мм рт.ст. на каждые 10 м или на 1 мб на каждые 8 метров. На высоте 5 км оно меньше в 2 раза, 15 км – в 8 раз, 20 км – в 18 раз.
В связи с перемещением воздуха, изменением температуры, сменой времени года атмосферное давление постоянно меняется. Дважды за сутки, утром и вечером, оно повышается и столько же раз понижается, после полуночи и после полудня. В течение года из-за холодного и уплотненного воздуха зимой атмосферное давление имеет максимальную величину, а летом – минимальную.
Атмосферное давление постоянно меняется и распределяется по поверхности земли зонально. Это происходит из-за неравномерного прогревания Солнцем земной поверхности. На изменение давления влияет перемещение воздуха. Там, где воздуха становится больше, давление высокое, а там, откуда воздух уходит – низкое. Воздух, прогревшись от поверхности, поднимается вверх и давление на поверхность понижается. На высоте воздух начинает охлаждаться, уплотняется и опускается на близлежащие холодные участки. Там возрастает атмосферное давление. Следовательно, изменение давления обуславливается перемещением воздуха в результате его нагревания и охлаждения от земной поверхности.
Атмосферное давление в экваториальной зоне постоянно понижено, а в тропических широтах – повышено. Это происходит из-за постоянно высоких температур воздуха на экваторе. Нагретый воздух поднимается и уходит в сторону тропиков. В Арктике и Антарктике поверхность земли всегда холодная, а атмосферное давление повышено. Его обуславливает воздух, который приходит из умеренных широт. В свою очередь в умеренных широтах из-за оттока воздуха формируется зона пониженного давления. Таким образом, на Земле существуют два пояса атмосферного давления – пониженный и повышенный. Пониженный на экваторе и в двух умеренных широтах. Повышенный на двух тропических и двух полярных. Они могут немного смещаться в зависимости от времени года вслед за Солнцем в сторону летнего полушария.
Полярные пояса высокого давления существуют весь год, однако, летом они сокращаются, а зимой, наоборот, расширяются. Круглый год области пониженного давления сохраняются близ Экватора и в южном полушарии в умеренных широтах. В северном полушарии все происходит по-другому. В умеренных широтах северного полушария давление над материками сильно повышается и поле низкого давления как бы “разрывается”: сохраняется оно только над океанами в виде замкнутых областей пониженного атмосферного давления – Исландского и Алеутского минимумов. Над материками, где заметно повысилось давление, образуются зимние максимумы: Азиатский (Сибирский) и Северо-Американский (Канадский). Летом поле пониженного давления в умеренных широтах северного полушария восстанавливается. При этом над Азией формируется обширная область пониженного давления. Это – Азиатский минимум.
В поясе повышенного атмосферного давления – тропиках – материки нагреваются сильнее океанов и давление над ними ниже. Из-за этого над океанами выделяют субтропические максимумы:
Несмотря на крупномасштабные сезонные изменения своих показателей, пояса пониженного и повышенного атмосферного давления Земли – образования довольно устойчивые.
Мы уже знаем, как рассчитать давление в жидкости по формуле $p=
ho gh$, из которой видно, что давление зависит от ее плотности и высоты столба жидкости.
Так как жидкость мало подвержена сжатию, ее плотность на различных глубинах практически одинакова (рисунок 1). Соответственно, мы можем считать плотность жидкости постоянной и учитывать только изменение глубины/высоты.
Рисунок 1. Постоянство плотности жидкости и изменение плотности воздуха
Но газы, в отличие от жидкости, легко поддаются сжатию. Можно сказать, что чем сильнее газ сжат, тем больше его плотность и тем более сильное давление он производит.
Напомним, что нижние слои атмосферы наиболее плотные. Какова же величина атмосферного давления считается приемлемой и как изменение атмосферного давления влияет на нас?
Уменьшение давления с увеличением высоты
Зависимость давления воздуха от высоты намного сложнее, чем зависимость давления жидкости от высоты ее столба.
Как объяснить, что атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты подъема над уровнем Земли?Наша атмосфера неоднородна, и давление воздуха вблизи поверхности Земли максимально. С высотой оно будет уменьшаться. Почему так происходит?
Поэтому если вы полетите на воздушном шаре или вздумаете подняться в горы, то давление воздуха с высотой будет только уменьшаться.
Нормальное атмосферное давление
Наиболее заселенными участками Земли считаются равнины (до 500 м над уровнем моря), поэтому нам особенно важно знать величину атмосферного давления, приближенную к этим отметкам высоты над уровнем моря (рисунок 2).
Рисунок 2. Распределение население по высоте над уровнем моря
Какое атмосферное давление называют нормальным?Все эксперименты и опыты показали, что атмосферное давление в местах, расположенных на уровне моря, приблизительно равно 760 мм рт. ст. Именно эту величину атмосферного давления и назвали «нормальным атмосферным давлением».
Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой $760 space мм$ при температуре $0 degree C$, называется нормальным атмосферным давлением.
Нормальное атмосферное давление в паскалях
Рассчитаем нормальное атмосферное давление в паскалях. В прошлых уроках мы выяснили, что $1 space мм space рт. space ст. = 133.3 space Па$.
$760 cdot 133.3 space Па approx 101 space 308 space Па approx 1013space гПа$.
Величина атмосферного давления в горах
Это давление считается нормальным, но будет ли оно таким, если подняться высоко в горы? Или на крышу небоскреба?
При подъеме на каждые 12 метров атмосферное давление уменьшается на 1 мм рт. ст., что можно с легкостью проверить с помощью барометра-анероида (или высотомера) и многоэтажного здания (рисунок 3).
Рисунок 3. Уменьшение давления на 1 мм рт. ст. каждые 12 метров
Подобные расчеты на практике помогают ориентироваться в пространстве, определять положение заданных объектов относительно уровня Мирового океана (как вы знаете, данный уровень принят как стандартный нуль для отсчета любой высоты на Земле).
Интересные факты
Тело человека приспособлено к атмосферному давлению, но плохо переносит его понижение. При подъеме на такие высокие горы, (примерно с 4000 м, а иногда и ниже) многие люди начинают чувствовать себя плохо, появляются приступы «горной болезни»: становится трудно дышать, из ушей и носа нередко идет кровь, можно даже потерять сознание.
И все же люди приспосабливаются и к таким непростым условиям, например, в мире есть несколько стран (Боливия, Мексика, Перу, Эфиопия, Афганистан), в которых большинство населения проживают на высоте свыше 1000 м над уровнем моря.
В Тибете граница обитания человека превышает 5000 м над уровнем моря. Потоси — город, который еще во времена Инков являлся крупнейшим месторождением серебра в Южной Америке, — построен на высоте 4090 метров и имеет население около 160 тысяч человек. Это один из самых высокогорных городов на земном шаре.
Упражнения
Почему воздушный шарик, наполненный водородом, при подъеме над Землей увеличивается в объеме?
Изнутри на оболочку воздушного шарика оказывает давление водород. При подъеме это давление изменяться не будет. А вот давление воздуха (атмосферное давление) с подъемом шарика будет становиться меньше.
Когда шарик находится у поверхности Земли, то давление газа внутри него и атмосферное давление уравновешивают друг друга. При подъеме атмосферное давление будет уменьшатся — равновесие нарушится. Давление водорода внутри шарика станет больше давления воздуха снаружи. Это и приведет к увеличению размеров воздушного шарика.
Упражнение №2
У подножия горы барометр показывает 760 мм рт. ст., а на вершине 722 мм рт. ст. Какова примерно высота горы?
Дано:$p_1 = 760 space мм space рт. space ст.$$p_2 = 722 space мм space рт. space ст.$
$h — ?$
Посмотреть решение ответ
Сначала вычислим разницу атмосферного давления у подножия горы и на ее вершине:$Delta p = p_1 space − space p_2$,$Delta p = 760 space мм space рт. space ст. space − space 722 space мм space рт. space ст. = 38 space мм space рт. space ст.$
Мы знаем, что атмосферное давление при подъеме на каждые $12 space м$ уменьшается на $1 space мм space рт. space ст.$ У нас же давление уменьшилось на $38 space мм space рт. space ст.$ Значит, мы можем вычислить высоту горы:$h = Delta p cdot 12$,$h = 38 space мм space рт. space ст. cdot 12 = 456 space м$.
Ответ: $h = 456 space м$.
Упражнение №3
Выразите нормальное атмосферное давление в гектопаскалях ($гПа$).
$1 space мм space рт. space ст. = 133.3 space Па = 1.333 space гПа$.
$p = 760 cdot 1.333 space гПа approx 1013 space гПа$.
Упражнение №4
При массе $60 space кг$ и росте $1.6 space м$ площадь поверхности тела человека равна примерно $1.6 space м^2$. Рассчитайте силу, с которой атмосфера давит на человека (при нормальном атмосферном давлении).
Для того, чтобы рассчитать силу, при вычислениях нам необходимо использовать величину нормального атмосферного давления, выраженную в паскалях: $p = 760 cdot 133.3 space Па = 101 space 308 space Па$.
Дано:$p = 760 space мм space рт. space ст.$$S = 1.6 space м^2$
СИ:$p = 101 space 308 space Па$.
$F — ?$
Посмотреть решение и ответ
Выразим из этой формулы силу, с которой атмосфера давит на человека, и рассчитаем ее:$F = pS$,$F = 101 space 308 space Па cdot 1.6 space м^2 = 162 space 092.8 space Н approx 162 space кН$.
Ответ: $F approx 162 space кН$.
Упражнение №5
Высота самой высокой точки на планете, горы Эверест, составляет приблизительно $8800 space м$ над уровнем моря. Какого же будет атмосферное давление на вершине горы?
Дано:$h = 8800 space м$$p = 760 space мм space рт. space cт.$
$p_1 — ?$
Обозначим разницу давлений: $Delta p = p_2 space − space p_1$, где:$p_2$ — давление у основания горы (или $p$),$p_1$ — давление на вершине горы.
Искомое давление:$p_1 = p space − space Delta p$,$p_1 = 760 space мм. space рт. space ст. space − space 733 space мм. space рт. space ст. = 27 space мм. space рт. space ст.$
Ответ: $p_1 = 27 space мм. space рт. space ст.$
Задание
С помощью барометра-анероида измерьте атмосферное давление на первом и последнем этажах здания школы. Определите по полученным данным расстояние между этажами.
Чтобы выполнить это задание, измерьте давление на первом этаже школы ($p_1$) и давление на последнем этаже школы ($p_2$). Значения фиксируйте в мм рт. ст.
Воспользуйтесь тем фактом, что каждые 12 метров атмосферное давление уменьшается на 1 мм.
Для начала вспомним пройденное вами на уроках географии: что же такое атмосфера (рисунок 1) и каково ее строение?
Атмосфера — это воздушная оболочка Земли, состоящая из нескольких слоев (ионосфера, термосфера, стратосфера и тропосфера), которые простираются на несколько тысяч километров в высоту.
Рисунок 1. Строение атмосферы Земли
Основная масса воздуха находится в нижнем слое — тропосфере. Как вы знаете, наиболее плотный и сжатый воздух находится именно в тропосфере, так как количество молекул в этом слое больше. А чем выше слой, тем воздух более разреженный.
Другими словами, плотность атмосферы с высотой уменьшается. Но почему атмосфера не улетает в космос? Почему не оседает на поверхность Земли? Сейчас мы найдем ответы на эти интересные вопросы.
Вес воздуха
Как и на любое тело на Земле, на воздух действует сила тяжести. Соответственно, мы можем сказать, что воздух имеет свой вес. Как же его определить? Для этого нам нужно знать его массу (вспоминаем формулу $P=gm$).
Как можно определить массу воздуха?Чтобы найти массу воздуха, рассмотрим интересный опыт (рисунок 2). У нас есть открытый стеклянный шар. Положим его на чашу весов и уравняем со второй чашей, на которую поставим гири. Теперь весы находятся в равновесии (рисунок 2, а).
Рисунок 2. Опыт по определению массы воздуха
Теперь закроем шар зажимом и с помощью насоса удалим из него воздух. Отсоединим насос, плотно закрыв шар (рисунок 2, б).
Теперь снова поставим шар на весы. На рисунке 2, в мы видим, что равновесие весов нарушилось и пустой шар весит меньше гирь на другой чаше. Теперь мы можем выровнять чаши весов с помощью дополнительных гирь. Получается, что масса воздуха, заполнявшего шар, равна массе дополнительных гирь.
Проводя подобные опыты, ученые выяснили, что масса воздуха объемом $1 space м^3$ при температуре $0 degree C$ и при нормальном атмосферном давлении составляет $1.29 space кг$.
Атмосферное давление и воздушная оболочка Земли
Что же такое «атмосферное давление»? Вследствие чего оно создается?
Так как сила тяжести действует на все слои атмосферы, верхние слои сжимают нижние. Поэтому нижний воздушный слой, прилегающий к Земле, сжат больше всего (рисунок 3). Согласно закону Паскаля этот слой передает производимое на него давление одинаково по всем направлениям.
В результате этого земная поверхность и все тела, находящиеся на ней, испытывают давление всех слоев воздуха или испытывают атмосферное давление.
Рисунок 3. Изменения давления воздуха с высотой
Атмосферное давление — это давление всей толщи воздуха, которое испытывает земная поверхность и все находящиеся на ней тела.
Как мы уже знаем, молекулы газов, составляющих атмосферу Земли (21% кислорода, 78% азота, 1% другие газы), находятся в беспорядочном и непрерывном движении, поэтому они не падают на поверхность Земли. Но тогда почему они не улетают в космическое пространство?
Из всего выше сказанного, логично предположить, что из-за действия силы тяжести газ в закрытом сосуде будет иметь неодинаковую плотность: внизу сосуда плотность будет больше, чем в верхних его частях; давление на дно будет больше, чем вверху.
Однако это различие в плотности будет столь мало, что его почти всегда можно не учитывать. Атмосфера же простирается на несколько тысяч километров — различия в плотности воздуха будут существенными.
Опыты
Рассмотрим ряд опытов, которые демонстрируют явление атмосферного давления.
Опыт №1
Один из интереснейших опытов, доказывающих существование атмосферного давления, осуществил немецкий физик Отто фон Герике в далеком 1654 году в городе Магдебурге.
Он сложил вместе два металлических полушария и выкачал из полости между ними весь воздух. Восемь пар лошадей тянули в разные стороны, пытаясь разорвать полушария, но атмосферное давление так сильно прижало их друг к другу, что они так и остались сцепленными. Когда же внутрь полушарий снова запустили воздух, они распались без единого внешнего усилия.
Опыт №2
На рисунке 4 изображена стеклянная трубка с расположенным внутри нее поршнем. Трубка частично опущена в воду. Если мы начнем поднимать поршень, то за ним будет подниматься вода. Почему так происходит?
Рисунок 4. Трубка с поршнем, частично погруженная в воду
При подъеме поршня между ним и водой образуется безвоздушное пространство, в которое поднимается вода под давлением воздуха снаружи.
Какое физическое явление мы используем, набирая лекарства пипеткой? То же самое атмосферное давление, что и в опыте с трубкой и поршнем. Именно по такому принципу работают не только пипетки, но и шприцы, насосы.
Опыт №3
Теперь возьмем небольшой сосуд. Закроем его пробкой, в которую вставлена трубка с краном. Откачаем из этого сосуда воздух и закроем кран. Опустим конец трубки в воду (рисунок 5).
Рисунок 5. Поступление воды внутрь сосуда пол действием атмосферного давления
Когда мы откроем кран, вода с напором брызнет внутрь сосуда. Произойдет это под действием атмосферного давления, ведь оно больше давления разреженного воздуха в сосуде.
Применение атмосферного давления в природе
Атмосферное давление также используется животными в дикой природе.
Например, мухи и древесные лягушки могут держаться на вертикальных поверхностях благодаря маленьким присоскам, в которых создается разрежение, и атмосферное давление удерживает присоску на поверхности.
Слон же использует атмосферное давление, когда пьет: он опускает хобот и втягивает воздух. Под действием атмосферного давление хобот наполняется водой.
Как для объяснения явлений, изображенных на рисунках 4 и 5, используется закон Паскаля?
На рисунке 4 при подъеме поршня между ним и водой образуется безвоздушное пространство. Под действием атмосферного давления, которое по закону Паскаля передается в жидкости одинаково по всем направлениям, вода поднимается за поршнем.
На рисунке 5 у нас атмосферное давление по закону Паскаля передается воде в трубке. Под его действием она устремляется вверх, так как давление в закрытом сосуде меньше атмосферного.
Чему равен вес воздуха объемом $1 space м^3$?
$P — ?$
Выразим массу через плотность и объем:$m =
ho V$.
Ответ: $P approx 13 space Н$.