Что такое атмосферное давление

Приветствую всех любителей географии! Сегодня я буду говорить об атмосферном давлении. Из данной статьи Вы узнаете, что такое атмосферное давление, как его измеряют, как оно меняется и какие этому причины. 

Атмосферное давление – это давление атмосферного воздуха на предметы, которые в нем находятся, и на поверхность Земли. Атмосферный воздух Земли находится в постоянном движении.

Перемещение воздуха мы ощущаем в виде ветра, который от экватора переносит тепло к полюсам и влагу от моря к суше, где она выпадает в виде дождя.

Солнце – это единственный источник энергии, который вызывает движение атмосферы.

Давление воздуха измеряется в миллибарах (мбар), гектопаскалях (гПа) и миллиметрах ртутного столбика.

Среднее (или нормальное) атмосферное давление на уровне моря на широте 45°, в среднем составляет 1013,2 мбар (гПа) или 760 мм рт. ст. по барометру.

Плотность и давление воздуха с высотой уменьшаются. Величина давления на высоте 5,5 км всего лишь составляет 500 мбар, или половину от нормального.

Этот перепад давления (как по горизонтали, так и по вертикали) называется градиентом давления.

Воздух, к средине XVII века, считался невесомым и невидимым. Итальянский ученый Торричелли, в 1642 году, впервые доказал, что столп воды, высотой приблизительно 10,3 м, уравновешивает атмосферное давление вблизи земной поверхности.

Поскольку ртуть в 13,6 раз тяжелее воды, то атмосферное давление уравновешивается столбом ртути высотой 76 см.

Наполненная ртутью до отметки 76 см трубка, которая перевернута открытым концом в посудину с ртутью, была названа барометром (от греч. «барос» — вес).

Но если у атмосферы есть вес и она оказывает давление, тогда его величина должна быть на разных высотах разной.

Пьере в 1646 году, во Франции, при помощи ртутного барометра установил, что давление на вершине горы меньше, чем у ее подножья, то есть, как я писала выше, с высотой давление атмосферы уменьшается.

Атмосфера на сотни километров простирается вверх, но основной вес воздуха сосредоточен в довольно таки тонком слое.

Половина атмосферной массы находится между морским уровнем и высотой 5-6 км, в слое до 16 км – сосредоточено 90% ее массы, а в слое до 30 км – 99%.

Другими словами (повторюсь еще раз) с высотой плотность воздуха быстро уменьшается. И поэтому, 1 м³ воздуха на уровне моря весит 1033г, на высоте 12 км – 319 г, а на высоте 40 км – всего лишь 4г.

Около земной поверхности на 1 см² площади, атмосфера давит с силой, которая равна 1033г, а на 1 м² – уже 10 333 кг.

Таким образом, на тело взрослого человека давит вес, который равен 12-15 тыс. кг, или 12-15 т, а на ладонь руки – 150 кг.

Но человек этого веса не ощущает, потому что внешнее давление уравновешивается давлением воздуха внутри тела.

Жизнь на Земле приспособлена именно для этого давления, и поэтому, если мы поднимаемся на большие высоты, наше самочувствие ухудшается, это происходит из-за недостатка кислорода, и из-за низкого давления.

Нам известен тот факт, что любая жидкость закипает быстрее при низком атмосферном давлении. На высоте около 20 км она закипает при температуре 37°С.

На такой высоте закипит и кровь (потому как температура тела человека составляет около 37°, малейший перегрев и все). Именно поэтому в полетах космонавтов помещают в герметично закрытые кабины и скафандры, создавая для них особенные физиолого-гигиенические условия.

Барометрический уровень – это расстояние, на которое необходимо опустится или подняться, для того, чтобы давление изменилось на 1 миллибар. Он равен 8 метрам в приземном шаре.

Это обозначает следующее: давление снижается на 1 мб, через каждые 8 м. В слое 4-6 км этот уровень равен 13 м, а в шаре 12-16 км – 40 м.

Также величина барометрического уровня еще зависит от температуры воздуха.

Неравномерный нагрев земной поверхности, которая, в свою очередь, нагревает воздух, создает разницу в атмосферном давлении.

Поскольку холодный воздух плотнее, он опускается вниз, тем самым создавая область высокого давления.

Ветер – это перемещение воздуха из областей с высоким давлением к участкам с низким давлением.

Ветер переносит воздух различной температуры и давления из одной области в другую, вызывая скопление воздуха на отдельных участках, это приводит к увеличению его плотности и возникновению новых градиентов давления.

Надеюсь, мы достаточно разобрали вопрос «что такое атмосферное давление?». И эта статья Вам помогла в этом. Желаю Вам, дорогие читатели, хорошего настроения и успехов в жизни и познании новых научных вершин! До встречи в новых статьях!

Атмосферное давление — это… Что такое Атмосферное давление?

Эксперимент XVII века. Две металлические полусферы, между которыми откачали воздух, не смогли разделить две восьмёрки лошадей, которые одновременно тянули их в разные стороны.

Атмосферное давление — давление атмосферы на все находящиеся в ней предметы и Земную поверхность. Атмосферное давление создаётся гравитационным притяжением воздуха к Земле. Атмосферное давление измеряется барометром. Нормальным атмосферным давлением называют давление на уровне моря при температуре 15 °C. Оно равно 760 мм рт.ст. (Международная стандартная атмосфера — МСА, 101 325 Па).

История

Наличие атмосферного давления привело людей в замешательство в 1638 году, когда не удалась затея герцога Тосканского украсить сады Флоренции фонтанами — вода не поднималась выше 10,3 метров. Поиски причин этого и опыты с более тяжелым веществом — ртутью, предпринятые Эванджелистой Торричелли привели к тому, что в 1643 он доказал, что воздух имеет вес

[1]. Совместно с В. Вивиани, Торричелли провёл первый опыт по измерению атмосферного давления, изобретя трубку Торричелли (первый ртутный барометр) — стеклянную трубку, в которой нет воздуха. В такой трубке ртуть поднимается на высоту около 760 мм^[2].

Изменчивость и влияние на погоду

На земной поверхности атмосферное давление изменяется от места к месту и во времени. Особенно важны определяющие погоду непериодические изменения атмосферного давления, связанные с возникновением, развитием и разрушением медленно движущихся областей высокого давления (антициклонов) и относительно быстро перемещающихся огромных вихрей (циклонов), в которых господствует пониженное давление. Отмечены колебания атмосферного давления на уровне моря в пределах 641 — 816

мм рт. ст.^[3] (внутри смерча давление падает и может достигать значения 560 мм ртутного столба)^[4].

Атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты, поскольку оно создаётся лишь вышележащим слоем атмосферы. Зависимость давления от высоты описывается т. н. барометрической формулой.

На картах давление показывается с помощью изобар — изолиний, соединяющих точки с одинаковым приземным атмосферным давлением, обязательно приведенным к уровню моря.

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

1 гПа = 0,75 мм рт. ст. Или 1 мм рт. ст. = 1,333 гПа (133,322 Па).

Стандартное давление

В химии стандартным атмосферным давлением с 1982 года по рекомендации IUPAC считается давление ровно 100 кПа^[5]. атмосферное давление является одной из наиболее существенных характеристик состояния атмосферы. В покоящейся атмосфере давление в любой точке равно весу вышележащего столба воздуха с единичным сечением.

В системе СГС 760 мм рт. ст. эквивалентно 1013,25 мб. Основной единицей давления в системе СИ, служит паскаль [Па]; 1 Па= 1 Н/м

2. В системе СИ давление 1013,25 мб эквивалентно 101325 Па или 101.3 кПа или 0,1 МПа

Уравнение статики выражает закон изменения давления с высотой: -∆p=gρ∆z, где: p — давление, g — ускорение свободного падения, ρ — плотность воздуха, ∆z — толщина слоя. Из основного уравнения статики следует, что при увеличении высоты (∆z>0) изменение давления отрицательное, то есть давление уменьшается. Основное уравнение статики применимо только для очень тонкого (бесконечно тонкого) слоя воздуха ∆z.

Барическая ступень

Высота, на которую надо подняться или опуститься, чтобы давление изменилось на 1 гПа (гектопаскаль), называется барической (барометрической) ступенью. Барической ступенью удобно пользоваться при решении задач, не требующих высокой точности, например для оценки давления по известной разности высот. Из основного закона статики барическая ступень (h) равна: h=-∆z/∆p=1/gρ [м/гПа]. При температуре воздуха 0 °C и давлении 1000 гПа, барическая ступень равна 8 м/гПа. Следовательно, чтобы давление уменьшилось на 1 гПа нужно подняться на 8 метров.

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

Приведение к уровню моря

Приведение давления к уровню моря производится на всех метеостанциях, посылающих синоптические телеграммы. Чтобы давление было сравнимо на станциях, расположенных на разных высотах, на синоптические карты наносится давление, приведённое к единой эталонной отметке — уровню моря. При приведении давления к уровню моря используют сокращенную формулу Лапласа: z₂-z₁=18400(1+λt)lg(p₁/p₂). То есть, зная давление и температуру на уровне z₂ можно найти давление (p₁) на уровне моря (z₁=0).

Вычисление давления на высоте h по давлению на уровне моря P_o и температуре воздуха T:

где P_o — давление Па на уровне моря [Па]; M — молярная масса сухого воздуха 0,029 [кг/моль]; g — ускорение свободного падения 9,81 [м/с²]; R- универсальная газовая постоянная 8,31 [Дж/моль К]; T — абсолютная температура воздуха [К], T = t + 273, где t — температура в °C; h — высота [м].

На небольших высотах каждые 12 м подъёма уменьшают атмосферное давление на 1 мм рт.ст. На больших высотах эта закономерность нарушается^[1].

См. также

Примечания

Ссылки

Атмосферное давление, его виды и единицы измерения

Определение атмосферного давления весьма просто — это давление атмосферы на объекты, что находятся в ней, и на поверхность планеты. Другими словами, атмосферное давление — это давление отдельно взятого столба воздуха, что находится сверху, с площадью 1 метр квадратный.

Измерение атмосферного давления

Единицами измерения давления являются паскали, бары и миллиметры ртутного столба. Последнее применяется в барометрах (специальных измерительных приборах) и очень понятно обычным людям, поскольку барометрами пользуются многие. Многие знают, что 760 мм ртутного столба является нормальным давлением (таково атмосферное давление на уровне моря, потому оно и принято за норму). Только стоит добавить, что нормальным оно считается при температуре 0 °C.

Другая популярная единица измерения, часто применяемая в физике — паскали. Значение в 101325 Па называется нормальным давлением и эквивалентно 760 мм ртутного столба.

Ну а последняя единица измерения — бары. 1 бар = 100000 Па. В таком случае нормальным считается давление в 1,01325 бар.

Для упрощения подсчётов, в химии используется понятие стандартное атмосферное давление. Оно почти равно нормальному — 100000 Па (100 кПа) или 1 бар.

Нормальное атмосферное давление

760 мм ртутного столба барометра при температуре 0 °C — это нормальное давление. Именно такие значения выдаёт прибор на уровне моря. Именно от этого значения обычно и отталкиваются, приняв его за стандарт.

Кто-то слышал выражение одна атмосфера или три атмосферы, к примеру? Так вот, атмосферой в данном случае называют нормальное давление (то, о котором мы говорили выше). А вот давление, равное трём атмосферам, уже никак нормальным не назовёшь, ведь оно в три раза превышает норму.

Влияние атмосферного давления на погоду

Благодаря колебаниям атмосферного давления можно делать выводы о том, какая погода ожидается в ближайшем будущем. Правда, подобные прогнозы не могут похвастаться абсолютной точностью, поскольку зависит погода от многих параметров. К тому же, для разных регионов Земли характерно разное давление, из-за чего точный прогноз затруднителен.

Однако, определить ожидаемую погоду по показателям давления может любой человек. Так, если давление опускается ниже нормы, следует ожидать пасмурную, дождливую погоду. А если атмосферное давление поднимается выше нормы, следует ожидать солнечную погоду. Всё просто, не правда ли?

Правда, стоит понимать, что зимой ситуация несколько иная. Понижение давления говорит о повышенной влажности (возможно, будет снег), ожидается потепление. А повышение давления сулит нам ясную погоду, из-за чего стоит ожидать похолодания.

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.

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 — это… Что такое АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ?



АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ

АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ

(Atmospheric pressure) — сила, с которой воздух давит на земную поверхность и на поверхность всех находящихся в нем тел. А. Д. на данном уровне равно весу вышележащего столба воздуха; на уровне моря, в среднем, около 10 334 кг на 1 м2. А. Д. не остается постоянным; оно изменяется главным образом от изменений температуры и в зависимости от восходящих и нисходящих потоков воздуха, связанных с общей циркуляцией воздуха в атмосфере; с высотой оно уменьшается. Так наз. нормальное А. Д. — давление атмосферы, уравновешиваемое весом ртутного столба высотою 760 мм. В метеорологии «нормальным» давлением принято сейчас давление в 1000 миллибар.

Самойлов К. И. Морской словарь. — М.-Л.: Государственное Военно-морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941

Атмосферное давление

численно равно силе, с которой воздух давит на единицу площади земной поверхности. За нормальное атмосферное давление принимают давление земной атмосферы, уравновешиваемое давлением ртутного столба высотой 760 мм (на уровне моря на широте 45° и при температуре 0°С).

EdwART. Толковый Военно-морской Словарь, 2010

.

• АТМОСФЕРА
• АТМОСФЕРНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Смотреть что такое «АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ» в других словарях:

• АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ — АТМОСФЕРНОЕ давление, давление атмосферы воздуха на находящиеся в нем предметы и на земную поверхность. В каждой точке атмосферы атмосферное давление равно весу вышележащего столба воздуха; с высотой убывает. Среднее атмосферное давление на… …   Современная энциклопедия

• Атмосферное давление — АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ, давление атмосферы воздуха на находящиеся в нем предметы и на земную поверхность. В каждой точке атмосферы атмосферное давление равно весу вышележащего столба воздуха; с высотой убывает. Среднее атмосферное давление на… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

• Атмосферное давление — давление, оказываемое атмосферой на все находящиеся в ней предметы я на земную поверхность. Определяется в каждой точке атмосферы массой вышележащего столба воздуха с основанием, равным единице. Над уровнем моря при температуре 0°С на широте 45°… …   Экологический словарь

• АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ — давление атмосферного воздуха на находящиеся в нем предметы и на земную поверхность. В каждой точке атмосферы атмосферное давление равно весу вышележащего столба воздуха; с высотой убывает. Среднее атмосферное давление на уровне моря эквивалентно …   Большой Энциклопедический словарь

• атмосферное давление — Абсолютное давление околоземной атмосферы. [ГОСТ 26883 86] атмосферное давление Ндп. барометрическое давление давление дня Абсолютное давление околоземной атмосферы. [ГОСТ 8.271 77] Недопустимые, нерекомендуемые барометрическое давлениедавление… …   Справочник технического переводчика

• Атмосферное давление — давление атмосферного воздуха на находящиеся в нем предметы и на земную поверхность. В каждой точке атмосферы А. д. равно весу вышележащего столба воздуха; с высотой убывает. Среднее А. д. на уровне моря эквивалентно давлению рт. ст. высотой в… …   Российская энциклопедия по охране труда

• атмосферное давление — Давление, оказываемое весом атмосферы на земную поверхность. Syn.: давление воздуха …   Словарь по географии

• Атмосферное давление — гидростатическое давление, оказываемое атмосферой на все находящиеся в ней предметы. В каждой точке определяется весом вышележащего столба воздуха и убывает с высотой: на высоте 5 км, например, составляет половину от нормального, за которое… …   Энциклопедия техники

• АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ — сила, с к рой окружающий со всех сторон землю воздух давит на ее поверхность и на все тела, находящиеся на этой поверхности. А. д. изменяется в зависимости от положения данной точки по отношению к уровню моря: чем выше расположена точка над… …   Технический железнодорожный словарь

• Атмосферное давление — – абсолютное давление околоземной атмосферы. [ГОСТ 26883 86, ГОСТ 8.271 77] Рубрика термина: Общие термины Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги, Автотехни …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов