Какое атмосферное давление на уровне моря. Какое нормальное атмосферное давление для человека

Наша Земля имеет атмосферу, оказывающую давление на все, что находится внутри нее. В 1634 году итальянский ученый Торричелли первым определил величину, которой равно атмосферное давление. Влияние на человека его изменений изучают ученые самых разных специальностей. Как оказалось, атмосферное давление зависит от температуры, плотности воздуха, высоты, силы притяжения, широты местности. Оно подвержено постоянным колебаниям.

Какое атмосферное давление считается нормальным? Чему оно равно? Физики отвечают: 760 миллиметрам ртутного столба. Измерение должно проводиться точно на уровне моря, а температура должна соответствовать 15 градусам.

На квадратный сантиметр тела нормальное давление действует как вес, равный 1,033 кг, но мы его не замечаем. Это потому, что газы воздуха растворены в тканевых жидкостях. Они полностью уравновешивают давление атмосферы. Нарушение равновесия при переменах погоды воспринимается как ухудшение самочувствия. Какое атмосферное давление считается нормальным? Очевидно, то, которое не оказывает отрицательного влияния на организм. По словам медиков, оно равно 750 мм. рт. ст.

Однако люди, проживающие в местах ниже или выше уровня моря в условиях постоянно повышенного или пониженного давления, адаптируясь, хорошо его переносят. Поэтому, какое атмосферное давление считается нормальным для здоровья, зависит также от нашей адаптации.

Отрицательное влияние оказывает не столько само атмосферное давление, сколько его быстрые изменения. Падения или подъемы давления вызывают ухудшение самочувствия, проблемы с сердцем. Нормальное атмосферное давление для человека неощутимо. Но при быстром изменении его воздух, находящийся в различных полостях тела, действует на барорецепторы внутренних органов. У части людей появляется недомогание, боли в суставах, наблюдаются скачки давления и другие неприятные явления.

Например, болят барабанные перепонки, беспокоят боли в животе. Это бывает вызвано тем, что воздух, находящийся в полостях тела, давит на их стенки. Особенно это ощущается во время циклонов. Антициклоны обладают меньшим отрицательным влиянием на организм.

Могут появиться боли в сердце, приступы сердцебиения, нарушения сердечного ритма. Головокружение, сердечные боли, затруднение дыхания – вот самые типичные жалобы. Нервная система реагирует повышенной тревожностью, раздражительностью. У некоторых людей повышается агрессивность, конфликтность. Виной всему импульсы, поступающие от барорецепторов в мозг во время перемены атмосферного давления.

Зависимость самочувствия от погоды – вот что такое метеозависимость. Она наиболее выражена у людей с хроническими заболеваниями сосудов, сердца, легких и суставов.

Какое атмосферное давление считается нормальным в вашей местности, можно узнать на метеостанции. Обычно же метеорологи при составлении прогнозов давление в каждой конкретной точке приводят к давлению на уровне моря по специальной формуле.

Изменение давления атмосферы имеет особенное значение при подъеме на большую высоту. Высоко в горах уменьшается парциальное давление кислорода. Это ведет к снижению насыщенности им крови и развитию гипоксии ‑ высотной, или горной, болезни. На большой высоте может развиться отек легких, приводящий при отсутствии лечения к смерти.

При разгерметизации кабины самолета на большой высоте резкое падение давления ведет к тому, что все жидкости человеческого организма закипают. Развивается воздушная эмболия сосудов, параличи, парезы и инфаркты различных органов.

Атмосферное давление необходимо учитывать не только при подъеме на большую высоту, но также при работах, связанных с переходом в среду с пониженным или повышенным давлением. Для этого пользуются специальными кессонными камерами. Нарушение техники безопасности во время работы в них может приводить к кессонной болезни.

Если вы страдаете метеозависимостью, следите за прогнозами погоды. Вовремя принятые медикаменты позволят вам легче перенести скачки атмосферного давления.

Наталья Иванова

Норма атмосферного давления для человека — важное условие его здоровья. Ведь все органы и системы развиваются, адаптируясь к определенному давлению воздушных масс, и оптимально могут функционировать только при нем. Люди с ослабленным здоровьем, особенно пожилые, остро ощущают на себе влияние погодных катаклизмов. Из-за них страдают примерно 30% мужчин и 50% женщин.

Влияние атмосферного давления на организм значительно. Тело взрослого человека испытывает колоссальный вес воздушной массы — примерно 15,5 тонн. Но он не ощущается, так как это внешнее давление уравновешивается внутренним давлением воздуха, которым наполнены все органы.

Для человека норма атмосферного давления — 750-760 мм ртутного столба. Таково давление воздуха на уровне моря при температуре 0 °С на широте 45°. Но это, конечно, в идеале. Показатели удерживаются в таком диапазоне весьма редко, поскольку рельеф планеты отнюдь не ровный.

Влияние атмосферного давления на здоровье человека очень велико. Атмосфера — динамично изменяющаяся среда, в которой то и дело происходят изменения. Если они незначительны, человек их не чувствует. Чем плавнее перемены в атмосфере, тем легче организм адаптируется к ним. Но есть метеозависимые люди, самочувствие которых существенно ухудшается при значительных колебаниях воздушной среды.

Наиболее неблагоприятны резкие скачки давления, происходящие за короткое время. Существует зависимость артериального давления от атмосферного, поэтому его колебания в первую очередь ощущают те, кто страдает сердечно-сосудистыми заболеваниями. При стремительном подъеме давления воздушных масс повышается содержание в крови растворенных газов, в основном азота. А при резком падении образуется их избыток. Они закупоривают сосуды и провоцируют развитие многих патологий.

ВНИМАНИЕ!

Многие наши читатели для ЛЕЧЕНИЯ ГИПЕРТОНИИ и чистки СОСУДОВ активно применяют широко известную методику на основе натуральных ингредиентов, открытую Еленой Малышевой. Советуем обязательно ознакомиться.

Кроме гипертоников и гипотоников, людьми-барометрами можно назвать тех, чьими диагнозами являются:

• атеросклероз сосудов головного мозга, сердца, нижних конечностей;
• хронические заболевания бронхов, легких;
• аллергии;
• нарушения нервной системы;
• остеохондроз;
• ревматизм.

• люди, часто испытывающие сильные стрессы, физические нагрузк

Артериальное давление от высоты над уровнем моря

сайт учителя географии

Ефрем овой Ольги Александровны

Определение атмосферного давления в зависимости от высоты

Известно, что на высоте 2205 метров над уровнем моря атмосферное давление составляет 550 мм ртутного столба . Определите атмосферное давление на высоте:

а) 3 255 метров над уровнем моря

б) 0 метров над уровнем моря

Нам известно, что при изменении высоты на 10 ,5 метров атмосферное давление изменяется на 1 мм рт. ст . Причём, при увеличении высоты атмосферное давление понижается, а при уменьшении — повышается.

а) 1. Определим разницу высот: 3 255 м — 2205 м = 10 50 м

2. Определим разницу атмосферного давления : 1050 м : 10,5 м = 100 мм рт.ст.

3. Определим атмосферное давление на высоте 3 255 м: 550 мм рт.ст. — 100 мм рт.ст. = 450 мм рт.ст.

Ответ: на высоте 3 255 м атмосферное давление составляет 450 мм ртутного столба. .

б) 1. Определим разницу высот: 2205 м — 0 м = 2205 м

2. Определим разницу атмосферного давления : 2205 м : 10,5 м = 210 мм рт. ст.

3. Определим атмосферное давление на высоте 0 м : 550 мм рт.ст. + 210 мм рт. ст. = 760 мм рт. ст.

Ответ: на высоте 0 м атмосферное давление составляет 760 мм ртутного столба.

Из курса физики хорошо известно, что с повышением высоты над уровнем моря атмосферное давление падает. Если до высоты 500 метров никаких значительных изменений этого показателя не наблюдается, то при достижении 5000 метров атмосферное давление уменьшается почти вдвое. С уменьшением атмосферного давления падает и парциальное давление кислорода в воздушной смеси, что моментально сказывается на работоспособности человеческого организма. Механизм этого воздействия объясняется тем, что насыщение крови кислородом и его доставка к тканям и органам осуществляется за счёт разности парциального давления в крови и альвеолах лёгких, а на высоте эта разница уменьшается.

Барометрическое давление в мм	760	720	480	432	385	335	288	240
Высота, соответствующая давлению в мм		500	3500	4500	5400	6500	7700	8900
Давление кислорода в мм	160	152	100	90	80	70	60	50
Насыщенность крови кислородом в %	100	96	94	93	92	90	88	82

До высоты в 3500 — 4000 метров организм сам компенсирует нехватку кислорода, поступающего в лёгкие, за счёт учащения дыхания и увеличения объёма вдыхаемого воздуха (глубина дыхания). Дальнейший набор высоты, для полной компенсации негативного воздействия, требует использования лекарственных средств и кислородного оборудования (кислородный баллон).

Кислород необходим всем органам и тканям человеческого тела при обмене веществ. Его расход прямо пропорционален активности организма. Нехватка кислорода в организме может привести к развитию горной болезни, которая в предельном случае — отёке мозга или лёгких — может привести к смерти. Горная болезнь проявляется в таких симптомах, как: головная боль, отдышка, учащённое дыхание, у некоторых болезненные ощущения в мышцах и суставах, снижается аппетит, беспокойный сон и т. д.

Переносимость высоты очень индивидуальный показатель, определяемый особенностями обменных процессов организма и тренированностью.

Большую роль в борьбе с негативным влиянием высоты играет акклиматизация, в процессе которой организм учится бороться с недостатком кислорода.

• Первой реакцией организма на понижение давления является учащение пульса, повышение кровяного давления и гипервентиляция лёгких, наступает расширение капилляров в тканях. В кровообращение включается резервная кровь из селезёнки и печени (7 — 14 дней).

• Вторая фаза акклиматизации заключается в повышение количества производимых костным мозгом эритроцитов практически вдвое (от 4,5 до 8,0 млн. эритроцитов в мм3 крови), что приводит к лучшей переносимости высоты.

Благотворное влияние на высоте оказывает употребление витаминов, особенно витамина С.

Интенсивность развития горной болезни в зависимости от высоты.[1]

Высота, м	Признаки
800—1000	Высота переносится легко, однако у некоторых людей наблюдаются небольшие отклонения от нормы.
1000—2500	Физически нетренированные люди испытывают некоторую вялость, возникает легкое головокружение, учащается сердцебиение. Симптомов горной болезни нет.
2500—3000	Большинство здоровых неакклиматизированных людей ощущает действие высоты, однако ярко выраженных симптомов горной болезни у большинства здоровых людей нет, а у некоторых наблюдаются изменения в поведении: приподнятое настроение, излишняя жестикуляция и говорливость, беспричинное веселье и смех.
3000—5000	Проявляется острая и тяжело протекающая (в отдельных случаях) горная болезнь. Резко нарушается ритм дыхания, жалобы на удушье. Нередко возникает тошнота и рвота, начинаются боли в области живота. Возбужденное состояние сменяется упадком настроения, развивается апатия, безразличие к окружающей среде, меланхоличность. Ярко выраженные признаки заболевания обычно проявляются не сразу, а в течение некоторого времени пребывания на этих высотах.
5000—7000	Ощущается общая слабость, тяжесть во всем теле, сильная усталость. Боль в висках. При резких движениях — головокружение. Губы синеют, повышается температура, часто из носа и легких выделяется кровь, а иногда начинается и желудочное кровотечение. Возникают галлюцинации.

2. Рототаев П. С. Р79 Покоренные гиганты. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., “Мысль”, 1975. 283 с. с карт.; 16 л. ил.

Стандартное атмосферное давление на уровне моря считается 760 мм. ртутного столба. атмосферное давление может изменяться в зависимости от высоты точки измерения над уровнем моря. С увеличением высоты на каждые 11 метров, давление будет падать на 1 мм. ртутного столба.Называется это, по моему, барической ступенью.

Давление воды возрастает пропорционально с глубиной погружения в море. Связано это с тем, что вода мало сжимаема, следовательно, плотность ее практически неизменна. Воздух состоит из газов, легко сжимается, поэтому давление его высотой изменяется нелинейно.

Для идеального газа зависимость давления от высоты при постоянной температуре в поле силы тяжести описывается барометрической формулой. Реальная связь атмосферного давления с градиентом высоты имеет свои особенности. Следует учитывать влияние влажности воздуха, состава его газов, имеющих различную плотность, изменение силы тяжести с высотой.

Наглядное представление о распределении давления и температуры в земной атмосфере дают графики и таблицы (см. фото).

Для начала, давайте вспомним курс физики средней школы, где объясняется, почему и как изменяется атмосферное давление в зависимости от высоты. Чем выше расположена местность над уровнем моря, тем ниже там давление. Объяснить это очень просто: атмосферное давление указывает на силу, с которой давит столб воздуха на все, что находится на поверхности Земли. Естественно, что чем выше ты поднимешься, тем меньше будет высота воздушного столба, его масса и оказываемое давление.

Кроме того, на высоте воздух разрежен, в нем содержится гораздо меньшее количество газовых молекул, что тоже моментально сказывается на массе. И не нужно забывать, что с увеличением высоты воздух очищается от токсичных примесей, выхлопных газов и прочих «прелестей», в результате чего его плотность уменьшается, а показатели атмосферного давления падают.

Исследования показали, что зависимость атмосферного давления от высоты отличается следующим: повышение на десять метров вызывает снижение параметра на одну единицу. До тех пор, пока высота местности не превышает пятисот метров над уровнем моря, изменения показателей давления воздушного столба практически не ощущаются, но если подняться на пять километров, значения будут вдвое меньше оптимальных. Сила оказываемого воздухом давления также зависит от температуры, которая очень понижается при подъеме на большую высоту.

Для уровня АД и общего состояния человеческого организма очень важна величина не только атмосферного, но и парциального давления, которое зависит от концентрации в воздухе кислорода. Пропорционально уменьшению значений давления воздуха понижается и парциальное давление кислорода, что приводит к недостаточному снабжению этим необходимым элементом клеток и тканей организма и развитию гипоксии. Это объясняется тем, что диффузия кислорода в кровь и последующая транспортировка его к внутренним органам происходит благодаря разнице значений парциального давления крови и легочных альвеол, а при подъеме на большую высоту разница этих показаний становится существенно меньше.

Как высота влияет на самочувствие человека

Основным негативным фактором, воздействующим на высоте на организм человека, является недостаток кислорода. Именно в результате гипоксии развиваются острые нарушения состояния сердца и кровеносных сосудов, повышение АД, пищеварительные расстройства и ряд других патологий.

Гипертоникам и людям, склонным к скачкам давления, не стоит подниматься высоко в горы и желательно не совершать многочасовые перелеты. О профессиональных занятиях альпинизмом и горном туризме им тоже придется позабыть.

Выраженность происходящих в организме изменений позволила выделить несколько зон высоты:

• До полутора – двух километров над уровнем моря — относительно безопасная зона, в которой не наблюдается особых изменений в работе организма и состоянии жизненно важных систем. Ухудшение самочувствия, понижение активности и выносливости наблюдается очень редко.
• От двух до четырех километров — организм пытается своими силами справиться с дефицитом кислорода, благодаря учащению дыхания и совершению глубоких вдохов. Тяжелую физическую работу, которая требует потребления большого объема кислорода, выполнять тяжело, но легкая нагрузка хорошо переносится в течение нескольких часов.
• От четырех до пяти с половиной километров — самочувствие заметно ухудшается, выполнение физической работы затруднено. Появляются психоэмоциональные расстройства в виде приподнятости настроения, эйфории, неадекватных поступков. При длительном нахождении на такой высоте возникают головные боли, ощущение тяжести в голове, проблемы с концентрацией внимания, вялость.
• От пяти с половиной до восьми километров — заниматься физической работой невозможно, состояние резко ухудшается, высок процент потери сознания.
• Выше восьми километров — на такой высоте человек способен сохранять сознание в течение максимум нескольких минут, после чего следует глубокий обморок и смерть.

Для протекания в организме обменных процессов необходим кислород, дефицит которого на высоте приводит к развитию горной болезни. Основными симптомами расстройства являются:

• Головная боль.
• Учащение дыхания, одышка, нехватка воздуха.
• Носовое кровотечение.
• Тошнота, приступы рвоты.
• Суставные и мышечные боли.
• Нарушения сна.
• Психоэмоциональные нарушения.

На большой высоте организм начинает испытывать недостаток кислорода, в результате чего нарушается работа сердца и сосудов, повышается артериальное и внутричерепное давление, выходят из строя жизненно важные внутренние органы. Чтобы успешно побороть гипоксию нужно включить в рацион питания орехи, бананы, шоколад, крупы, фруктовые соки.

Влияние высоты на уровень АД

При подъеме на большую высоту понижение атмосферного давления и разреженный воздух вызывают учащение частоты сердечных сокращений, повышение показателей кровяного давления. Однако при дальнейшем увеличении высоты уровень АД начинает снижаться. Уменьшение содержания в воздухе кислорода до критических значений вызывает угнетение сердечной деятельности, заметное понижение давления в артериях, тогда как в венозных сосудах показатели возрастают. Как следствие у человека возникают аритмия, цианоз.

Не так давно группа итальянских исследователей решила впервые подробно изучить, как влияет высота на уровень АД. Для проведения исследований была организована экспедиция на Эверест, в ходе которой каждые двадцать минут определялись показатели давления участников. Во время похода подтвердилось повышение АД при восхождении: результаты показали, что систолическое значение возросло на пятнадцать, а диастолическое на десять единиц. При этом было отмечено, что максимальные значения АД определялись в ночное время суток. Также изучалось действие гипотензивных препаратов на разной высоте. Выяснилось, что исследуемый препарат эффективно помогал на высоте до трех с половиной километров, а при подъеме выше пяти с половиной стал абсолютно бесполезен.

Источник

О влиянии высоты на давление

Исследователи выяснили все о влиянии высоты на давле­ние

Исследователи выяснили все о влиянии высоты на давление. Столь детальный анализ влия­ния высоты на артериаль­ное давле­ние проводит­ся впервые. Чтобы ответить на все вопросы, итальянские уче­ные совершили экспедицию на Эверест.

На протяжении всего похода у группы исследователей был прибор, измеряющий артериаль­ное давление. Замеры проводились каждые 15-20 минут. Группа из тринадцати человек (всего в исследовании принима­ло участие пятнадцать ученых) провела на склонах Эвереста двенадцать дней.

Эксперимент показал, что артериаль­ное давле­ние растет по мере восхожде­ния в гору. На склонах Эвереста артериаль­ное систолическое давле­ние возрос­ло на четырнадцать миллиметров ртут­ного столба, а диастолическое давле­ние увеличилось на десять. Важным итогом исследова­ния ста­ло то, что о­но показа­ло неэффективность препаратов от гипертонии на больших высотах.

Так, препарат телмисартан помог нормализовать артериаль­ное давле­ние лишь на высо­те до 3400 м, а выше 5400 он переставал действовать эффективно. Когда речь шла о высо­те от 5400 м, то повышен­ное давле­ние сохранялось постоян­но и нормализовалось лишь после спус­ка со склонов горы. Увеличе­ние артериаль­ного давле­ния бы­ло особен­но заметным ночью.

Говоря о причинах скачков давле­ния в гор­ных условиях, уче­ные дела­ют акцент на увеличении актив­ности симпатической нерв­ной системы. Это связа­но с кислородным голоданием. Кровенос­ные сосуды в организме сжимаются, в то время как сердечная мышца начинает работать быстрее.

Помимо экспедиции на Эверест, уче­ные также изучили измене­ние артериаль­ного давле­ния у жителей Анд, а также рабочих, занятых на строительстве фуникулера в Альпах.

Гиперто­ния как последствие… альпинизма

Уче­ные обнаружили, что даже обладающим очень крепким здоровьем покорителям гор­ных вершин во время восхожде­ний могут грозить приступы гипертонии. При этом на определен­ной высо­те лекарства для сниже­ния давле­ния неожидан­но теря­ют терапевтический эффект.

Уникальное, пер­вое в истории медици­ны исследование, посвящен­ное влиянию гор­ных восхожде­ний на артериаль­ное давление, провели итальянские ученые.

Сотруд­ники Миланского университета Бикок­ка (University of Milano-Bicocca) собрали команду альпинистов численностью 47 человек, из которых 15 были уче­ными этого научно-исследовательского и учеб­ного центра.

Участ­ники экспедиции прибыли на самоле­те из Милана в столицу Непала город Катманду (Kathmandu, Nepal), находящий­ся на высо­те 1 355 метров над уров­нем моря, где провели для акклиматизации 3 дня. Затем они переместились в поселок Намче-Базар (Namche Bazaar), находящий­ся на высо­те 3 400 метров, где также провели 3 дня.

На заключительном этапе науч­ной экспедиции миланская команда поднялась в базовый лагерь на горе Эверест, расположенный на высо­те 5 400 метров над уров­нем моря – здесь альпинисты провели 12 дней.
На всем протяжении экспедиции ее участ­ники проводили постоянный мониторинг артериаль­ного давления, включая и суточ­ное амбулатор­ное мониторирова­ние с автоматическими замерами АД каждые 15-20 минут.

Часть альпинистов на протяжении всей экспедиции регуляр­но принимали гипотензивный препарат телмисартан, специфический антагонист рецепторов ангиотензина II, а другая часть получала препарат плацебо.

Итальянские уче­ные обнаружили, что телмисартан продолжал оказывать гипотензив­ное действие и на высо­те 3 400 метров над уров­нем моря, одна­ко в базовом лагере на высо­те 5 400 метров его эффективность упала до нуля.

Пребыва­ние на этой высо­те бы­ло связа­но со стойким повышением систолического артериаль­ного давле­ния в сред­нем на 14 мм рт. ст., а диастолического – на 10 мм рт ст. вне зависимости от приема телмисартана.

Получен­ные дан­ные долж­ны принимать­ся во внима­ние теми любителями альпинизма, у которых имеет­ся артериальная гипертензия или склонность к ее развитию.

Влияние атмосферного давления на давление человека. Метеозависимые люди

У многих людей наблюдаются различные нарушения работы сердечно-сосудистой системы. При этом большое значение имеет уровень артериального давления как симптом патологии. Состояние здоровья человека часто зависит от погодных условий и атмосферного давления. Изменения показателей барометра оказывает влияние не только на больных, но и на здоровых людей. В науке существует определение понятия атмосферного давления — это сила воздействия воздушного столба на 1 см поверхности. Измеряется в гектопаскалях, миллибарах или миллиметрах ртутного столба.

В древности считалось, что воздух не имеет веса и, соответственно, не может привести к каким-либо изменениям погоды или самочувствия. В дальнейшем ученые выяснили, каково влияние атмосферного давления на давление человека.

Метеозависимые и здоровые люди

При показателе барометра, который равен 760 мм ртутного столба, самочувствие людей не меняется и находится в пределах нормы. Малейшие колебания атмосферного давления приводят к появлению таких симптомов, как головокружение, боль в суставах или чувство страха и беспокойства. У людей, не имеющих заболеваний, также может возникнуть недомогание. Это связано с низкой физической активностью, вследствие чего организм теряет тонус и не может быстро приспособиться к условиям окружающей среды.

В год сила давления меняется в пределах 30 мм. В течение дня значения могут колебаться в пределах 1-3 мм рт. ст. Здоровый человек не ощущает эти изменения, но метеозависимые люди с любыми нарушениями здоровья могут почувствовать на себе эти отклонения.

Чем выше находится местность над уровнем моря, тем ниже давление, и наоборот. Если человек довольно длительное время проживает в одном районе со специфическим значением измеряющего прибора, то оно не оказывает патологического влияния на состояние здоровья. Симптомы обычно возникают, если давление резко меняется. В этом случае первыми ощущают колебания люди, имеющие какие-либо заболевания – острые или хронические.

Врачи довольно точно определили, каким образом разные уровни атмосферного давления влияют на людей и какие недомогания у них возникают.

Под землей

При повышенном давлении воздуха у человека реже становится пульс, угнетается дыхательная функция. Кроме этого, повышается свертываемость крови и перистальтика кишечника. Влияние атмосферного давления на давление человека увеличивается пропорционально расстоянию, на которое спускается человек. Наиболее подвержены воздействию особенностей воздуха в этом случае люди, которые выполняют работы на глубине. Уровень растворения газов в крови достигает максимального значения, повышается работоспособность и концентрация. Однако большое количество кислорода оказывает токсическое воздействие и провоцирует возникновение заболеваний легких. Подъем рабочих с глубины осуществляется по принятым стандартам. В случае нарушения скорости возврата, пузырьки газа закупоривают сосуды, и может наступить смерть.

Над уровнем моря

Влияние атмосферного давления на давление человека, который находится, например, в горах, проявляется в учащении дыхания и пульса, головных болях, приступах удушья и носовых кровотечениях. Симптомы проходят в процессе привыкания человека к условиям. Нередко возникает необходимость в медицинской помощи людям, у которых возникли признаки кислородного голодания. Специалист поможет быстрее адаптироваться к пониженному атмосферному давлению.

Люди, которые работают на предельных высотах, во избежание смерти от недостатка кислорода, помещаются в специальные скафандры или работают в закрытом блоке, где создается нормальное давление.

Влияние атмосферного давления на самочувствие обычных людей, местонахождение которых не связано с работой в экстремальных условиях, происходит не таким явным образом. В том случае, когда происходит резкое изменение погодных условий, а человек находится в пределах одной местности, симптомы, указанные выше, проявляются незначительно.

Атмосферное давление и некоторые заболевания

Если рассматривать более подробно состояние здоровья, то у людей с сердечно-сосудистыми нарушениями в первую очередь возникают нарушения работы сердца. Врачи рекомендуют в этом случае принять обычные лекарства и соблюдать режим сна и отдыха.

Влияние атмосферного давления на давление человека, у которого имеются психические расстройства в стадии ремиссии, выражается в виде появления навязчивого страха или беспокойства. Прием успокоительных медикаментов или травяного сбора поможет уменьшить неприятные симптомы, сводя их проявление к минимуму.

При заболеваниях суставного аппарата во время колебания давления могут происходить приступы боли в пораженных местах, сопровождающиеся слабостью и быстрой утомляемостью.

Влияние атмосферного давления на артериальное в большей степени проявляется у людей, страдающих хроническими отклонениями – гипертоников или гипотоников. В этом случае необходимо обеспечить постоянный контроль давления, не допуская критических значений.

Подробнее о метеопатии

Здоровые люди, как правило, почти не ощущают изменений значений барометра, но недомогания могут быть неявными. Сложнее всего приходится людям, организм которых реагирует на изменения не только атмосферного давления, но и на солнечную активность, магнитные бури и другие природные явления.

Одни считают, что метеозависимость — это болезнь, другие — что это временное явление. Однако постоянная чувствительность к перемене погоды, которая связана с нарушениями работы организма, говорит о том, что нужно лечить метеопатию, начиная, прежде всего, с заболеваний. Зависимость от атмосферного давления уменьшится и человек будет себя чувствовать намного лучше при любой погоде.

Рекомендации врача

Есть методы, которые помогают людям чувствовать себя более здоровыми при резких переменах погоды. К ним относятся: прием иммуномодуляторов, контрастный душ по утрам, легкая лечебная гимнастика и питание, богатое витаминами и минералами.

Кроме того, соблюдение врачебных рекомендаций поможет стабилизировать общее состояние, и человек сможет заниматься обычной деятельностью. Во время циклона (пониженного давления) или антициклона (повышенного давления) стоит избегать больших физических нагрузок, волнений и решения важных вопросов.

Влияние атмосферного давления на здоровье изучено давно и даже появилась наука, изучающая воздействие природных явлений на самочувствие людей – биометеорология. В рамках исследований были выявлены часто встречающиеся случаи метеопатии, а также зависимость от погодных условий людей больных и относительно здоровых. Ученые выяснили, что некоторый процент наследственной чувствительности к метеоусловиям влияет на возникновение недомогания.

История и статистика

Открытие, сделанное в 1643 году итальянским физиком и математиком Торричелли, позволило продолжить исследования в области атмосферы и ее свойств. Было доказано, что воздух имеет вес и давит на один сантиметр поверхности Земли с силой 1.033 килограмм.

Самое высокое атмосферное давление было зарегистрировано в селе Туруханск Красноярского края зимой (815 мм рт. ст), самое низкое – в урагане «Нэнси», над Тихим океаном (641 мм рт. ст). Расположение аномальных районов позволяет предположить, что перепады давления возникают чаще, чем в других областях. Однако люди, проживающие вблизи Полярного круга, достаточно стойко переносят подобные явления, так как находятся на этой территории постоянно.

Как влияет высота на уровень давления

Для начала, давайте вспомним курс физики средней школы, где объясняется, почему и как изменяется атмосферное давление в зависимости от высоты. Чем выше расположена местность над уровнем моря, тем ниже там давление. Объяснить это очень просто: атмосферное давление указывает на силу, с которой давит столб воздуха на все, что находится на поверхности Земли. Естественно, что чем выше ты поднимешься, тем меньше будет высота воздушного столба, его масса и оказываемое давление.

Кроме того, на высоте воздух разрежен, в нем содержится гораздо меньшее количество газовых молекул, что тоже моментально сказывается на массе. И не нужно забывать, что с увеличением высоты воздух очищается от токсичных примесей, выхлопных газов и прочих «прелестей», в результате чего его плотность уменьшается, а показатели атмосферного давления падают.

Исследования показали, что зависимость атмосферного давления от высоты отличается следующим: повышение на десять метров вызывает снижение параметра на одну единицу. До тех пор, пока высота местности не превышает пятисот метров над уровнем моря, изменения показателей давления воздушного столба практически не ощущаются, но если подняться на пять километров, значения будут вдвое меньше оптимальных. Сила оказываемого воздухом давления также зависит от температуры, которая очень понижается при подъеме на большую высоту.

Для уровня АД и общего состояния человеческого организма очень важна величина не только атмосферного, но и парциального давления, которое зависит от концентрации в воздухе кислорода. Пропорционально уменьшению значений давления воздуха понижается и парциальное давление кислорода, что приводит к недостаточному снабжению этим необходимым элементом клеток и тканей организма и развитию гипоксии. Это объясняется тем, что диффузия кислорода в кровь и последующая транспортировка его к внутренним органам происходит благодаря разнице значений парциального давления крови и легочных альвеол, а при подъеме на большую высоту разница этих показаний становится существенно меньше.

Как высота влияет на самочувствие человека

Основным негативным фактором, воздействующим на высоте на организм человека, является недостаток кислорода. Именно в результате гипоксии развиваются острые нарушения состояния сердца и кровеносных сосудов, повышение АД, пищеварительные расстройства и ряд других патологий.

Гипертоникам и людям, склонным к скачкам давления, не стоит подниматься высоко в горы и желательно не совершать многочасовые перелеты. О профессиональных занятиях альпинизмом и горном туризме им тоже придется позабыть.

Выраженность происходящих в организме изменений позволила выделить несколько зон высоты:

• До полутора – двух километров над уровнем моря — относительно безопасная зона, в которой не наблюдается особых изменений в работе организма и состоянии жизненно важных систем. Ухудшение самочувствия, понижение активности и выносливости наблюдается очень редко.
• От двух до четырех километров — организм пытается своими силами справиться с дефицитом кислорода, благодаря учащению дыхания и совершению глубоких вдохов. Тяжелую физическую работу, которая требует потребления большого объема кислорода, выполнять тяжело, но легкая нагрузка хорошо переносится в течение нескольких часов.
• От четырех до пяти с половиной километров — самочувствие заметно ухудшается, выполнение физической работы затруднено. Появляются психоэмоциональные расстройства в виде приподнятости настроения, эйфории, неадекватных поступков. При длительном нахождении на такой высоте возникают головные боли, ощущение тяжести в голове, проблемы с концентрацией внимания, вялость.
• От пяти с половиной до восьми километров — заниматься физической работой невозможно, состояние резко ухудшается, высок процент потери сознания.
• Выше восьми километров — на такой высоте человек способен сохранять сознание в течение максимум нескольких минут, после чего следует глубокий обморок и смерть.

Для протекания в организме обменных процессов необходим кислород, дефицит которого на высоте приводит к развитию горной болезни. Основными симптомами расстройства являются:

• Головная боль.
• Учащение дыхания, одышка, нехватка воздуха.
• Носовое кровотечение.
• Тошнота, приступы рвоты.
• Суставные и мышечные боли.
• Нарушения сна.
• Психоэмоциональные нарушения.

На большой высоте организм начинает испытывать недостаток кислорода, в результате чего нарушается работа сердца и сосудов, повышается артериальное и внутричерепное давление, выходят из строя жизненно важные внутренние органы. Чтобы успешно побороть гипоксию нужно включить в рацион питания орехи, бананы, шоколад, крупы, фруктовые соки.

Влияние высоты на уровень АД

При подъеме на большую высоту понижение атмосферного давления и разреженный воздух вызывают учащение частоты сердечных сокращений, повышение показателей кровяного давления. Однако при дальнейшем увеличении высоты уровень АД начинает снижаться. Уменьшение содержания в воздухе кислорода до критических значений вызывает угнетение сердечной деятельности, заметное понижение давления в артериях, тогда как в венозных сосудах показатели возрастают. Как следствие у человека возникают аритмия, цианоз.

Не так давно группа итальянских исследователей решила впервые подробно изучить, как влияет высота на уровень АД. Для проведения исследований была организована экспедиция на Эверест, в ходе которой каждые двадцать минут определялись показатели давления участников. Во время похода подтвердилось повышение АД при восхождении: результаты показали, что систолическое значение возросло на пятнадцать, а диастолическое на десять единиц. При этом было отмечено, что максимальные значения АД определялись в ночное время суток. Также изучалось действие гипотензивных препаратов на разной высоте. Выяснилось, что исследуемый препарат эффективно помогал на высоте до трех с половиной километров, а при подъеме выше пяти с половиной стал абсолютно бесполезен.

Источники: //vechnozdorov.ru/o-vliyanii-vysoty-na-davlenie/, //fb.ru/article/172734/vliyanie-atmosfernogo-davleniya-na-davlenie-cheloveka-meteozavisimyie-lyudi, //lechimsosudy.com/kak-vliyaet-vysota-na-uroven-davleniya/

Источник

Атмосферное давление | Формулы и расчеты онлайн

Собственный вес столба воздуха создает атмосферное давление, которое уменьшается по мере удаления от поверхности Земли.

Вблизи земной поверхности: При подъеме на каждые 8 м атмосферное давление падает на 100 Па = 1 мбар.

Если предположить, что температура воздуха с высотой не меняется, то атмосферное давление уменьшается с высотой по экспоненциальному закону.

Если

p0	атмосферное давление у поверхности Земли,	Па
ph	атмосферное давление на высоте,	Па
h	высота над поверхностью Земли,	м
ρ0	плотность воздуха у поверхности Земли,	кг.м3
g	ускорение свободного падения,	м/c2
e	2.71828,

то для высот примерно до 100 км давление (при постоянной температуре) рассчитывается по формуле

\[ p_h = p_0 e^{\frac{-ρ_0 gh}{p_0}} \]

График — Атмосферное давление в зависимости от высоты

Если давление у поверхности Земли p₀ = p_н = 101.325 кПа (до 1980 г. — 760 мм рт. ст.) и температура воздуха на любой высоте равна 0°С, то из формулы следует:

\[ p_h = p_0 e^{\frac{-h}{7.99}} \]

или

\[ h = 18.4 \lg(\frac{p_0}{p_h}) \]

где высота h выражена в километрах.

Формула (1) называется барометрической формулой высоты. При точных вычислениях атмосферного давления следует учитывать понижение температуры воздуха по мере увеличения высоты.

При p_н = 101.325 кПа (среднегодовое значение атмосферного давления на уровне моря) и t = 15°С (среднегодовое значение температуры на уровне моря) для высот до 11 000 м (тропосфера) следует пользоваться международной формулой:

\[ p_h = 101.3 (1 — \frac{6.5h}{288})^{5.255} \]

где давление выражено в килопаскалях, высота h — в километрах, или

\[ ρ_h = 1.2255 (1 — \frac{6.5h}{288})^{4.255} \]

где плотность выражена в кг/м³, высота — в километрах.

Зависимость среднегодового давления от высоты.

В помощь студенту

Атмосферное давление	стр. 508

QNH, QFE, QNE. Установка давления на высотомере.

Барометрический метод измерения высоты, несмотря на свою примитивность, по сей день является основным в авиации. Барометрические высотомеры на самом деле измеряют не высоту, а атмосферное давление. Зная, как изменяется давление с высотой, легко определить высоту. Изменение высоты на единицу давления называется барической ступенью, которая и закладывается в механизм высотомера. Для корректной работы высотомера на специальной шкале необходимо установить исходное давление, то есть давление, которое будет соответствовать нулю высоты. Существуют три общепринятых варианта установки давления, которые обозначаются как QNH, QFE и QNE.

Конечно, в зависимости от условий, реальная барическая ступень будет меняться, но поскольку самолеты преодолевают огромные расстояния за сравнительно небольшое время, нет никакого смысла определять высоту исходя из условий в данной точке. В авиации применяется так называемая международная стандартная атмосфера (ISA). МСА — это модель, в которую заложена в числе прочего барическая ступень и давление на уровне моря. В условиях стандартной атмосферы 1 мм ртутного столба соответствует 11 метрам высоты, а 1 hPA (Гегтопаскаль) 9 метрам. Стандартное давление на уровне моря составляет 760 мм ртутного столба или 1013,25 Гектопаскалей. В некоторых странах, например в США, используют дюймы ртутного столба, и стандартное давление составляет 29.92 дюйма ртутного столба.

Чтобы высотомер мог измерить высоту, ему необходимо задать начало отсчета, т.е. установить давление, которое будет соответствовать нулю высоты. Сразу возникает вопрос, что принять за ноль. Можно принять высоту аэродрома, можно уровень моря, но ни то ни другое не подойдет для длительных перелетов на большие расстояния. Поскольку атмосферное давление — величина переменная, крайне важно чтобы на высотомере было установлено актуальное давление, в противном случае реальная высота может значительно отличаться от индицируемой на приборе, что прямо угрожает безопасности полета.

Сегодня в авиации применяются три системы отсчета барометрической высоты: QNH, QFE, QNE. Стоит оговориться, что это не аббревиатуры, а оставшиеся со времен широкого применения азбуки Морзе радиотелефонные коды.

QNH, QFE, QNE. Уровни начала отсчета высоты.

QNH.

QNH – это давление на уровне моря в точке измерения, еще его называют давлением приведенным к уровню моря. Если вы установите давление QNH на высотомере, то получите свое превышение относительно уровня моря. После посадки, высотомер, на котором установлено QNH аэродрома, должен показать превышение аэродрома.

QFE.

QFE – давление, измеренное на уровне аэродрома. Установив давление аэродрома и находясь на этом аэродроме, на высотомере увидим ноль.

QNE.

QNE – стандартное давление, его значение закреплено документально, и оно постоянно. Как уже говорилось ранее, в зависимости от применяемых единиц измерения, стандартное давление может принимать следующий вид: 760 mmHg; 1013,25 hPA или 29,92 inHg. Кстати, поскольку давление величина переменная, выдерживая постоянное давление самолет фактически не находится в горизонтальном полете. Установив стандартное давление на высотомере, получаем высоту от условного уровня, который может находиться как над уровнем моря, так и под ним (в зависимости от атмосферных условий).

Изменение давления по маршруту полета и
изменение абсолютной высоты при выдерживании постоянной высоты
по стандартному давлению.

Последовательность установки давления.

Если говорить о «большой» авиации, которая летает высоко и далеко, последовательность установки давления выглядит следующим образом.

В зависимости от правил применяемых в конкретной стране и авиакомпании, при подготовке к вылету на высотомере устанавливают текущее значение QNH или QFE аэродрома вылета. Далее в наборе высоты на так называемой высоте перехода, как следует из названия, осуществляется «переход» на стандартное давление (QNE). Высота перехода может быть как своя на каждом аэродроме (как правило, 1000-2000 метров), так и единая на территории государства. Полет по маршруту выше высоты перехода выполняется по давлению QNE, т.е. по стандартному. В снижении, пересекая эшелон перехода, экипаж устанавливает QNH или QFE измеренные на аэродроме посадки. Эшелон перехода, аналогично высоте перехода, может быть как свой для конкретного аэродрома, так и единый для целого государства, например в США на всей территории установлены высота и эшелон перехода 18000 футов.

Крайне важно чтобы на высоте перехода экипаж установил стандартное давление. Вертикальное эшелонирование воздушных судов осуществляется по данным о высоте автоматически передаваемым с борта на землю, именно поэтому необходимо, чтобы на всех воздушных судах высота измерялась от одного и того же уровня. Сегодня во всем мире при полете выше высоты перехода применяется давление QNE, то есть стандартное давление.

Что касается «малой» авиации, которая летает на небольших высотах, выполнение полета по QNH района полета является единственным безопасным методом выдерживания высот. При этом экипаж должен постоянно получать у диспетчера и устанавливать актуальное давление района, над которым проходит полет.

QFE или QNH.

В СССР и России исторически применяется QFE. Однако, с массовой заменой отечественных самолетов на зарубежные обозначилась четкая тенденция перехода на применение QNH.

Немало копий сломано в спорах, что же лучше QFE или QNH, кстати, этот вопрос один из основных в вечном споре двух авиационных школ: западной и советской. Если исключить идеологический подтекст и взглянуть правде в глаза, выполнение полетов по QNH действительно безопаснее.

У QNH есть единственный обоснованный недостаток: при полете в районе аэродрома требуется постоянно держать в голове превышение этого аэродрома. Гораздо логичнее было бы при посадке увидеть на высотомере ноль, что собственно и дает применение QFE.

Стоит напомнить, что высоты препятствий на картах в первую очередь публикуются относительно уровня моря, а значит и высоту лучше измерять относительно уровня моря. Кроме того, при ошибочном переводе давления со стандартного на QNH (или непереходе на QNH), величина вероятной ошибки значительно меньше, чем при переходе со стандартного давления на QFE. Ошибки установки давления QFE на горных аэродромах крайне опасны: если, допустим, превышение аэродрома 1000 метров, и экипаж забыл переставить давление на эшелоне перехода, то при стандартных условиях в процессе захода на посадку экипаж будет фактически занимать высоты на 1000 метров ниже опубликованных. Кстати, при больших превышениях аэродрома шкалы давления на высотомере может просто не хватить для установки низкого давления, при полетах на такие аэродромы применялись специальные методики, что еще больше усложняло работу экипажа.

Сегодня в России по-прежнему широко применяется давление QFE, но допускается и использование QNH. К слову, вся авионика иностранного производства рассчитана на использование QNH, а применение QFE в ряде случаев может привести к некорректной работе бортового оборудования, например системы EGPWS, если источником информации о высоте является баровысотомер.

Давление на уровне моря Википедия

Атмосфера — внесистемная единица измерения давления, приблизительно равная атмосферному давлению на поверхности Земли на уровне Мирового океана.

Существуют две примерно равные друг другу единицы с таким названием:

• Техническая атмосфера (русское обозначение: ат; международное: at) — равна давлению, производимому силой в 1 кгс, равномерно распределённой по перпендикулярной к ней плоской поверхности площадью 1 см². В свою очередь сила в 1 кгс равна силе тяжести, действующей на тело массой 1 кг при значении ускорения свободного падения 9,80665 м/с² (нормальное ускорение свободного падения): 1 кгс = 9,80665 Н. Таким образом, 1 ат = 98 066,5 Па точно^[1][2].
• Нормальная, стандартная или физическая атмосфера (русское обозначение: атм; международное: atm) — равна давлению столба ртути высотой 760 мм на его горизонтальное основание при плотности ртути 13 595,04 кг/м³, температуре 0 °C и при нормальном ускорении свободного падения 9,80665 м/с². В соответствии с определением 1 атм = 101 325 Па = 1,033233 ат^[1][2].

В настоящее время Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) относит оба вида атмосферы к тем единицам измерения, «которые должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются»^[3].

В Российской Федерации к использованию в качестве внесистемной единицы допущена только техническая атмосфера с областью применения «все области». Существовавшее ранее ограничение срока действия допуска 2016 годом^[4] отменено в августе 2015 года^[5].

Ранее использовались также обозначения ата и ати для абсолютного и избыточного давления соответственно (выраженного в технических атмосферах). Избыточное давление — разница между абсолютным и атмосферным (барометрическим) давлением при условии, что абсолютное давление больше атмосферного: Р_изб=Р_абс-Р_атм. Разрежение (вакуум) — разница между атмосферным (барометрическим) и абсолютным давлением при условии, что абсолютное давление меньше атмосферного: Р_вак=Р_атм-Р_абс.

Единицы давления

	Паскаль (Pa, Па)	Бар (bar, бар)	Техническая атмосфера (at, ат)	Физическая атмосфера (atm, атм)	Миллиметр ртутного столба (мм рт. ст., mm Hg, Torr, торр)	Метр водяного столба (м вод. ст., m H2O)	Фунт-сила на квадратный дюйм (psi)
1 Па	1 Н/м²	10−5	10,197⋅10−6	9,8692⋅10−6	7,5006⋅10−3	1,0197⋅10−4	145,04⋅10−6
1 бар	105	1⋅106дин/см²	1,0197	0,98692	750,06	10,197	14,504
1 ат	98066,5	0,980665	1 кгс/см²	0,96784	735,56	10	14,223
1 атм	101325	1,01325	1,033	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

Примечания[ | ]

Барометрическая формула — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 15 августа 2016; проверки требуют 5 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 15 августа 2016; проверки требуют 5 правок.

Барометрическая формула — зависимость давления или плотности газа от высоты в поле силы тяжести в стационарных условиях.

Для идеального газа, имеющего постоянную температуру T{\displaystyle T} и находящегося в однородном поле тяжести (во всех точках его объёма ускорение свободного падения g{\displaystyle g} одинаково), барометрическая формула имеет следующий вид:

p=p0exp⁡[−Mgh−h0RT],{\displaystyle p=p_{0}\exp \left[-Mg{\frac {h-h_{0}}{RT}}\right],}

где p{\displaystyle p} — давление газа в слое, расположенном на высоте h{\displaystyle h}, p0{\displaystyle p_{0}} — давление на нулевом уровне (h=h0{\displaystyle h=h_{0}}), M{\displaystyle M} — молярная масса газа, R{\displaystyle R} — универсальная газовая постоянная, T{\displaystyle T} — абсолютная температура. Из барометрической формулы следует, что концентрация молекул n{\displaystyle n} (или плотность газа) убывает с высотой по тому же закону:

n=n0exp⁡[−mgh−h0kT],{\displaystyle n=n_{0}\exp \left[-mg{\frac {h-h_{0}}{kT}}\right],}

где m{\displaystyle m} — масса молекулы газа, k{\displaystyle k} — постоянная Больцмана.

Барометрическая формула может быть получена из закона распределения молекул идеального газа по скоростям и координатам в потенциальном силовом поле (см. Статистика Максвелла — Больцмана). При этом должны выполняться три условия: стационарность, постоянство температуры газа с высотой и однородность силового поля. Аналогичные условия могут выполняться и для мельчайших твёрдых частичек, взвешенных в жидкости или газе. Основываясь на этом, французский физик Ж. Перрен в 1908 году применил барометрическую формулу к распределению по высоте частичек эмульсии, что позволило ему непосредственно определить значение постоянной Больцмана.

Барометрическая формула показывает, что плотность газа уменьшается с высотой по экспоненциальному закону. Величина mgh−h0kT{\displaystyle mg{\frac {h-h_{0}}{kT}}}, определяющая быстроту спада плотности, представляет собой отношение потенциальной энергии частиц к их средней кинетической энергии, пропорциональной kT{\displaystyle kT}. Чем выше температура T{\displaystyle T}, тем медленнее убывает плотность с высотой. С другой стороны, возрастание силы тяжести mg{\displaystyle mg} (при неизменной температуре) приводит к значительно большему уплотнению нижних слоев и увеличению перепада (градиента) плотности. Действующая на частицы сила тяжести mg{\displaystyle mg} может изменяться за счёт двух величин: ускорения свободного падения g{\displaystyle g} и массы частиц m{\displaystyle m}.

Следовательно, в смеси газов, находящейся в поле тяжести, молекулы различной массы по-разному распределяются по высоте.

Реальное распределение давления и плотности воздуха в земной атмосфере не следует барометрической формуле, так как в пределах атмосферы температура меняется с высотой и во времени; ускорение свободного падения меняются с высотой и географической широтой. Кроме того, атмосферное давление увеличивается с концентрацией в атмосфере паров воды.

Барометрическая формула лежит в основе барометрического нивелирования — метода определения разности высот Δh{\displaystyle \Delta h} между двумя точками по измеряемому в этих точках давлению (p1{\displaystyle p_{1}} и p2{\displaystyle p_{2}}). Поскольку атмосферное давление зависит от погоды, интервал времени между измерениями должен быть возможно меньшим, а пункты измерения располагаться не слишком далеко друг от друга. Барометрическая формула записывается в этом случае в виде:

Δh=18400(1+at)lg⁡(p1/p2),{\displaystyle \Delta h=18400(1+at)\lg(p_{1}/p_{2}),} (в м)

где t{\displaystyle t} — средняя температура (по шкале Цельсия) слоя воздуха между точками измерения, a{\displaystyle a} — температурный коэффициент объёмного расширения воздуха (0,003665 при 0 °С). Погрешность при расчётах по этой формуле не превышает 0,1—0,5 % от измеряемой высоты. Более точна формула Лапласа, учитывающая влияние влажности воздуха и изменение ускорения свободного падения.

• Хргиан А. Х. Физика атмосферы. — Л.: Гидрометеоиздат. — 1969. — 645 с.

Онлайн калькулятор: Барометрическое нивелирование

Думаю, никто не станет возражать против заявления, что на высоте двух километров воздух более разрежен и атмосферное давление меньше, чем на высоте уровня моря.
Если же облечь эти слова в научную форму, то получится, что давление (плотность) газа зависит от его высоты в поле тяжести. На этом явлении построен метод барометрического нивелирования.

Барометрическое нивелирование — метод определения разности высот между двумя точками по измеряемому в этих точках атмосферному давлению. Так как атмосферное давление, помимо высоты над уровнем моря также зависит от погоды, например, от содержания в воздухе водяных паров, то метод применяется, если есть возможность провести измерения в точках с как можно более меньшим интервалом между измерениями, а сами точки расположены не слишком далеко друг от друга.

Разность высот рассчитывается по формулам.
Существует довольно сложная формула Лапласа:

Она, помимо температуры и давления, также учитывает абсолютную влажность воздуха и широту места измерения, то есть, ей на практике вроде бы и не пользуются.

А пользуются более простой формулой Бабинэ (Жак Бабинэ — французский физик, 1794-1872)
,
где — коэффициент расширения газов, равный

Собственно, в эпоху без компьютеров и калькуляторов даже эта формула была… ну, не сложной, но долгой в вычислениях, поэтому для определения разности высот пользовались вспомогательными таблицами барометрических ступеней.

Барометрическая ступень — высота, на которую надо подняться, чтобы давление понизилось на 1 мм.рт.ст.
То есть, взяли и упростили формулу Бабинэ до выражения

и рассчитали h для различных значений температуры и давления.
Получились таблицы, аналогичные Барометрическая ступень (м/мм.рт.ст)

Таким образом, измерив, например, разность давлений при средней температуре t и среднем давлении p, метеоролог мог найти значение барометрической ступени из таблицы, и умножить его на величину разности давлений.

Понятно, что формулы дают результат с погрешностью, но утверждается при этом, что погрешность не превышает 0,1 – 0,5 % от измеряемой высоты.

Метод барометрического нивелирования позволяет определить высоту точки над уровнем моря, не прибегая к геодезической нивелировке.
На практике, высоту точки над уровнем моря определяют используя ближайший репер, высота которого над уровнем моря известна.
Например, отметка репера 156 метров. Барометр у репера показывает 748 мм. рт. ст., будучи перенесен на определяемую точку, барометр показывает 751 мм. рт. ст. Средняя температура воздуха равна 15 градусов Цельсия. Используя формулу Бабинэ, получаем -33,78 м, то есть точка ниже репера на 33,78 метра, и имеет высоту примерно 122,22 м. Приняв за среднее давление 748 мм.рт.ст. и используя барометрические таблицы, получаем -33.85, то есть высоту примерно 122,15 м.

Калькулятор ниже иллюстрирует все вышесказанное.

Барометрическое нивелирование

Давление в первой точке (мм. ртутного столба)

Давление во второй точке (мм. ртутного столба)

Средняя температура воздуха (градусов Цельсия)

Точность вычисления

Знаков после запятой: 2

Разность высот

 

Разность высот (с использованием формулы барометрической ступени)

 

save Сохранить share Поделиться extension Виджет