Зависимость давления от высоты. Атмосферное давление на различных высотах
За нормальное атмосферное давление принято брать давление воздуха на уровне моря на широте 45 градусов при температуре в 0оС. В этих идеальных условиях столб воздуха давит на каждый площади с такой же силой, как столб ртути высотой 760 мм. Данная цифра и является показателем нормального атмосферного давления.
Атмосферное давление зависит от высоты местности над уровнем моря. На возвышенности показатели могут отличаться от идеальных, но при этом они тоже будут считаться нормой.
Нормы атмосферного давления в разных регионах
С повышением высоты атмосферное давление понижается. Так, на высоте пять километров показатели давления будут примерно в два раза меньше, чем внизу.Из-за расположения Москвы на возвышенности, нормой давления здесь считаются показатели 747-748 мм столба. В Санкт-Петербурге нормальное давление – 753-755 мм ртутного столба. Такая разница объясняется тем, что город на Неве расположен ниже по сравнению с Москвой. В некоторых районах Петербурга можно встретить норму давления в идеальные 760 мм ртутного столба. Для Владивостока нормальным давлением является 761 мм ртутного столба. А в горах Тибета – 413 мм ртутного столба.
Воздействие атмосферного давления на людей
Человек ко всему привыкает. Даже если показатели нормального давления низкие по сравнению с идеальными 760 мм ртутного столба, но являются нормой для данной местности, людям будет .На самочувствие человека влияет резкое колебание атмосферного давления, т.е. понижение или повышение давления хотя бы на 1 мм ртутного столба в течение трех часов
При понижении давления возникает нехватка кислорода в крови человека, развивается гипоксия клеток организма, учащается сердцебиение. Появляются головные боли. Наблюдаются затруднения со стороны дыхательной системы. Из-за плохого кровоснабжения человека могут беспокоить боли в суставах, онемение пальцев.
Повышение давления ведет к переизбытку кислорода в крови и тканях организма. Повышается тонус сосудов, что ведет к их спазмам. Вследствие чего нарушается кровообращение организма. Могут возникать нарушения зрения в виде появления «мушек» перед глазами, головокружения, тошнота. Резкое повышение давления до больших величин может привести к разрыву ушной барабанной перепонки.
Источники:
- Какое атмосферное давление считается нормальным?
Известно, что есть люди особо чувствительные к погоде. Речь идет о тех, кто на перепады давления реагирует изменением самочувствия. Нередко бывает, что и при смене места жительства ухудшается состояние здоровья – так организм реагирует на смену давления, оно может отличаться от привычных показателей.
Инструкция
Достаточно легко человек переносит повышение атмосферного давления, только при исключительно высоких показателях отмечаются нарушения в работе дыхательной системы, сердца. Как правило, реакция заключается в небольшом снижении частоты и замедлении дыхания. Если давление чрезмерно , то может наблюдаться сухость кожных покровов, чувство небольшого онемения, сухость во рту, но все эти состояния, как правило, не причиняют чрезмерного дискомфорта.
Если повышенное давление окружающей нас атмосферы мы переносим легко, то понижение давления чревато проблемами. Во-первых, сердцебиение становится частым и неравномерным, что некоторым людям может причинять серьезные неудобства. Падение давления приводит к небольшому кислородному голоданию организма, из-за чего и возникают такие . Как только снижается давление в атмосфере в целом, и парциальное кислородное давление. В результате человек получает пониженный объем кислорода, и обычным дыханием восполнить запасы уже не получается.
Специалисты рекомендуют при понижении атмосферного давления при особой чувствительности к перепадам отдыхать, меньше двигаться, отказаться от спорта и активной работы. Следует больше времени проводить на свежем воздухе, желательно на природе. Откажитесь от тяжелой пищи, не употребляйте , не курите. Пищу употребляйте небольшими порциями, но часто. Можно седативные чаи и легкие (посоветовавшись предварительно с врачом).
Человек проводит свою жизнь, как правило, на высоте поверхности Земли, которая близка уровню моря. Организм в такой ситуации испытывает давление окружающей атмосферы. Нормальной величиной давления принято считать 760 мм ртутного столба, также такую величину называют «одна атмосфера». Давление, которое мы испытываем снаружи, уравновешивается внутренним давлением. В связи с этим организм человека не ощущает тяжести атмосферы.
Атмосферное давление может меняться в течение суток. Его показатели также зависят от сезона. Но, как правило, такие скачки давления происходят в рамках не более двадцати-тридцати миллиметров ртутного столба.
Подобные колебания не заметны для организма здорового человека. Но вот у лиц, страдающих гипертонической болезнью, ревматизмом и другими заболеваниями, эти перемены способны вызвать нарушения функционирования организма и ухудшение общего самочувствия.
Пониженное атмосферное давление человек может ощутить, когда находиться на горе и взлетает на самолете. Основной физиологический фактор высоты это пониженное атмосферное давление и, вследствие этого, пониженное парциальное давление кислорода.
Организм реагирует на пониженное атмосферное давление, прежде всего, усилением дыхания. Кислород на высоте разряжен. Это вызывает возбуждение хеморецепторов сонных артерий, а оно передается в продолговатый мозг к центру, который отвечает за усиление дыхания. Благодаря этому процессу, легочная вентиляция человека, который испытывает пониженное атмосферное давление, возрастает в необходимых пределах и организм получает достаточный объем кислорода.
Важным физиологическим механизмом, который запускается при пониженном атмосферном давлении, считается усиление деятельности органов, отвечающих за кроветворение. Проявляется этот механизм в увеличении количества гемоглобина и эритроцитов в крови. В таком режиме организм способен транспортировать больше кислорода.
Видео по теме
Давление
— это физическая величина, показывающей действующую силу на единицу площади поверхности перпендикулярно этой поверхности.
Давление определяется, как P = F / S
,
где P - давление, F - сила давления, S - площадь поверхности. Из этой формулы
видно, что давление зависит от площади поверхности тело действующего с некой
силой. Чем меньше площадь поверхности, тем больше давление.
Единицей измерения давления является ньютон на квадратный метр (H/м 2). Также мы можем перевести единицы давления Н/м 2 в паскали, - единицы измерения, названные в честь французского ученого Блеза Паскаля, который вывел, так называемый, Закон Паскаля. 1 Н/м 2 = 1 Па.
Что такое???
Измерение давления
Давления газов и жидкостей - манометром, дифманометром, вакумметро, датчиком давления.Атмосферного давления - барометром.
Артериального давления - тонометром.
И так, еще раз давление определяется, как P = F / S. Сила в гравитационном
поле равно весу - F= m * g, где m - масса тело; g - ускорение свободного
падения. Тогда давление -
P = m *
g / S
.
Используя данную формулу, можно определить давление оказываемое телом на поверхность.
Например, человеком на землю.
Атмосферное давление с высотой убывает. Зависимость атмосферного давления
от высоты определяется
барометрической формулой
-
P
= Po*exp(- μgh/RT)
. Где, μ = 0,029 кг/м3
- молекулярная масса газа (воздуха); g = 9.81 м/с2 - ускорение свободного падения;
h - h o - разность высоты над уровнем моря и высотой принятой
начало отчета (h=h o); R = 8,31 - Дж/моль К- газовая постоянная;
Ро - атмосферное давление на высоте, принятой за начало отсчета;
Т- температура по Кельвину.
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.
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.
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:
- Северо-Атлантический (Азорский);
- Южно-Атлантический;
- Южно-Тихоокеанский;
- Индийский.
Несмотря на крупномасштабные сезонные изменения своих показателей, пояса пониженного и повышенного атмосферного давления Земли - образования довольно устойчивые.
Тема: Барическое поле
Цель:
Задачи:
Задание № 1
1) 2000м/10,5м*1,33 = 253 гПа
2) 4000/15*1,33 = 354,6 гПа
3)8200м-6000м = 2240м
4) 2240/20*1,33=149 гПа
255 гПа
Задание № 2
1) 2000м/10,5м*1,33 = 253 гПа
2) 1000/15*1,33 = 88,6 гПа
3) 1013 – 253 – 88,6 = 670 гПа
4) 2000/15*1,33 = 177 гПа
5) 670 – 177 = 493 гПа
Задание № 3
1) 255 – 200 = 55 гПа
2) 55 гПа * 20 = 1100м
3) 8240 * 1100 = 9 340 м
Задание № 4
| Высота, м | Вычисления | Полученное значение, гПа |
| 1013 – (500*1,33/10,5) | ||
| 950– 63 | ||
| 887 - 63 | ||
| 824 - 63 | ||
| 717 - 44 | ||
| 673 - 44 | ||
| 629 - 44 | ||
| 585 - 44 | ||
| 541 – 44 | ||
| 497 – 44 | ||
| 453 – 44 | ||
| 376 – 33 | ||
| 343 – 33 | ||
| 310 – 33 | ||
| 277 - 33 | ||
| 244 – (348/20*1,33) |
Высотная болезнь (высотная гипоксия
акклиматизации;
Задание № 5
Барическое поле.
|
Задание № 6
Объясните причину.
а) день б) ночь
| . | |||||||||
| . | . | . | |||||||
| . | . | ||||||||
| . | . | . | |||||||
| . | |||||||||
| . | . | ||||||||
| . | . | ||||||||
| . | |||||||||
| . | |||||||||
| . | |||||||||
| . | |||||||||
| . | |||||||||
| . | . | ||||||||
| . | . | . | |||||||
| . | |||||||||
| . | |||||||||
| . | |||||||||
| . | |||||||||
| . | |||||||||
| . | |||||||||
| . | . |
СУША / МОРЕ
Пример таких территорий:
Задание № 7
Задание № 8
Рис. 6.5. Определение высоты объекта по уровню атмосферного давления
Задание № 9
Изобразите линии движения воздуха в циклонах и антициклонах северного полушария, учитывая отклоняющую силу Кориолиса.
Рис. 6.6 Движение воздуха в циклонах и антициклонах
Таблица 6.3. Характеристтики атмосферных вихрей
Задание № 10
Рис. 6.7. Изобарическая поверхность
Фрагмент какого атмосферного вихря у вас получился?
Назовите 2 признака, по которым вы его определили:
Задание № 11
Рис. 6.8. Распределение атмосферного давления между сушей и морем в разные сезоны года
Схема образования какого ветра показана на данном рисунке?_____________
Задание № 12
Изобразите на рисунках сезонное распределение барического поля, подпишите и условно вычертите атмосферные вихри (изобары), образующиеся над указанными поверхностями. Стрелками указать направление движения воздушных масс при таком распределении барического поля.
Рис. 6.9. Распределение атмосферного давления между сушей и морем в разные сезоны года
Задание № 13
Рис. 6.10. Распределение атмосферного давления между сушей и морем в разное время суток
Схема образования какого ветра показана на данном рисунке?_________
Задание № 14
Таблица 6.4. Распределение минимума и максимума атмосферного давления
Объясните почему:
Задание № 15
Изобразите условные атмосферные вихри и направления движения воздуха в них. Для циклона принять давление в центре 985 гПа, для антициклона – 1030 гПа. Изобары провести через 5 гПа и указать следующие значения давления при удалении от центра атмосферного вихря.
Рис. 6.11 – Атмосферные вихри Северного и Южного полушарий
Задание № 16
На какую высоту нужно подняться, чтобы давление атмосферного воздуха уменьшилось на 1 мм рт.ст.? Исходите из того, что у подножия горы давление составляло 760 мм рт.ст., а высота горы составляет 2100м и давление там составляет 560 мм рт.ст. Переведите указанные значения в гПа.
Вычертите схему условной горы, нанесите на неё значения атмосферного давления. Запишите свои действия по вычислению атмосферного давления.
Задание № 17
Определите высоту горы, если у подножия атмосферное давление составляет 760 мм рт.ст., а на вершине 360 мм рт.ст. Переведите указанные значения в гПа.
Вычертите схему условной горы, нанесите на неё значения атмосферного давления. Запишите свои действия по вычислению атмосферного давления
Задание № 18
Вычертить изобары. Перевести мм рт.ст. в гПа и подписать ниже все значения. Стрелками указать куда дует ветер, учитывая динамику закручивания ветров в Северном полушарии.
| ∙ | |||||||
| ∙ | ∙ | ||||||
| ∙ | |||||||
| ∙ | |||||||
| ∙ | |||||||
| ∙ | |||||||
| ∙ | ∙ | ||||||
| ∙ | ∙ | ∙ | |||||
| ∙ | |||||||
| ∙ |
Рис. 6.12. Распределение ветра в зависимости от уровня атмосферного давления
Ответить на вопросы:
Задание № 19
Вычертить изобары. Перевести гПа в мм рт.ст. и подписать ниже все значения. Стрелками указать куда дует ветер, учитывая динамику закручивания ветров в Северном полушарии.
| ∙ | |||||||||
| ∙ | |||||||||
| ∙ | ∙ | ||||||||
| ∙ | |||||||||
| ∙ | |||||||||
| ∙ | ∙ | ||||||||
| ∙ | ∙ | ||||||||
| ∙ | ∙ | ||||||||
| ∙ | |||||||||
| ∙ |
Рис. 6.13. Распределение ветра в зависимости от уровня атмосферного давления
Ответить на вопросы:
Задание № 20
Дано барическое поле. Вычертите изобары. Подпишите получившиеся воздушные вихри буквами, которыми их принято обозначать в метеорологии. Укажите стрелками как будут двигаться воздушные массы в каждом воздушном вихре с учётом особенностей Северного полушария.
| ∙ | |||||||||
| ∙ | |||||||||
| ∙ | ∙ | ||||||||
| ∙ | |||||||||
| ∙ | ∙ | ||||||||
| ∙ | ∙ | ||||||||
| ∙ | ∙ | ∙ | |||||||
| ∙ | ∙ | ||||||||
| ∙ | ∙ | ||||||||
| ∙ | |||||||||
| ∙ | ∙ | ∙ | |||||||
| ∙ | |||||||||
| ∙ | ∙ | ||||||||
| ∙ | ∙ | ||||||||
| ∙ | |||||||||
| ∙ |
Рис. 6.14. Распределение ветра в зависимости от уровня атмосферного давления
Ответить на вопросы:
Практическая работа № 6
Тема: Барическое поле
Цель: изучение закономерностей распределения атмосферного давления и процессов в барических полях.
Задачи:
1. Изучение приборов для измерения атмосферного давления и направления ветра.
2. Приобретение навыка построения барических полей.
3. Приобретение навыка вычисления изменения давления с высотой.
4. Научиться делать логические выводы о состоянии погоды и перемещении воздушных масс на основании барических полей.
Задание № 1
Какое атмосферное давление будет в горах на высоте 8240 м. Исходить из того, что давление на уровне моря составляет 1013 гПа. Привести расчёт.
Каждые 10,5 м давление падает на 1 мм рт ст. С высоты 2000 м 1 мм рт. ст. на 15 м. С высоты 6000 м 1 мм рт. ст. на 20 м.
1 гПа = 0,75 мм рт. ст. Или 1 мм рт. ст. = 1,333 гПа (133,322 Па).
1) 2000м/10,5м*1,33 = 253 гПа
2) 4000/15*1,33 = 354,6 гПа
3)8200м-6000м = 2240м
4) 2240/20*1,33=149 гПа
5) 1013 – 253 – 356,4 – 149 = 255 гПа
Задание № 2
Вы находитесь в горах на высоте 5000 м, какое давление будет на этой высоте? Какое на высоте 3000 м? Привести расчёты в гПа. Исходить из того, что давление на уровне моря составляет 1013 гПа.
1) 2000м/10,5м*1,33 = 253 гПа
2) 1000/15*1,33 = 88,6 гПа
3) 1013 – 253 – 88,6 = 670 гПа
4) 2000/15*1,33 = 177 гПа
5) 670 – 177 = 493 гПа
Задание № 3
На какой высоте вы находитесь, если измеренное вами атмосферное давление составляет 200 гПа? Исходить из того, что давление на уровне моря составляет 1013 гПа. Привести расчёты.
Из задания 1, давление на высоте 8240 = 255 гПа
1) 255 – 200 = 55 гПа
2) 55 гПа * 20 = 1100м
3) 8240 * 1100 = 9 340 м
Задание № 4
Вы начинаете восхождение в горы, максимальная высота горы составляет 8848 м. Вычислите значения атмосферного давления через каждые 500 м.
Таблица 6.1.Вычисление изменений значений атмосферного давления с высотой
| Высота, м | Вычисления | Полученное значение, гПа |
| 1013 – (500*1,33/10,5) | ||
| 950– 63 | ||
| 887 - 63 | ||
| 824 - 63 | ||
| 761 – (500*1,33/15) = 761 – 44 | ||
| 717 - 44 | ||
| 673 - 44 | ||
| 629 - 44 | ||
| 585 - 44 | ||
| 541 – 44 | ||
| 497 – 44 | ||
| 453 – 44 | ||
| 409 – (500*1,33/20) = 409 - 33 | ||
| 376 – 33 | ||
| 343 – 33 | ||
| 310 – 33 | ||
| 277 - 33 | ||
| 244 – (348/20*1,33) |
Рис. 6.1. Распределение давления с высотой
О какой горе идёт речь в данном задании?
В какой горной системе она расположена?
Для чего нужны альпинистам подобные расчёты?
Для того, чтобы иметь представление о распределения давления на разных высотах.
С какими трудностями сталкиваются альпинисты при восхождении на такую высоту?
Высотная болезнь (высотная гипоксия ) - болезненное состояние, связанное с кислородным голоданием вследствие понижения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе, которое возникает высоко в горах.
Какие меры предосторожности они применяют?
Человек способен адаптироваться к высотной гипоксии, спортсмены используют эти виды адаптации для того, чтобы повысить свои спортивные характеристики. Пределом возможной адаптации считаются высоты от 8000 метров, после которых наступает смерть.
Для предотвращения и снижения проявлений горной болезни рекомендуется:
до высоты 3000 м каждый день увеличить высоту не более чем на 600 м, а при наборе
высоты более 3000 м через каждые 1000 м делать один день простоя на высоте для
акклиматизации;
либо при первых проявлениях симптомов на любой высоте делать остановку на этой высоте для акклиматизации, и продолжать подъем только при исчезновении симптоматических проявлений, если в течение трех суток симптомы не исчезли, следует предполагать наличие других заболеваний, начать спуск и обратиться за медицинской помощью.
при доставке транспортом на большую высоту, не подниматься ещё выше в течение первых 24 часов;
необходимо обильное питье и пища богатая углеводами;
помнить о том, что на высотах более 5800 м симптомы горной болезни будут только
нарастать, несмотря на любую акклиматизацию, поэтому даже при отличном здоровье и самочувствии следует избегать самостоятельного посещения высот более 5000 м, тем более что обычно на таких высотах редко попадаются люди и в случае ухудшения самочувствия помощь оказать будет некому.
Задание № 5
Барическое поле. Соедините точки изобарами. Используйте для градиентной «заливки» фона фиолетовый цвет: max давление – насыщенный цвет; min давление – полупрозрачный цвет. Концы изобар, которые не удаётся сомкнуть в пределах выделенного поля изображения выводятся к его рамке.
На получившейся схеме барического поля в каких точках (латинские буквы) давление будем минимальным________, максимальным___________.
Как последовательно будет изменяться давление(расти или падать) по линиям:
В-А______________________, разница составит _______________гПа,
Е-G ______________________, разница составит _______________гПа,
G-F ______________________, разница составит _______________гПа,
С-А______________________, разница составит _______________гПа,
F-B______________________, разница составит _______________гПа,
D-C______________________, разница составит _______________гПа.
Как будет изменяться давление атмосферного воздуха по линии ЕАF?
Каким значениям оно будет соответствовать в каждой из точек? Заполнить таблицу.
Таблица 6.2. Распределение давления в барическом поле
|
Рис. 6.2. Формирование барического поля
С каким «шагом» проведены изобары?
Исходя из расстояния между изобарами ответьте: с западной или с восточной стороны температура будет выше, с какой – ниже? Почему?
Задание № 6
Вычертите изобары. Укажите стрелками направление куда дует ветер. Объясните причину.
Для какого времени суток характерно такое распределение атмосферного давления?
а) день б) ночь
| . | |||||||||
| . | . | . | |||||||
| . | . | ||||||||
| . | . | . | |||||||
| . | |||||||||
| . | . | ||||||||
| . | . | ||||||||
| . | |||||||||
| . | |||||||||
| . | |||||||||
| . | |||||||||
| . | |||||||||
| . | . | ||||||||
| . | . | . | |||||||
| . | |||||||||
| . | |||||||||
| . | |||||||||
| . | |||||||||
| . | |||||||||
| . | |||||||||
| . | . |
СУША / МОРЕ
Рис. 6.3. Особенности распределения атмосферного давления днём и ночью между суше и морем
Как будут распределены значения в другое время суток?
Как будут распределены значения в другое время года?
Пример таких территорий:
Задание № 7
На какую высоту нужно подняться, чтобы атмосферное давление уменьшилось на 1 мм.рт.ст.
Привести расчет:
1) 760 – 560 = 200 мм рт. ст.
2) 2100 м / 200 мм рт. ст. = 10,5 м
| 560 мм.рт.ст.
760 мм.рт.ст. |
Рис. 6.4. Закономерность изменение атмосферного давления с высотой
Воздух, окружающий Землю, имеет массу, и несмотря на то, что масса атмосферы примерно в миллион раз меньше массы Земли (общая масса атмосферы равна 5,2*10 21 г, а 1 м 3 воздуха у земной поверхности весит 1,033 кг), эта масса воздуха оказывает давление на все объекты, находящиеся на земной поверхности. Сила, с которой воздух давит на земную поверхность, называется атмосферным давлением.
На каждого из нас давит столб воздуха в 15 т. Такое давление способно раздавить все живое. Почему же мы его не ощущаем? Объясняется это тем, что давление внутри нашего организма равно атмосферному.
Таким образом, внутреннее и внешнее давление уравновешиваются.
Барометр
Атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). Для его определения пользуются специальным прибором — барометром (от греч. baros — тяжесть, вес и metreo — измеряю). Существуют ртутные и безжидкостные барометры.
Безжидкостные барометры получили название барометры-анероиды (от греч. а — отрицательная частица, nerys — вода, т. е. действующий без помощи жидкости) (рис. 1).
Рис. 1. Барометр-анероид: 1 — металлическая коробочка; 2 — пружина; 3 — передаточный механизм; 4 — стрелка-указатель; 5 — шкала
Нормальное атмосферное давление
За нормальное атмосферное давление условно принято давление воздуха на уровне моря на широте 45° и при температуре 0 °С. В этом случае атмосфера давит на каждый 1 см 2 земной поверхности с силой 1,033 кг, а масса этого воздуха уравновешивается ртутным столбиком высотой 760 мм.
Опыт Торричелли
Величина 760 мм была впервые получена в 1644 г. Эванджелистом Торричелли (1608-1647) и Винченцо Вивиани (1622-1703) — учениками гениального итальянского ученого Галилео Галилея.
Э. Торричелли запаял с одного конца длинную стеклянную трубку с делениями, наполнил ртутью и опустил в чашку с ртутью (так был изобретен первый ртутный барометр, который получил название трубки Торричелли). Уровень ртути в трубке понизился, так как часть ртути вылилась в чашку и установилась на уровне 760 миллиметров. Над столбиком ртути образовалась пустота, которая получила название Торричеллиевой пустоты (рис. 2).
Э. Торричелли полагал, что давление атмосферы на поверхность ртути в чашке уравновешивается весом столба ртути в трубке. Высота этого столба над уровнем моря — 760 мм рт. ст.
Рис. 2. Опыт Торричелли
1 Па = 10 -5 бар; 1 бар = 0,98 атм.
Повышенное и пониженное атмосферное давление
Давление воздуха на нашей планете может изменяться в широких пределах. Если давление воздуха больше 760 мм рт. ст., то оно считается повышенным, меньше - пониженным.
Так как с подъемом вверх воздух становится все более разреженным, атмосферное давление понижается (в тропосфере в среднем 1 мм на каждые 10,5 м подъема). Поэтому для территорий, расположенных на разной высоте над уровнем моря, средним будет свое значение атмосферного давления. Например, Москва лежит на высоте 120 м над уровнем моря, поэтому среднее атмосферное давление для нее — 748 мм рт. ст.
Атмосферное давление в течение суток дважды повышается (утром и вечером) и дважды понижается (после полудня и после полуночи). Эти изменения связаны с изменением и перемещением воздуха. В течение года на материках максимальное давление наблюдается зимой, когда воздух переохлажден и уплотнен, а минимальное — летом.
Распределение атмосферного давления по земной поверхности носит ярко выраженный зональный характер. Это обусловлено неравномерным нагреванием земной поверхности, а следовательно, и изменением давления.
На земном шаре выделяются три пояса с преобладанием низкого атмосферного давления (минимумы) и четыре пояса с преобладанием высокого (максимумы).
В экваториальных широтах поверхность Земли сильно прогревается. Нагретый воздух расширяется, становится легче и поэтому поднимается вверх. В результате у земной поверхности близ экватора устанавливается низкое атмосферное давление.
У полюсов под воздействием низкой температуры воздух становится более тяжелым и опускается. Поэтому у полюсов атмосферное давление, повышенное по сравнению с широтами на 60-65°.
В высоких слоях атмосферы, наоборот, над жаркими областями давление высокое (хотя и ниже, чем у поверхности Земли), а над холодными — низкое.
Общая схема распределения атмосферного давления такова (рис. 3): вдоль экватора расположен пояс низкого давления; на 30-40° широты обоих полушарий — пояса высокого давления; 60-70° широты — зоны низкого давления; в приполярных районах — области высокого давления.
В результате того, что в умеренных широтах Северного полушария зимой атмосферное давление над материками сильно повышается, пояс низкого давления прерывается. Он сохраняется только над океанами в виде замкнутых областей пониженного давления — Исландского и Алеутского минимумов. Над материками, наоборот, образуются зимние максимумы: Азиатский и Северо-Американский.
Рис. 3. Общая схема распределения атмосферного давления
Летом в умеренных широтах Северного полушария пояс пониженного атмосферного давления восстанавливается. Огромная область пониженного атмосферного давления с центром в тропических широтах — Азиатский минимум — формируется над Азией.
В тропических широтах материки всегда нагреты сильнее, чем океаны, и давление над ними ниже. Таким образом, над океанами в течение всего года существуют максимумы: Северо-Атлантический (Азорский), Северо-Тихоокеанский, Южно-Атлантический, Южно-Тихоокеанский и Южно-Индийский.
Линии, которые на климатической карте соединяют пункты с одинаковым атмосферным давлением, называются изобарами (от греч. isos — равный и baros — тяжесть, вес).
Чем ближе изобары друг к другу, тем быстрее изменяется атмосферное давлении на расстоянии. Величина изменения атмосферного давления на единицу расстояния (100 км) называется барическим градиентом .
На образование поясов атмосферного давления у земной поверхности влияют неравномерное распределение солнечного тепла и вращение Земли. В зависимости от времени года оба полушария Земли нагреваются Солнцем по-разному. Это обусловливает некоторое перемещение поясов атмосферного давления: летом — к северу, зимой — к югу.
