Visi yra susipažinę su atmosferos slėgiu, bent jau dėka fizikos pamokų ir orų prognozių. Be to, domina spaudimo poveikio niuansai.
Kas yra atmosferos slėgis?
Atmosferos slėgis - tai yra mūsų planetos dujų apvalkalo, atmosferos, veikiančios visus joje esančius objektus, taip pat žemės paviršių, slėgis. Slėgis atitinka jėgą, veikiančią atmosferoje ploto vienetui.
Kalbant paprasčiau, tai yra jėga, kuria oras aplink mus veikia žemės ir daiktų paviršių. Stebint atmosferos slėgio pokyčius, oro sąlygas galima numatyti kartu su kitais veiksniais.
Kodėl ir kodėl sukuriamas atmosferos slėgis?
Žemės atmosferą ir įvairius meteorologinius reiškinius tiriantys specialistai atidžiai stebi, kaip juda oro masės. Tai yra pagrindinis veiksnys, turintis įtakos tam tikros vietovės klimato sąlygoms. Šie stebėjimai leido suprasti, kodėl atsiranda atmosferos slėgis.
Kaltas sunkumas. Daugybe eksperimentų buvo įrodyta, kad oras jokiu būdu nėra nesvarus. Jį sudaro įvairios dujos, turinčios tam tikrą svorį. Taigi Žemės gravitacijos jėga veikia orą, kuris prisideda prie slėgio susidarymo.
Įdomus faktas: visas planetos oras (arba visa Žemės atmosfera) sveria 51 x 1014 tonų
Aplink Žemės rutulį oro masė nėra vienoda. Atitinkamai svyruoja ir atmosferos slėgio lygis. Vietose, kur didesnė oro masė, yra didesnis slėgis. Jei oro yra mažiau (tokiais atvejais jis taip pat vadinamas retintu), tada slėgis yra mažesnis.
Kodėl keičiasi atmosferos svoris? Šio reiškinio paslaptis slypi oro masių įkaitime. Faktas yra tas, kad oro šildymas vyksta ne dėl saulės spindulių, o dėl žemės paviršiaus.
Netoli jo oras įkaista ir, tapdamas lengvesnis, pakyla aukštyn. Šiuo metu atvėsę srautai tampa sunkesni ir žemesni. Šis procesas tęsiasi. Kiekvienas oro srautas turi savo slėgį, o jo skirtumas sukelia vėją.
Kaip atmosferos sudėtis veikia slėgį?
Atmosferoje yra didžiulis dujų kiekis. Daugiausia tai yra azotas ir deguonis (98%). Taip pat yra anglies dioksido, neono, argono ir tt. Atmosfera prasideda nuo 1–2 km storio ribinio sluoksnio ir baigiasi egzosfera maždaug 10 000 km aukštyje, kur ji sklandžiai pereina į tarpplanetinę erdvę.
Atmosferos sudėtis daro įtaką slėgiui dėl tankio. Kiekvienas komponentas turi savo tankį. Kuo didesnis aukštis, tuo plonesnis yra atmosferos sluoksnis ir mažesnis jo tankis. Atitinkamai slėgis mažėja.
Atmosferos slėgio matavimas
Tarptautinėje vienetų sistemoje atmosferos slėgis matuojamas paskaliais (Pa). Taip pat Rusijoje naudojami tokie vienetai kaip strypas, milimetrai gyvsidabrio ir jų dariniai. Jie naudojami dėl prietaisų, kuriais matuojamas slėgis, - gyvsidabrio barometrai. 1 mmHg atitinka maždaug 133 Pa.
Yra dviejų tipų barometrai:
- skystas;
- mechaninis (aneroidinis barometras).
Skystieji barometrai užpildytas gyvsidabriu. Šio prietaiso išradimas yra italų mokslininko Evangelista Torricelli nuopelnas. 1644 m. Jis atliko eksperimentą su talpykla, gyvsidabriu ir kolba, kuri krito į skystį su atvira skylute.
Pasikeitus slėgiui, gyvsidabris pakilo arba krito kolboje. Šiuolaikiniai gyvsidabrio barometrai su svarstyklėmis yra laikomi tiksliausiais, tačiau nėra labai patogūs, todėl jie naudojami meteorologinėse stotyse.
Dažniau aneroidiniai barometrai. Tokio prietaiso dizainas suteikia metalinę dėžę, kurioje viduje yra praturtintas oras. Kai slėgis nukrenta, dėžutė išsiplečia. Didėjant slėgiui, dėžutė susitraukia ir veikia pritvirtintą spyruoklę. Spyruoklė varo rodyklę, kuri rodo slėgio lygį skalėje.
Įdomus faktas: Yra standartinis slėgio vienetas (kaip ir kiti fizikinių dydžių vienetai). Pagrindinis standartas, kuris kuo tiksliau parodo absoliutų slėgį, yra Mendelejevo visos Rusijos metrologijos tyrimų institute (Sankt Peterburgas).
Atmosferos slėgis žmonėms
Normalus atmosferos slėgis - Tai yra 760 mm Hg arba 101 325 Pa, esant 0 ℃ temperatūrai jūros lygyje (45º platumos). Be to, atmosfera veikia kiekvieną žemės paviršiaus kvadratinį centimetrą 1.033 kg jėga. 760 mm aukščio gyvsidabrio kolonėlė subalansuoja šios oro kolonėlės masę.
Eksperimento metu Torricelli taip pat nustatė 760 mm rodiklį. Jis taip pat pastebėjo, kad kai kolba užpildoma gyvsidabriu, viršuje lieka tuštuma. Vėliau šis reiškinys buvo vadinamas „Torricellium tuštuma“. Tuomet mokslininkas dar nežinojo, kad eksperimento metu sukūrė vakuumą - tai yra erdvę, kurioje nėra jokių medžiagų.
Esant standartiniam 760 mmHg slėgiui, žmogus jaučiasi patogiausiai. Jei atsižvelgsite į ankstesnius duomenis, tada oras spaudžia žmogų maždaug 16 tonų jėga. Kodėl tada mes nejaučiame šio spaudimo?
Faktas yra tas, kad kūno viduje taip pat yra slėgis. Ne tik žmonės, bet ir gyvūnų pasaulio atstovai prisitaikė prie atmosferos slėgio. Kiekvienas organas buvo suformuotas ir išvystytas veikiant tam tikrai jėgai. Kai atmosfera veikia kūną, ši jėga pasiskirsto tolygiai visame paviršiuje. Taigi, slėgis yra subalansuotas, ir mes to nejaučiame.
Atmosferos slėgio norma neturėtų būti painiojama su klimato norma. Kiekvienas regionas turi savo standartus tam tikru metų laiku. Pavyzdžiui, Vladivostoko gyventojams pasisekė, nes ten vidutinis metinis atmosferos slėgis yra beveik lygus normai - 761 mm Hg.
O gyvenvietėse, esančiose kalnuotose vietose (pavyzdžiui, Tibete), slėgis yra daug mažesnis - 413 mmHg. Taip yra dėl maždaug 5000 m aukščio.
Slėgio padidėjimas ir sumažėjimas
Kai slėgis viršija 760 mm ženklą. Hg. Art., Jis vadinamas padidintu, o kai indikatorius yra mažesnis už normalų - žemu.
Per 24 valandas įvyksta keli atmosferos slėgio kritimai. Ryte ir vakare jis pakyla, o po 12 valandos po pietų ir nakties - sumažėja. Tai įvyksta dėl to, kad keičiasi oro temperatūra ir atitinkamai jos srautai.
Žiemą didžiausias atmosferos slėgis stebimas žemyne, nes ore yra žema temperatūra ir didelis tankis. Vasarą pastebima priešinga situacija - slėgis yra minimalus.
Pasauliniu mastu slėgio lygis taip pat priklauso nuo temperatūros. Žemės paviršius įkaista skirtingai: planeta turi geoidinę (o ne visiškai apvalią) formą ir sukasi aplink Saulę. Kai kurios zonos įkaista daugiau, kitos mažiau. Dėl šios priežasties atmosferos slėgis paskirstomas zoniškai visame planetos paviršiuje.
Mokslininkai išskiria 3 diržus, kuriuose vyrauja žemas slėgis, ir 4 diržus, kuriuose vyrauja maksimumai. Pusiaujo zona įšyla labiausiai, todėl pakyla lengvas šiltas oras, o paviršiuje susidaro žemas slėgis.
Netoli polių yra atvirkščiai: krenta šaltas oras, todėl čia pastebimas didelis slėgis. Pažvelgę į slėgio pasiskirstymo planetos paviršiuje modelį, pastebėsite, kad minimumų ir maksimumų diržai keičiasi.
Be to, reikia atsiminti apie netolygų abiejų Žemės pusrutulių kaitinimą per metus.Tai lemia tam tikrą žemo ir aukšto slėgio diržų pasislinkimą. Vasarą jie juda į šiaurę, o žiemą - į pietus.
Žmogaus poveikis
Atmosferos slėgis daro rimtą poveikį žmogaus organizmui. Tai yra visiškai natūralu, jei atsižvelgsime į tai, kas išdėstyta aukščiau, apie jėgą, kuria oras spaudžiasi ant mūsų kūno, ir priešingus veiksmus.
Egzistuoja meteorologinės priklausomybės samprata, patvirtinta mokslo ir medicinos. Meteopatai yra žmonės, kurių kūnas reaguoja net į minimalius slėgio nukrypimus nuo normos. Jie taip pat apima žmones, sergančius kai kuriomis lėtinėmis ligomis (ypač širdies ir kraujagyslių, nervų sistema ir kt.).
Apskritai, žmogaus kūnas gali prisitaikyti prie klimato sąlygų pokyčių. Pavyzdžiui, keliaujant į šalį, kurioje yra visiškai kitokios oro sąlygos, aklimatizuotis gali prireikti kelių dienų.
Reikšmingi nukrypimai nuo normos bus pastebimi absoliučiai bet kuriam asmeniui. Tai apima tiek aukštą, tiek žemą kraujo spaudimą.
Įprastame gyvenime atmosferos slėgis nepadidėja iki kritinio lygio, kai žmogaus savijauta pablogėja (išskyrus minėtus nuo oro sąlygų priklausomus ir chroniškai sergančius žmones). Galite pajusti jo poveikį, pavyzdžiui, nardydami į didelius gylius.
Žemas atmosferos slėgis yra pavojingesnis. Jo poveikį galima lengvai pajusti dideliame aukštyje. Yra aukščio ligos sąvoka, kai padidėja anglies dioksido kiekis. Deguonies tūris šiuo atveju, atvirkščiai, mažėja, todėl kūno audiniai jaučia deguonies badą. Laivai greitai reaguoja į tai, išprovokuodami staigų slėgio padidėjimą kūne.
Ciklonas
Ciklonas - Tai yra didžiulė oro masė, kuri sūkurio forma sukasi aplink vertikalią ašį, kurios skersmuo yra iki kelių tūkstančių kilometrų. Šio sūkurio centre pastebimas sumažėjęs slėgis.
Šiaurės pusrutulyje ciklono atmosferinis sūkurys sukasi prieš laikrodžio rodyklę, pietiniame pusrutulyje - pagal laikrodžio rodyklę. Ciklonai vyksta reguliariai, nes jų susidarymas yra tiesiogiai susijęs su Žemės sukimu. Netoli pusiaujo nėra ciklonų.
Ciklonai būna dviejų rūšių:
- Atogrąžų. Pasitaiko atogrąžų platumose, skiriasi palyginti mažais dydžiais. Tačiau jiems būdinga didžiulė, griaunanti vėjo jėga.
- Ypač atogrąžų. Susidaro poliarinėse ir vidutinio klimato platumose. Pasiekite kelių tūkstančių kilometrų skersmenį.
Įdomus faktas: atogrąžų ciklonuose dažnai stebima „audros akis“ - tai yra maždaug 20 km plotas pačiame sūkurio centre, kuriame išlieka skaidrus ir ramus oras.
Pagrindiniai skiriamieji ciklono bruožai yra didžiulė energija, pasireiškianti stipraus vėjo, audros, perkūnijos, skiedros, kritulių forma. Galingiems atogrąžų ciklonams suteikiami unikalūs pavadinimai arba pavadinimai, pavyzdžiui, Katrina (2005), Nina (1975), Dorian (2019).
Anticiklonas
Anticiklonas - Tai ne tik ciklono priešingybė. Šis reiškinys turi skirtingą pasireiškimo mechanizmą. Vėjas abiejuose Žemės pusrutuliuose, palyginti su ciklonu, juda priešinga kryptimi.
Anticiklonas yra aukšto slėgio sritis. Jam būdingi uždari izobarai - tai linijos, žyminčios vietas tuo pačiu atmosferos slėgiu.
Anticiklonas sukuria stabilias oro sąlygas, atitinkančias metų laiką. Vasarą būna ramu, karštas oras, žiemą šalnos. Jam būdingas nedidelis debesų skaičius arba jų visiškai nėra.
Tam tikrose vietose susidaro anticiklonai. Pavyzdžiui, dažniausiai jie atsiranda per dideles ledo mases: Antarktidoje, Grenlandijoje ir Arktyje. Taip pat rasta tropikuose.
Anticiklonai taip pat kelia pavojų ir nemalonių padarinių. Jie gali prisidėti prie gaisrų, užsitęsusių sausrų.Ilgai nevykstant vėjui dideliuose miestuose kaupiasi kenksmingos medžiagos ir dujos, o tai ypač aktualu žmonėms, sergantiems kvėpavimo takų ligomis.
Įdomus faktas: Yra blokuojančių ciklonų, kurie formuojasi tam tikroje srityje ir niekur nejuda. Tačiau jie nepraleidžia kitų oro masių. Paprastai jie trunka ne ilgiau kaip 5 dienas, tačiau Europos Rusijos dalyje anticiklonai reguliariai trunka apie mėnesį. Paskutinį kartą tai buvo 2015 m. Rezultatas - karštis, sausra, miškų gaisrai.
Kaip atmosferos slėgis kinta keičiantis aukščiui? Formulės diagrama
Atmosferos slėgis tiesiogiai priklauso nuo aukščio. Kuo didesnis, tuo mažesnis slėgis ir atvirkščiai. Jei pakilsite 12 m virš jūros lygio, gyvsidabrio juosta barometre sumažės 1 mm.
Slėgis dažnai rodomas hektopaskaliais, o ne mmHg. st .: 1 mm = 133,3 Pa = 1, 333 hPa. Aukščio ir slėgio santykį galima parodyti naudojant paprastą formulę:
∆h / ∆P = 12 m / mmHg. st arba ∆h / ∆P = 9 m / hPa,
kur ∆h yra aukščio pokytis,
∆P - slėgio pokytis.
Taigi, kylant iki 9 metrų, slėgio lygis sumažėja 1 hPa. Šis rodiklis vadinamas barikine stadija. Atmosferos slėgio norma yra 1013 hPa (gali būti suapvalinta iki 1000).
Kaip naudoti šiuos duomenis norint apskaičiuoti slėgio kitimą skirtinguose aukščiuose? Pavyzdžiui, keliant 90 m, slėgis sumažės 10 hPa. Tokiu atveju paaiškėja, kad pakilus iki 900 m slėgis sumažėja iki 0.
Oro tankis taip pat keičiasi atsižvelgiant į aukštį, todėl, kai reikia nuvažiuoti didesnį atstumą (pradedant nuo 1,5–2 km), visi skaičiavimai turi būti atlikti atsižvelgiant į šį rodiklį.
Atmosferos slėgio, kintančio su aukščiu, grafikas aiškiai parodo visus aukščiau aprašytus dalykus. Tai yra išlenkta linija, o ne tiesi. Dėl to, kad atmosferos tankis nėra tas pats, didėjant aukščiui, slėgis pradeda mažėti lėčiau. Tačiau jis niekada nepasieks nulio, nes visur yra kažkokia medžiaga - Visatoje nėra vakuumo.
Atmosferos slėgis kalnuose
Kalnuose slėgis vistiek bus mažesnis. Kaip žmogus jaučiasi tuo pačiu metu, priklauso nuo ūgio, taip pat nuo papildomų sąlygų. Pavyzdžiui, esant normaliai drėgmei, 3 000 m aukštis gali sukelti silpnumą ir prastą veikimą. Taip yra dėl deguonies trūkumo.
Drėgname klimate panašūs pojūčiai kyla jau 1000 m aukštyje. Faktas yra tas, kad vandens molekulės išstumia deguonies molekules - drėgname ore jo yra mažiau. O esant sausam klimatui, jūs galite beveik pakilti iki 5000 m.
Skirtingi aukščiai ir jų poveikis:
- 5 km - deguonies trūkumo jausmas.
- 6 km yra didžiausias nuolatinių gyvenviečių aukštis.
- 8,9 km - Everesto aukštis. Vanduo verda esant + 68 ℃ temperatūrai. Trumpą laiką apmokyti žmonės gali būti šiame lygyje.
- 13,5 km - saugu likti tik esant grynam deguoniui. Maksimalus leistinas aukštis, kuriame galite būti be specialios apsaugos.
- 20 km - žmonėms nepriimtinas aukštis. Tik jei esate uždarytoje kabinoje.