Όλοι γνωρίζουν την ατμοσφαιρική πίεση, τουλάχιστον χάρη στα μαθήματα φυσικής και τις καιρικές προβλέψεις. Επιπλέον, οι αποχρώσεις της επίδρασης της πίεσης σε ένα άτομο ενδιαφέρουν.
Τι είναι η ατμοσφαιρική πίεση;
Πίεση ατμόσφαιρας - αυτή είναι η πίεση του κελύφους αερίου του πλανήτη μας, της ατμόσφαιρας, που δρα σε όλα τα αντικείμενα του, καθώς και στην επιφάνεια της γης. Η πίεση αντιστοιχεί στη δύναμη που δρα στην ατμόσφαιρα ανά μονάδα περιοχής.
Με πιο απλούς όρους, αυτή είναι η δύναμη με την οποία ο αέρας γύρω μας δρα στην επιφάνεια της γης και των αντικειμένων. Παρακολουθώντας τις αλλαγές στην ατμοσφαιρική πίεση, οι καιρικές συνθήκες μπορούν να προβλεφθούν σε συνδυασμό με άλλους παράγοντες.
Γιατί και γιατί δημιουργείται ατμοσφαιρική πίεση;
Ειδικοί που μελετούν την ατμόσφαιρα της Γης και διάφορα μετεωρολογικά φαινόμενα παρακολουθούν προσεκτικά πώς κινούνται οι μάζες του αέρα. Αυτός είναι ο κύριος παράγοντας που επηρεάζει τις κλιματολογικές συνθήκες μιας συγκεκριμένης περιοχής. Αυτές οι παρατηρήσεις κατέστησαν δυνατή την κατανόηση γιατί συμβαίνει η ατμοσφαιρική πίεση.
Η βαρύτητα φταίει. Μέσα από πολλά πειράματα, αποδείχθηκε ότι ο αέρας δεν είναι καθόλου χωρίς βάρος. Αποτελείται από διάφορα αέρια που έχουν συγκεκριμένο βάρος. Έτσι, η δύναμη της βαρύτητας της Γης δρα στον αέρα, η οποία συμβάλλει στο σχηματισμό πίεσης.
Ενδιαφέρον γεγονός: Όλος ο αέρας στον πλανήτη (ή ολόκληρη η ατμόσφαιρα της Γης) ζυγίζει 51 x 1014 τόνοι
Σε όλο τον κόσμο, η μάζα του αέρα δεν είναι η ίδια. Κατά συνέπεια, το επίπεδο της ατμοσφαιρικής πίεσης κυμαίνεται επίσης. Σε περιοχές με μεγαλύτερη μάζα αέρα υπάρχει μεγαλύτερη πίεση. Εάν υπάρχει λιγότερος αέρας (ονομάζεται επίσης σπάνια σε τέτοιες περιπτώσεις), τότε η πίεση είναι χαμηλότερη.
Γιατί αλλάζει το βάρος της ατμόσφαιρας; Το μυστικό αυτού του φαινομένου έγκειται στη θέρμανση των μαζών του αέρα. Το γεγονός είναι ότι η θέρμανση του αέρα δεν συμβαίνει καθόλου από το φως του ήλιου, αλλά λόγω της επιφάνειας της γης.
Κοντά, ο αέρας θερμαίνεται και, όταν γίνεται ελαφρύτερος, ανεβαίνει. Αυτή τη στιγμή, οι ψυχρές ροές γίνονται βαρύτερες και χαμηλότερες. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται. Κάθε ρεύμα αέρα έχει τη δική του πίεση και η διαφορά του προκαλεί τον άνεμο.
Πώς επηρεάζει η ατμοσφαιρική σύνθεση την πίεση;
Η ατμόσφαιρα περιλαμβάνει μια τεράστια ποσότητα αερίων. Κυρίως είναι άζωτο και οξυγόνο (98%). Υπάρχει επίσης διοξείδιο του άνθρακα, νέον, αργόν, κ.λπ. Η ατμόσφαιρα ξεκινά με ένα οριακό στρώμα πάχους 1-2 χλμ και τελειώνει με μια εξώσφαιρα σε υψόμετρο περίπου 10.000 χλμ, όπου περνά ομαλά στον διαπλανητικό χώρο.
Η σύνθεση της ατμόσφαιρας επηρεάζει την πίεση λόγω της πυκνότητας. Κάθε συστατικό έχει τη δική του πυκνότητα. Όσο υψηλότερο είναι το ύψος, τόσο λεπτότερο είναι το στρώμα της ατμόσφαιρας και η χαμηλότερη πυκνότητα. Κατά συνέπεια, η πίεση μειώνεται.
Μέτρηση ατμοσφαιρικής πίεσης
Στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων, η ατμοσφαιρική πίεση μετράται σε pascals (Pa). Επίσης στη Ρωσία, χρησιμοποιούνται μονάδες όπως ράβδος, χιλιοστά υδραργύρου και τα παράγωγά τους. Η χρήση τους οφείλεται σε όργανα με τα οποία μετράται η πίεση - βαρόμετρα υδραργύρου. 1 mmHg αντιστοιχεί σε περίπου 133 Pa.
Τα βαρόμετρα διατίθενται σε δύο τύπους:
- υγρό;
- μηχανικό (βαρόμετρο αναροειδών).
Υγρά βαρόμετρα γεμάτο με υδράργυρο. Η εφεύρεση αυτής της συσκευής είναι ένα πλεονέκτημα του Ιταλού επιστήμονα Evangelista Torricelli. Το 1644, πραγματοποίησε ένα πείραμα με ένα δοχείο, υδράργυρο και μια φιάλη που έπεσε σε ένα υγρό με ανοιχτή τρύπα.
Με αλλαγή στην πίεση, ο υδράργυρος αυξήθηκε ή έπεσε στη φιάλη. Τα σύγχρονα βαρόμετρα υδραργύρου με κλίμακες θεωρούνται τα πιο ακριβή, αλλά όχι πολύ βολικά, επομένως χρησιμοποιούνται σε μετεωρολογικούς σταθμούς.
Πιο συχνό βαρόμετρα αναροειδών. Ο σχεδιασμός μιας τέτοιας συσκευής παρέχει ένα μεταλλικό κουτί με σπάνιο αέρα. Όταν η πίεση πέσει, το κουτί επεκτείνεται. Με την αυξανόμενη πίεση, το κουτί συρρικνώνεται και δρα στο προσαρτημένο ελατήριο. Το ελατήριο οδηγεί το βέλος, το οποίο εμφανίζει το επίπεδο πίεσης στην κλίμακα.
Ενδιαφέρον γεγονός: Υπάρχει μια τυπική μονάδα πίεσης (καθώς και άλλες μονάδες φυσικών ποσοτήτων). Το πρωταρχικό πρότυπο, το οποίο εμφανίζει απόλυτη πίεση όσο το δυνατόν ακριβέστερα, είναι το All-Russian Research Institute of Metrology του Mendeleev (Αγία Πετρούπολη).
Ατμοσφαιρική πίεση για τον άνθρωπο
Κανονική ατμοσφαιρική πίεση - Αυτό είναι 760 mm Hg ή 101 325 Pa σε θερμοκρασία 0 ℃ στο επίπεδο της θάλασσας (45º γεωγραφικό πλάτος). Επιπλέον, η ατμόσφαιρα δρα σε κάθε τετραγωνικό εκατοστό της επιφάνειας της γης με δύναμη 1,033 kg. Μια στήλη υδραργύρου ύψους 760 mm εξισορροπεί τη μάζα αυτής της στήλης αέρα.
Ένας δείκτης 760 mm προσδιορίστηκε επίσης από τον Torricelli κατά τη διάρκεια του πειράματος. Παρατήρησε επίσης ότι όταν η φιάλη γεμίζει με υδράργυρο, ένα κενό παραμένει στην κορυφή. Στη συνέχεια, αυτό το φαινόμενο ονομαζόταν «κενό του Torricellium». Τότε ο επιστήμονας δεν γνώριζε ακόμη ότι κατά τη διάρκεια του πειράματός του δημιούργησε ένα κενό - δηλαδή έναν χώρο χωρίς ουσίες.
Σε τυπική πίεση 760 mmHg, ένα άτομο αισθάνεται πιο άνετα. Εάν λάβετε υπόψη τα προηγούμενα δεδομένα, τότε ο αέρας πιέζει ένα άτομο με δύναμη περίπου 16 τόνων. Γιατί λοιπόν δεν αισθανόμαστε αυτήν την πίεση;
Το γεγονός είναι ότι υπάρχει επίσης πίεση στο σώμα. Όχι μόνο άνθρωποι, αλλά και εκπρόσωποι του ζωικού κόσμου έχουν προσαρμοστεί στην ατμοσφαιρική πίεση. Κάθε όργανο σχηματίστηκε και αναπτύχθηκε υπό την επίδραση μιας δεδομένης δύναμης. Όταν η ατμόσφαιρα δρα στο σώμα, αυτή η δύναμη κατανέμεται ομοιόμορφα σε ολόκληρη την επιφάνεια. Έτσι, η πίεση είναι ισορροπημένη και δεν την αισθανόμαστε.
Ο κανόνας ατμοσφαιρικής πίεσης δεν πρέπει να συγχέεται με τον κλιματολογικό κανόνα. Κάθε περιοχή έχει τα δικά της πρότυπα για μια συγκεκριμένη περίοδο του έτους. Για παράδειγμα, οι κάτοικοι του Βλαδιβοστόκ είναι τυχεροί, γιατί εκεί η μέση ετήσια ατμοσφαιρική πίεση είναι σχεδόν ίση με τον κανόνα - 761 mm Hg.
Και σε οικισμούς που βρίσκονται σε ορεινές περιοχές (για παράδειγμα, στο Θιβέτ), η πίεση είναι πολύ χαμηλότερη - 413 mmHg. Αυτό οφείλεται σε ύψος περίπου 5000 m.
Αύξηση και μείωση της πίεσης
Όταν η πίεση υπερβαίνει το σημάδι των 760 mm. Hg. Art., Ονομάζεται αυξημένη και όταν η ένδειξη είναι μικρότερη από την κανονική - χαμηλή.
Εντός 24 ωρών, εμφανίζονται αρκετές πτώσεις ατμοσφαιρικής πίεσης. Το πρωί και το βράδυ αυξάνεται και μετά τις 12 το απόγευμα και το βράδυ - μειώνεται. Αυτό συμβαίνει λόγω του γεγονότος ότι η θερμοκρασία του αέρα αλλάζει και, κατά συνέπεια, οι ροές του κινούνται.
Το χειμώνα, η υψηλότερη ατμοσφαιρική πίεση παρατηρείται πάνω από την ηπειρωτική χώρα, επειδή ο αέρας έχει χαμηλή θερμοκρασία και υψηλή πυκνότητα. Το καλοκαίρι παρατηρείται η αντίθετη κατάσταση - υπάρχει ελάχιστη πίεση.
Σε μια πιο παγκόσμια κλίμακα, το επίπεδο πίεσης εξαρτάται επίσης από τη θερμοκρασία. Η επιφάνεια της Γης θερμαίνεται διαφορετικά: ο πλανήτης έχει γεωειδές (και όχι απόλυτα στρογγυλό) σχήμα και περιστρέφεται γύρω από τον Ήλιο. Ορισμένες ζώνες θερμαίνονται περισσότερο, άλλες λιγότερο. Εξαιτίας αυτού, η ατμοσφαιρική πίεση κατανέμεται zonally στην επιφάνεια του πλανήτη.
Οι επιστήμονες διακρίνουν 3 ιμάντες όπου επικρατεί χαμηλή πίεση και 4 ζώνες με επικρατούσα μέγιστα. Η ζώνη του ισημερινού θερμαίνει περισσότερο, έτσι αυξάνεται ο ελαφρύς ζεστός αέρας και σχηματίζεται χαμηλή πίεση στην επιφάνεια.
Κοντά στους πόλους, ισχύει το αντίθετο: ο κρύος αέρας πέφτει, οπότε υπάρχει υψηλή πίεση. Αν κοιτάξετε το μοτίβο κατανομής πίεσης πάνω από την επιφάνεια του πλανήτη, θα παρατηρήσετε ότι οι ζώνες του ελάχιστου και του μέγιστου εναλλάσσονται.
Επιπλέον, πρέπει να θυμάστε για την άνιση θέρμανση και των δύο ημισφαιρίων της Γης κατά τη διάρκεια του έτους.Αυτό οδηγεί σε μια ορισμένη μετατόπιση των ιμάντων χαμηλής και υψηλής πίεσης. Το καλοκαίρι, κινούνται προς τα βόρεια και το χειμώνα - νότια.
Ανθρώπινος αντίκτυπος
Η ατμοσφαιρική πίεση έχει σοβαρή επίδραση στο ανθρώπινο σώμα. Αυτό είναι απολύτως φυσικό, αν λάβουμε υπόψη όλα τα παραπάνω σχετικά με τη δύναμη με την οποία ο αέρας πιέζει το σώμα μας και την αντιστάθμιση.
Υπάρχει μια έννοια της μετεωρολογικής εξάρτησης, που επιβεβαιώνεται από την επιστήμη και την ιατρική. Οι μετεωπαθητικοί είναι άνθρωποι των οποίων το σώμα ανταποκρίνεται ακόμη και σε ελάχιστες αποκλίσεις πίεσης από τον κανόνα. Περιλαμβάνουν επίσης άτομα με κάποιες χρόνιες ασθένειες (ιδίως καρδιαγγειακό, νευρικό σύστημα, κ.λπ.).
Γενικά, το ανθρώπινο σώμα μπορεί να προσαρμοστεί σε αλλαγές στις κλιματολογικές συνθήκες. Για παράδειγμα, όταν ταξιδεύετε σε μια χώρα με εντελώς διαφορετικές καιρικές συνθήκες, μπορεί να χρειαστούν αρκετές ημέρες για να εγκλιματιστούν.
Σημαντικές αποκλίσεις από τον κανόνα θα είναι αισθητές για απολύτως οποιοδήποτε άτομο. Αυτό περιλαμβάνει υψηλή και χαμηλή αρτηριακή πίεση.
Στη συνηθισμένη ζωή, δεν συμβαίνει αύξηση της ατμοσφαιρικής πίεσης σε κρίσιμο επίπεδο στο οποίο επιδεινώνεται η ευημερία ενός ατόμου (με εξαίρεση το προαναφερθέν καιρό και εξαρτάται από χρόνια). Μπορείτε να νιώσετε την επίδρασή του, για παράδειγμα, κατά την κατάδυση σε μεγάλα βάθη.
Η χαμηλή ατμοσφαιρική πίεση είναι πιο επικίνδυνη. Το αποτέλεσμα μπορεί να γίνει εύκολα αισθητό σε μεγάλο υψόμετρο. Υπάρχει η έννοια της ασθένειας υψομέτρου, στην οποία αυξάνεται η ποσότητα του διοξειδίου του άνθρακα. Ο όγκος του οξυγόνου σε αυτήν την περίπτωση, αντίθετα, μειώνεται, έτσι ώστε οι ιστοί του σώματος να αισθάνονται πείνα οξυγόνου. Τα σκάφη ανταποκρίνονται γρήγορα σε αυτό, προκαλώντας απότομη αύξηση της πίεσης στο σώμα.
Κυκλώνας
Κυκλώνας - Πρόκειται για μια τεράστια μάζα αέρα που περιστρέφεται με τη μορφή δίνης γύρω από έναν κατακόρυφο άξονα με διάμετρο έως αρκετές χιλιάδες χιλιόμετρα. Στο κέντρο αυτής της δίνης, παρατηρείται μειωμένη πίεση.
Στο Βόρειο Ημισφαίριο, η ατμοσφαιρική δίνη ενός κυκλώνα περιστρέφεται αριστερόστροφα, στο Νότιο Ημισφαίριο - δεξιόστροφα. Οι κυκλώνες εμφανίζονται τακτικά, καθώς ο σχηματισμός τους σχετίζεται άμεσα με την περιστροφή της Γης. Δεν υπάρχουν κυκλώνες κοντά στον ισημερινό.
Οι κυκλώνες διατίθενται σε δύο τύπους:
- Τροπικός. Εμφανίζονται σε τροπικά πλάτη, διαφέρουν σε σχετικά μικρά μεγέθη. Ωστόσο, χαρακτηρίζονται από μια τεράστια, καταστροφική δύναμη του ανέμου.
- Εξαιρετικά τροπικά. Σχηματίζεται σε πολικά και εύκρατα γεωγραφικά πλάτη. Φτάστε σε χιλιάδες χιλιόμετρα σε διάμετρο.
Ενδιαφέρον γεγονός: σε τροπικούς κυκλώνες παρατηρείται συχνά το «μάτι της καταιγίδας» - αυτή είναι μια περιοχή περίπου 20 χλμ. στο κέντρο του στροβίλου, στην οποία παραμένει καθαρός και ήρεμος καιρός.
Τα κύρια χαρακτηριστικά του κυκλώνα είναι η κολοσσιαία ενέργεια, η οποία εκδηλώνεται με τη μορφή ισχυρών ανέμων, καταιγίδων, καταιγίδων, κυκλώνων, βροχοπτώσεων. Οι ισχυροί τροπικοί κυκλώνες έχουν μοναδικά ονόματα ή ονόματα, για παράδειγμα, Katrina (2005), Nina (1975), Dorian (2019).
Αντικύκλωνας
Αντικύκλωνας - Αυτό δεν είναι μόνο το αντίθετο του κυκλώνα. Αυτό το φαινόμενο έχει διαφορετικό μηχανισμό εμφάνισης. Ο άνεμος και στα δύο ημισφαίρια της Γης κινείται προς την αντίθετη κατεύθυνση σε σύγκριση με τον κυκλώνα.
Ο αντικυκλώνας είναι περιοχή υψηλής πίεσης. Χαρακτηρίζεται από κλειστά ισόβια - πρόκειται για γραμμές που σηματοδοτούν μέρη με την ίδια ατμοσφαιρική πίεση.
Ο αντίκυκλος φέρνει σταθερές καιρικές συνθήκες κατάλληλες για την εποχή του χρόνου. Το καλοκαίρι είναι ήρεμο, ζεστό καιρό, χειμώνα παγωμένο. Χαρακτηρίζεται από μικρό αριθμό νεφών ή απόλυτη απουσία τους.
Οι αντίκυκλοι σχηματίζονται σε ορισμένες περιοχές. Για παράδειγμα, συχνότερα προκύπτουν από μεγάλες μάζες πάγου: στην Ανταρκτική, τη Γροιλανδία και την Αρκτική. Βρίσκεται επίσης στις τροπικές περιοχές.
Οι αντίκυκλοι έχουν επίσης κίνδυνο και δυσάρεστες συνέπειες. Μπορούν να συμβάλουν σε πυρκαγιές, παρατεταμένη ξηρασία.Με μακρά απουσία ανέμου σε μεγάλες πόλεις, συσσωρεύονται επιβλαβείς ουσίες και αέρια, κάτι που είναι ιδιαίτερα οξύ για άτομα με αναπνευστικές παθήσεις.
Ενδιαφέρον γεγονός: Υπάρχουν κυκλώνες μπλοκαρίσματος που σχηματίζονται σε μια συγκεκριμένη περιοχή και δεν μετακινούνται πουθενά. Ωστόσο, δεν περνούν άλλες μάζες αέρα. Συνήθως διαρκούν όχι περισσότερο από 5 ημέρες, αλλά τακτικά στο ευρωπαϊκό τμήμα της Ρωσίας οι αντίκυκλοι διαρκούν περίπου ένα μήνα. Η τελευταία φορά ήταν το 2015. Το αποτέλεσμα είναι θερμότητα, ξηρασία, πυρκαγιές στα δάση.
Πώς αλλάζει η ατμοσφαιρική πίεση με το ύψος; Γράφημα τύπων
Η ατμοσφαιρική πίεση εξαρτάται άμεσα από το υψόμετρο. Όσο υψηλότερη τόσο χαμηλότερη είναι η πίεση και αντίστροφα. Εάν ανεβείτε 12 μέτρα πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, η ράβδος υδραργύρου στο βαρόμετρο θα μειωθεί κατά 1 mm.
Η πίεση εμφανίζεται συχνά σε εκτοπασκάλ αντί για mmHg. st .: 1 mm = 133,3 Pa = 1, 333 hPa. Η σχέση μεταξύ ύψους και πίεσης μπορεί να αποδειχθεί χρησιμοποιώντας έναν απλό τύπο:
Δh / ΔP = 12 m / mmHg. st ή Δh / ΔP = 9 m / hPa,
όπου Δh είναι η μεταβολή στο ύψος,
ΔP - αλλαγή πίεσης.
Έτσι, όταν αυξάνεται στα 9 μέτρα, το επίπεδο πίεσης μειώνεται κατά 1 hPa. Αυτός ο δείκτης ονομάζεται στάδιο βαρίου. Ο κανόνας ατμοσφαιρικής πίεσης είναι 1013 hPa (μπορεί να στρογγυλοποιηθεί έως 1000).
Πώς να χρησιμοποιήσετε αυτά τα δεδομένα για να υπολογίσετε την αλλαγή πίεσης σε διαφορετικό ύψος; Για παράδειγμα, κατά την ανύψωση 90 m, η πίεση θα μειωθεί κατά 10 hPa. Σε αυτήν την περίπτωση, αποδεικνύεται ότι όταν αυξάνεται στα 900 m, η πίεση μειώνεται στα 0.
Αλλά η πυκνότητα του αέρα αλλάζει επίσης με το ύψος, επομένως, όταν πρόκειται για μεγαλύτερη απόσταση (ξεκινώντας από 1,5-2 km), όλοι οι υπολογισμοί πρέπει να γίνονται λαμβάνοντας υπόψη αυτόν τον δείκτη.
Το γράφημα της ατμοσφαιρικής πίεσης αλλάζει με το υψόμετρο δείχνει καθαρά όλα τα παραπάνω. Παίρνει τη μορφή καμπύλης γραμμής και όχι ευθείας γραμμής. Λόγω του γεγονότος ότι η πυκνότητα της ατμόσφαιρας δεν είναι η ίδια, καθώς αυξάνεται το υψόμετρο, η πίεση αρχίζει να μειώνεται πιο αργά. Ωστόσο, δεν θα φτάσει ποτέ στο μηδέν, γιατί υπάρχει κάποιο είδος ουσίας παντού - δεν υπάρχει κενό στο Σύμπαν.
Ατμοσφαιρική πίεση στα βουνά
Στα βουνά, η πίεση θα είναι ούτως ή άλλως χαμηλότερη. Το πώς αισθάνεται ένα άτομο ταυτόχρονα εξαρτάται από το ύψος, καθώς και από τις πρόσθετες συνθήκες. Για παράδειγμα, σε κανονική υγρασία, μια ανάβαση 3.000 μέτρων μπορεί να προκαλέσει αδυναμία και κακή απόδοση. Αυτό οφείλεται στην έλλειψη οξυγόνου.
Σε ένα υγρό κλίμα, παρόμοιες αισθήσεις προκύπτουν ήδη σε υψόμετρο 1000 μ. Το γεγονός είναι ότι τα μόρια νερού εκτοπίζουν τα μόρια οξυγόνου - στον υγρό αέρα είναι λιγότερο. Και σε ξηρό κλίμα, μπορείτε να ανεβείτε σχεδόν στα 5000 μέτρα.
Διαφορετικά ύψη και τα αποτελέσματά τους:
- 5 χλμ - ένα αίσθημα έλλειψης οξυγόνου.
- Το 6 χλμ είναι το μέγιστο ύψος στο οποίο βρίσκονται οι μόνιμοι οικισμοί.
- 8,9 χλμ. - το ύψος του Έβερεστ. Το νερό βράζει σε θερμοκρασία + 68 ℃. Για μικρό χρονικό διάστημα, τα εκπαιδευμένα άτομα μπορούν να βρίσκονται σε αυτό το επίπεδο.
- 13,5 χλμ. - ασφαλές για διαμονή μόνο παρουσία καθαρού οξυγόνου. Το μέγιστο επιτρεπόμενο ύψος στο οποίο μπορείτε να μείνετε χωρίς ειδική προστασία.
- 20 km - ένα ύψος απαράδεκτο για τον άνθρωπο. Επιτρέπεται να βρίσκεστε μόνο σε σφραγισμένη καμπίνα.