§ 31. Атмосферное давление
Вспомните из курса природоведения, что называют атмосферным давлением.
Понятие об атмосферном давлении. Воздух невидимое и легкое. Однако и оно, как и всякая вещество, имеет массу и вес. Поэтому оно оказывает давление на земную поверхность и на все тела, на ней находятся. Это давление определяется весом столба воздуха высотой с всю атмосферу - от земной поверхности до самой ее верхней границы. Установлено, что такой столб воздуха давит на каждый 1 см2 поверхности с силой в 1 кг 33 г (соответственно на 1 м2 - Более 10 т!) Итак, атмосферное давление - Это сила, с которой воздух давит на земную поверхность и на все предметы на ней.
Поверхность тела человека составляет в среднем 1,5 м2. Согласно воздуха давить на нее весом в 15 т. Такое давление способно раздавить все живое. Почему же мы его не ощущаем? Это связано с тем, что внутри человеческого организма также существует давление - внутренний, и он равно атмосферному. Если это равновесие нарушается, человек чувствует себя плохо.
Измерение атмосферного давления. Атмосферное давление измеряют с помощью специального прибора - барометра. В переводе с греческого это слово означает "Измеритель тяжести".
На метеостанциях используют ртутный барометр. Основная его часть - стеклянная трубка длиной 1 м, запаянная с одного конца. В нее налито ртуть - тяжелый жидкий металл. Открытым концом трубка погружена в широкую чашу, также заполненную ртутью. При переворачивании ртуть из трубки вылилась только до определенного уровня и остановилась. Почему же она остановилась, а не вылилась вся? Потому что воздух оказывает давление на ртуть в чаше и не выпускает ее всю из трубки. Если атмосферное давление уменьшается, то ртуть в трубке опускается и наоборот. По высоте столба ртути в трубке, на которую нанесена шкала, определяют величину атмосферного давления в миллиметрах.
На параллели 450 на уровне моря при температуре воздуха 0 0С под давлением воздуха столбик ртути поднимается в трубке на высоту 760 мм. Такое давление воздуха считается нормальным атмосферным давлением. Если столб ртути в трубке поднимается выше 760 мм, то давление повышенный, Ниже - снижен. Следовательно, давление столба воздуха всей атмосферы уравновешивается весом столба ртути высотой 760 мм.
В походах и экспедициях пользуются более удобным прибором - барометром-анероид. "Анероид" в переводе с греческого означает "безридинний": в нем нет ртути. Главной его частью является металлическая упругая коробочка, из которой скачали воздуха. Это делает ее очень чувствительной к изменениям давления извне. При повышенные давления она сжимается, при снижении - расширяется. Эти колебания через особый механизм передаются стрелке, которая указывает на шкале величину атмосферного давления в миллиметрах ртутного столба.
Зависимость давления от высоты местности и температуры воздуха. Атмосферное давление зависит от высоты местности. Чем выше уровня моря, тем давление воздуха меньше. Он снижается, так как с поднятием уменьшается высота столба воздуха, который давит на земную поверхность. Кроме того, с высотой давление падает еще и потому, что уменьшается плотность самого воздуха. На высоте 5 км атмосферное давление снижается наполовину по сравнению с нормальным давлением на уровне моря. В тропосфере с подъемом на каждые 100 м давление уменьшается примерно на 10 мм рт. ст.
Зная, как изменяется давление, можно вычислить и абсолютное и относительное высоту места. Существует и особый барометр - высотомер, В котором наряду со шкалой атмосферного давления, есть и шкала высот. Итак, для каждой местности будет характерен свой нормальное давление: на уровне моря - 760 мм рт. века, в горах в зависимости от высоты - ниже. Например, для Киева, лежащей на высотах 140-200 м над уровнем моря, нормальным будет среднее давление 746 мм рт. ст.
Атмосферное давление зависит и от температуры воздуха. При нагревании объем воздуха увеличивается, оно становится менее плотным и легким. За этого уменьшается и атмосферное давление. При охлаждении происходят обратные явления. Следовательно, с изменением температуры воздуха непрерывно меняется и давление. В течение суток он дважды повышается (утром и вечером) и дважды снижается (После полудня и после полуночи). Зимой, когда воздух холодный и тяжелое, давление выше, чем летом, когда оно более теплое и легкое. Итак, за изменением давления можно предсказать изменения погоды. Снижение давления указывает на осадки, повышение - на сухую погоду. Изменение атмосферного давления влияет и на самочувствие людей.
Распределение атмосферного давления на Земле. Атмосферное давление, как и температура воздуха, распределяется на Земле полосами: различают пояса низкого и высокого давления. Их образование связано с нагревом и перемещением воздуха.
Над экватором воздух хорошо прогревается. От этого оно расширяется, становится менее плотным, а потому легче. Легче воздуха поднимается вверх - происходит восходящее движение воздуха. Поэтому там у поверхности Земли течение года устанавливается пояс низкого давления. Над полюсами, где в течение года температуры низкие, воздух охлаждается, становится более плотным и тяжелым. Поэтому оно опускается - происходит нисходящее движение воздух - и увеличивается давление. Поэтому у полюсов образовались пояса высокого давления. Воздух, поднявшееся над экватором, растекается к полюсам. Но, не доходя до них, на высоте оно охлаждается, становится тяжелее и опускается на параллелях 30-350 в обоих полушариях. Как следствие - там образуются пояса высокого давления. В умеренных широтах, на параллелях 60-650обоих полушарий образуются пояса низкого давления.
Таким образом, наблюдается тесная зависимость атмосферного давления от распределения тепла и температур воздуха на Земле, когда восходящие и нисходящие движения воздуха обуславливают неравномерное нагревание земной поверхности.
Вопросы и задания
1. Определите, сколько весит воздух, находящийся в классе, если его длина 8 м, ширина 6 м, высота 3 м.
2. Почему атмосферное давление уменьшается с высотой?
3. Почему изменяется давление в одном и том же месте? Как влияет на это изменение температуры воздуха?
4. Определите, примерно относительная высота горной вершины, если у подошвы горы барометр показывает 720 мм, а на вершине - 420 мм.
5. Как распределяется атмосферное давление на Земле?
6. Вспомните, какая абсолютная высота вашей местности. Вычислите, который атмосферное давление можно считать нормальным для вашего местности.
русский