§ 31. Атмосферний тиск
Пригадайте з курсу природознавства, що називають атмосферним тиском.
Поняття про атмосферний тиск. Повітря невидиме і легке. Проте, й воно, як і всяка речовина, має масу та вагу. Тому воно чинить тиск на земну поверхню і на всі тіла, що на ній знаходяться. Цей тиск визначається вагою стовпа повітря заввишки з усю атмосферу – від земної поверхні до самої її верхньої межі. Встановлено, що такий стовп повітря тисне на кожний 1 см2 поверхні з силою в 1 кг 33 г (відповідно на 1 м2 – понад 10 т!). Отже, атмосферний тиск – це сила, з якою повітря тисне на земну поверхню і на всі предмети на ній.
Поверхня тіла людини складає в середньому 1,5 м2. Відповідно повітря тиснутиме на неї вагою в 15 т. Такий тиск здатний розчавити все живе. Чому ж ми його не відчуваємо? Це пов’язано з тим, що всередині людського організму також існує тиск – внутрішній, і він дорівнює атмосферному. Якщо ця рівновага порушується, людина почуває себе погано.
Вимірювання атмосферного тиску. Атмосферний тиск вимірюють за допомогою спеціального приладу – барометра. У перекладі з грецької це слово означає “вимірювач важкості”.
На метеостанціях використовують ртутний барометр. Основна його частина – скляна трубка завдовжки 1 м, запаяна з одного кінця. В неї налито ртуть – важкий рідкий метал. Відкритим кінцем трубка занурена у широку чашу, також заповнену ртуттю. При перевертанні ртуть з трубки вилилася тільки до певного рівня і зупинилася. Чому ж вона зупинилася, а не вилилася вся? Тому що повітря чинить тиск на ртуть у чаші і не випускає її всю з трубки. Якщо атмосферний тиск зменшується, то ртуть у трубці опускається і навпаки. За висотою стовпа ртуті в трубці, на яку нанесена шкала, визначають величину атмосферного тиску в міліметрах.
На паралелі 450 на рівні моря при температурі повітря 0 0С під тиском повітря стовпчик ртуті піднімається в трубці на висоту 760 мм. Такий тиск повітря вважається нормальним атмосферним тиском. Якщо стовп ртуті в трубці піднімається вище 760 мм, то тиск підвищений, нижче – знижений. Отже, тиск стовпа повітря всієї атмосфери урівноважується вагою стовпа ртуті заввишки 760 мм.
У походах і експедиціях користуються більш зручним приладом – барометром-анероїдом. “Анероїд” у перекладі з грецької означає “безрідинний”: у ньому немає ртуті. Головною його частиною є металева пружна коробочка, з якої викачали повітря. Це робить її дуже чутливою до змін тиску ззовні. При підвищені тиску вона стискується, при зниженні – розширюється. Ці коливання через особливий механізм передаються стрілці, яка вказує на шкалі величину атмосферного тиску в міліметрах ртутного стовпа.
Залежність тиску від висоти місцевості й температури повітря. Атмосферний тиск залежить від висоти місцевості. Чим вище від рівня моря, тим тиск повітря менший. Він знижується, тому що з підняттям зменшується висота стовпа повітря, що тисне на земну поверхню. Крім того, з висотою тиск падає ще й тому, що зменшується щільність самого повітря. На висоті 5 км атмосферний тиск знижується наполовину порівняно з нормальним тиском на рівні моря. В тропосфері з підняттям на кожні 100 м тиск зменшується приблизно на 10 мм рт. ст.
Знаючи, як змінюється тиск, можна вирахувати і абсолютну, і відносну висоту місця. Існує і особливий барометр – висотомір, в якому поряд зі шкалою атмосферного тиску, є і шкала висот. Отже, для кожної місцевості буде характерний свій нормальний тиск: на рівні моря – 760 мм рт. ст., в горах у залежності від висоти – нижче. Наприклад, для Києва, що лежить на висотах 140–200 м над рівнем моря, нормальним буде середній тиск 746 мм рт. ст.
Атмосферний тиск залежить і від температури повітря. При нагріванні об’єм повітря збільшується, воно стає менш щільним і легшим. Через це зменшується і атмосферний тиск. При охолоджені відбуваються зворотні явища. Отже, зі зміною температури повітря безперервно змінюється і тиск. Протягом доби він двічі підвищується (вранці та увечері) і двічі знижується (після полудня і після півночі). Взимку, коли повітря холодне і важке, тиск вищий, ніж улітку, коли воно більш тепле і легке. Отже, за зміною тиску можна передбачити зміни погоди. Зниження тиску вказує на опади, підвищення – на суху погоду. Зміна атмосферного тиску впливає і на самопочуття людей.
Розподіл атмосферного тиску на Землі. Атмосферний тиск, як і температура повітря, розподіляється на Землі смугами: розрізняють пояси низького і високого тиску. Їх утворення пов’язане з нагріванням і переміщенням повітря.
Над екватором повітря добре прогрівається. Від цього воно розширюється, стає менш щільним, а тому легшим. Легше повітря піднімається вгору – відбувається висхідний рух повітря. Тому там біля поверхні Землі протягом року встановлюється пояс низького тиску. Над полюсами, де протягом року температури низькі, повітря охолоджується, стає більш щільним і важчим. Тому воно опускається – відбувається низхідний рух повітря – і збільшується тиск. Тому біля полюсів утворилися пояси високого тиску. Повітря, що піднялося над екватором, розтікається до полюсів. Але, не доходячи до них, на висоті воно охолоджується, стає важчим і опускається на паралелях 30–350 в обох півкулях. Як наслідок – там утворюються пояси високого тиску. В помірних широтах, на паралелях 60–650 обох півкуль утворюються пояси низького тиску.
Отже, спостерігається тісна залежність атмосферного тиску від розподілу тепла і температур повітря на Землі, коли висхідні і низхідні рухи повітря зумовлюють нерівномірне нагрівання земної поверхні.
Запитання і завдання
1. Визначте, скільки важить повітря, що знаходиться у класі, якщо його довжина 8 м, ширина 6 м, висота 3 м.
2. Чому атмосферний тиск зменшується з висотою?
3. Чому змінюється тиск в одному й тому самому місці? Як впливає на це зміна температури повітря?
4. Визначте, яка приблизно відносна висота гірської вершини, якщо біля підошви гори барометр показує 720 мм, а на вершині – 420 мм.
5. Як розподіляється атмосферний тиск на Землі?
6. Пригадайте, яка абсолютна висота вашої місцевості. Обчисліть, який атмосферний тиск можна вважати нормальним для вашої місцевості.
Українська