Как известно, любое, самое выстуженное помещение можно нагреть. Достаточно только затопить печку. Холодный воздух над горячей печкой нагреется, станет легче, поднимется вверх, а на его место придет воздух холодный, еще не прогретый. В помещении начинается циркуляция воздуха, и довольно скоро становится тепло. Была бы только печка хорошая да топлива в достатке.
Если считать Землю большим домом человечества, то печка у нас хорошая. Это – Солнце. Топлива там на ближайший миллион лет хватит. И обогревает Солнце нашу Землю очень интенсивно, однако, не равномерно. Там, где его лучи падают на земную поверхность отвесно, она нагревается сильнее. Там же, где солнечные лучи падают на Землю под углом, поверхность Земли прохладнее. Почему? Потому что во втором случае, на единицу земной поверхности падает меньше солнечной энергии. Поэтому на Земле сильнее всего нагреваются экваториальные области, а холоднее всего – на полюсах.
Итак, в некоторых местах нашей глобальной «избушки» гораздо жарче, чем в других. А в некоторых – вообще ледник.
Как известно, природа не терпит неравенства. По крайней мере, неравенства температур. Согласно фундаментальному закону, который называется вторым началом термодинамики, в замкнутой системе (а такой в определенной степени можно считать нашу планету) обязательно возникнут процессы, которые будут способствовать выравниванию температур. Помните, за счет чего обогревается комната, где топится печка? За счет циркуляции воздуха. Воздуха у нас на Земле хватает. Неравенство температур на экваторе и на полюсах нашей планеты поддерживает постоянную циркуляцию воздушных масс. Которая, собственно, и определяет погоду.
В экваториальных и тропических районах воздух от соприкосновения с нагретой поверхностью суши или океана нагревается и поднимается вверх. За счет этого давление здесь всегда пониженное. Из мест, где температура ниже сюда устремляется более холодный воздух. Возникает ветер. За счет вращения Земли эти ветры в северном полушарии закручиваются против часовой стрелки, а в южном – по часовой (если смотреть сверху). Таким образом, возникает большая и устойчивая «воздушная вихревая труба», по которой теплый воздух уходит вверх, на высоту 9 – 12 километров. Здесь, на границе тропосферы (так сказать, под потолком, нашего глобального жилища) воздух начинает перемещаться в сторону полюсов.
Такой устойчивый вихрь, возникающий вокруг области пониженного атмосферного давления, называется «циклон». Слово это происходит от древнегреческого слова «кюклон», «вращающийся». На фотографиях со спутников циклон выглядит огромной облачной спиралью. Сильные ветры, закручивающиеся вокруг «вихревой трубы» в своем движении несут в область пониженного атмосферного движения облака. А в центре циклона влажный воздух, поднимаясь вверх, охлаждается, собирается в облака, которые проливаются сильными дождями.
Холодный же воздух в свою очередь движется от полюсов в более теплые места. Подняться в верхние слои атмосферы он не может и как бы «ползет» по поверхности земли в разные стороны. Из-за вращения Земли «разлетающиеся» от центра ветры закручиваются по часовой стрелке, то есть в направлении, противоположном движению воздушных масс в циклоне. Поэтому воздушные массы, возникающие над холодными местами, принято называть антициклонами. Поскольку воздух в центре антициклона имеет невысокую влажность, здесь всегда стоит ясная и сухая погода.
Встреча циклонов с антициклонами происходит в средних широтах (в районе 30 градусов северной или южной широты). Взаимодействие циклонов и антициклонов, теплых и холодных воздушных масс, определяет все «чудеса» погоды, которые пытаются предсказать синоптики.
Атмосферный воздух имеет физическую плотность, вследствие чего притягивается к Земле и создает давление. В процессе развития планеты менялся как состав атмосферы, так и ее атмосферное давление. Живые организмы вынуждены были приспосабливаться к существующему давлению воздуха, меняя свои физиологические характеристики. Отклонения от среднего атмосферного давления вызывают изменения в самочувствии человека, при этом степень чувствительности людей к подобным изменениям разная.
Нормальное атмосферное давление
Воздух простирается от поверхности Земли до высот порядка сотен километров, за которыми начинается межпланетное пространство, при этом, чем ближе к Земле, тем более воздух сжат под действием собственного веса, соответственно атмосферное давление выше всего у земной поверхности, снижаясь с повышением высоты.
На уровне моря (от которого принято отсчитывать все высоты), при температуре +15 градусов Цельсия атмосферное давление составляет в среднем 760 миллиметров ртутного столба (мм рт. ст.). Это давление принято считать нормальным (с физической точки зрения), что вовсе не означает, что это давление комфортно для человека при любых условиях.
Атмосферное давление измеряется барометром, градуированным в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.), или в иных физических единицах, например, в паскалях (Па). 760 миллиметров ртутного столба соответствуют 101 325 паскалей, но в быту измерение атмосферного давления в паскалях или производных единицах (гектопаскалях) не прижилось.
Ранее атмосферное давление измерялось также в миллибарах, вышедших из употребления и замененных на гектопаскали. Норма атмосферного давления 760 мм рт. ст. соответствует норме атмосферного давления в 1013 мбар.
Давление 760 мм рт. ст. соответствует действию на каждый квадратный сантиметр тела человека силе 1,033 килограмма. Суммарно на всю поверхность тела человека воздух давит с силой порядка 15-20 тонн.
Но человек не чувствует этого давления, поскольку оно уравновешивается растворенными в тканевых жидкостях газами воздуха. Это равновесие нарушается при изменениях атмосферного давления, что человек воспринимает как ухудшение самочувствия.
Для отдельных местностей среднее значение атмосферного давления отличается от 760 мм. рт. ст. Так, если в Москве среднее давление составляет 760 мм рт. ст., то в Санкт-Петербурге всего 748 мм рт. ст.
Ночью атмосферное давление несколько выше дневного, а на полюсах Земли колебания атмосферного давления более выражены, чем в экваториальной зоне, что только подтверждает закономерность, что полярные регионы (Арктика и Антарктика) как среда обитания враждебны человеку.
В физике выводится так называемая барометрическая формула, согласно которой при увеличении высоты на каждый километр атмосферное давление падает на 13%. Реальное распределение давления воздуха следует барометрической формуле не вполне точно, поскольку в зависимости от высоты меняется температура, состав атмосферы, концентрация водяных паров и другие показатели.
Зависит атмосферное давление и от погоды, когда воздушные массы перемещаются из одной местности в другую. На атмосферное давление реагируют также все живое на Земле. Так, рыбаки знают, что норма атмосферного давления для рыбалки пониженная, поскольку при понижении давления хищная рыба предпочитает выйти на охоту.
Метеозависимые люди, а их на планете 4 миллиарда, чутко реагируют на изменения атмосферного давления, а некоторые из них могут достаточно точно предсказывать изменения погоды, руководствуясь своим самочувствием.
Ответить на вопрос, какая норма атмосферного давления наиболее оптимальна для мест пребывания и жизни человека, достаточно затруднительно, поскольку люди адаптируются к жизни в разных климатических условиях. Обычно давление в пределах от 750 до 765 мм рт. ст. не ухудшает самочувствия человека, эти значения атмосферного давления можно считать пределами нормы.
При перепадах атмосферного давления метеозависимые люди могут ощущать:
головную боль; спазмы сосудов с нарушением кровообращения; слабость и сонливость с повышенной утомляемостью; боли в суставах; головокружение; чувство онемения в конечностях; снижение частоты пульса; тошноту и кишечные расстройства; одышку; понижение остроты зрения.
На изменение давления первым делом реагируют расположенные в полостях организма, суставах и кровеносных сосудах барорецепторы.
При перемене давления у метеочувствительных людей наблюдаются нарушения в работе сердца, тяжесть в груди, боли в суставах, а при проблемах с пищеварением еще и метеоризм и кишечные расстройства. При значительном понижении давления недостаток кислорода в клетках мозга ведет к головным болям.
Также изменения давления могут вести к нарушениям психического состояния - люди ощущают тревогу, раздражение, беспокойно спят либо, вообще, не могут уснуть.
Статистика подтверждает, что при резких изменениях атмосферного давления увеличивается количество правонарушений, аварий на транспорте и производстве. Прослеживается влияние атмосферного давления на артериальное. У гипертоников повышенное атмосферное давление может вызвать гипертонический криз с головной болью и тошнотой, при том, что в этот момент устанавливается ясная солнечная погода.
На понижение атмосферного давления, напротив, острее реагируют гипотоники. Пониженная концентрация кислорода в атмосфере вызывает у них нарушение кровообращения, мигрень, одышку, тахикардию и слабость.
Метеочувствительность может явиться следствием нездорового образа жизни. Привести к метеочувствительности или усугубить степень ее проявления могут следующие факторы:
низкая физическая активность; неправильное питание с сопутствующим избыточным весом; стрессы и постоянное нервное напряжение; плохое состояние внешней среды.
Устранение этих факторов снижает степень метеочувствительности. Метеозависимым людям следует:
включить в рацион продукты с высоким содержанием витамина B6, магния и калия (овощи и фрукты, мед, молочнокислые продукты); ограничить употребление мяса, соленой и жареной пищи, сладостей и пряностей; отказаться от курения и употребления алкоголя; увеличить физическую активность, совершать пешеходные прогулки на свежем воздухе; упорядочить сон, спать не менее 7-8 часов.
Если Вам понравилась наша статья и Вам есть что добавить, поделитесь своими мыслями. Нам очень важно знать Ваше мнение!
Атмосферным давлением называют силу, с которой столб воздуха давит на определенную единицу площади Земли, часто измеряют в количестве килограмм на один квадратный метр, оттуда уже переводят в другие единицы. По земному шару атмосферное давление различается, это зависит от географического положения. Нормальное привычное давление крайне важно человеческому организму для полноценного функционирования. Следует разобраться, какое атмосферное давление – норма для человека, как его изменения могут повлиять на самочувствие.
При подъеме на высоту показатель атмосферного давления снижается, при спуске вниз – повышается. Также данный показатель может зависеть от времени года и от влажности в определенной местности. В быту его измеряют с помощью барометра, принято указывать атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба.
Идеальным атмосферным давлением принято считать показатель в 760 мм ртутного столба, однако на территории России и вообще большей части планеты данный показатель далек от этого идеала.
Нормальной силой давления воздуха принято считать такую, при которой человек чувствует себя комфортно. Более того, для людей из разных мест обитания показатели давления, при которых сохраняется нормальное самочувствие, будут разными. Человек обычно привыкает к показателю той местности, в которой живет. Если житель возвышенностей переедет в низину, какое-то время он будет испытывать дискомфорт и постепенно привыкать.
Однако даже на постоянном месте жительства атмосферное давление может изменяться, обычно при смене сезонов и резких переменах в погоде. В таком случае люди с рядом патологий и врожденной метеозависимостью могут испытывать дискомфорт, старые заболевания могут начать обостряться.
Стоит знать, как можно улучшить свое состояние при резком падении или повышения атмосферного давления. Не обязательно сразу бежать к врачу, существуют проверенные многими людьми домашние методики, которые помогают начать чувствовать себя лучше.
Важно! Стоит отметить, что людям, чувствительным к смене погодных условий, следует осторожнее выбирать места для проведения отпуска или переезда.
Какое атмосферное давление считается нормой для человека
Многие специалисты говорят: нормальным давлением для человека будет показатель в 750 – 765 мм ртутного столба. К показателям в данных пределах приспособиться проще всего, для большинства людей, проживающих на равнинах, небольших возвышенностях, низинах, они будут подходящими.
ВАЖНО ЗНАТЬ!
Средство, которое избавит Вас от ГИПЕРТОНИИ за несколько приемов
Стоит отметить, что опаснее всего не повышенные или пониженные показатели, а их резкая перемена. Если изменения происходят постепенно, большинство людей их не заметят. Резкая смена может привести к негативным последствиям: часть людей при резком подъеме в гору может упасть в обморок.
Таблица норм давления
В разных городах страны показатели будут разными, это является нормой. Обычно в подробных сводках по погоде рассказывают, выше или ниже нормального атмосферное давление на данный момент времени. Норму для своего места жительства всегда можно высчитать самостоятельно, однако легче обратиться к готовым таблицам. Например, вот показатели для нескольких городов России:
| Название города | Атмосферное давление в норме (в миллиметрах ртутного столба) |
| В Москве | 747 – 748 |
| В Ростове на Дону | 740 – 741 |
| В Санкт-Петербурге | 753 – 755, в ряде мест до 760 |
| В Самаре | 752 – 753 |
| В Екатеринбурге | 735 – 741 |
| В Перми | 744 – 745 |
| В Тюмени | 770 – 771 |
| В Челябинске | 737 – 744 |
| В Ижевске | 746 – 747 |
| В Ярославле | 750 – 752 |
Стоит отметить, что для некоторых городов и областей нормальными являются большие перепады давления. Местные жители обычно хорошо к ним адаптированы, плохое самочувствие возникнет у приезжего.
Важно! Если метеозависимость возникла внезапно, раньше ее никогда не наблюдали, следует обратиться к врачу, это может говорить о заболевании сердца.
Влияние атмосферного давления на организм
На людей с определенными заболеваниями, повышенной чувствительностью изменения в погоде перепады давления могут негативно воздействовать, в ряде случае ограничивая работоспособность. Специалисты отмечают: женщины немного чаще мужчин реагируют на погодные изменения.
У людей с чувствительностью к изменениям бывает разная реакция на перепады. Некоторые люди ощущают небольшой дискомфорт, легко проходящий самостоятельно через какое-то время. Другим требуется прием специальных препаратов, чтобы избежать обострения какого-либо заболевания, которое может возникнуть из-за перемены погодных условий.
Наибольшей склонностью к негативным переживаниям во время перепадов давления обладают следующие группы людей:
Люди с различными заболеваниями легких, к ним относят бронхиальную астму, обструктивный бронхит, хронический бронхит. Люди с различными заболеваниями сердца и сосудов, особенно с гипертонией, гипотонией, атеросклерозом, прочими нарушениями. Люди с заболеваниями мозга, ревматическими заболеваниями, болезнями опорно-двигательного аппарата, особенно остеохондрозом.
Также считается, перепады в погодных условиях провоцируют приступы аллергии у аллергиков. На полностью здоровы людей изменения обычно не оказывают выраженного эффекта.
У людей с метеозависимостью возникают головные боли, сонливость, чувство усталости, нарушения пульса, в обычное время не наблюдаемые. Однако советуют проконсультироваться с врачом, чтобы исключить развитие заболеваний сердца, нервной системы.
У людей с различными заболеваниями помимо головных болей и усталости могут испытывать боли в суставах, перепады артериального давления, онемения в нижних конечностях, мышечные боли. При обострении хронических заболеваний следует принять выписанные врачом лекарства.
Что делать при метеозависимости
Если повышенная чувствительность к смене погодных условий, однако никаких заболеваний, ведущих к ней, нет, то помочь справиться с неприятными ощущениями помогут следующие рекомендации.
Утром советуют принять контрастный душ, затем выпить чашечку хорошего кофе для поддержания себя в тонусе. В течение дня советуют пить больше чая, советуют зеленый с лимоном. Рекомендуют сделать зарядку, можно несколько раз за день.
Ближе к вечеру наоборот советуют расслабиться, помогут травяные чаи и отвары с медом, настой валерианы и другие мягкие седативные средства. Советуют пойти спать пораньше, в течение дня есть меньше соленой пищи.
Согласно статистике, около 7 миллионов ежегодных случаев смерти можно связать с высоким уровнем артериального давления. Но исследования показывают, что 67% гипертоников вообще не подозревают, что они больны! Каким образом можно обезопасить себя и побороть болезнь? Доктор Александр Мясников рассказал в своем интервью, как навсегда забыть о гипертонии…
Атмосферный воздух имеет физическую плотность, вследствие чего притягивается к Земле и создает давление. В процессе развития планеты менялся как состав атмосферы, так и ее атмосферное давление. Живые организмы вынуждены были приспосабливаться к существующему давлению воздуха, меняя свои физиологические характеристики. Отклонения от среднего атмосферного давления вызывают изменения в самочувствии человека, при этом степень чувствительности людей к подобным изменениям разная.
Нормальное атмосферное давление
Воздух простирается от поверхности Земли до высот порядка сотен километров, за которыми начинается межпланетное пространство, при этом, чем ближе к Земле, тем более воздух сжат под действием собственного веса, соответственно атмосферное давление выше всего у земной поверхности, снижаясь с повышением высоты.
На уровне моря (от которого принято отсчитывать все высоты), при температуре +15 градусов Цельсия атмосферное давление составляет в среднем 760 миллиметров ртутного столба (мм рт. ст.). Это давление принято считать нормальным (с физической точки зрения), что вовсе не означает, что это давление комфортно для человека при любых условиях.
Атмосферное давление измеряется барометром, градуированным в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.), или в иных физических единицах, например, в паскалях (Па). 760 миллиметров ртутного столба соответствуют 101 325 паскалей, но в быту измерение атмосферного давления в паскалях или производных единицах (гектопаскалях) не прижилось.
Ранее атмосферное давление измерялось также в миллибарах, вышедших из употребления и замененных на гектопаскали. Норма атмосферного давления 760 мм рт. ст. соответствует норме атмосферного давления в 1013 мбар.
Давление 760 мм рт. ст. соответствует действию на каждый квадратный сантиметр тела человека силе 1,033 килограмма. Суммарно на всю поверхность тела человека воздух давит с силой порядка 15-20 тонн.
Но человек не чувствует этого давления, поскольку оно уравновешивается растворенными в тканевых жидкостях газами воздуха. Это равновесие нарушается при изменениях атмосферного давления, что человек воспринимает как ухудшение самочувствия.
Для отдельных местностей среднее значение атмосферного давления отличается от 760 мм. рт. ст. Так, если в Москве среднее давление составляет 760 мм рт. ст., то в Санкт-Петербурге всего 748 мм рт. ст.
Ночью атмосферное давление несколько выше дневного, а на полюсах Земли колебания атмосферного давления более выражены, чем в экваториальной зоне, что только подтверждает закономерность, что полярные регионы (Арктика и Антарктика) как среда обитания враждебны человеку.
В физике выводится так называемая барометрическая формула, согласно которой при увеличении высоты на каждый километр атмосферное давление падает на 13%. Реальное распределение давления воздуха следует барометрической формуле не вполне точно, поскольку в зависимости от высоты меняется температура, состав атмосферы, концентрация водяных паров и другие показатели.
Зависит атмосферное давление и от погоды, когда воздушные массы перемещаются из одной местности в другую. На атмосферное давление реагируют также все живое на Земле. Так, рыбаки знают, что норма атмосферного давления для рыбалки пониженная, поскольку при понижении давления хищная рыба предпочитает выйти на охоту.
Влияние на здоровье человека
Метеозависимые люди, а их на планете 4 миллиарда, чутко реагируют на изменения атмосферного давления, а некоторые из них могут достаточно точно предсказывать изменения погоды, руководствуясь своим самочувствием.
Ответить на вопрос, какая норма атмосферного давления наиболее оптимальна для мест пребывания и жизни человека, достаточно затруднительно, поскольку люди адаптируются к жизни в разных климатических условиях. Обычно давление в пределах от 750 до 765 мм рт. ст. не ухудшает самочувствия человека, эти значения атмосферного давления можно считать пределами нормы.
При перепадах атмосферного давления метеозависимые люди могут ощущать:
- головную боль;
- спазмы сосудов с нарушением кровообращения;
- слабость и сонливость с повышенной утомляемостью;
- боли в суставах;
- головокружение;
- чувство онемения в конечностях;
- снижение частоты пульса;
- тошноту и кишечные расстройства;
- одышку;
- понижение остроты зрения.
На изменение давления первым делом реагируют расположенные в полостях организма, суставах и кровеносных сосудах барорецепторы.
При перемене давления у метеочувствительных людей наблюдаются нарушения в работе сердца, тяжесть в груди, боли в суставах, а при проблемах с пищеварением еще и метеоризм и кишечные расстройства. При значительном понижении давления недостаток кислорода в клетках мозга ведет к головным болям.
Также изменения давления могут вести к нарушениям психического состояния - люди ощущают тревогу, раздражение, беспокойно спят либо, вообще, не могут уснуть.
Статистика подтверждает, что при резких изменениях атмосферного давления увеличивается количество правонарушений, аварий на транспорте и производстве. Прослеживается влияние атмосферного давления на артериальное. У гипертоников повышенное атмосферное давление может вызвать гипертонический криз с головной болью и тошнотой, при том, что в этот момент устанавливается ясная солнечная погода.
На понижение атмосферного давления, напротив, острее реагируют гипотоники. Пониженная концентрация кислорода в атмосфере вызывает у них нарушение кровообращения, мигрень, одышку, тахикардию и слабость.
Метеочувствительность может явиться следствием нездорового образа жизни. Привести к метеочувствительности или усугубить степень ее проявления могут следующие факторы:
- низкая физическая активность;
- неправильное питание с сопутствующим избыточным весом;
- стрессы и постоянное нервное напряжение;
- плохое состояние внешней среды.
Устранение этих факторов снижает степень метеочувствительности. Метеозависимым людям следует:
- включить в рацион продукты с высоким содержанием витамина B6, магния и калия (овощи и фрукты, мед, молочнокислые продукты);
- ограничить употребление мяса, соленой и жареной пищи, сладостей и пряностей;
- отказаться от курения и употребления алкоголя;
- увеличить физическую активность, совершать пешеходные прогулки на свежем воздухе;
- упорядочить сон, спать не менее 7-8 часов.
История
Изменчивость и влияние на погоду
На земной поверхности атмосферное давление изменяется от места к месту и во времени. Особенно важны определяющие погоду непериодические изменения атмосферного давления, связанные с возникновением, развитием и разрушением медленно движущихся областей высокого давления (антициклонов) и относительно быстро перемещающихся огромных вихрей (циклонов), в которых господствует пониженное давление. Отмечены колебания атмосферного давления на уровне моря в пределах 641 - 816 мм рт. ст. (внутри смерча давление падает и может достигать значения 560 мм ртутного столба) .
Атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты, поскольку оно создаётся лишь вышележащим слоем атмосферы. Зависимость давления от высоты описывается т. н. барометрической формулой .
На картах давление показывается с помощью изобар - изолиний , соединяющих точки с одинаковым приземным атмосферным давлением, обязательно приведенным к уровню моря.
Атмосферное давление - очень изменчивый метеоэлемент. Из его определения следует, что оно зависит от высоты соответствующего столба воздуха, его плотности, от ускорения силы тяжести, которая меняется от широты места и высоты над уровнем моря.
Стандартное давление
В химии стандартным атмосферным давлением с 1982 года по рекомендации IUPAC считается давление ровно 100 кПа . атмосферное давление является одной из наиболее существенных характеристик состояния атмосферы. В покоящейся атмосфере давление в любой точке равно весу вышележащего столба воздуха с единичным сечением.
В системе СГС 760 мм рт. ст. эквивалентно 1013,25 мб. Основной единицей давления в системе СИ, служит паскаль [Па]; 1 Па= 1 Н/м 2 . В системе СИ давление 1013,25 мб эквивалентно 101325 Па или 101.3 кПа или 0,1 МПа
Уравнение статики выражает закон изменения давления с высотой: -∆p=gρ∆z, где: p - давление, g - ускорение свободного падения, ρ - плотность воздуха, ∆z - толщина слоя. Из основного уравнения статики следует, что при увеличении высоты (∆z>0) изменение давления отрицательное, то есть давление уменьшается. Основное уравнение статики применимо только для очень тонкого (бесконечно тонкого) слоя воздуха ∆z.
Барическая ступень
Высота, на которую надо подняться или опуститься, чтобы давление изменилось на 1 гПа (гектопаскаль) , называется барической (барометрической) ступенью. Барической ступенью удобно пользоваться при решении задач, не требующих высокой точности, например для оценки давления по известной разности высот. Из основного закона статики барическая ступень (h) равна: h=-∆z/∆p=1/gρ [м/гПа]. При температуре воздуха 0 °C и давлении 1000 гПа, барическая ступень равна 8 /гПа. Следовательно, чтобы давление уменьшилось на 1 гПа нужно подняться на 8 метров.
С ростом температуры и увеличением высоты над уровнем моря она возрастает (в частности, на 0,4 % на каждый градус нагревания), то есть она прямо пропорциональна температуре и обратно пропорциональна давлению. Величина, обратная барической ступени, - вертикальный барический градиент , то есть изменение давления при поднятии или опускании на 100 метров. При температуре 0 °C и давлении 1000 гПа он равен 12,5 гПа.
Приведение к уровню моря
Приведение давления к уровню моря производится на всех метеостанциях, посылающих синоптические телеграммы. Чтобы давление было сравнимо на станциях, расположенных на разных высотах, на синоптические карты наносится давление, приведённое к единой эталонной отметке - уровню моря. При приведении давления к уровню моря используют сокращенную формулу Лапласа: z 2 -z 1 =18400(1+λt)lg(p 1 /p 2). То есть, зная давление и температуру на уровне z 2 можно найти давление (p 1) на уровне моря (z 1 =0).
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.