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.

Количество метеочувствительных людей все время растет. Высота ртутного столбика теперь предсказывает, как пройдет день, какое настроение и самочувствие будет у человека. А ведь изначально считалось, что атмосферное давление влияет только на погоду. Давайте разберемся, что такое низкое и высокое атмосферное давление, и действительно ли оно может так сильно влиять на нашу жизнь.

Что такое атмосферное давление

Если брать общее определение, то это величина, которая показывает, с какой силой давит столб воздуха, начиная от верхней границы атмосферного слоя, на земную или водную поверхность.

Выше 762 мм ртутного столба - это выскокое атмосферное давление, а ниже 758 мм, соответственно, Зафиксировано максимальное давление на уровне моря - 808,7 мм и минимальное - 684 мм.

От чего зависит атмосферное давление

Прежде всего, давление изменяется из-за неравномерного нагрева воздуха над Особенности ландшафтных зон, вращение Земли, разница в теплоемкости и отражающих способностях водной и земной поверхности - все это оказывает влияние в данном случае. В результате образуются циклоны и антициклоны, которые формируют погоду.

Циклоны - это относительно быстро движущиеся вихри с пониженным атмосферным давлением. Летом они приносят дожди и прохладу, зимой - снег и оттепель, но при этом всегда - сильные ветры и пасмурную погоду.

Антициклоны - это медленно движущиеся области, для которых характерно высокое атмосферное давление. Летом они создают жаркую безветренную погоду, а зимой - морозную и ясную.

В общепланетарных масштабах атмосферное давление равномерно изменяется от экватора к полюсам. Области самого низкого давления - это район экватора и 60-65 градусов южной и северной широты. А самое высокое - 30-35 градусов широты и оба полюса. Кроме того, над холодными материками каждую зиму возникает устойчивое высокое атмосферное давление.

Атмосферное давление изменяется также в зависимости от времени суток. Его пики приходятся на 9-10 часов и 21-22 часа, а спады происходят в 3-4 часа утра и 15-16 часов.

У них возможны боли в груди, скачки артериального давления, обострение стенокрадии, мигрень, тахикардия.

Что поможет при высоком атмосферном давлении

Если синоптики предсказывают наступление антициклона и повышение давления, то метеочувствительным людям следует подготовиться заранее - постараться снизить физические нагрузки и посоветоваться с врачом, чтобы тот назначил специальные лекарственные препараты.

Высокое атмосферное давление очень часто влечет за собой или длительную жару. А температура воздуха влияет на здоровье в несколько раз сильней, чем давление. Поэтому лучше поберечь себя и постараться не выходить лишний раз на улицу, при этом в квартире должна быть комфортная температура.

В любом случае, не нужно паниковать, чтобы не получился эффект самовнушения. Интересен факт, что люди, пользующиеся лифтами, подвергаются смене атмосферного давления несколько раз в день, но их здоровье от этого не страдает просто потому, что лифт - привычное явление. Берегите себя!

Психофизиологическое состояние человека во многом зависит от степени адаптации организма к воздействию внешней среды.

Одним из самых важных естественных факторов, оказывающих влияние на деятельность систем и органов, является изменение атмосферного давления .

В то время как у здоровых людей реакция на эти флуктуации чаще всего нейтральная, лицам, имеющим ряд хронических заболеваний, присуща повышенная метеорологическая чувствительность .

Особенно негативно перепады давления сказываются на тех, кто страдает болезнями сосудов и системы кровообращения.

Что такое атмосферное давление

Атмосфера , или окружающая Землю воздушная оболочка, представляет собой смесь газов, водяных паров, пылевых образований. Одним из физических параметров, характеризующих состояние атмосферы, является давление - сила, перпендикулярно действующая на поверхность. Воздействие этой силы испытывают и поверхность Земли, и всё, что на ней находится.

Типы атмосферного давления

Нормальным атмосферным давлением условно считают давление воздуха на 1 см² поверхности земли с силой, равной 1,033 кг . Это значение справедливо при измерениях на уровне моря при t°= 0°С . Такую массу воздуха уравновешивает ртутный столбик высотой 760 мм. Именно при этом значении атмосферного давления человек наиболее комфортно себя чувствует.

Однако эта величина не является постоянной и может существенно колебаться даже в пределах одной местности в зависимости от времени года, направления ветра, значений температуры и влажности. Атмосферное давление называют повышенным, если оно превышает 760 мм ртутного столба, а при величинах, меньших этого значения, - пониженным .

На колебания давления атмосферы большое влияние оказывают значения температур поверхности Земли, которая нагревается неравномерно. Более высокий температурный показатель в жарких климатических поясах, где формируются лёгкие воздушные массы, поднимающиеся вверх.

В таких условиях создаются циклоны - области низкого давления. Над территориями с умеренным и холодным климатом, где тяжёлые массы воздуха опускаются к земле, формируются области высокого давления - антициклоны .

Видео: "Что такое циклон и антициклон?"

Взаимосвязь между атмосферным и артериальным давлением

Человек, постоянно проживающий в определённых климатических условиях, адаптируется к ним и при устойчивой погоде обычно хорошо себя чувствует. При резких естественных сменах антициклона и циклона или в условиях миграции (переезд, командировки, путешествия) меняется привычный комфортный для организма фон.

А если такие изменения происходят часто, организм вынужден снова и снова перестраиваться, адаптируясь к новой ситуации. Нередко подобные перестройки ощутимо воздействуют на состояние ССС.

Принято говорить о трёх видах взаимосвязи между давлением атмосферы и АД .

• Если с понижением атмосферного давления уменьшаются показатели АД, а с повышением давления атмосферы АД растёт, говорят о прямой зависимости . Такой тип взаимосвязи чаще наблюдается у людей, страдающих гипотонией.
• Частичная обратная зависимость наблюдается, когда при любых флуктуациях атмосферного давления изменяется показатель только верхнего АД. Второй вариант частичной обратной зависимости - изменение контрольных цифр только нижнего АД с изменением уровня давления атмосферного. Обычно подобная зависимость характерна для лиц с нормальными показателями АД.
• Обратная зависимость . При снижении атмосферного давления повышаются оба показателя АД, и, наоборот, при повышении давления атмосферы оба показателя АД снижаются. Этот тип зависимости в большей степени характерен для гипертоников.

Как влияет низкое атмосферное давление на гипертоников и гипотоников

В зоне господства циклона устанавливаются метеоусловия с низким атмосферным давлением , повышенной температурой воздуха на фоне высокой влажности и облачности. Содержание кислорода в воздухе при этом падает.

У гипотоников с зависимостью от атмосферного давления 1-го типа артериальное давление становится ещё ниже: значительно расширяются кровеносные сосуды, падает их тонус. При этом замедляется ток крови, в тканях и клетках органов развивается кислородное голодание.

Характерные симптомы этого состояния :

• затруднённое учащённое дыхание;
• приступ спазматической головной боли;
• тошнота;
• общий упадок сил;
• сонливость.

Резкое снижение атмосферного давления может спровоцировать острое нарушение кровоснабжения мозга и даже коллапс.

В меньшей степени, но всё-таки влияет циклон и на людей, страдающих гипертонией . При ограничении поступления в кровь кислорода сердце начинает работать с повышенной нагрузкой, пульс учащается, отмечаются приступы слабости и перепады настроения. Эти симптомы могут усугубляться тем, что человек с целью снижения АД продолжает принимать гипотензивные препараты.

Видео: "Взаимосвязь атмосферного и артериального давления"

Как влияет высокое атмосферное давление на гипертоников и гипотоников

В области влияния антициклона атмосферное давление повышается, погода устанавливается сухая и безветренная, а отсутствие ветра приводит к увеличению концентрации вредных примесей и пыли в воздухе.

При совокупности таких условий у людей, страдающих гипертензией , нередко ухудшается самочувствие, при этом отмечаются :

• повышение верхнего и нижнего показателей АД;
• учащённое сердцебиение;
• общая слабость;
• пульсирующая головная боль в висках или затылке;
• мелькающие «мушки» перед глазами.

Казалось бы, гипотоники, испытывающие прямую зависимость от изменения атмосферного давления, с повышением показателей собственного АД не должны страдать от влияния антициклона. Однако люди с хронической гипотонией комфортно чувствуют себя с привычным, «рабочим» АД.

Поэтому даже незначительные отклонения от нормы вызывают у них ухудшение самочувствия, снижение работоспособности, а резкое увеличение атмосферного давления может спровоцировать приступ мигрени и обморок.

Такие проявления повышенной чувствительности, негативная реакция организма на изменения погоды и атмосферного давления говорят о метеозависимости человека .

Советы для метеозависимых людей при изменении атмосферного давления

Не располагая возможностью корректировать погодные условия, человек, тем не менее, может снизить негативную реакцию на них организма.

При колебаниях атмосферного давления гипотоникам рекомендовано следующее:

• Продолжительный, не менее 8-10 часов, сон хорошо защищает организм при перепадах давления.
• Самый полезный завтрак для гипотоников - бутерброд с маслом и сыром, каша, чашка кофе или зелёного чая . В течение дня в меню желательно включать овощи и фрукты с большим содержанием бета-каротина и аскорбиновой кислоты, а также продукты с высоким гипогликемическим индексом.
• Режим физических нагрузок должен быть щадящим , из двигательного стереотипа следует исключить резкие, быстрые движения.
• Хорошей тренировкой сосудов считают контрастный душ или обливания , однако перепады температур при этом не должны быть экстремальными, от ледяной воды к кипятку.
• Для улучшения самочувствия можно принимать тонизирующие и иммуномодулирующие средства природного происхождения: препараты женьшеня, элеутерококка, аралии, зверобоя , левзеи, китайского лимонника, кедровые и грецкие орехи .
• Поднимает общий тонус, снимает головную боль лёгкий массаж головы и воротниковой зоны, который можно выполнить самостоятельно.

Советы гипертоникам для облегчения влияния антициклона:

Например, в периоды антициклона чаще всего происходят инсульты , и увеличиваются случаи инфарктов в дни влияния циклона. Снизить риск развития этих патологических ситуаций можно, если следовать некоторым правилам.

Заключение

• Нужно запомнить значение терминов «циклон» и «антициклон», а также понимать, какие реакции у метеозависимых людей, страдающих гипертензией или гипотонией, вызывают изменения атмосферного давления.
• Этот совет адресован пожилым людям, имеющим хронические заболевания ССС, особенно подверженным влиянию изменений погоды. Для них в такие дни увеличивается риск развития гипертонического криза с тяжёлыми осложнениями. В ежедневник контроля собственного давления обязательно следует вносить данные и об атмосферном давлении . Наблюдение за этими показателями и их изменениями в неблагоприятную для себя сторону позволит своевременно принять поддерживающие меры.
• Не следует пренебрегать и системой профилактики, включающей в себя правильный режим, сбалансированное питание, здоровые физические и эмоциональные привычки. Такого образа жизни нужно придерживаться всегда, а не только в дни с неблагоприятной метеоситуацией.

Кардиолог, терапевт, функциональный диагност

Занимается ведением и лечением пациентов с заболеваниями сердечно-сосудистой системы. Диагностирует и лечит аритмию, ишемическую болезнь сердца, кардиомиопатию, миокардит, сердечную недостаточность и т.д. Проводит удаление сосудистых звездочек - склеротерапию.

2.Ветер.

3.Типы воздушных масс.

4.Атмосферные фронты.

5.Струйные течения.

1. Давление изменяется в результате перемещений воздуха – его оттока из одного места и притока в другое. Перемещения эти связаны с различиями в плотности воздуха, возникающими при неравномерном нагревании его от подстилающей поверхности.

Если какой либо участок земной поверхности прогревается сильнее, то восходящее движение воздуха будет активнее, произойдет отток воздуха на соседние, менее нагретые участки и, как следствие, давление будет понижаться. Приток воздуха наверху на соседние участки вызовет повышение давления на их поверхность. В соответствии с распределением давления у поверхности возникает движение воздуха в сторону нагретого участка. Отток воздуха из мест с более высоким давлением компенсируется его опусканием. Таким образом, неравномерное нагревание поверхности вызывает движение воздуха, его циркуляцию: подъем над нагретым участком, отток на некоторой высоте в стороны, опускание над менее нагретыми участками и движение у поверхности к нагретому участку.

Движение воздуха также может быть вызвано неравномерным охлаждением поверхности. Но в этом случае над охлажденным участком воздух сжимается и на некоторой высоте давление становится ниже, чем на этом же уровне над соседними, менее холодными участками. Наверху возникает движение воздуха в сторону холодного участка, сопровождающегося ростом давления на его поверхность; соответственно, над соседними участками давление понижается. У поверхности воздух начинает растекаться из области повышенного давления в области пониженного, т.е. от холодного участка в стороны.

Таким образом, термические причины (изменение температуры) приводят к появлению динамических причин изменения давления (движение воздуха).

2. Движение воздуха в горизонтальном направлении называется ветром . Ветер характеризуется скоростью, силой и направлением. Скорость ветра измеряется в метрах в секунду (м/сек), иногда в км/час, в баллах (шкала Бофорта от 0 до 12 баллов) и по международному коду в узлах (узел равен 0,5 м/сек). Средняя скорость ветра у земной поверхности 5 – 10 м/сек. Наибольшая средняя годовая скорость ветра 22 м/сек наблюдалась на побережье Антарктиды. Средняя суточная скорость ветра там иногда доходит до 44 м/сек, а в отдельные моменты достигает 90 м/сек. На Ямайке отмечен ураганный ветер, достигавший в некоторые моменты скорости 84 м/сек.

Сила ветра определяется давлением, оказываемым движущимся воздухом на предметы и измеряется кг/м2. Сила ветра зависит от его скорости.

Направление ветра определяется положением той точки горизонта, откуда он дует. Для обозначения направления ветра в практике горизонт делят на 16 румбов. Румб – направление к точке видимого горизонта относительно стран света.

В барическом минимуме возникает движение воздуха против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном полушарии, с отклонением его к центру. В барическом максимуме воздух движется по часовой стрелке в северном полушарии, с отклонением к периферии.

Воздух тропосферы не везде одинаков, потому что неодинаково распределение солнечного тепла по земной поверхности и различна сама поверхность. В результате взаимодействия с подстилающей поверхностью воздух приобретает те или иные физические свойства, а перемещаясь из одних условий в другие, быстро меняет их – трансформируется. Так как воздух перемещается непрерывно, трансформация его происходит постоянно. При этом в первую очередь изменяются температура и влажность. В определенных условиях (над пустынями, индустриальными центрами) воздух содержит много примесей, что отражается на его оптических свойствах.

3. Относительно однородные массы воздуха , распространяющиеся на несколько тысяч километров в горизонтальном направлении и на несколько километров в вертикальном направлении, называют воздушными массами. Воздушные массы характеризуются близкой температурой, давлением, влажностью, прозрачностью. Они формируются при длительном пребывании воздуха над относительно однородной поверхностью.

По температурным показателям выделяют воздушные массы теплые и холодные (ТВ и ХВ). Теплые воздушные массы – это те, которые перемещаются с теплой поверхности на более холодную. При перемещении ТВ теплый воздух охлаждается, достигает уровня конденсации и выпадают осадки. ХВ перемещаются с более холодной поверхности на более теплую. Когда ХВ поступают на более теплую поверхность, они нагреваются и поднимаются вверх.

В зависимости от характера подстилающей поверхности ВМ подразделяются на морские и континентальные. Морские ВМ характеризуются большим содержанием влаги. Континентальные ВМ формируются над сушей, более сухие.

По географическому положению выделяют четыре типа воздушных масс (ВМ). Экваториальный тип ВМ (ЭВ) формируется над экваториальной зоной низкого давления, между 50с. и ю.ш. ЭВ влажные, характеризуются восходящими движениями ВМ, конвективными процессами и осадками. Тропический тип ВМ (ТВ) формируется над тропическими широтами с высоким давлением, высокими температурами, антициклональной циркуляцией. Они могут быть морскими (мТВ) и континентальными (кТВ). Континентальные ТВ характеризуются значительной запыленностью. Умеренный (полярный) тип ВМ (УВ, ПВ) располагается над 400 – 600с. и ю.ш., мПВ различается в зависимости от морских течений (теплые, холодные), а кПВ различаются в различных районах материков. В Западной Европе на формирование кПВ влияет Гольфстрим, на восточном побережье Азии – муссоны, а во внутренних частях материка Евразия – резко-континентальный тип климата. Арктический (антарктический) тип ВМ (АВ) отличается от ПВ в среднем более низкими температурами, меньшей абсолютной влажностью и малой запыленностью. Выделяют антарктический континентальный подтип – кАВ и арктический морской и континентальный подтипы – кАВ и мАВ.

4. Различные по физическим свойствам воздушные массы в результате постоянного их перемещения сближаются. В зоне сближения – переходной зоне – концентрируются большие запасы энергии и атмосферные процессы особенно активны. Между сближающимися воздушными массами возникают поверхности, характеризующиеся резким изменением метеорологических элементов и называемые фронтальными поверхностями или атмосферными фронтами.

Фронтальная поверхность располагается всегда под углом к подстилающей поверхности и наклонена в сторону более холодного воздуха, вклинивающийся под теплый. Угол наклона фронтальной поверхности очень мал, обычно меньше 10. Это значит, что фронтальная поверхность на расстоянии 200 км от линии фронта находится на высоте всего 1 – 2 км. От пересечения фронтальной поверхности с поверхностью Земли образуется линия атмосферного фронта. Ширина атмосферного фронта в приземном слое – от нескольких километров до нескольких десятков километров, длина – от нескольких сотен до нескольких тысяч километров.

Холодный воздух всегда расположен пол фронтальной поверхностью, теплый – над ней. Равновесие наклонной фронтальной поверхности поддерживается силой Кориолиса. В экваториальных широтах, где сила Кориолиса отсутствует, атмосферные фронты не возникают.

Если воздушные течения направляются я обеих сторон вдоль фронта и фронт заметно не перемещается ни в сторону холодного, ни в сторону теплого воздуха, он называется стационарным. Если же воздушные течения направлены перпендикулярно к фронту, фронт смещается в ту или иную сторону в зависимости от того, какая воздушная масса активнее. В соответствии с этим фронты делятся на теплые и холодные.

Теплый фронт перемещается в сторону холодного воздуха, т.к. более активна теплая ВМ. Теплый воздух натекает на отступающий холодный, спокойно поднимаясь вверх по плоскости раздела (восходящее скольжение), и адиабатически охлаждается, что сопровождается конденсацией находящейся в нем влаги. Теплый фронт приносит потепление. При медленном поднятии теплого воздуха формируются типичные облачные системы.

Холодный фронт перемещается в сторону теплого воздуха и приносит похолодание. Холодный воздух движется быстрее теплого, подтекает под него, выталкивая его вверх. При этом нижние слои холодного воздуха отстают в своем движении от верхних и фронтальная поверхность сравнительно круто поднимается над подстилающей поверхностью.

В зависимости от степени устойчивости теплого воздуха и скорости движения фронтов различают холодный фронт первого и второго порядка. Холодный фронт первого порядка движется медленно, теплый воздух поднимается спокойно. Облачность сходна с облачностью теплого фронта, но зона осадков уже (следствие сравнительно большого наклона фронтальной поверхности). Холодный фронт второго порядка – быстродвижущийся. Восходящее движение теплого воздуха способствует формированию кучево-дождевых облаков, шквалистых ветров, ливней.

При смыкании теплого и холодного фронтов образуется сложный фронт – фронт окклюзии. Смыкание фронтов происходит потому, что холодный фронт, перемещаясь быстрее теплого, может догнать его. Теплый воздух, оказавшийся в пространстве между двумя фронтами, вытесняется вверх, холодные воздушные массы двух фронтов соединяются. В зависимости от того, которая из соединяющихся воздушных масс теплее, окклюзия происходит по типу холодного (теплее воздух теплого фронта) или по типу теплого (теплее воздух холодного фронта).

Сплошных постоянных атмосферных фронтов между различными типами ВМ нет, но существуют фронтальные зоны, в которых постоянно возникает, обостряется и разрушается множество фронтов различной интенсивности. Эти зоны называют климатическими фронтами. Они отражают среднее многолетнее положение фронтов, разделяющих области преобладания различных типов ВМ.

Между арктической (антарктической) ВМ и полярной ВМ располагается арктический (антарктический) фронт.

Массы умеренного воздуха от тропических ВМ отделяет полярный фронт северного и южного полушарий. Продолжение полярного фронта в тропических широтах – пассатный фронт – разделяет две разные массы тропического воздуха, одна из которых – трансформировавшийся умеренный воздух. Тропические ВМ от экваториальных ВМ отделены тропическим фронтом.

Все фронты непрерывно перемещаются и изменяются; поэтому действительное положение того или иного участка фронта может значительно отклоняться от среднего многолетнего его положения.

По расположению климатических фронтов можно судить о расположении ВМ и их перемещении в зависимости от сезона.

5. Во фронтальных зонах, где температурные градиенты велики, возникают сильные ветры, скорость которых, возрастая с высотой, достигает максимума (более 30 м/сек) вблизи тропопаузы. Ураганные ветры во фронтальных зонах верхней тропосферы, реже – нижней стратосферы получили название струйных течений. Это сравнительно узкие (их ширина – несколько сотен километров), сплюснутые (толщина – несколько километров) струи воздуха, перемещающиеся в середине воздушного потока, имеющего значительно меньшие скорости. Тропосферные струйные течения имеют преимущественно западное направление, а стратосферные – зимой преимущественно западное, а летом – восточное направление. Тропосферные струйные течения подразделяются на течения умеренных и субтропических широт. Струйные течения играют значительную роль в режиме циркуляции атмосферы.

Люди различных профессий должны знать о понятии атмосферного давления: медики, летчики, ученые, полярники и другие. Оно напрямую воздействует на специфику их работы. Атмосферное давление – это величина, что помогает предсказать и спрогнозировать погоду. Если оно повышается, то это говорит о том, что погода будет солнечная, а если давление понижается, то это предвещает ухудшение погодных условий: появляется облачность и идут атмосферные осадки в виде дождя, снега, града.

Понятие и сущность атмосферного давления

Определение 1

Атмосферное давление – это сила, которая действует на поверхность. Иными словами, в каждой точке атмосферы давление равно массе вышележащего столба воздуха с основанием, которое равно единице.

Единицей измерения атмосферного давления является Паскаль (Па), который приравнивается силе в 1 Ньютон (Н), что действует на площадь в 1 м2 (1 Па = 1 Н/м2). Атмосферное давление в метрологии выражается в гектопаскалях (гПа) с точностью до 0,1 гПа. А 1 гПа, в свою очередь, равен 100 Па.

В качестве единицы измерения атмосферного давления до недавнего времени использовался миллибар (мбар) и миллиметр ртутного столба (мм. рт. ст.). Давление измеряется абсолютно на всех метеорологических станциях. Для того чтобы составить приземные синоптические карты, которые отражают погодные условия в данный период времени, давление на уровне станции приводят в соответствие со значениями уровня моря. Благодаря этому можно выделить области с высоким и низким атмосферным давлением (антициклоны и циклоны), а также атмосферные фронты.

Определение 2

Среднее атмосферное давление на уровне моря, которое определяется на широте 45 градусов, при температуре воздуха 0 градусов, составляет 1013,2 гПа. Данная величина принимается за стандартную, она получила название «нормальное давление».

Измерение атмосферного давления

Мы часто забываем о том, что воздух имеет вес. У поверхности Земли плотность воздуха составляет 1,29 кг/м3. Еще Галилей доказал, что воздух имеет вес. А его ученик, Эванджелиста Торричелли, смог доказать, что воздух оказывает влияние на все тела, которые расположены на земной поверхности. Это давление стали называть атмосферным.

По формуле расчета давления столба жидкости рассчитать атмосферное давление нельзя. Ведь для этого необходимо знать высоту столба жидкости и плотность. Однако у атмосферы не существует четкой границы, а с ростом высоты уменьшается плотность атмосферного воздуха. Поэтому Эванджелиста Торричелли предложил иной метод для определения и нахождения атмосферного давления.

Он взял стеклянную трубку длиной около метра, которая с одного конца была запаяна, налил в нее ртуть и опустил открытой частью в чашу с ртутью. Немного ртути вылилось в чашу, но основная часть осталась в трубке. Каждый день количество ртути в трубе незначительно колебалось. Давление ртути на определенном уровне создается при помощи веса столба ртути, поскольку в верхней части трубки воздуха над ртутью нет. Там расположен вакуум, который получил название «торричеллиева пустота».

Замечание 1

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что атмосферное давление приравнивается давлению ртутного столбца в трубке. Измерив высоту ртутного столбца, можно рассчитать давление, что производит ртуть. Оно приравнивается атмосферному. Если атмосферное давление повышается, то ртутный столбец в трубке Торричелли увеличивается, и наоборот.

Рисунок 1. Измерение атмосферного давления. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

Приборы для измерения атмосферного давления

Для измерения атмосферного давления используются такие виды приборов:

• станционный барометр чашечный ртутный СР-А (для диапазона 810-1070 гПа, что характерен для равнин) или СР-Б (для диапазона 680-1070 гПа, который наблюдается на высокогорных станциях);
• барометр-анероид БАММ-1;
• барограф метеорологический М-22А.

Наиболее точными и часто используемыми являются ртутные барометры, которые применяются для измерения атмосферного давления на метеорологических станциях. Они располагаются в помещениях в специально оборудованных шкафах. Доступ к ним строго ограничен в целях техники безопасности: с ними могут работать только специально подготовленные специалисты и наблюдатели.

Более распространенными являются барометры-анероиды, которые применяются для измерения атмосферного давления на метеорологических станциях и на географических стационарах для маршрутных исследований. Зачастую они применяются для барометрического нивелирования.

Барограф М-22А чаще всего используется для фиксации и непрерывной регистрации каких-либо изменений атмосферного давления. Они могут быть двух типов:

• для того чтобы зарегистрировать суточное изменение давления, применяется М-22АС;
• для того чтобы зарегистрировать изменение давления в течение 7 дней, применяется М-22АН.

Устройство и принцип действия приборов

Рассмотрим для начала чашечный ртутный барометр. Данный прибор состоит из стеклянной калиброванной трубки, которая заполнена ртутью. Ее верхний конец запаян, а нижний погружается в чашу с ртутью. Чашка ртутного барометра состоит из трех частей, которые соединены резьбой. Средняя чаша внутри имеет диафрагму со специальными отверстиями. Благодаря диафрагме затрудняется колебание ртути в чаше, предотвращая тем самым попадание воздуха.

В верхней части чашечного ртутного барометра есть отверстие, сквозь которое чаша сообщается с воздухом. В некоторых случая отверстие закрывается винтом. В верхней части трубки воздуха нет, поэтому под влиянием атмосферного давления столбик ртути поднимается в колбе до определенной высоты на поверхность ртути в чаше.

Масса столба ртути приравнивается к величине атмосферного давления.

Следующим прибором является барометр. Принцип его устройства заключается в следующем: стеклянная трубка защищается металлической оправой, на которую наносится шкала измерения в паскалях или миллибарах. Верхняя часть оправы имеет продольный прорез для того, чтобы наблюдать за положением ртутного столбика. Для максимально точного отчета мениска ртути располагается кольцо с нониусом, которое перемещается вдоль шкалы при помощи винтика.

Определение 3

Шкала, которая предназначена для определения десятых долей, называется компенсированная шкала.

От загрязнения она предохраняется защитным кожухом. В средней части барометра вмонтирован термометр для того, чтобы учитывать влияние температуры окружающей среды. По его показаниям вводится температурная поправка.

С целью исключения искажений показаний ртутного барометра вводится ряд поправок:

• температурная;
• инструментальная;
• поправки на ускорение силы тяжести в зависимости от высоты над уровнем моря и широты места.

Барометр-анероид БАММ-1 используется для замеров атмосферного давления в приземных условиях. Его чувствительным элементом является блок, который состоит из трех соединенных анероидных коробок. Принцип устройства барометра-анероида основывается на деформации мембранных коробок под действием атмосферного давления и трансформацией линейных перемещений мембран при помощи передаточного механизма в угловые перемещения стрелы.

В качестве приемника выступает металлическая анероидная коробка, которая оснащена гофрированным дном и крышкой, воздух из них полностью выкачивается. Пружина оттягивает крышку коробки и предохраняет ее от сплющивания воздушным давлением.

Рисунок 2. Подтверждение существования атмосферного давления. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ