Toată lumea este familiarizată cu presiunea atmosferică, cel puțin datorită lecțiilor de fizică și prognozelor meteo. În plus, nuanțele efectului presiunii asupra unei persoane sunt de interes.
Ce este presiunea atmosferică?
Presiunea atmosferică - aceasta este presiunea învelișului de gaz al planetei noastre, atmosfera, care acționează asupra tuturor obiectelor din ea, precum și a suprafeței pământului. Presiunea corespunde forței care acționează în atmosferă pe unitatea de suprafață.
În termeni mai simpli, aceasta este forța cu care aerul din jurul nostru acționează pe suprafața pământului și a obiectelor. Prin urmărirea modificărilor presiunii atmosferice, condițiile meteorologice pot fi prezise împreună cu alți factori.
De ce și de ce este creată presiunea atmosferică?
Specialiștii care studiază atmosfera Pământului și diverse fenomene meteorologice monitorizează cu atenție modul în care se deplasează masele de aer. Acesta este principalul factor care afectează condițiile climatice ale unei anumite zone. Aceste observații au făcut posibilă înțelegerea de ce apare presiunea atmosferică.
Gravitatea este de vină. Prin numeroase experimente, s-a dovedit că aerul nu este în niciun caz lipsit de greutate. Este format din diverse gaze care au o anumită greutate. Astfel, forța de gravitație a Pământului acționează asupra aerului, ceea ce contribuie la formarea presiunii.
Fapt interesant: tot aerul de pe planetă (sau întreaga atmosferă a Pământului) cântărește 51 x 1014 tone
În jurul globului, masa de aer nu este aceeași. În consecință, nivelul presiunii atmosferice fluctuează de asemenea. În zonele cu o masă mai mare de aer există o presiune mai mare. Dacă există mai puțin aer (se mai numește și rarefiat în astfel de cazuri), atunci presiunea este mai mică.
De ce se schimbă greutatea atmosferei? Secretul acestui fenomen constă în încălzirea maselor de aer. Cert este că încălzirea cu aer nu are loc deloc din lumina soarelui, ci datorită suprafeței pământului.
În apropiere, aerul se încălzește și, din ce în ce mai ușor, se ridică. În acest moment, fluxurile răcite devin mai grele și mai mici. Acest proces este în desfășurare. Fiecare flux de aer are propria presiune, iar diferența lui provoacă vântul.
Cum afectează compoziția atmosferică asupra presiunii?
Atmosfera include o cantitate uriașă de gaze. În mare parte este azot și oxigen (98%). Există, de asemenea, dioxid de carbon, neon, argon, etc. Atmosfera începe cu un strat limită grosimea de 1-2 km și se termină cu o exosferă la o altitudine de aproximativ 10.000 km, unde trece fără probleme în spațiul interplanetar.
Compoziția atmosferei afectează presiunea datorită densității. Fiecare componentă are propria densitate. Cu cât înălțimea este mai mare, cu atât stratul atmosferei este mai subțire și densitatea mai mică. În consecință, presiunea scade.
Măsurarea presiunii atmosferice
În Sistemul internațional de unități, presiunea atmosferică este măsurată în pascali (Pa). De asemenea, în Rusia, se folosesc unități precum bare, milimetri de mercur și derivații acestora. Utilizarea lor se datorează instrumentelor cu care se măsoară presiunea - barometre cu mercur. 1 mmHg corespunde la aproximativ 133 Pa.
Barometrele au două tipuri:
- lichid;
- mecanic (barometru aneroid).
Barometre lichide umplut cu mercur. Invenția acestui dispozitiv este un merit al savantului italian Evangelista Torricelli. În 1644, a condus un experiment cu un container, mercur și un balon care a căzut într-un lichid cu o gaură deschisă.
Odată cu schimbarea presiunii, mercurul a crescut sau a căzut în balon. Barometrele moderne de mercur cu solzi sunt considerate cele mai precise, dar nu foarte convenabile, astfel încât sunt utilizate la stațiile meteorologice.
Mai frecvente barometre aneroide. Proiectarea unui astfel de dispozitiv asigură o cutie metalică cu aer rarefiat în interior. Când presiunea scade, cutia se extinde. Odată cu creșterea presiunii, cutia se micșorează și acționează asupra arcului atașat. Arcul conduce săgeata, care afișează nivelul presiunii pe scară.
Fapt interesant: Există o unitate de presiune standard (precum și alte unități de cantități fizice). Standardul primar, care afișează o presiune absolută cât mai exact posibil, se află în Institutul de Cercetări de Metrologie All-Russian din Mendeleev (Sankt Petersburg).
Presiunea atmosferică pentru oameni
Presiunea atmosferică normală - Aceasta este de 760 mm Hg sau 101 325 Pa la o temperatură de 0 ℃ la nivelul mării (45 ° latitudine). Mai mult, atmosfera acționează pe fiecare centimetru pătrat al suprafeței pământului cu o forță de 1.033 kg. O coloană de mercur înaltă de 760 mm echilibrează masa acestei coloane de aer.
Torricelli a determinat și un indicator de 760 mm în timpul experimentului. El a mai observat că atunci când vasul este umplut cu mercur, un gol rămâne în vârf. Ulterior, acest fenomen a fost numit „golirea Torricellium”. Atunci omul de știință nu știa încă că în timpul experimentului său a creat un vid - adică un spațiu lipsit de substanțe.
La o presiune standard de 760 mmHg, o persoană se simte cel mai confortabil. Dacă țineți cont de datele anterioare, atunci aerul apasă asupra unei persoane cu o forță de aproximativ 16 tone. Atunci de ce nu simțim această presiune?
Cert este că există și presiune în interiorul corpului. Nu numai oamenii, ci și reprezentanții lumii animale s-au adaptat la presiunea atmosferică. Fiecare organ a fost format și dezvoltat sub influența unei forțe date. Când atmosfera acționează asupra corpului, această forță este distribuită uniform pe întreaga suprafață. Astfel, presiunea este echilibrată și nu o simțim.
Norma de presiune atmosferică nu trebuie confundată cu norma climatică. Fiecare regiune are propriile sale standarde pentru o anumită perioadă a anului. De exemplu, locuitorii din Vladivostok au avut noroc, deoarece acolo indicatorul mediu anual de presiune atmosferică este aproape egal cu norma - 761 mmHg.
Și în așezările situate în zone muntoase (de exemplu, în Tibet), presiunea este mult mai mică - 413 mmHg. Aceasta se datorează unei înălțimi de aproximativ 5000 m.
Creșterea și scăderea presiunii
Când presiunea depășește marcajul de 760 mm. Hg. Art., Se numește crescut, iar când indicatorul este mai mic decât normal - scăzut.
În decurs de 24 de ore, apar mai multe căderi de presiune atmosferică. Dimineața și seara se ridică, iar după ora 12 prânz și zi - scade. Acest lucru se datorează faptului că temperatura aerului se schimbă și, în consecință, fluxurile sale se mișcă.
În timpul iernii, cea mai mare presiune atmosferică este observată pe continent, deoarece aerul are o temperatură scăzută și o densitate ridicată. Vara, se observă situația opusă - există o presiune minimă.
La o scară mai globală, nivelul de presiune depinde și de temperatură. Suprafața Pământului se încălzește diferit: planeta are o formă geoidă (mai degrabă decât perfect rotundă) și se rotește în jurul Soarelui. Unele zone se încălzesc mai mult, altele mai puțin. Din această cauză, presiunea atmosferică este distribuită zonal pe suprafața planetei.
Oamenii de știință disting 3 centuri unde predomină presiunea joasă și 4 centuri cu maxime predominante. Zona ecuatorului se încălzește cel mai mult, astfel încât aerul cald ușor crește, iar la suprafață se formează presiune scăzută.
În apropierea poli, opusul este adevărat: aerul rece scade, așa că aici se remarcă o presiune ridicată. Dacă priviți modelul de distribuție a presiunii pe suprafața planetei, veți observa că centurile minime și maxime alternează.
În plus, trebuie să vă amintiți despre încălzirea neuniformă a ambelor emisfere ale Pământului în cursul anului.Aceasta duce la o anumită deplasare a centurilor de joasă și înaltă presiune. Vara, se deplasează spre nord, iar iarna - spre sud.
Impactul uman
Presiunea atmosferică are un efect grav asupra corpului uman. Acest lucru este destul de firesc dacă avem în vedere toate cele de mai sus în ceea ce privește forța cu care aerul apasă asupra corpului nostru și contracararea.
Există un concept de dependență meteorologică, confirmat de știință și medicină. Meteopatii sunt persoane al căror corp răspunde chiar la abateri minime ale presiunii de la normă. Acestea includ, de asemenea, persoanele cu unele boli cronice (în special, cardiovasculare, sistemul nervos etc.).
În general, corpul uman se poate adapta la schimbările condițiilor climatice. De exemplu, atunci când călătoriți într-o țară cu condiții meteorologice complet diferite, este posibil să dureze câteva zile pentru a se aclimata.
Abateri semnificative de la normă vor fi vizibile pentru absolut orice persoană. Aceasta include atât tensiunea arterială ridicată, cât și cea mică.
În viața obișnuită, nu se produce o creștere a presiunii atmosferice până la un nivel critic la care starea de bine a unei persoane se înrăutățește (cu excepția celor menționate mai devreme și bolnave cronice). Puteți simți efectul său, de exemplu, atunci când vă plonjați la adâncimi mari.
Presiunea atmosferică scăzută este mai periculoasă. Efectul său se poate simți cu ușurință la o altitudine mare. Există conceptul de boală de altitudine, în care cantitatea de dioxid de carbon crește. Volumul de oxigen în acest caz, dimpotrivă, scade, astfel încât țesuturile corpului simt înfometarea cu oxigen. Navele răspund rapid la acest lucru, provocând o creștere accentuată a presiunii în organism.
Ciclon
Ciclon - Aceasta este o masă uriașă de aer care se rotește sub forma unui vortex în jurul unei axe verticale cu un diametru de până la câteva mii de kilometri. În centrul acestui vortex se observă o presiune redusă.
În emisfera nordică, vortexul atmosferic al unui ciclon se rotește în sens invers acelor de ceasornic, în emisfera sudică - în sensul acelor de ceasornic. Ciclonii apar regulat, deoarece formarea lor este direct legată de rotația Pământului. Nu există cicloni în apropierea ecuatorului.
Ciclonii sunt de două tipuri:
- Tropical. Apar în latitudinile tropicale, diferă în dimensiuni relativ mici. Cu toate acestea, se caracterizează printr-o forță uriașă distructivă a vântului.
- Extra tropical. Format în latitudini polare și temperate. Ajunge la câteva mii de kilometri în diametru.
Fapt interesant: în ciclonii tropicali se observă adesea „ochiul furtunii” - aceasta este o zonă de aproximativ 20 km în centrul vortexului, în care rămâne vreme clară și calmă.
Principalele caracteristici distinctive ale ciclonului sunt energia colosală, care se manifestă sub formă de vânt puternic, furtuni, furtuni, furtuni, precipitații. Ciclonilor tropicali puternici li se dau nume sau nume unice, de exemplu, Katrina (2005), Nina (1975), Dorian (2019).
Anticiclon
Anticiclon - Acesta nu este doar opusul ciclonului. Acest fenomen are un mecanism diferit de apariție. Vântul în ambele emisfere ale Pământului se deplasează în direcția opusă în comparație cu ciclonul.
Anticiclonul este o zonă de înaltă presiune. Se caracterizează prin izobare închise - acestea sunt linii care marchează locuri cu aceeași presiune atmosferică.
Anticiclonul aduce condiții meteorologice stabile adecvate perioadei anului. Vara este vreme caldă, caldă, iarna înghețată. Se caracterizează printr-un număr mic de nori sau absența lor completă.
Anticiclonele se formează în anumite zone. De exemplu, cel mai adesea apar peste mase mari de gheață: în Antarctica, Groenlanda și Arctica. De asemenea, găsit în tropice.
Anticiclonii prezintă, de asemenea, un pericol și consecințe neplăcute. Ele pot contribui la incendii, secete prelungite.Cu o lungă absență a vântului în orașele mari, se acumulează substanțe nocive și gaze, ceea ce este deosebit de acut pentru persoanele cu afecțiuni respiratorii.
Fapt interesant: Există cicloni de blocare care se formează pe o anumită zonă și nu se mișcă nicăieri. Cu toate acestea, nu trec alte mase de aer. De obicei, acestea nu durează mai mult de 5 zile, dar regulat în partea europeană a anticiclonelor din Rusia durează aproximativ o lună. Ultima dată a fost în 2015. Rezultatul este căldura, seceta, incendiile forestiere.
Cum se schimbă presiunea atmosferică cu înălțimea? Diagrama de formule
Presiunea atmosferică depinde direct de altitudine. Cu cât este mai mare cu cât presiunea este mai mică și invers. Dacă crești 12 m deasupra nivelului mării, bara de mercur din barometru va scădea cu 1 mm.
Presiunea este adesea afișată în hectopascali în loc de mmHg. st .: 1 mm = 133,3 Pa = 1, 333 hPa. Relația dintre înălțime și presiune poate fi arătată folosind o formulă simplă:
∆h / ∆P = 12 m / mmHg. st sau ∆h / ∆P = 9 m / hPa,
unde ∆h este schimbarea înălțimii,
∆P - schimbarea presiunii
Astfel, la creșterea la 9 metri, nivelul presiunii scade cu 1 hPa. Acest indicator este denumit stadiu baric. Norma de presiune atmosferică este de 1013 hPa (poate fi rotunjită până la 1000).
Cum se utilizează aceste date pentru a calcula schimbarea presiunii la o înălțime diferită? De exemplu, la ridicarea a 90 m, presiunea va scădea cu 10 hPa. În acest caz, se dovedește că atunci când se ridică la 900 m, presiunea scade la 0.
Dar densitatea aerului se schimbă și odată cu înălțimea, așa că atunci când se ajunge la o distanță mai mare (pornind de la 1,5-2 km), toate calculele trebuie efectuate ținând cont de acest indicator.
Graficul schimbărilor de presiune atmosferică cu altitudinea arată clar toate cele de mai sus. Are forma unei linii curbate, nu a unei linii drepte. Datorită faptului că densitatea atmosferei nu este aceeași, odată cu creșterea altitudinii, presiunea începe să scadă mai lent. Cu toate acestea, nu va ajunge niciodată la zero, deoarece există un fel de substanță peste tot - nu există vid în Univers.
Presiunea atmosferică în munți
La munte, oricum, presiunea va fi mai mică. Cum se simte o persoană în același timp depinde de înălțime, precum și de condiții suplimentare. De exemplu, la umiditatea normală, o urcare de 3.000 m poate provoca slăbiciune și performanțe slabe. Acest lucru se datorează lipsei de oxigen.
Într-un climat umed, senzații similare apar deja la o altitudine de 1000 m. Cert este că moleculele de apă înlocuiesc moleculele de oxigen - în aer umed este mai puțin. Și într-un climat sec, puteți să urcați aproape până la 5000 m.
Înălțimi diferite și efectele lor:
- 5 km - senzație de lipsă de oxigen.
- 6 km este înălțimea maximă la care sunt amplasate așezările permanente.
- 8,9 km - înălțimea Everestului. Apa fierbe la o temperatură de + 68 ℃. Pentru o perioadă scurtă de timp, persoane instruite pot fi la acest nivel.
- 13,5 km - sigur pentru a rămâne doar în prezența oxigenului pur. Înălțimea maximă admisă la care puteți sta fără protecție specială.
- 20 km - o înălțime inacceptabilă pentru oameni. Doar cu condiția de a fi într-o cabină sigilată.