Ikviens ir pazīstams ar atmosfēras spiedienu, vismaz pateicoties fizikas nodarbībām un laika prognozēm. Turklāt interesē nianses par spiediena ietekmi uz cilvēku.
Kas ir atmosfēras spiediens?
Spiediens atmosfērā - tas ir mūsu planētas gāzes apvalka, atmosfēras spiediens, kas iedarbojas uz visiem objektiem tajā, kā arī uz zemes virsmu. Spiediens atbilst spēkam, kas darbojas atmosfērā uz laukuma vienību.
Vienkāršāk sakot, tas ir spēks, ar kuru gaiss ap mums iedarbojas uz zemes un priekšmetu virsmu. Izsekojot atmosfēras spiediena izmaiņām, laika apstākļus var paredzēt kopā ar citiem faktoriem.
Kāpēc un kāpēc tiek radīts atmosfēras spiediens?
Speciālisti, kuri pēta Zemes atmosfēru un dažādas meteoroloģiskas parādības, uzmanīgi uzrauga, kā pārvietojas gaisa masas. Tas ir galvenais faktors, kas ietekmē klimatiskos apstākļus noteiktā apgabalā. Šie novērojumi ļāva saprast, kāpēc rodas atmosfēras spiediens.
Pie vainas ir smagums. Ar daudzu eksperimentu palīdzību tika pierādīts, ka gaiss nekādā gadījumā nav bezsvara. Tas sastāv no dažādām gāzēm, kurām ir noteikts svars. Tādējādi Zemes gravitācijas spēks iedarbojas uz gaisu, kas veicina spiediena veidošanos.
Interesants fakts: viss planētas gaiss (vai visa Zemes atmosfēra) sver 51 x 1014 tonnas
Apkārt zemeslodei gaisa masa nav vienāda. Attiecīgi svārstās arī atmosfēras spiediena līmenis. Vietās ar lielāku gaisa masu ir lielāks spiediens. Ja gaisa ir mazāk (šādos gadījumos to sauc arī par retinātu), tad spiediens ir zemāks.
Kāpēc mainās atmosfēras svars? Šīs parādības noslēpums slēpjas gaisa masu karsēšanā. Fakts ir tāds, ka gaisa sildīšana nenotiek vispār no saules stariem, bet gan zemes virsmas dēļ.
Netālu no tā gaiss sakarst un, kļūstot gaišākam, paceļas augšup. Šajā laikā atdzisušās straumes kļūst smagākas un zemākas. Šis process turpinās. Katrai gaisa plūsmai ir savs spiediens, un tā atšķirība izraisa vēju.
Kā atmosfēras sastāvs ietekmē spiedienu?
Atmosfērā ir milzīgs daudzums gāzu. Galvenokārt tas ir slāpeklis un skābeklis (98%). Ir arī oglekļa dioksīds, neons, argons utt. Atmosfēra sākas ar 1-2 km biezu robežslāni un beidzas ar eksosfēru aptuveni 10 000 km augstumā, kur tā vienmērīgi nokļūst starpplanētu telpā.
Atmosfēras sastāvs ietekmē spiedienu blīvuma dēļ. Katrai sastāvdaļai ir savs blīvums. Jo lielāks augstums, jo plānāks ir atmosfēras slānis un tā zemāks blīvums. Attiecīgi spiediens samazinās.
Atmosfēras spiediena mērīšana
Starptautiskajā vienību sistēmā atmosfēras spiedienu mēra paskālos (Pa). Arī Krievijā tiek izmantotas tādas vienības kā stieņi, dzīvsudraba milimetri un to atvasinājumi. To lietošana ir saistīta ar instrumentiem, ar kuriem mēra spiedienu - dzīvsudraba barometrus. 1 mmHg atbilst aptuveni 133 Pa.
Barometri ir divu veidu:
- šķidrums;
- mehānisks (aneroīdu barometrs).
Šķidrie barometri piepildīts ar dzīvsudrabu. Šīs ierīces izgudrojums ir itāļu zinātnieka Evangelista Torricelli nopelns. 1644. gadā viņš veica eksperimentu ar konteineru, dzīvsudrabu un kolbu, kas nokrita šķidrumā ar atvērtu caurumu.
Mainoties spiedienam, dzīvsudrabs kolbā pieauga vai nokrita. Mūsdienu dzīvsudraba barometri ar svariem tiek uzskatīti par visprecīzākajiem, bet ne īpaši ērtiem, tāpēc tos izmanto meteoroloģiskajās stacijās.
Biežāk aneroīdu barometri. Šādas ierīces dizains nodrošina metāla kārbu ar sabiezinātu gaisu iekšpusē. Kad spiediens pazeminās, kārba izplešas. Palielinoties spiedienam, kārba saraujas un iedarbojas uz piestiprināto atsperi. Atspere dzen bultu, kas parāda spiediena līmeni skalā.
Interesants fakts: Ir standarta spiediena vienība (kā arī citas fizisko daudzumu vienības). Primārais standarts, kas pēc iespējas precīzāk parāda absolūto spiedienu, ir Mendeļejeva Viskrievijas metroloģijas pētniecības institūtā (Sanktpēterburga).
Atmosfēras spiediens cilvēkiem
Normāls atmosfēras spiediens - Tas ir 760 mm Hg vai 101 325 Pa temperatūrā 0 ℃ jūras līmenī (45 ° platuma). Tajā pašā laikā atmosfēra iedarbojas uz katru zemes virsmas kvadrātcentimetru ar 1,033 kg lielu spēku. Šīs gaisa kolonnas masu līdzsvaro 760 mm augsta dzīvsudraba kolonna.
Eksperimenta laikā Torricelli noteica arī indikators 760 mm. Viņš arī ievēroja, ka, kolbu piepildot ar dzīvsudrabu, augšpusē paliek tukšums. Pēc tam šo parādību sauca par "Torricellium tukšumu". Tad zinātnieks vēl nezināja, ka eksperimenta laikā viņš izveidoja vakuumu - tas ir, telpu, kurā nav nekādu vielu.
Pie standarta spiediena 760 mmHg cilvēks jūtas visērtāk. Ja ņem vērā iepriekšējos datus, tad gaiss spiež uz cilvēku ar spēku aptuveni 16 tonnas. Kāpēc tad mēs nejūtam šo spiedienu?
Fakts ir tāds, ka ķermeņa iekšienē ir arī spiediens. Atmosfēras spiedienam ir pielāgojušies ne tikai cilvēki, bet arī dzīvnieku pasaules pārstāvji. Katrs orgāns tika izveidots un attīstīts noteiktā spēka ietekmē. Kad atmosfēra iedarbojas uz ķermeni, šis spēks vienmērīgi tiek sadalīts pa visu virsmu. Tādējādi spiediens ir līdzsvarots, un mēs to nejūtam.
Atmosfēras spiediena normu nedrīkst jaukt ar klimatisko normu. Katram reģionam ir savi standarti noteiktam gada laikam. Piemēram, Vladivostokas iedzīvotājiem paveicās, jo tur vidējais gada atmosfēras spiediena rādītājs ir gandrīz vienāds ar normu - 761 mm Hg.
Un apmetnēs, kas atrodas kalnainos apgabalos (piemēram, Tibetā), spiediens ir daudz zemāks - 413 mmHg. Tas ir saistīts ar aptuveni 5000 m augstumu.
Spiediena palielināšanās un samazināšanās
Kad spiediens pārsniedz 760 mm atzīmi. Hg. Art., To sauc par paaugstinātu, un, kad indikators ir mazāks par parasto - par zemu.
24 stundu laikā notiek vairākas atmosfēras spiediena pazemināšanās. No rīta un vakarā tas paaugstinās, un pēc pulksten 12 pēcpusdienā un naktī - tas samazinās. Tas notiek tāpēc, ka mainās gaisa temperatūra un attiecīgi pārvietojas tās plūsmas.
Ziemā visaugstākais atmosfēras spiediens tiek novērots virs cietzemes, jo gaisā ir zema temperatūra un augsts blīvums. Vasarā tiek novērota pretēja situācija - spiediens ir minimāls.
Globālā mērogā spiediena līmenis ir atkarīgs arī no temperatūras. Zemes virsma sakarst atšķirīgi: planētai ir ģeoīda (nevis perfekti apaļa) forma un tā griežas ap Sauli. Dažas zonas sakarst vairāk, citas mazāk. Sakarā ar to atmosfēras spiediens tiek sadalīts zonāli pa planētas virsmu.
Zinātnieki izšķir 3 jostas, kurās dominē zems spiediens, un 4 jostas ar dominējošajiem maksimumiem. Ekvatoru zona sasilda visvairāk, tāpēc paaugstinās silts gaiss, un virs zemes veidojas zems spiediens.
Netālu no poliem notiek pretējais: krīt auksts gaiss, tāpēc šeit tiek atzīmēts augsts spiediens. Apskatot spiediena sadalījuma modeli uz planētas virsmas, jūs ievērosit, ka minimumu un maksimumu jostas mainās.
Turklāt jums ir jāatceras par nevienmērīgu Zemes puslodes karsēšanu gada laikā.Tas noved pie noteikta zema un augsta spiediena jostu pārvietošanas. Vasarā viņi virzās uz ziemeļiem, bet ziemā - uz dienvidiem.
Ietekme uz cilvēku
Atmosfēras spiediens nopietni ietekmē cilvēka ķermeni. Tas ir diezgan dabiski, ja ņemam vērā visu iepriekš minēto attiecībā uz spēku, ar kuru gaiss nospiež uz mūsu ķermeni, un pretdarbību.
Pastāv meteoroloģiskās atkarības jēdziens, ko apstiprina zinātne un medicīna. Meteopāti ir cilvēki, kuru ķermenis reaģē pat uz minimālām spiediena novirzēm no normas. Tajos ietilpst arī cilvēki ar dažām hroniskām slimībām (īpaši sirds un asinsvadu, nervu sistēmu utt.).
Kopumā cilvēka ķermenis var pielāgoties mainīgajiem klimatiskajiem apstākļiem. Piemēram, dodoties ceļojumā uz valsti ar pilnīgi atšķirīgiem laika apstākļiem, aklimatizācija var aizņemt vairākas dienas.
Būtiskas novirzes no normas būs pamanāmas absolūti jebkurai personai. Tas ietver gan augstu, gan zemu asinsspiedienu.
Parastā dzīvē atmosfēras spiediena paaugstināšanās līdz kritiskam līmenim, kurā pasliktinās cilvēka labklājība, nenotiek (izņemot iepriekšminētos laika apstākļus un hroniski slimo). Jūs varat sajust tā iedarbību, piemēram, nirot lielā dziļumā.
Bīstamāks ir zems atmosfēras spiediens. Tā iedarbību var viegli izjust lielā augstumā. Pastāv augstuma slimības jēdziens, kurā palielinās oglekļa dioksīda daudzums. Skābekļa tilpums šajā gadījumā, gluži pretēji, samazinās, tāpēc ķermeņa audi izjūt skābekļa badu. Kuģi uz to ātri reaģē, provocējot strauju spiediena palielināšanos organismā.
Ciklons
Ciklons - Šī ir milzīga gaisa masa, kas virpuļa formā griežas ap vertikālo asi ar diametru līdz vairākiem tūkstošiem kilometru. Šī virpuļa centrā tiek novērots samazināts spiediens.
Ziemeļu puslodē ciklona atmosfēras virpulis griežas pretēji pulksteņrādītāja virzienam, dienvidu puslodē - pulksteņa rādītāja virzienā. Cikloni notiek regulāri, jo to veidošanās ir tieši saistīta ar Zemes rotāciju. Blakus ekvatora nav neviena ciklona.
Cikloni ir divu veidu:
- Tropu. Sastopamas tropu platuma grādos, atšķiras salīdzinoši mazos izmēros. Tomēr tos raksturo milzīgs, iznīcinošs vēja spēks.
- Īpaši tropisks. Veidojas polārajos un mērenajos platuma grādos. Sasniedziet vairākus tūkstošus kilometru diametrā.
Interesants fakts: tropiskajos ciklonos bieži novēro “negaisa aci” - tas ir apmēram 20 km liels apgabals pašā virpuļa centrā, kurā saglabājas skaidri un mierīgi laika apstākļi.
Ciklona galvenās atšķirīgās iezīmes ir kolosālā enerģija, kas izpaužas kā stiprs vējš, vētra, pērkona negaiss, straume, nokrišņi. Spēcīgiem tropiskajiem cikloniem tiek piešķirti unikāli nosaukumi vai nosaukumi, piemēram, Katrīna (2005), Ņina (1975), Dorian (2019).
Anticiklons
Anticiklons - Tas ir ne tikai pretējs ciklonam. Šai parādībai ir atšķirīgs parādīšanās mehānisms. Vējš abās Zemes puslodēs, salīdzinot ar ciklonu, pārvietojas pretējā virzienā.
Anticiklons ir augsta spiediena zona. To raksturo slēgti izobāri - tās ir līnijas, kas apzīmē vietas ar tādu pašu atmosfēras spiedienu.
Anticiklons rada stabilus laika apstākļus, kas piemēroti gada laikam. Vasarā tas ir mierīgs, karsts laiks, ziemā - salns. To raksturo neliels mākoņu skaits vai to pilnīga neesamība.
Atsevišķos apgabalos veidojas anticikloni. Piemēram, visbiežāk tie rodas lielās ledus masās: Antarktīdā, Grenlandē un Arktikā. Atrodams arī tropos.
Anticikloni rada arī briesmas un nepatīkamas sekas. Tie var izraisīt ugunsgrēkus, ilgstošus sausumus.Tā kā lielajās pilsētās ilgstoši nav vēja, uzkrājas kaitīgas vielas un gāzes, kas ir īpaši akūti cilvēkiem ar elpošanas ceļu slimībām.
Interesants fakts: Ir bloķējoši cikloni, kas veidojas virs noteiktas teritorijas un nekur nepārvietojas. Tomēr tās neiztur citas gaisa masas. Parasti tie ilgst ne ilgāk kā 5 dienas, bet Krievijas Eiropas daļā regulāri anticikloni ilgst apmēram mēnesi. Iepriekšējo reizi tas notika 2015. gadā. Rezultāts ir karstums, sausums, mežu ugunsgrēki.
Kā atmosfēras spiediens mainās ar augstumu? Formulas diagramma
Atmosfēras spiediens ir tieši atkarīgs no augstuma. Jo augstāks, jo zemāks spiediens un otrādi. Ja jūs pacelsities 12 m virs jūras līmeņa, dzīvsudraba josla barometrā samazināsies par 1 mm.
Spiediens bieži tiek parādīts hektopaskālos, nevis mmHg. st .: 1 mm = 133,3 Pa = 1, 333 hPa. Saistību starp augstumu un spiedienu var parādīt, izmantojot vienkāršu formulu:
∆h / ∆P = 12 m / mmHg. st vai ∆h / ∆P = 9 m / hPa,
kur ∆h ir augstuma izmaiņas,
∆P - spiediena izmaiņas.
Tādējādi, paaugstinoties līdz 9 metriem, spiediena līmenis samazinās par 1 hPa. Šo indikatoru sauc par barisko posmu. Atmosfēras spiediena norma ir 1013 hPa (var noapaļot līdz 1000).
Kā izmantot šos datus, lai aprēķinātu spiediena izmaiņas citā augstumā? Piemēram, paceļot 90 m, spiediens samazināsies par 10 hPa. Šajā gadījumā izrādās, ka, paceļoties līdz 900 m, spiediens pazeminās līdz 0.
Bet gaisa blīvums mainās arī ar augstumu, tāpēc, kad runa ir par lielāku attālumu (sākot no 1,5–2 km), visi aprēķini jāveic, ņemot vērā šo rādītāju.
Atmosfēras spiediena izmaiņu grafiks ar augstumu skaidri parāda visu iepriekšminēto. Tam ir izliekta līnija, nevis taisna līnija. Sakarā ar to, ka atmosfēras blīvums nav vienāds, palielinoties augstumam, spiediens sāk samazināties lēnāk. Tomēr tas nekad nesasniegs nulli, jo visur ir kāda veida viela - Visumā nav vakuuma.
Atmosfēras spiediens kalnos
Kalnos spiediens tik un tā būs zemāks. Tas, kā cilvēks jūtas vienlaikus, ir atkarīgs no auguma, kā arī no papildu apstākļiem. Piemēram, normālā mitrumā 3000 m augstums var izraisīt vājumu un sliktu sniegumu. Tas ir saistīts ar skābekļa trūkumu.
Mitrā klimatā līdzīgas sajūtas rodas jau 1000 m augstumā. Fakts ir tāds, ka ūdens molekulas izspiež skābekļa molekulas - mitrā gaisā to ir mazāk. Un sausā klimatā jūs varat gandrīz uzkāpt līdz 5000 m.
Dažādi augstumi un to ietekme:
- 5 km - skābekļa trūkuma sajūta.
- 6 km ir maksimālais augstums, kādā atrodas pastāvīgās apmetnes.
- 8,9 km - Everesta augstums. Ūdens vārās temperatūrā + 68 ℃. Īsu laiku apmācīti cilvēki var atrasties šajā līmenī.
- 13,5 km - droši uzturēties tikai tīra skābekļa klātbūtnē. Maksimālais pieļaujamais augstums, kurā varat uzturēties bez īpašas aizsardzības.
- 20 km - cilvēkiem nepieņemams augstums. Tikai atrodoties noslēgtā salonā.