Alle er kjent med atmosfærisk press, i alle fall takket være fysikkundervisning og værmeldinger. I tillegg er nyansene av effekten av press på en person av interesse.
Hva er atmosfæretrykk?
Atmosfæretrykk - dette er trykket fra gassskjellet på planeten vår, atmosfæren, som virker på alle gjenstandene i den, så vel som jordoverflaten. Trykk tilsvarer kraften som virker i atmosfæren per arealenhet.
I enklere termer er dette kraften som luften rundt oss virker på overflaten av jorden og gjenstandene. Ved å spore endringer i atmosfæretrykket, kan værforhold spås i forbindelse med andre faktorer.
Hvorfor og hvorfor skapes atmosfæretrykk?
Spesialister som studerer jordas atmosfære og forskjellige meteorologiske fenomener overvåker nøye hvordan luftmassene beveger seg. Dette er hovedfaktoren som påvirker de klimatiske forholdene i et bestemt område. Disse observasjonene gjorde det mulig å forstå hvorfor atmosfæretrykk oppstår.
Tyngdekraften er skylden. Gjennom mange eksperimenter ble det bevist at luften på ingen måte er vektløs. Den består av forskjellige gasser som har en viss vekt. Dermed virker jordens tyngdekraft på luft, noe som bidrar til dannelsen av trykk.
Interessant fakta: all luften på planeten (eller hele atmosfæren på jorden) veier 51 x 1014 tonn
Over hele kloden er ikke luftmassen den samme. Følgelig svinger også nivået av atmosfæretrykk. I områder med større luftmasse er det et høyere trykk. Hvis det er mindre luft (det kalles også sjeldent i slike tilfeller), er trykket lavere.
Hvorfor endrer vekten på atmosfæren seg? Hemmeligheten bak dette fenomenet ligger i oppvarming av luftmasser. Faktum er at luftoppvarming ikke skjer i det hele tatt fra sollys, men på grunn av jordoverflaten.
Nær den varmes luften opp, og blir lysere og stiger opp. På dette tidspunktet blir de avkjølte bekker tyngre og lavere. Denne prosessen pågår. Hver luftstrøm har sitt eget trykk, og forskjellen forårsaker vinden.
Hvordan påvirker atmosfæresammensetningen trykket?
Atmosfæren inkluderer en enorm mengde gasser. Det meste er nitrogen og oksygen (98%). Det er også karbondioksid, neon, argon osv. Atmosfæren begynner med et grenselag på 1-2 km tykt og slutter med en eksosfære i en høyde på omtrent 10.000 km, hvor den jevnlig passerer inn i interplanetarisk rom.
Sammensetningen av atmosfæren påvirker trykk på grunn av tetthet. Hver komponent har sin egen tetthet. Jo høyere høyde, jo tynnere lag av atmosfæren og lavere tetthet. Følgelig synker trykket.
Måling av atmosfærisk trykk
I det internasjonale systemet for enheter måles atmosfæretrykket i pascals (Pa). Også i Russland brukes enheter som bar, millimeter kvikksølv og derivater derav. Bruken av dem skyldes instrumenter som trykket måles med - kvikksølvbarometre. 1 mmHg tilsvarer omtrent 133 Pa.
Barometre finnes i to typer:
- væske;
- mekanisk (aneroidbarometer).
Flytende barometre fylt med kvikksølv. Oppfinnelsen av denne enheten er en fortjeneste av den italienske forskeren Evangelista Torricelli. I 1644 gjennomførte han et eksperiment med en beholder, kvikksølv og en kolbe som falt ned i en væske med et åpent hull.
Med en trykkendring steg kvikksølvet eller falt i kolben. Moderne kvikksølvbarometre med vekter anses som de mest nøyaktige, men ikke veldig praktiske, så de brukes på meteorologiske stasjoner.
Mer vanlig aneroidbarometre. Utformingen av en slik enhet gir en metallboks med sjelden luft inni. Når trykket synker, utvides boksen. Med økende trykk krymper boksen og virker på den påmonterte fjæren. Fjæren driver pilen, som viser trykknivået på skalaen.
Interessant fakta: Det er en standard trykkenhet (samt andre enheter med fysiske mengder). Den primære standarden, som viser absolutt trykk så nøyaktig som mulig, er i Mendeleev All-Russian Research Institute of Metrology (St. Petersburg).
Atmosfærisk trykk for mennesker
Normalt atmosfæretrykk - Dette er 760 mm Hg eller 101 325 Pa ved en temperatur på 0 ℃ ved havnivå (45º breddegrad). Dessuten virker atmosfæren på hver kvadratcentimeter av jordoverflaten med en styrke på 1.033 kg. En 760 mm høy kvikksølvsøyle balanserer massen til denne luftsøylen.
En indikator på 760 mm ble også bestemt av Torricelli under eksperimentet. Han la også merke til at når kolben er fylt med kvikksølv, forblir et tomrom på toppen. Deretter ble dette fenomenet kalt "Torricellium tomhet." Da visste ikke forskeren ennå at i løpet av eksperimentet hans skapte han et vakuum - det vil si et rom uten stoffer.
Ved et standardtrykk på 760 mmHg føler en person seg mest komfortabel. Hvis du tar hensyn til de forrige dataene, trykker luften på en person med en styrke på rundt 16 tonn. Hvorfor føler vi ikke dette presset?
Fakta er at det også er press inne i kroppen. Ikke bare mennesker, men også representanter for dyreverdenen har tilpasset seg atmosfæretrykket. Hvert organ ble dannet og utviklet under påvirkning av en gitt styrke. Når atmosfæren virker på kroppen, blir denne kraften fordelt jevnt over hele overflaten. Dermed er presset balansert, og vi føler det ikke.
Den atmosfæriske trykknormen skal ikke forveksles med den klimatiske normen. Hver region har sine egne standarder for en bestemt tid på året. For eksempel er innbyggere i Vladivostok heldige, fordi det gjennomsnittlige årlige atmosfæretrykket er nesten lik normen - 761 mm Hg.
Og i bosetninger som ligger i fjellområder (for eksempel i Tibet), er trykket mye lavere - 413 mmHg. Dette skyldes en høyde på rundt 5000 moh.
Øk og senk trykket
Når trykket overstiger merket 760 mm. Hg. Art., Kalles det økt, og når indikatoren er mindre enn normalt - lav.
I løpet av 24 timer forekommer flere trykkfall i atmosfæren. Om morgenen og om kvelden stiger den, og etter klokka 12 på ettermiddagen og natten - avtar den. Dette skyldes det faktum at lufttemperaturen endres og følgelig flytenes strømmer.
Om vinteren observeres det høyeste atmosfæretrykket over fastlandet, fordi luft har en lav temperatur og en høy tetthet. Om sommeren blir den motsatte situasjonen observert - det er minimalt trykk.
I en mer global skala avhenger også trykknivået av temperaturen. Jordens overflate varmer annerledes: planeten har en geoid form (snarere enn perfekt rund) og roterer rundt sola. Noen soner varmer opp mer, andre mindre. På grunn av dette blir atmosfæretrykket fordelt zonalt over overflaten av planeten.
Forskere skiller 3 belter der lavt trykk hersker og 4 belter med rådende maksima. Ekvatorsonen varmer opp mest, så lett varm luft stiger opp, og lavt trykk dannes nær overflaten.
I nærheten av polene er det motsatte sant: kald luft faller, så høyt trykk noteres her. Hvis du ser på trykkfordelingsmønsteret over planetens overflate, vil du merke at beltene til minima og maksima veksler.
I tillegg må du huske på ujevn oppvarming av begge halvkuler på jorden i løpet av året.Dette fører til en viss forskyvning av lav- og høytrykksbeltene. Om sommeren beveger de seg nordover, og om vinteren - sørover.
Menneskelig påvirkning
Atmosfærisk trykk har en alvorlig effekt på menneskekroppen. Dette er ganske naturlig, hvis vi tar hensyn til alt det ovennevnte når det gjelder kraften som luft presser på kroppen vår og motvirket.
Det er et begrep om meteorologisk avhengighet, bekreftet av vitenskap og medisin. Meteopater er mennesker som kroppen reagerer til og med på minimale trykkavvik fra normen. De inkluderer også personer med noen kroniske sykdommer (spesielt hjerte-, nervesystem, etc.).
Generelt kan menneskekroppen tilpasse seg endringer i klimatiske forhold. Når du for eksempel reiser til et land med helt andre værforhold, kan det ta flere dager å akklimatisere seg.
Viktige avvik fra normen vil bli merkbar for absolutt enhver person. Dette inkluderer både høyt og lavt blodtrykk.
I det vanlige livet forekommer en økning i atmosfæretrykket til et kritisk nivå der en persons velvære forverres ikke (med unntak av den nevnte væravhengige og kronisk syke). Du kan føle effekten av den, for eksempel når du dykker til store dyp.
Lavt atmosfæretrykk er farligere. Effekten kan lett merkes i stor høyde. Det er begrepet høydesyke, hvor mengden karbondioksid øker. Volumet av oksygen i dette tilfellet synker tvert imot, slik at vevene i kroppen kjenner oksygen sult. Fartøy reagerer raskt på dette og provoserer en kraftig økning i presset i kroppen.
Cyclone
Cyclone - Dette er en enorm masse luft som roterer i form av en virvel rundt en vertikal akse med en diameter på opptil flere tusen kilometer. I midten av denne virvelen observeres et redusert trykk.
På den nordlige halvkule roterer den atmosfæriske virvelen til en syklon mot klokken, på den sørlige halvkule - med urviseren. Sykloner forekommer regelmessig, siden deres dannelse er direkte relatert til jordens rotasjon. Det er ingen sykloner i nærheten av ekvator.
Sykloner kommer i to typer:
- Tropisk. Forekommer i tropiske breddegrader, avviker i relativt små størrelser. Imidlertid er de preget av en enorm, ødeleggende vindkraft.
- Ekstra tropisk. Dannet i polare og tempererte breddegrader. Nå flere tusen kilometer i diameter.
Interessant fakta: I tropiske sykloner blir ofte "stormets øye" observert - dette er et område omtrent 20 km midt i virvelen, der det gjenstår klart og rolig vær.
De viktigste kjennetegnene på syklonen er den enorme energien, som manifesterer seg i form av sterk vind, uvær, tordenvær, skvetter, nedbør. Kraftige tropiske sykloner er gitt unike navn eller navn, for eksempel Katrina (2005), Nina (1975), Dorian (2019).
Anticyclone
anticyclone - Dette er ikke bare det motsatte av syklon. Dette fenomenet har en annen forekomstmekanisme. Vind i begge halvkule av jorden beveger seg i motsatt retning sammenlignet med syklonen.
Antisyklonen er et høyt trykkområde. Den er preget av lukkede isobarer - dette er linjer som markerer steder med samme atmosfæretrykk.
Antisyklonen gir stabile værforhold som passer til tiden av året. Om sommeren er det rolig, varmt vær, om vinteren frostig. Det er preget av et lite antall skyer eller deres fullstendige fravær.
Antisykloner dannes i visse områder. For eksempel oppstår de ofte over store ismasser: i Antarktis, Grønland og Arktis. Også funnet i tropene.
Antisykloner har også en fare og ubehagelige konsekvenser. De kan bidra til branner, langvarige tørke.Med et langt fravær av vind i store byer hoper det seg opp skadelige stoffer og gasser, noe som er spesielt akutt for mennesker med luftveissykdommer.
Interessant fakta: Det er blokkerende sykloner som dannes over et bestemt område og ikke beveger seg noe sted. De passerer imidlertid ikke andre luftmasser. Vanligvis varer de ikke lenger enn 5 dager, men regelmessig varer i den europeiske delen av Russland antisykloner i omtrent en måned. Siste gang det var i 2015. Resultatet er varme, tørke, skogbranner.
Hvordan endres atmosfæretrykk med høyden? Formel diagram
Atmosfærisk trykk er direkte avhengig av høyden. Jo høyere jo lavere trykk og omvendt. Hvis du stiger 12 moh, vil kvikksølvstangen i barometeret avta med 1 mm.
Trykk vises ofte i hectopascals i stedet for mmHg. st .: 1 mm = 133,3 Pa = 1, 333 hPa. Forholdet mellom høyde og trykk kan vises ved hjelp av en enkel formel:
∆h / ∆P = 12 m / mmHg. st eller ∆h / ∆P = 9 m / hPa,
hvor ∆h er høydeforandringen,
∆P - trykkendring.
Når man stiger til 9 meter, faller således trykknivået med 1 hPa. Denne indikatoren kalles barisk stadium. Normen for atmosfærisk trykk er 1013 hPa (kan avrundes opp til 1000).
Hvordan bruker jeg disse dataene til å beregne trykkendringen i en annen høyde? For eksempel, når du løfter 90 m, vil trykket synke med 10 hPa. I dette tilfellet viser det seg at når man stiger til 900 m, faller trykket til 0.
Men lufttettheten endres også med høyden, så når det kommer til en større avstand (fra 1,5-2 km), må alle beregninger utføres under hensyntagen til denne indikatoren.
Grafen over atmosfæretrykk endres med høyden viser tydelig alt ovenfor. Det har form av en buet linje, ikke en rett linje. På grunn av det faktum at tettheten av atmosfæren ikke er den samme, med økende høyde, begynner trykket å avta saktere. Imidlertid vil den aldri nå null, fordi det er en slags substans overalt - det er ikke noe vakuum i universet.
Atmosfærisk trykk i fjellet
På fjellet vil trykket uansett være lavere. Hvordan en person føler seg på samme tid, avhenger av høyden, samt tilleggsforhold. For eksempel ved normal luftfuktighet kan en stigning på 3000 m føre til svakhet og dårlig ytelse. Dette skyldes mangel på oksygen.
I et fuktig klima oppstår lignende sensasjoner allerede i en høyde av 1000 m. Faktum er at vannmolekyler fortrenger oksygenmolekyler - i fuktig luft er det mindre. Og i et tørt klima kan du nesten klatre opp til 5000 moh.
Ulike høyder og deres virkning:
- 5 km - en følelse av mangel på oksygen.
- 6 km er den maksimale høyden som faste bosetninger befinner seg i.
- 8,9 km - høyden på Everest. Vann koker ved en temperatur på + 68 ℃. I løpet av kort tid kan trente mennesker være på dette nivået.
- 13,5 km - trygt å bo bare i nærvær av rent oksygen. Den maksimale tillatte høyden du kan bo uten spesiell beskyttelse.
- 20 km - en høyde uakseptabel for mennesker. Bare med forbehold om å være i en forseglet hytte.