Że nierównomierny rozkład ciśnienia atmosferycznego wytwarza? Znaczenie ciśnienia atmosferycznego

Ciśnienie atmosferyczne to siła, z jaką oddziałuje na nas otaczające nas powietrze, tzn. е. atmosfera. W tym artykule przeprowadzimy eksperymenty, aby pokazać, że ciśnienie powietrza naprawdę istnieje. Dowiadujemy się, kto pierwszy go zmierzył, co się dzieje, gdy ciśnienie atmosferyczne nie jest równomiernie rozłożone i wiele więcej.

Przejawy ciśnienia atmosferycznego

Jeśli powietrze naciska na wszystko wokół, to znaczy, że coś waży... Jeśli to prawda, to dlaczego wydaje się nam nieważki?? Wykonajmy eksperymenty, które pokażą, że ciśnienie atmosferyczne istnieje.

Napełnić strzykawkę do połowy wodą, a następnie pociągnąć tłok do góry. Woda będzie podążać za tłokiem. Powodem tego jest ciśnienie atmosferyczne, ale kiedy ludzie nie wiedzieli jeszcze o jego istnieniu, mówili, że natura po prostu nie toleruje pustki. Teraz wiemy, że kiedy tłok się podnosi, tworzy region niskiego ciśnienia i atmosfera wypycha wodę wewnątrz strzykawki.

Eksperymentuj z plastikową kartą i słoikiem

Napełnij szklany słoik do pełna wodą, przykryj górę kawałkiem plastiku, np. kartką. Odwróćmy słoik do góry nogami i zobaczmy, że karta trzyma się i nie spada. Siła ciśnienia wody kompensuje siłę ciśnienia atmosferycznego. Nic nie naciska na wierzch wody, ale atmosfera naciska na spód i w rezultacie karta jest trzymana. Jeśli powietrze dostanie się między plastik a słoik Karta odpadnie i woda się wylewa.

Urządzenie Torricelli

Włoski naukowiec Torricelli po raz pierwszy zmierzył ciśnienie atmosferyczne. Zrobił to za pomocą tzw. barometru rtęciowego. Najpierw Torricelli napełnił szklaną rurkę do góry rtęcią, wziął dużą miskę rtęci, odwrócił rurkę, zanurzył ją w misce i otworzył dolny koniec. Rtęć zaczęła spadać, ale nie wyszła cała do pewnej wysokości.

Okazało się, że poziom ten wynosił 760 mm. W związku z tym ciśnienie atmosferyczne może utrzymać słup rtęci na poziomie 760 milimetrów. Jeśli ciśnienie wzrasta, może utrzymać kolumnę wyżej, jeśli spada, może utrzymać mniej. Jeśli tak, to jego wielkość można wywnioskować z wysokości kolumny. W praktyce więc ciśnienie atmosfery i gazów często mierzy się w milimetrach słupa rtęci. Rozważ związek między milimetrami słupa rtęci a znaną jednostką paskalami.

Jak są powiązane milimetry rtęci i paskale?

Ciśnienie atmosferyczne podnosi rtęć o 760 mm. Oznacza to, że słup rtęci o wysokości 760 mm jest poddawany ciśnieniu z siłą równą normalnemu ciśnieniu atmosferycznemu. 1 mm słupa rtęci to ciśnienie wytwarzane przez słup rtęci o wysokości 1 mm. Wyobraźmy sobie, że wysokość słupa rtęci wynosi 1 mm. Obliczmy ciśnienie hydrostatyczne odpowiadające tej wysokości.

P=1 mmHg.st. Ciśnienie hydrostatyczne oblicza się według wzoru ρ*g*h. ρ jest gęstością rtęci, g przyspieszenie siły ciężkości, h - wysokość słupa cieczy. ρ=13,6*10³ kg/m³, g=9,8 N/kg, h=1*10^-3 м. Podstawmy te dane do wzoru. Po przeliczeniu pozostaje 13,6*9,8=133,3 N/m². N/m² - jest paskalami (Pa). Jeśli ciśnienie atmosferyczne przelicza się na hektopaskale, to 1mmHg. st. odpowiada 1,333 hPa.

Słup rtęci i pogoda

Torricelli od dłuższego czasu obserwuje barometr rtęciowy. Zauważył ciekawą rzecz. Gdy słupek rtęci spada, czyli gdy ciśnienie atmosferyczne staje się niskie, po pewnym czasie pojawia się zła pogoda. Gdy słupek rtęci wzrasta, zła pogoda zmienia się po krótkim czasie. To znaczy, że dzięki pomiarowi ciśnienia atmosferycznego możliwe jest sporządzanie prognoz pogody.

Służby meteorologiczne mierzą obecnie ciśnienie atmosferyczne 24 godziny na dobę, co 3 godziny. W książce Julesa Verne`a "Kapitan na piętnastce" jest barometr i obserwacja pogody. Główny bohater książki odkrył, że jeśli poziom rtęci spada szybko, to psuje pogodę szybko, ale nie na długo; jeśli spada powoli, przez kilka dni, to psuje pogodę stopniowo, ale trwa dłużej.

Co się dzieje, gdy występuje nierównomierny rozkład ciśnienia atmosferycznego

Rozważmy mapę synoptyczną. Pokazuje ciśnienie atmosferyczne w różnych miejscach, miastach, krajach, kontynentach. Kierunek ruchu masy powietrza wskazują strzałki. Dlaczego wiatr wieje?? Ciśnienie atmosferyczne w niektórych miejscach jest wyższe, a w innych niższe. Z miejsca, gdzie jest go więcej, wiatr wieje tam, gdzie jest go mniej. Widzimy to po kierunku strzałek na mapie.

Jeśli spojrzeć na całą planetę, można zauważyć, że w różnych częściach jest ona inna. Obszary wysokiego ciśnienia są zaznaczone na fioletowo, gdzie strzałki wiatru są zakręcone i poruszają się w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara. Ten obszar wysokiego ciśnienia nazywany jest antycyklonem. Ma tendencję do pogodnej pogody.

A oto Hiszpania i Portugalia. Tutaj mamy dwa potężne antycyklony. Zawirowania prądów powietrznych wynikają z obrotu kuli ziemskiej.

A tu mamy dwa potężne obszary o niskim ciśnieniu atmosferycznym, zaledwie 965 hektopaskali. Jest to cyklon, a powietrze wewnątrz cyklonu obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.

W ten sposób można obserwować rozkład ciśnienia atmosferycznego na różnych obszarach naszej planety. Obecnie meteorolodzy potrafią dokładnie przewidzieć zmiany pogody, które następują w wyniku nierównomiernego rozkładu ciśnienia atmosferycznego.

Ciśnienie na poziomie morza i powyżej poziomu morza

Załóżmy, że barometr pokazuje ciśnienie 1006 hPa. Ale jeśli spojrzeć na mapę synoptyczną obszaru, ciśnienie atmosferyczne może być inne. Dlaczego tak się dzieje?? Chodzi o to, że wykresy synoptyczne pokazują ciśnienie atmosferyczne na poziomie morza. Możemy znajdować się na pewnej wysokości nad poziomem morza, więc ciśnienie odczytane przez barometr w pomieszczeniu jest mniejsze niż na poziomie morza.

Wysokościomierz

Jak więc zmierzyć swoją wysokość?? Istnieją specjalne urządzenia podobne do barometru, ale ich skala nie jest wyskalowana w jednostkach ciśnienia, lecz w jednostkach wysokości. Turyści, piloci mają takie instrumenty. Są one nazywane wysokościomierzami lub wysokościomierzami parametrycznymi. Gdy pilot jest na ziemi, ustawia wskazówkę wysokościomierza na zero, ponieważ jego wysokość nad ziemią wynosi zero. W razie potrzeby ustawia wskazówkę na wysokość nad poziomem morza, w zależności od tego, czy ważne jest, na jakiej wysokości nad poziomem morza znajduje się lotnisko, czy nie. W przypadku lotów długodystansowych mogą one być przydatne, zwłaszcza jeśli lotnisko jest w górach. Następnie, patrząc na igłę wysokościomierza, pilot określa wysokość.

Dlaczego ciśnienie atmosferyczne rośnie wraz z wysokością?

Skoro już dowiedzieliśmy się, że nierównomierny rozkład ciśnienia atmosferycznego powoduje powstawanie wiatru, zrozummy dlaczego ciśnienie maleje wraz ze wzrostem wysokości. Powietrze ma masę, więc jest przyciągane do ziemi i wywiera na nią nacisk. Jeśli umieścimy barometr w pewnej warstwie atmosfery, będzie na niego oddziaływać ciśnienie warstwy atmosfery znajdującej się powyżej. Zauważ, że atmosfera nie ma wyraźnych granic.

Jeśli umieścimy barometr na poziomie morza, to ciśnienie jest sumą ciśnienia w tej warstwie powietrza i ciśnień w warstwach atmosfery nad nią. Zatem wraz ze wzrostem wysokości ciśnienie maleje. Powstaje pytanie: czy nie można obliczyć ciśnienia atmosferycznego wzorem P=ρ*g*h? Nie, bo gęstość powietrza jest różna w różnych warstwach atmosfery. Powietrze na dole jest pod U góry jest bardziej gęsta, a u dołu mniej gęsta.