Атмосферний тиск: визначення і значення
Поняття про атмосферний тиск
Будь газ, що входить до складу атмосфери, характеризується щільністю, температурою і тиском. Якщо укласти його в посудину, то він буде тиснути на стінки цього судини, тому що молекули газу рухаються і створюють тиск, діючи на стінки посудини з певною силою. Швидкість руху молекул в посудині можна збільшити при підвищенні температури, тоді збільшиться і тиск. Будь-яка точка атмосфери або поверхні Землі характеризується певною величиною атмосферного тиску. Ця величина буде дорівнює вазі вищерозміщеного стовпа повітря.
Атмосферний тиск – це натиск атмосфери на одиницю площі земної поверхні.
Одиницею вимірювання атмосферного тиску є грами на кв. см, а нормальним вважається тиск, що дорівнює $ 760 $ мм рт. стовпа або $ 1, 033 $ кг / см кв. Цю величину прийнято вважати за одну атмосферу.
В результаті постійного руху маса повітря в тому чи іншому місці змінюється і там, де повітря більше, тиск підвищується. Рух повітря пов’язано зі зміною температури – нагріте від земної поверхні повітря розширюється і піднімається вгору, розтікаючись в сторони. Результатом є зниження тиску у поверхні Землі.
Повітря над холодною поверхнею охолоджується, ущільнюється, стає важким і опускається вниз – тиск зростає. Земна поверхня нагрівається неоднаково, а це призводить до утворення різних областей атмосферного тиску, які мають строго широтну зональність в розподілі.
Материки і океани на Землі розташовані нерівномірно, вони по-різному отримують і віддають сонячне тепло, тому пояса високого і низького тиску розподілені над поверхнею не рівно смугами. Крім цього в результаті нахилу земної осі до площини орбіти Північна і Південна півкулі отримують різну кількість тепла.
Ці особливості привели до того, що на планеті сформувалося кілька поясів атмосферного тиску:
- Низький тиск на екваторі; Високий тиск в тропіках; Низький тиск над помірними широтами; Високий тиск над полюсами.
Розподіл тиску на поверхні показано на географічних картах спеціальним умовним знаком, який називається ізобара.
Ізобари – це лінії, що з’єднують точки земної поверхні з однаковим тиском.
З атмосферним тиском дуже тісно пов’язані погода і клімат тієї чи іншої місцевості. Безхмарна, безвітряна, суха погода характерна для високого атмосферного тиску і, навпаки, низький тиск супроводжується хмарністю, опадами, вітрами, туманами.
Відкриття атмосферного тиску
Те, що повітря тисне на наземні предмети, люди помічали ще в глибоку давнину. Тиск викликало вітер, який рухав парусні судна та обертав крила вітряних млинів. Але, довести, що повітря має власну вагу, довго не вдавалося і тільки в $ XVII $ вагомість повітря була доведена за допомогою досвіду, поставленого італійцем Е. Торрічеллі. Досвіду передував випадок в палаці герцога Тосканського в $ 1640 $ м, який задумав влаштувати фонтан. Вода для фонтану мала надходити з озера, розташованого неподалік, але вище $ 32 $ футів, тобто $ 10,3 $ м вона не піднімалася. Торрічеллі провів цілу серію довгих досліджень, в результаті яких було доведено, що повітря має вагу, а тиск атмосфери врівноважується стовпом води в $ 32 $ фути.
В $ одна тисяча шістсот сорок три $ м Торрічеллі спільно з В. Вівіані проводить досвід з вимірювання атмосферного тиску за допомогою трубки, запаяній з одного кінця і наповненою ртуттю. Трубка опускалася в посудину, де теж була ртуть, чи не запаяним кінцем вниз і стовп ртуті в трубці падав до позначки $ 760 $ мм – це був рівень ртуті в посудині.
У посудині залишається вільна поверхня, на яку діє атмосферний тиск. Після зниження стовпчика ртуті в трубці над ртуттю залишається порожнеча – тиск стовпа ртуті в трубці на рівні поверхні ртуті в посудині повинен дорівнювати атмосферному тиску. Висота стовпа в міліметрах над вільною поверхнею ртуті вимірює тиск атмосфери прямо в міліметрах ртутного стовпа. Трубка Торрічеллі, стала першим ртутним барометром для вимірювання тиску атмосфери.
Стовп повітря від рівня моря до верхньої межі атмосфери тисне на майданчик в один сантиметр з такою ж силою, як гиря вагою $ 1 \ кг \ 33 м $ Всі живі організми цього тиску не відчувають, тому що воно врівноважується їх внутрішнім тиском. Внутрішній тиск живих організмів не змінюється.
Зміна атмосферного тиску
З висотою атмосферний тиск змінюється, воно починає падати. Відбувається це, тому що гази сильно стискувані. Сильно стиснутий газ має велику щільність і сильніше тисне. З віддаленням від поверхні Землі стислість газів слабшає, щільність зменшується, а, отже, і тиск, який вони можуть виробляти. Тиск зменшується на $ 1 $ міліметр ртутного стовпа при підйомі на кожні $ 10,5 $ м.
Атмосферний тиск змінюється і протягом доби, тобто має свій добовий хід. При максимальній температурі вдень атмосферний тиск знижується, а в нічний час, коли температура повітря стає нижче – тиск збільшується. У цьому під час тиску проглядається два максимуму (близько $ 10 $ і $ 22 $ годин) і два мінімуму (близько $ 4 $ і $ 16 $ годин). Дуже чітко ці зміни проявляються в тропічних широтах, де добові коливання становлять $ 3 $ – $ 4 $ мбар. Порушення правильності добового ходу тиску в тропіках, говорить про наближення тропічного циклону.
Зміна тиску протягом доби пов’язано з температурою повітря і залежить від її змін. Річні зміни залежать від нагрівання материків і океанів в літній період і їх охолодження в зимовий час. Влітку область зниженого тиску створюється на суші, а область підвищеного тиску над океаном.
Вплив атмосферного тиску на організм людини
Процеси, що відбуваються в атмосфері, роблять значний вплив на організм людини, який змушений перенастроювати свої біологічні системи. Значна частина людей сильно реагують на зміну атмосферного тиску, з пониженням якого падає тиск в артеріях людини. З ростом атмосферного тиску – зростає тиск артеріальний, тому часто в ясну, суху, жарку погоду, багато хто відчуває головний біль.
Здорові люди річні коливання атмосферного повітря переносять легко і непомітно, а у хворих погіршується самопочуття, спостерігаються напади стенокардії, відчуття страху, порушення сну.
На атмосферний тиск реагує шкіра і слизові оболонки. З ростом тиску збільшується роздратування їх рецепторів і в результаті зменшується вміст кисню в крові. З підвищеним атмосферним тиском пов’язують загострення бронхіальної астми. Швидке зниження атмосферного тиску може призвести до розвитку патологічних явищ в організмі людини, пов’язаних з кисневим голодуванням тканин і, перш за все, головного мозку.
Людина не може вплинути на погоду, але допомогти собі пережити цей період зовсім не складно. При різких перепадах атмосферного тиску необхідно максимально знизити фізичне навантаження на свій організм і використовувати відповідні лікарські препарати.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)