Как изменяется атмосферное давление у земной поверхности. Что такое нормальное атмосферное давление для человека. Давление в мм ртутного столба, в паскалях, как влияет на здоровье. Воздействие атмосферного давления на людей

Любой газ, входящий в состав атмосферы, характеризуется плотностью, температурой и давлением. Если заключить его в сосуд, то он будет давить на стенки этого сосуда, потому что молекулы газа двигаются и создают давление, действуя на стенки сосуда с определенной силой. Скорость движения молекул в сосуде можно увеличить при повышении температуры, тогда увеличится и давление. Любая точка атмосферы или поверхности Земли характеризуется определенной величиной атмосферного давления. Эта величина будет равна весу вышележащего столба воздуха.

Определение 1

Атмосферное давление – это напор атмосферы на единицу площади земной поверхности.

Единицей измерения атмосферного давления являются граммы на кв. см , а нормальным считается давление, равное $760$ мм рт. столба или $1, 033$ кг/см кв. Эту величину принято считать за одну атмосферу .

Замечание 1

В результате постоянного движения масса воздуха в том или ином месте меняется и там, где воздуха больше, давление повышается. Движение воздуха связано с изменением температуры – нагретый от земной поверхности воздух расширяется и поднимается вверх, растекаясь в стороны. Результатом является понижение давления у поверхности Земли.

Воздух над холодной поверхностью охлаждается, уплотняется, становится тяжелым и опускается вниз – давление возрастает. Земная поверхность нагревается неодинаково, а это приводит к образованию разных областей атмосферного давления, которые имеют строго широтную зональность в распределении.

Материки и океаны на Земле расположены неравномерно, они по-разному получают и отдают солнечное тепло, поэтому пояса высокого и низкого давления распределены над поверхностью не ровными полосами. Кроме этого в результате наклона земной оси к плоскости орбиты Северное и Южное полушария получают разное количество тепла.

Эти особенности привели к тому, что на планете сформировалось несколько поясов атмосферного давления:

Низкое давление на экваторе;
Высокое давление в тропиках;
Низкое давление над умеренными широтами;
Высокое давление над полюсами.

Распределение давления на поверхности показано на географических картах специальным условным знаком, который называется изобара .

Определение 2

Изобары – это линии, соединяющие точки земной поверхности с одинаковым давлением.

С атмосферным давлением очень тесно связаны погода и климат той или иной местности. Безоблачная, безветренная, сухая погода характерна для высокого атмосферного давления и, наоборот, низкое давление сопровождается облачностью, осадками, ветрами, туманами.

Открытие атмосферного давления

То, что воздух давит на наземные предметы, люди замечали еще в глубокой древности. Давление вызывало ветер, который двигал парусные суда и вращал крылья ветряных мельниц. Но, доказать, что воздух имеет собственный вес, долго не удавалось и только в $ XVII$ весомость воздуха была доказана с помощью опыта, поставленного итальянцем Э. Торричелли . Опыту предшествовал случай во дворце герцога Тосканского в $1640$ г, задумавшего устроить фонтан. Вода для фонтана должна была поступать из озера, расположенного неподалеку, но выше $32$ футов, т.е. $10,3$ м она не поднималась. Торричелли провел целую серию долгих опытов, в результате которых было доказано, что воздух имеет вес, а давление атмосферы уравновешивается столбом воды в $32$ фута.

В $1643$ г. Торричелли совместно с В. Вивиани проводит опыт по измерению атмосферного давления с помощью трубки, запаянной с одного конца и наполненной ртутью. Трубка опускалась в сосуд, где тоже была ртуть, не запаянным концом вниз и столб ртути в трубке падал до отметки $760$ мм – это был уровень ртути в сосуде.

В сосуде остается свободная поверхность, на которую действует атмосферное давление. После снижения столбика ртути в трубке над ртутью остается пустота – давление столба ртути в трубке на уровне поверхности ртути в сосуде должно равняться атмосферному давлению. Высота столба в миллиметрах над свободной поверхностью ртути измеряет давление атмосферы прямо в миллиметрах ртутного столба. Трубка Торричелли, стала первым ртутным барометром для измерения давления атмосферы.

Столб воздуха от уровня моря до верхней границы атмосферы давит на площадку в один сантиметр с такой же силой, как гиря весом $1 \ кг \ 33 г. $ Все живые организмы этого давления не ощущают, потому что оно уравновешивается их внутренним давлением. Внутреннее давление живых организмов не изменяется.

Изменение атмосферного давления

С высотой атмосферное давление изменяется, оно начинает падать. Происходит это, потому что газы сильно сжимаемы. Сильно сжатый газ имеет большую плотность и сильнее давит. С удалением от поверхности Земли сжатость газов ослабевает, плотность уменьшается, а, следовательно, и давление, которое они могут производить. Давление уменьшается на $1$ миллиметр ртутного столба при подъеме на каждые $10,5$ м.

Пример 1

Атмосферное давление на высоте $2200$ м над уровнем моря составляет $545$ мм ртутного столба. Определить давление на высоте $3300$ м. Решение : с высотой атмосферное давление понижается на $1$ мм ртутного столба через каждые $10,5$ м, поэтому Определим разницу высот: $3300 – 2205 = 1095$ м Находим разницу атмосферного давления: $1095 \ м \div 10,5 = 104,3$ мм рт. столба Определяем атмосферное давление на высоте $3300 \ м\div 545 \ мм \ – 104,3 \ мм \ = 440,7$ мм рт. столба. Ответ : атмосферное давление на высоте $3300$ м составляет $440,7$ мм ртутного столба.

Атмосферное давление изменяется и в течение суток, т.е. имеет свой суточный ход . При максимальной температуре днем атмосферное давление понижается , а в ночное время, когда температура воздуха становится ниже – давление увеличивается . В этом ходе давления просматривается два максимума (около $10$ и $22$ часов) и два минимума (около $4$ и $16$ часов). Очень четко эти изменения проявляются в тропических широтах, где суточные колебания составляют $3$-$4$ мбар. Нарушение правильности суточного хода давления в тропиках, говорит о приближении тропического циклона.

Замечание 2

Изменение давления в течение суток связано с температурой воздуха и зависит от её изменений. Годовые изменения зависят от нагревания материков и океанов в летний период и их охлаждения в зимнее время. Летом область пониженного давления создается на суше, а область повышенного давления над океаном.

Влияние атмосферного давления на организм человека

Процессы, происходящие в атмосфере, оказывают значительное влияние на организм человека, который вынужден перенастраивать свои биологические системы. Значительная часть людей сильно реагируют на изменение атмосферного давления, с понижением которого падает давление в артериях человека. С ростом атмосферного давления – растет давление артериальное, поэтому часто в ясную, сухую, жаркую погоду, многие испытывают головную боль.

Здоровые люди годовые колебания атмосферного воздуха переносят легко и незаметно, а у больных ухудшается самочувствие, наблюдаются приступы стенокардии, чувство страха, нарушение сна.

На атмосферное давление реагирует кожа и слизистые оболочки. С ростом давления увеличивается раздражение их рецепторов и в результате уменьшается содержание кислорода в крови. С повышенным атмосферным давлением связывают обострение бронхиальной астмы. Быстрое снижение атмосферного давления может привести к развитию патологических явлений в организме человека, связанных с кислородным голоданием тканей и, прежде всего, головного мозга.

Человек не может повлиять на погоду, но помочь себе пережить этот период совсем не сложно. При резких перепадах атмосферного давления необходимо максимально снизить физическую нагрузку на свой организм и использовать соответствующие лекарственные препараты.

Примерно третья часть населения нашей планеты чувствительно реагирует на изменения окружающей среды. Больше всего на самочувствие человека влияет атмосферное давление – притяжение воздушных масс к Земле. Какое атмосферное давление считается нормальным для человека – это зависит от местности, в которой он пребывает подавляющую часть времени. Каждому комфортными будут казаться привычные для него условия.

Что такое атмосферное давление

Планету опоясывает воздушная масса, которая под влиянием гравитации давит на любой предмет, включая человеческое тело. Сила называется давлением атмосферы. На каждый квадратный метр давит столб воздуха весом примерно 100000 кг. Измерение атмосферного давления производится специальным прибором – барометром. Измеряется в паскалях, миллиметрах ртутного столба, миллибарах, гектопаскалях, атмосферах.

Норма атмосферного давления составляет 760 мм рт. ст., или 101 325 Па. Открытие явления принадлежит известному физику Блезу Паскалю. Ученый сформулировал закон: на одинаковом расстоянии от центра земли (не имеет значения, в воздухе, на дне водоема) абсолютное давление будет одинаковым. Он же первый предложил измерять высоты методом барометрического выравнивания.

Нормы атмосферного давления по регионам

Узнать, какое атмосферное давление считается нормальным для здорового человека, невозможно – нет однозначного ответа. По разным регионам земного шара воздействие неодинаково. В пределах относительно небольшой площади эта величина может заметно различаться. Например, в Средней Азии стандартными считаются слегка повышенные цифры (в среднем 715-730 мм рт. ст.). Для средней полосы России нормальное атмосферное давление равно 730-770 мм рт. ст.

Показатели связаны с приподнятостью поверхности над уровнем моря, направлением ветра, влажности и температуры окружающей среды. Теплый воздух весит меньше, чем холодный. Над областью с повышенной температурой или влажностью сжатие атмосферы всегда меньше. Люди, живущие в высокогорных районах, не чувствительны к таким показателям барометра. Их организм формировался в этих условиях, и все органы прошли соответствующую адаптацию.

Как давление влияет на людей

Идеальной считается величина 760 мм рт. ст. Что же ждет при колебаниях ртутного столба:

Изменение оптимальных показателей (до 10 мм/ч) уже приводит к ухудшению самочувствия.
При резком повышении, понижении (в среднем на 1 мм/ч) даже у здоровых людей отмечается значительное ухудшение самочувствия. Появляется головная боль, тошнота, потеря работоспособности.

Метеозависимость

Чувствительность человека к условиям погоды – смене ветра, геомагнитным бурям – называют метеозависимостью. Влияние атмосферного давления на до конца еще не изучено. Известно, что при смене погодных условий создаётся внутреннее напряжение внутри сосудов и полостей организма. Метеозависимость может быть выражена:

раздражительностью;
болями различной локализации;
обострением хронических болезней;
общим ухудшением самочувствия;
проблемами с сосудами.

В большинстве случаев от метеозависимости страдают люди со следующими заболеваниями:

болезни дыхательных путей;
гипо- и гипертония.

Реакция на повышенное давление

Снижение показателей барометра хотя бы на 10 единиц (770 мм рт. ст. и ниже) оказывает негативное влияние на здоровье. Особенно страдают от погодных изменений люди с давними заболеваниями сердечно-сосудистой и пищеварительной системы. Медики в такие дни рекомендуют снизить физические нагрузки, меньше бывать на улице, не злоупотреблять тяжелой пищей и алкоголем. Среди основных реакций:

ощущение заложенности слуховых проходов;
уменьшение количества лейкоцитов в крови;
снижение активности перистальтики кишечника;
нарушение функциональности сердечно-сосудистой системы;
слабая способность к концентрации внимания.

Самочувствие некоторых людей зависит от погоды. При нормальном атмосферном давлении их состояние остается стабильным, но при любых изменениях наблюдается его ухудшение.

Что такое атмосферное давление?

Давление атмосферное – это масса воздуха, давящая на человеческое тело. Средний показатель – 1,033 на 1 см³. Из этого следует, что каждую минуту массу организма контролируют 10-15 т газообразного вещества.

Нормальное значение – 1013,25 мбар или 760 мм рт. ст. В таких условиях организм не подвержен никаким негативным воздействиям.

От чего оно зависит?

Показатель давления не имеет стабильности. Он меняется каждый день в зависимости от расположения местности над уровнем моря, рельефа, климата, погодных условий. Существуют и другие факторы, от чего зависит атмосферное давление. Эти колебания невозможно заметить. Например, в ночное время столбик барометра увеличивается на 1-2 деления.

Несущественные изменения не оказывают влияния на состояние здоровья человека. Если же перепады достигают 5-10 единиц, происходит ухудшение самочувствия. Кроме того, существенные скачки давления могут стать причиной летального исхода.

Давление атмосферы измеряется с помощью термогигрометров и барометров. С этой целью применяются такие измерительные единицы:

мм рт. ст. (миллиметры ртутного столба);
Паскали;
бары;
кгс/см²;
атмосферы.

Какое атмосферное давление считается нормальным для человека?

Стандартным считается показатель в 760 мм. рт. ст. Эти нормы для человека могут отличаться в зависимости от условий проживания. Например, в Мехико давление не поднимается выше 570 мм рт. ст., т.к. столица Мексики находится высоко над уровнем моря. Люди, которые проживают в этой местности, сложно переносят другие условия. Из этого следует, что нормальный атмосферный показатель давления индивидуален для каждого региона и определяется привычной средой.

Какое влияние оно оказывает на человека?

Атмосферное и артериальное давление имеет тесную взаимосвязь. Уменьшение значений барометра приводит к возникновению таких отрицательных проявлений:

нарушение дыхания;
уменьшение частоты сердечных сокращений;
апатия и чувство сонливости;
уменьшение артериального давления;
повышенная утомляемость;
головные боли;
головокружение;
подташнивание;
пищеварительные расстройства;
нарушение концентрации внимания.

В категории риска находятся люди с патологиями респираторной системы и гипотонией. Их состояние в таких условиях ухудшается. Если никаких отрицательных изменений не наблюдается, то такое атмосферное давление считается нормальным для человека.

Повышенный показатель АД тоже может вызвать нарушение самочувствия. В таком случае признаки будут отличаться:

головокружение;
гул в ушах;
увеличение артериального давления;
ощущение пульсации в области висков;
покраснение кожи лица;
учащение сердечного ритма;
“искорки” перед глазами;
головная боль;
позывы к рвоте.

В условиях повышенных показателей барометра часто происходят инфаркты и инсульты. Людям, склонным к метеозависимости, медицинские специалисты рекомендуют в этот период избегать стрессов и активной деятельности.

Что такое метеозависимость?

Если ртуть за 3 часа проходит более 1 деления барометра, это вызывает существенный стресс даже для здорового организма. Подобные скачки проявляются в виде усталости, сонливости и мигрени. Метеозависимостью называется чувствительность людей к изменению погодных условий. С этой проблемой сталкивается около 1/3 населения планеты. В группу риска входят люди с патологиями респираторной, нервной и сердечно-сосудистой систем, а также пожилые пациенты.

Чтобы минимизировать отрицательное воздействие метеоциклона, необходимо придерживаться таких рекомендаций:

Даже если в местности преобладает нормальное атмосферное значение, нужно регулярно проходить врачебные консультации. При этом под рукой всегда необходимо иметь назначенные доктором медикаменты.
Для отслеживания погодных изменений рекомендуется приобрести барометр. Так можно своевременно принять меры для минимизации дискомфорта.
Перед ожидаемыми погодными изменениями ложиться спать рекомендуется раньше привычного времени. Полноценный сон длится 8 часов. Это позволяет добиться максимального восстанавливающего действия.
Людям с метеозависимостью также важно питаться по графику. При этом рацион должен быть сбалансированным. В него нужно включить как можно больше продуктов, в составе которых содержится много кальция, магния, калия.
Дополнительно можно употреблять витаминные комплексы, особенно осенью и весной.
Прогулки на улице и умеренные физические нагрузки укрепляют сердечную мышцу.
Следует избегать стрессов. Отложить домашние дела лучше, чем истощить организм перед приближающимся метеоциклоном.
Позитивный лад. Если у человека угнетен эмоциональный фон, это подпитывает заболевание.
Предметы гардероба из синтетики и меха формируют статическое электричество, которое может ухудшать состояние у метеозависимых людей.
Люди, работающие в высотках, гораздо чаще других страдают от климатических изменений. Если есть возможность, то лучше взять отгул. Если самочувствие ухудшается часто, рекомендуется сменить работу.
Продолжительный метеоциклон предрекает дискомфортные ощущения на 2-3 дня. По возможности на этот период лучше уехать в более спокойную местность.

Также следует понимать, что метеозависимость обладает вторичным характером. Климатические условия только обнажают уязвимые места организма. Например, если у человека нет проблем с костями и суставами, они не будут болеть при повышении или изменении артериального давления.

Нормы давления в разных регионах страны

Атмосферное давление в разных областях государства отличается. При этом жители горной местности невосприимчивы к перепадам температуры и влажности, т.к. они выросли в таких условиях и адаптировались к ним.

Таблица “Норма атмосферного давления для регионов России”

Россия – большое государство, поэтому в разных регионах есть своя норма атмосферного показателя. Существует климатическая карта, на которой отображены средние значения.

Отклонения в значении давления по российским регионам отражены в таблице.

За нормальное атмосферное давление принято брать давление воздуха на уровне моря на широте 45 градусов при температуре в 0оС. В этих идеальных условиях столб воздуха давит на каждый площади с такой же силой, как столб ртути высотой 760 мм. Данная цифра и является показателем нормального атмосферного давления.

Атмосферное давление зависит от высоты местности над уровнем моря. На возвышенности показатели могут отличаться от идеальных, но при этом они тоже будут считаться нормой.

Нормы атмосферного давления в разных регионах

С повышением высоты атмосферное давление понижается. Так, на высоте пять километров показатели давления будут примерно в два раза меньше, чем внизу.

Из-за расположения Москвы на возвышенности, нормой давления здесь считаются показатели 747-748 мм столба. В Санкт-Петербурге нормальное давление – 753-755 мм ртутного столба. Такая разница объясняется тем, что город на Неве расположен ниже по сравнению с Москвой. В некоторых районах Петербурга можно встретить норму давления в идеальные 760 мм ртутного столба. Для Владивостока нормальным давлением является 761 мм ртутного столба. А в горах Тибета – 413 мм ртутного столба.

Воздействие атмосферного давления на людей

Человек ко всему привыкает. Даже если показатели нормального давления низкие по сравнению с идеальными 760 мм ртутного столба, но являются нормой для данной местности, людям будет .

На самочувствие человека влияет резкое колебание атмосферного давления, т.е. понижение или повышение давления хотя бы на 1 мм ртутного столба в течение трех часов

При понижении давления возникает нехватка кислорода в крови человека, развивается гипоксия клеток организма, учащается сердцебиение. Появляются головные боли. Наблюдаются затруднения со стороны дыхательной системы. Из-за плохого кровоснабжения человека могут беспокоить боли в суставах, онемение пальцев.

Повышение давления ведет к переизбытку кислорода в крови и тканях организма. Повышается тонус сосудов, что ведет к их спазмам. Вследствие чего нарушается кровообращение организма. Могут возникать нарушения зрения в виде появления «мушек» перед глазами, головокружения, тошнота. Резкое повышение давления до больших величин может привести к разрыву ушной барабанной перепонки.

Под атмосферным давлением подразумевается давление толщи атмосферного воздуха на поверхность Земли и предметы, расположенные на ней. Степень давления соответствует весу атмосферного воздуха с основанием определённой площади и конфигурации.

Основной единицей измерения атмосферного давления в системе СИ выступает Паскаль (Па). Помимо Паскалей также используются другие единицы измерения:

Бар (1 Ба=100000 Па);
миллиметр ртутного столба (1 мм рт. ст.= 133,3 Па);
килограмм силы на квадратный сантиметр (1 кгс/см 2 =98066 Па);
техническая атмосфера (1 ат=98066 Па).

Приведённые выше единицы измерения используются в технических целях, за исключением миллиметров ртутного столба, который служит для прогнозов погоды.

В роли основного прибора для измерения атмосферного давления выступает барометр. Устройства делятся на два типа - жидкостные и механические. Конструкция первых основана на колб, заполненной ртутью и погружённой открытым концом в сосуд с водой. Вода в сосуде передаёт давления столба атмосферного воздуха ртути. Его высота и выступает в роли показателя давления.

Механические барометры более компактны. Принцип их работы заключен в деформации металлической пластины под действием атмосферного давления. Деформирующаяся пластина давит на пружину, а та, в свою очередь, приводит в движение стрелку прибора.

Влияние атмосферного давления на погоду

Атмосферное давление и его влияние на состояние погоды разнится в зависимости от места и времени. Оно меняется в зависимости от высоты над уровнем моря. Более того, существуют динамические изменения, связанные с движением областей высокого (антициклоны) и низкого давления (циклоны).

Изменения в погоде, связанные с атмосферным давлением, возникают из-за движения воздушных масс между областями с разным давлением. Перемещение воздушных масс образуют ветер, скорость которого зависит от разницы давлений в локальных областях, их масштабов и удаления друг от друга. Кроме того, движения воздушных масс приводят к изменению температуры.

Стандартное атмосферное давление равняется 101325 Па, 760 мм рт. ст. или 1,01325 бар. Однако человек может спокойно переносить широкий спектр давления. К примеру, в городе Мехико, столице Мексике с населением в почти 9 млн. человек, средний показатель атмосферного давления составляет 570 мм рт. ст.

Таким образом, величина стандартного давления определена точно. А комфортное давление имеет значительный диапазон. Эта величина достаточно индивидуальна и полностью зависит от условий, в которых родился и проживал конкретный человек. Так, резкое перемещение из зоны с относительно высоким давлением в область более низкого может отразиться на работе кровеносной системы. Однако при длительной акклиматизации негативное влияние сходит на нет.

Повышенное и пониженное атмосферное давление

В зонах высокого давления погода носит спокойный характер, небо безоблачно, а ветер умеренный. Высокое атмосферное давление летом приводит к жаре и засухам. В зонах низкого давления погода носит преимущественно облачный характер с ветром и осадками. Благодаря таким зонам летом настаёт прохладная облачная погода с дождём, а зимой случаются снегопады. Высокая разность давления в двух областях выступает одним из факторов, приводящих к образованию ураганов и штормовых ветров.