Ciśnienie atmosferyczne. W rezultacie powstaje ciśnienie atmosferyczne. Historia odkrycia ciśnienia atmosferycznego Kto i jak pierwszy zmierzył ciśnienie atmosferyczne?
Odpowiemy na poniższe pytania.
1. Co nazywa się ciśnieniem atmosferycznym?
Powietrze ma ciężar i naciski na powierzchnię ziemi i przedmioty na niej. Siła, z jaką powietrze naciska na powierzchnię ziemi, nazywana jest ciśnieniem atmosferycznym. Słup powietrza od powierzchni Ziemi do górnej granicy atmosfery naciska na powierzchnię Ziemi z siłą równą około 1,033 kg/cm2. W technologii wartość ta jest traktowana jako jednostka ciśnienia i nazywana jest 1 atmosferą.
2. Kto i jak pierwszy zmierzył ciśnienie atmosferyczne?
Ciśnienie atmosferyczne po raz pierwszy zmierzył włoski naukowiec Evangelista Torricelli w 1644 roku. Urządzenie to rura w kształcie litery U o długości około 1 m, zamknięta z jednej strony i wypełniona rtęcią. Ponieważ w górnej części rurki nie ma powietrza, ciśnienie rtęci w rurce jest wytwarzane tylko przez ciężar słupa rtęci w rurce. Tak więc ciśnienie atmosferyczne jest równe ciśnieniu słupa rtęci w rurze, a wysokość tej kolumny zależy od ciśnienia atmosferycznego otaczającego powietrza: im wyższe ciśnienie atmosferyczne, tym wyższy słupek rtęci w rurze i , dlatego wysokość tej kolumny może być wykorzystana do pomiaru ciśnienia atmosferycznego.
3. Jakie instrumenty są używane do pomiaru ciśnienia atmosferycznego?
Do pomiaru ciśnienia atmosferycznego stosuje się barometr rtęciowy, barometr aneroidowy i barograf (z greckiego grapho - piszę).
Jeśli przymocujemy wagę do rurki, taką jak ta, której Torricelli użył w swoim eksperymencie, otrzymamy najprostszy przyrząd do pomiaru ciśnienia atmosferycznego - barometr rtęciowy.
Główną częścią barometru aneroidowego są okrągłe pudła z blachy falistej, które są ze sobą połączone; wewnątrz pudeł powstaje próżnia (ciśnienie w nich jest mniejsze niż atmosferyczne) wraz ze wzrostem ciśnienia atmosferycznego, pudła są ściskane i ciągną dołączoną do nich sprężynę; Przemieszczenie końca sprężyny przez specjalne urządzenia będzie przekazywane na strzałkę, która porusza się po podziałce (podziałka zawiera podziałki i wartość ciśnienia atmosferycznego). Gdy ciśnienie atmosferyczne wzrasta, pudełko kurczy się, gdy maleje, rozszerza się, te drgania działają na sprężynę, która jest połączona ze strzałką. Strzałka pokazuje wartość ciśnienia na tarczy.
Barometr aneroidowy jest jednym z głównych instrumentów używanych przez meteorologów do przewidywania pogody na nadchodzące dni, ponieważ zmiany pogody są związane ze zmianami ciśnienia atmosferycznego.
Barograf służy do automatycznego i ciągłego rejestrowania zmian ciśnienia atmosferycznego. Oprócz metalowych pudełek z tektury falistej urządzenie to posiada mechanizm przesuwania taśmy papierowej, na którą nakładana jest siatka wartości nacisków i dni tygodnia. Z takich taśm można określić, jak zmieniło się ciśnienie atmosferyczne w ciągu tygodnia. Ciśnienie atmosferyczne jest mierzone w milimetrach słupa rtęci (mmHg).
4. Dlaczego ciśnienie atmosferyczne jest różne w różnych miejscach?
Na powierzchni ziemi ciśnienie atmosferyczne zmienia się w zależności od miejsca i czasu. Szczególnie ważne są determinujące pogodę nieokresowe zmiany ciśnienia atmosferycznego, związane z powstawaniem, rozwojem i niszczeniem wolno poruszających się obszarów wysokiego ciśnienia (antycyklony) oraz stosunkowo szybko poruszających się ogromnych wirów (cyklony), w których panuje obniżone ciśnienie. Im zimniejsze powietrze, tym wyższa jego gęstość. Gęstość powietrza nad nim zależy od nagrzania podłoża. Jeśli powietrze jest gęste, to jego masa jest większa i dlatego mocniej naciska na powierzchnię.
5. Jak zmienia się ciśnienie atmosferyczne wraz z wysokością?
Ciśnienie atmosferyczne spada wraz z wysokością. Wynika to z dwóch powodów. Po pierwsze, im wyżej jesteśmy, tym niższa wysokość słupa powietrza nad nami, a zatem mniejszy ciężar na nas naciska. Po drugie, wraz z wysokością gęstość powietrza maleje, staje się ono bardziej rozrzedzone, to znaczy zawiera mniej cząsteczek gazu, dlatego ma mniejszą masę i wagę.
Jeśli wyobrazimy sobie słup powietrza od powierzchni Ziemi do górnych warstw atmosfery, to ciężar takiego słupa powietrza będzie równy ciężarowi słupa rtęci o wysokości 760 mm. To ciśnienie nazywa się normalnym ciśnieniem atmosferycznym. Jest to równoleżnikowe ciśnienie powietrza 45° w temperaturze 0°C na poziomie morza. Jeśli wysokość kolumny jest większa niż 760 mm, ciśnienie jest wysokie, mniejsze - niskie. Ciśnienie atmosferyczne jest mierzone w milimetrach słupa rtęci (mmHg).
6. W jaki sposób na mapach przedstawiany jest rozkład temperatury powietrza i ciśnienia atmosferycznego w pobliżu powierzchni ziemi?
Do analizy pogody eksperci wykorzystują mapy, na których nanoszone są wartości wielkości meteorologicznych. Przetwarzając mapy meteorologiczne, meteorolodzy łączą punkty o tej samej temperaturze powietrza i ciśnieniu atmosferycznym liniami zwanymi izotermami (linie o tej samej temperaturze) i izobarami (linie o jednakowym ciśnieniu). Ta metoda pozwala poznać położenie obszarów wysokiego i niskiego ciśnienia, obszarów o wysokiej i niskiej temperaturze.
1. Co to jest ciśnienie atmosferyczne. Jak mierzono ciśnienie atmosfery w odległej przeszłości.
Ciśnienie atmosferyczne to siła, z jaką słup powietrza atmosferycznego napiera na powierzchnię ziemi.
Na ryc. 1 Użyj strzałek, aby wskazać kierunek i średnie ciśnienie słupa rtęci w rurce oraz słupa powietrza atmosferycznego na powierzchni słupka rtęci w kubku. (Powierzchnia przekroju rurki rtęciowej wynosi 1 cm2).
Na ryc. 2 podpisać wartość wysokości słupa rtęci w rurze, jeśli wiadomo, że ciśnienie atmosferyczne wynosi 760 mm Hg. Sztuka.
Wpisz brakujące słowa w opisie zmian ciśnienia atmosferycznego nad morzem i nad lądem w ciągu dnia.
W godzinach porannych powierzchnia lądu i morza praktycznie nie jest ogrzewana przez promienie słoneczne.
W nocy temperatura przypowierzchniowych i przyziemnych warstw powietrza prawie się ochłodziła, dlatego nie ma zauważalnych różnic między ciśnieniem atmosferycznym nad lądem (Pc) i nad morzem (Pm).
W ciągu dnia powierzchnia lądu jest intensywnie nagrzewana przez promienie słoneczne, a powierzchnia ziemi oddaje ciepło do powierzchniowej warstwy powietrza, która staje się mniej gęsta.
Tak więc ciśnienie atmosferyczne jest wyższe na lądzie. Powierzchnia wody jest również nagrzewana przez promienie słoneczne w ciągu dnia, ale ciepło przekazywane jest do głębszych warstw i „akumuluje się” w słupie wody. W konsekwencji warstwa powietrza napędowego jest mniej gęsta niż warstwa powierzchniowa, nagrzewa się, jest bardziej później. Nad morzem panuje stosunkowo niskie ciśnienie atmosferyczne.
Wieczorem, tak jak rano, temperatura powietrza i ciśnienie atmosferyczne nad lądem i nad morzem są praktycznie takie same.
W nocy powierzchnia ziemi (ląd i morze) nie jest ogrzewana przez promienie słoneczne.
Powierzchnia lądu stygnie niż powierzchnia morza, oddaje swoje ciepło powierzchniowej warstwie powietrza, jej temperatura spada szybciej niż temperatura powierzchniowej warstwy powietrza. W konsekwencji powietrze nad lądem jest mniej gęste niż nad morzem, a nad lądem jest mniej silne niż nad morzem.
2. Ciśnienie atmosfery zmienia się wraz z wysokością
W tych samych warunkach ogrzewania powietrza ciśnienie atmosferyczne spada wraz z wysokością.
Korzystając z tekstu podręcznika określ wartości ciśnienia atmosferycznego w dwóch osadach Ziemi.
Tybetański klasztor buddyjski Rongbuk (założony w 1902) to najwyższe miejsce na ziemi, w którym stale mieszkają ludzie. Legendarny klasztor znajduje się po północnej stronie Himalajów, u podnóża Everestu na wysokości 5029 m. Wspinacze przechodzą przez Rongbuk do bazy, skąd rozpoczyna się podbój najwyższego szczytu świata Mount Everestu . Do obozu przychodzą mnisi, aby modlić się za śmiałków i odprawiać rytuały.
Jeśli na poziomie Oceanu Światowego ciśnienie atmosferyczne wynosi 760 mm Hg, to na poziomie klasztoru Rongbuk wynosi 292 mm Hg.
W Boliwii (Ameryka Południowa), na wysokości 3660 m w Andach znajduje się milionowe miasto La Paz, które nazywane jest najwyższą górską stolicą świata. Oficjalną stolicą Boliwii jest małe miasteczko Sucre, w którym znajduje się tylko sąd najwyższy kraju. Rzeczywistą stolicą, politycznym, gospodarczym i kulturalnym centrum kraju jest miasto La Paz. Oto władza wykonawcza i ustawodawcza Boliwii, budynek parlamentu, rezydencja prezydenta i ministerstwa. Miasto zostało założone w 1548 roku przez hiszpańskiego konkwistadora Alonso Mendozę i nazwane na cześć pojednania hiszpańskich zdobywców, którzy od dawna toczą ze sobą wojnę.
Jeśli na poziomie Oceanu Światowego ciśnienie atmosferyczne wynosi 760 mm Hg. Art., następnie na poziomie miasta La Paz 418 mm Hg. Sztuka.
Wpisz brakujące słowa w definicji.
Linie łączące punkty o tej samej temperaturze powietrza nazywane są izotermami.
Linie łączące punkty o tych samych wartościach ciśnienia atmosferycznego nazywane są izobarami.
Szkoła Pionierska
Wyznacz wartość ciśnienia atmosferycznego w biurze geograficznym na pierwszym i ostatnim piętrze budynku szkolnego. (indywidualnie)
Ciśnienie atmosferyczne jest jedną z najważniejszych cech klimatycznych, która wpływa również na człowieka. Promuje powstawanie cyklonów i antycyklonów, prowokuje rozwój chorób sercowo-naczyniowych u ludzi. Dowody na wagę powietrza uzyskano już w XVII wieku, od tego czasu proces badania jego wahań jest jednym z kluczowych dla prognostów.
Czym jest atmosfera?
Słowo „atmosfera” ma pochodzenie greckie, dosłownie tłumaczy się jako „para” i „piłka”. To otoczka gazu wokół planety, która obraca się wraz z nią i tworzy jedno całe kosmiczne ciało. Rozciąga się od skorupy ziemskiej, wnikając w hydrosferę, a kończy w egzosferze, stopniowo spływając w przestrzeń międzyplanetarną.
Atmosfera planety jest jej najważniejszym elementem, zapewniającym możliwość życia na Ziemi. Zawiera tlen niezbędny dla człowieka, od tego zależą wskaźniki pogodowe. Granice atmosfery są bardzo warunkowe. Ogólnie przyjmuje się, że zaczynają się w odległości około 1000 kilometrów od powierzchni Ziemi, a następnie w odległości kolejnych 300 kilometrów płynnie przechodzą w przestrzeń międzyplanetarną. Zgodnie z teoriami, które wyznaje NASA, ta otoczka gazu kończy się na wysokości około 100 kilometrów.
Powstał w wyniku erupcji wulkanicznych i parowania substancji w ciałach kosmicznych, które spadły na planetę. Dziś składa się z azotu, tlenu, argonu i innych gazów.
Historia odkrycia ciśnienia atmosferycznego
Do XVII wieku ludzkość nie myślała o tym, czy powietrze ma masę. Nie było też pojęcia, jakie jest ciśnienie atmosferyczne. Kiedy jednak książę Toskanii postanowił wyposażyć słynne florenckie ogrody w fontanny, jego projekt zakończył się fiaskiem. Wysokość słupa wody nie przekraczała 10 metrów, co przeczyło wszelkim ówczesnym wyobrażeniom o prawach natury. Tu zaczyna się historia odkrycia ciśnienia atmosferycznego.
Badaniem tego zjawiska zajął się uczeń Galileusza, włoski fizyk i matematyk Evangelista Torricelli. Przy pomocy eksperymentów na cięższym elemencie, rtęci, kilka lat później był w stanie udowodnić obecność ciężaru w powietrzu. Najpierw stworzył próżnię w laboratorium i opracował pierwszy barometr. Torricelli wyobraził sobie szklaną rurkę wypełnioną rtęcią, w której pod wpływem ciśnienia pozostała taka ilość substancji, która wyrównałaby ciśnienie atmosfery. W przypadku rtęci wysokość kolumny wynosiła 760 mm. W przypadku wody - 10,3 metra, jest to dokładnie wysokość, na jaką wznosiły się fontanny w ogrodach Florencji. To on odkrył dla ludzkości, czym jest ciśnienie atmosferyczne i jak wpływa na ludzkie życie. tuba została nazwana jego imieniem „Torricellian void”.
Dlaczego i w wyniku czego powstaje ciśnienie atmosferyczne
Jednym z kluczowych narzędzi meteorologii jest badanie ruchu i ruchu mas powietrza. Pozwala to zorientować się, co wytwarza ciśnienie atmosferyczne. Po tym, jak udowodniono, że powietrze ma wagę, stało się jasne, że podobnie jak każde inne ciało na planecie, podlega grawitacji. To właśnie powoduje występowanie ciśnienia, gdy atmosfera znajduje się pod wpływem grawitacji. Ciśnienie atmosferyczne może ulegać wahaniom ze względu na różnice w masie powietrza w różnych obszarach.
Tam, gdzie jest więcej powietrza, jest wyżej. W rozrzedzonej przestrzeni obserwuje się spadek ciśnienia atmosferycznego. Powodem zmiany jest jego temperatura. Ogrzewają go nie promienie słoneczne, ale powierzchnia ziemi. W miarę nagrzewania się powietrze staje się lżejsze i unosi się, a schłodzone masy powietrza opadają, tworząc stały, ciągły ruch.Każdy z tych strumieni ma inne ciśnienie atmosferyczne, co powoduje pojawienie się wiatrów na powierzchni naszej planety .
Wpływ na pogodę
Ciśnienie atmosferyczne jest jednym z kluczowych terminów w meteorologii. Pogoda na Ziemi powstaje w wyniku oddziaływania cyklonów i antycyklonów, które powstają pod wpływem spadków ciśnienia w gazowej powłoce planety. Antycyklony charakteryzują się wysokimi prędkościami (do 800 mm Hg i powyżej) i niską prędkością ruchu, podczas gdy cyklony to obszary o niższych prędkościach i dużej prędkości. Tornada, huragany, tornada powstają również w wyniku nagłych zmian ciśnienia atmosferycznego - wewnątrz tornada gwałtownie opada, osiągając 560 mm słupa rtęci.
Ruch powietrza prowadzi do zmian warunków pogodowych. Wiatry powstające pomiędzy obszarami o różnych poziomach ciśnienia napędzają cyklony i antycyklony, w wyniku czego powstaje ciśnienie atmosferyczne, które tworzy określone warunki pogodowe. Ruchy te rzadko są systematyczne i bardzo trudne do przewidzenia. Na obszarach, gdzie zderzają się wysokie i niskie ciśnienie atmosferyczne, zmieniają się warunki klimatyczne.
Wskaźniki standardowe
Średnia wartość w idealnych warunkach to poziom 760 mm Hg. Poziom ciśnienia zmienia się wraz z wysokością: na nizinach lub obszarach położonych poniżej poziomu morza ciśnienie będzie wyższe, na wysokości, gdzie powietrze jest rozrzedzone, przeciwnie, jego wskaźniki zmniejszają się o 1 mm słupa rtęci z każdym kilometrem.
Obniżone ciśnienie atmosferyczne
Zmniejsza się wraz ze wzrostem wysokości ze względu na odległość od powierzchni Ziemi. W pierwszym przypadku proces ten tłumaczy się zmniejszeniem działania sił grawitacyjnych.
Ogrzewając się z Ziemi, gazy tworzące powietrze rozszerzają się, ich masa staje się lżejsza i unoszą się do wyższych poziomów.Ruch trwa do momentu, gdy sąsiednie masy powietrza zmniejszą gęstość, wtedy powietrze rozchodzi się na boki, a ciśnienie wyrównuje się.
Tropiki są uważane za tradycyjne terytoria o niższym ciśnieniu atmosferycznym. Niskie ciśnienie jest zawsze obserwowane na terenach równikowych. Jednak strefy o wysokim i niskim indeksie są rozmieszczone nierównomiernie na Ziemi: w tej samej szerokości geograficznej mogą istnieć obszary o różnych poziomach.
Podwyższone ciśnienie atmosferyczne
Najwyższy poziom na Ziemi obserwuje się na biegunie południowym i północnym. Wynika to z faktu, że powietrze nad zimną powierzchnią staje się zimne i gęste, zwiększa się jego masa, w związku z czym jest silniej przyciągane do powierzchni przez grawitację. Tonie, a przestrzeń nad nim wypełniają cieplejsze masy powietrza, w wyniku czego powstaje ciśnienie atmosferyczne o podwyższonym poziomie.
Wpływ na osobę
Normalne wskaźniki charakterystyczne dla obszaru zamieszkania osoby nie powinny mieć żadnego wpływu na jego samopoczucie. Jednocześnie ciśnienie atmosferyczne i życie na Ziemi są ze sobą nierozerwalnie związane. Zmiana go – zwiększanie lub zmniejszanie – może wywołać rozwój chorób układu krążenia u osób z wysokim ciśnieniem krwi. Osoba może odczuwać ból w okolicy serca, ataki nieuzasadnionego bólu głowy i zmniejszoną wydajność.
Dla osób cierpiących na choroby układu oddechowego antycyklony przynoszące wysokie ciśnienie mogą stać się niebezpieczne. Powietrze opada i staje się gęstsze, wzrasta koncentracja szkodliwych substancji.
Podczas wahań ciśnienia atmosferycznego ludzie mają obniżoną odporność, poziom leukocytów we krwi, dlatego nie zaleca się obciążania organizmu fizycznie ani intelektualnie w takie dni.
Atmosfera otaczająca kulę ziemską wywiera nacisk na powierzchnię ziemi i na wszystkie obiekty nad ziemią. W spokojnej atmosferze ciśnienie w dowolnym punkcie jest równe ciężarowi górnego słupa powietrza rozciągającego się do zewnętrznego obrzeża atmosfery i mającego przekrój 1 cm2.
Ciśnienie atmosferyczne zostało po raz pierwszy zmierzone przez włoskiego naukowca Ewangelista Torricelli w 1644 roku. Urządzenie to rura w kształcie litery U o długości około 1 m, zamknięta z jednej strony i wypełniona rtęcią. Ponieważ w górnej części rurki nie ma powietrza, ciśnienie rtęci w rurce jest wytwarzane tylko przez ciężar słupa rtęci w rurce. Tak więc ciśnienie atmosferyczne jest równe ciśnieniu słupa rtęci w rurze, a wysokość tej kolumny zależy od ciśnienia atmosferycznego otaczającego powietrza: im wyższe ciśnienie atmosferyczne, tym wyższy słupek rtęci w rurze i , dlatego wysokość tej kolumny może być wykorzystana do pomiaru ciśnienia atmosferycznego.
Normalne ciśnienie atmosferyczne (na poziomie morza) wynosi 760 mm Hg (mm Hg) przy 0 ° C. Jeśli ciśnienie atmosfery, na przykład 780 mm Hg. Art. oznacza to, że powietrze wytwarza takie samo ciśnienie, jakie wytwarza pionowa kolumna rtęci o wysokości 780 mm.
Obserwując dzień po dniu wysokość słupa rtęci w rurze, Torricelli odkrył, że ta wysokość się zmienia, a zmiany ciśnienia atmosferycznego są w jakiś sposób związane ze zmianami pogody. Po przymocowaniu pionowej skali obok tuby Torricelli otrzymał proste urządzenie do pomiaru ciśnienia atmosferycznego - barometr. Później zaczęli mierzyć ciśnienie za pomocą barometru aneroidowego („bezcieczowego”), który nie używa rtęci, a ciśnienie mierzy się za pomocą metalowej sprężyny. W praktyce, przed wykonaniem odczytów, delikatnie postukaj palcem w szkło instrumentu, aby pokonać tarcie w połączeniu.
Oparty na rurce Torricellego, barometr kubka stacji, który jest obecnie głównym przyrządem do pomiaru ciśnienia atmosferycznego na stacjach meteorologicznych. Składa się z rurki barometrycznej o średnicy około 8 mm i długości około 80 cm, opuszczonej wolnym końcem do kubka barometrycznego. Cała rura barometryczna jest zamknięta w mosiężnym uchwycie, w górnej części którego wykonano pionowe nacięcie do obserwacji menisku słupa rtęci.
Przy tym samym ciśnieniu atmosferycznym wysokość słupa rtęci zależy od temperatury i przyspieszenia ziemskiego, które zmienia się nieco wraz z szerokością geograficzną i wysokością. Aby wykluczyć zależność wysokości słupa rtęci w barometrze od tych parametrów, zmierzoną wysokość doprowadza się do temperatury 0 ° C i przyspieszenia ziemskiego na poziomie morza na szerokości geograficznej 45 ° oraz wprowadzając instrumentalne korekcji, uzyskuje się ciśnienie na stacji.
Zgodnie z międzynarodowym układem jednostek (system SI) główną jednostką pomiaru ciśnienia atmosferycznego jest hektopaskal (hPa), jednak w służbie wielu organizacji dozwolone jest używanie starych jednostek: milibar (mb) i milimetr rtęci (mm Hg).
1 mb = 1 hPa; 1 mm Hg = 1,333224 hPa
Nazywa się przestrzenny rozkład ciśnienia atmosferycznego pole baryczne... Pole baryczne można wizualizować za pomocą powierzchni, we wszystkich punktach, w których ciśnienie jest takie samo. Takie powierzchnie nazywane są izobarycznymi. Aby uzyskać wizualną reprezentację rozkładu ciśnienia na powierzchni Ziemi, budowane są mapy izobar na poziomie morza. W tym celu na mapie geograficznej wykreślane jest ciśnienie atmosferyczne, mierzone w stacjach meteorologicznych i redukowane do poziomu morza. Następnie punkty o tym samym ciśnieniu są połączone gładkimi zakrzywionymi liniami. Obszary zamkniętych izobar o podwyższonym ciśnieniu w centrum nazywane są maksimami barycznymi lub antycyklonami, a obszary zamkniętych izobar o obniżonym ciśnieniu w centrum nazywane są minimami barycznymi lub cyklonami.
Ciśnienie atmosferyczne w każdym punkcie powierzchni ziemi nie jest stałe. Czasami ciśnienie zmienia się bardzo szybko w czasie, czasami pozostaje prawie niezmienione przez długi czas. W dobowej zmienności ciśnienia występują dwa maksima i dwa minima. Maksimum obserwuje się po około 10 i 22 godzinach czasu lokalnego, minimum to około 4 i 16 godzin. Roczna zmienność ciśnienia silnie zależy od warunków fizycznych i geograficznych. Ten ruch jest bardziej zauważalny nad kontynentami niż nad oceanami.