Атмосферното налягане е силата, с която сме засегнати от околния въздух, т.е. атмосферата. В статията ще бъдат представени експерименти, по време на които ще се уверим, че въздушното налягане наистина съществува. Ще разберем кой го е измервал за първи път, какво се случва, когато атмосферното налягане е неравномерно разпределено и много повече.
Прояви на атмосферно налягане
Ако въздухът притиска всичко наоколо, значи тежи нещо. Вярно ли е това, защо тогава ни се струва безтегловно? Нека проведем експерименти, които показват, че атмосферното налягане действително съществува.
Напълнете спринцовката с вода до средата и след това издърпайте буталото нагоре. Водата ще следва буталото. Причината за това е атмосферното налягане, но когато хората все още не знаеха за съществуването му, те казаха, че природата просто не търпи празнотата. Вече знаем, че когато буталото се издигне, се създава зонанамалено налягане и атмосферата изстисква вода в спринцовката.
Опит с пластмасова карта и буркан
Напълнете стъклен буркан до върха с вода, покрийте отгоре с парче пластмаса, например карта. Да обърнем буркана и да видим дали картата се държи и не пада. Силата на налягането на водата се компенсира от силата на налягането на атмосферата. Нищо не притиска водата отгоре, но атмосферата притиска отдолу, в резултат на това картата се държи. Ако въздух влезе между пластмасата и буркана, картата ще падне и водата ще се излее.
Устройство Torricelli
Италианският учен Торичели измерва атмосферното налягане за първи път. Той направи това с така наречения живачен барометър. Първо Торичели напълни стъклена тръба с живак до върха, взе голяма купа с живак, обърна тръбата, потопи я в купата и отвори долния край. Меркурий започна да се спуска, но не излезе напълно, а се спусна до определена височина.
Оказа се, че това ниво е 760 мм. Следователно налягането на атмосферата е в състояние да задържи живачен стълб от 760 mm. Ако налягането се повиши, тогава може да задържи колона с по-голяма височина, ако намалее, по-малко. Ако е така, тогава размерът му може да се прецени по височината на стълба. Затова на практика налягането на атмосферата и газовете често се измерва точно в милиметри живак. Нека установим връзка между милиметри живак и обичайните единици паскал.
Как са свързани милиметрите живак и паскалите
Атмосферното налягане повишава живака със 760 мм. Означава, чеколона от живак с височина 760 мм притиска със сила, равна на нормалното ниво на атмосферно налягане. 1 mm Hg е налягането, произведено от 1 mm висок живачен стълб. Представете си, че височината на живачната колона е 1 мм. Изчислете хидростатичното налягане, съответстващо на тази надморска височина.
P=1 mmHg Хидростатичното налягане се изчислява по формулата: ρgh. ρ е плътността на живака, g е ускорението, дължащо се на гравитацията, h е височината на стълба на течността. ρ=13, 6103 kg/m3, g=9, 8 N/kg, h=110 -3 m. Заменете тези данни във формулата. След преобразуването ще остане 13,69,8=133,3 N/m2. N/m2 - това е Pascal (Pa). Ако преобразуваме атмосферното налягане в хектопаскали, тогава 1 mm Hg. Изкуство. съответства на 1,333 hPa.
Hg и времето
Торичели наблюдаваше показанията на живачния барометър дълго време. Той забеляза интересно нещо. Когато живачният стълб спадне, тоест когато атмосферното налягане стане ниско, след известно време настъпва лошо време. Когато живачният стълб се издигне, след известно време лошото време се заменя с хубаво време. Тоест, измерването на атмосферното налягане ви позволява да направите прогноза за времето.
Сега метеорологичните служби денонощно, на всеки 3 часа, измерват атмосферното налягане. Книгата на Жул Верн „Петнадесетгодишният капитан“описва наблюдението на барометъра и времето. Главният герой на книгата открива, че ако живачният стълб пада бързо, тогава времето рязко се влошава, но не за дълго, ако нивото на живака намалява бавно, в продължение на няколко дни, тогававремето ще се влоши постепенно, но ще продължи дълго време.
Какво се случва, когато атмосферното налягане е неравномерно разпределено
Нека разгледаме синоптична карта. Той съдържа стойностите на атмосферното налягане в различни области, градове, държави, континенти. Посоката на движение на въздушните маси е обозначена със стрелки. Защо духа вятърът? Атмосферното налягане на някои места е по-високо, а на други по-малко. От мястото, където е по-голям, вятърът духа там, където е по-малък. Виждаме го в посоката на стрелките на картата.
Ако погледнете цялата планета, можете да видите, че тя е различна в различните части. Зоните с високо налягане са маркирани с лилаво, където стрелките на вятъра се въртят и се движат по посока на часовниковата стрелка. Тази област с високо налягане се нарича антициклон. Обикновено има ясно време.
Но Испания и Португалия. Тук наблюдаваме два най-мощни антициклона. Усукването на въздушните течения е свързано с въртенето на земното кълбо.
И ето две мощни области на ниско атмосферно налягане - само 965 хектопаскала. Това е циклон, въздухът в него се върти обратно на часовниковата стрелка.
По този начин можете да наблюдавате разпределението на атмосферното налягане на различни места на нашата планета. В днешно време метеоролозите точно предвиждат промените във времето, които се случват, когато атмосферното налягане е неравномерно разпределено.
Налягане на и над морското равнище
Да предположим, че барометърът показва налягане от 1006 hPa. Но акопогледнете синоптичната карта на даден район, град, може да се окаже, че там атмосферното налягане е различно. Защо се случва това? Факт е, че синоптичните карти показват стойностите на атмосферното налягане на морското равнище. Можем да бъдем на определена височина над морското равнище, така че налягането, което барометърът показва в стаята, е по-малко от това на морското равнище.
Алтиметър
Как да измерим височината на вашето местоположение? Има специални инструменти, подобни на барометър, но тяхната скала е градуирана не в единици за налягане, а в единици за височина. Туристите и пилотите имат такива устройства. Те се наричат алтиметри или параметрични висотомери. Когато пилотът е на земята, той настройва висотомера на нула, защото височината му над земята е нула. Ако е необходимо, той настройва стрелката на височината над морското равнище, в зависимост от това дали за него е важно да знае на каква височина е летището над морското равнище или не. В случай на полети на дълги разстояния това може да бъде полезно, особено ако летището е в планината. След това, гледайки стрелката на висотомера, пилотът определя височината.
Защо атмосферното налягане се увеличава с надморска височина
След като научихме, че когато атмосферното налягане е неравномерно разпределено, възниква вятър, нека да разберем защо налягането намалява с увеличаване на надморската височина. Въздухът има тежест, така че се привлича към земята, упражнява натиск върху нея. Ако поставим барометър в определен слой от атмосферата, тогава той ще бъде притиснат от този слой на атмосферата,което е по-горе. Трябва да се отбележи, че атмосферата няма ясни граници.
Ако поставим барометър на морското равнище, налягането ще бъде равно на сумата от налягането в този слой въздух и наляганията в горните слоеве на атмосферата. Тоест с увеличаване на надморската височина налягането намалява. Възниква въпросът: възможно ли е да се изчисли атмосферното налягане по формулата Р=ρgh? Не, тъй като стойността на плътността на въздуха не е постоянна в различните слоеве на атмосферата. В долната част въздухът е под по-голямо налягане, така че е по-плътен, а отгоре е по-малко плътен.
