Svi su upoznati s atmosferskim tlakom, barem zahvaljujući lekcijama fizike i vremenskim prognozama. Osim toga, zanimljive su nijanse učinka pritiska na osobu.
Što je atmosferski tlak?
Tlak u atmosferi - ovo je pritisak plinske ljuske našeg planeta, atmosfere, koja djeluje na sve predmete u njemu, kao i na zemljinu površinu. Tlak odgovara sili koja djeluje u atmosferi na jedinicu površine.
Jednostavnije rečeno, to je sila kojom zrak oko nas djeluje na površinu zemlje i na predmete. Praćenjem promjena atmosferskog tlaka vremenski se uvjeti mogu predvidjeti zajedno s drugim čimbenicima.
Zašto i zašto se stvara atmosferski tlak?
Stručnjaci koji proučavaju Zemljinu atmosferu i razne meteorološke pojave pažljivo prate kretanje zračnih masa. To je glavni čimbenik koji utječe na klimatske uvjete određenog područja. Ta su promatranja omogućila razumijevanje zašto dolazi do atmosferskog tlaka.
Gravitacija je kriva. Kroz mnoge eksperimente dokazano je da zrak nipošto nije bez težine. Sastoji se od raznih plinova koji imaju određenu težinu. Dakle, sila gravitacije Zemlje djeluje na zrak, što doprinosi stvaranju pritiska.
Zanimljiva činjenica: sav zrak na planeti (ili čitava atmosfera Zemlje) teži 51 x 1014 tona
Masa zraka oko svijeta nije ista. U skladu s tim, razina atmosferskog tlaka također fluktuira. U područjima s većom masom zraka postoji veći pritisak. Ako ima manje zraka (u takvim se slučajevima to naziva i razrjeđenim), tlak je niži.
Zašto se mijenja težina atmosfere? Tajna ovog fenomena leži u zagrijavanju zračnih masa. Činjenica je da se zagrijavanje zraka uopće ne događa od sunčeve svjetlosti, već zbog zemljine površine.
U blizini se zrak zagrijava i, postajući lakši, diže se. U ovom trenutku ohlađeni potoci postaju teži i niži. Taj je postupak u tijeku. Svaki zračni tok ima svoj pritisak, a njegovu razliku uzrokuje vjetar.
Kako atmosferski sastav utječe na pritisak?
Atmosfera uključuje ogromnu količinu plinova. Uglavnom je to dušik i kisik (98%). Tu je i ugljični dioksid, neon, argon itd. Atmosfera započinje graničnim slojem debljine 1-2 km i završava se egzosferom na nadmorskoj visini od oko 10 000 km, gdje nesmetano prelazi u međuplanetarni prostor.
Sastav atmosfere utječe na pritisak zbog gustoće. Svaka komponenta ima svoju gustoću. Što je veća visina, tanji je sloj atmosfere i njegova niža gustoća. U skladu s tim, tlak se smanjuje.
Mjerenje atmosferskog tlaka
U Međunarodnom sustavu jedinica atmosferski tlak se mjeri u paskalima (Pa). Također u Rusiji se koriste jedinice kao što su bar, milimetri žive i njihovi derivati. Njihova uporaba je zbog instrumenata kojima se mjeri tlak - živih barometara. 1 mmHg odgovara oko 133 Pa.
Barometri se isporučuju u dvije vrste:
- tekućina;
- mehanički (aneroidni barometar).
Tečni barometri ispunjena živom. Izum ovog uređaja zasluga je talijanskog znanstvenika Evangelista Torricellija. Godine 1644. izveo je eksperiment s spremnikom, živom i tikvicom koja je pala u tekućinu s otvorenom rupom.
S promjenom tlaka, živa se povećala ili pala u tikvici. Moderni živinski barometri s ljestvicama smatraju se najpreciznijim, ali ne baš prikladnim, pa se koriste na meteorološkim stanicama.
Češći aneroidni barometri, Dizajn takvog uređaja pruža metalnu kutiju s razrijeđenim zrakom. Kad padne tlak, kutija se širi. S povećanjem pritiska, kutija se smanjuje i djeluje na priključenu oprugu. Opruga pokreće strelicu, koja prikazuje razinu tlaka na skali.
Zanimljiva činjenica: Postoji standardna tlačna jedinica (kao i ostale jedinice fizičkih veličina). Primarni standard, koji prikazuje apsolutni tlak što je točnije moguće, nalazi se u Mendeleev-ovom ruskom istraživačkom institutu za mjeriteljstvo (St. Petersburg).
Atmosferski tlak za ljude
Normalni atmosferski tlak - To je 760 mm Hg ili 101 325 Pa pri temperaturi od 0 ℃ na razini mora (45 ° geografske širine). Osim toga, atmosfera djeluje na svaki kvadratni centimetar zemljine površine sa snagom od 1.033 kg. 760 mm visok stup žive uravnotežuje masu ovog stupca zraka.
Pokazatelj od 760 mm također je utvrdio Torricelli tijekom eksperimenta. Također je primijetio da kada se tikvica napuni živom, na vrhu ostaje praznina. Naknadno je ovaj fenomen nazvan "Torricellium praznina". Tada znanstvenik još nije znao da je tijekom svog eksperimenta stvorio vakuum - odnosno prostor bez ikakvih tvari.
Pri standardnom tlaku od 760 mmHg, osoba se osjeća najugodnije. Ako uzmete u obzir prethodne podatke, tada zrak pritišće osobu silom od oko 16 tona. Zašto onda ne osjećamo taj pritisak?
Činjenica je da također postoji pritisak unutar tijela. Ne samo ljudi, već i predstavnici životinjskog svijeta prilagodili su se atmosferskom pritisku. Svaki je organ nastao i razvijan pod utjecajem određene sile. Kad atmosfera djeluje na tijelo, ta se snaga ravnomjerno raspoređuje po cijeloj površini. Dakle, pritisak je uravnotežen, a mi to ne osjećamo.
Normu atmosferskog tlaka ne treba miješati s klimatskom normom. Svaka regija ima svoje standarde za određeno doba godine. Na primjer, stanovnici Vladivostoka imali su sreće, jer je tamo prosječni godišnji pokazatelj atmosferskog tlaka gotovo jednak normi - 761 mm Hg.
A u naseljima koja se nalaze u planinskim predjelima (na primjer, u Tibetu) tlak je mnogo niži - 413 mmHg. To je zbog visine od oko 5000 m.
Povećavanje i smanjenje pritiska
Kada tlak pređe oznaku od 760 mm. Hg. Čl., Naziva se povećanim, a kad je pokazatelj manji od normalnog - nizak.
U roku od 24 sata dogodi se nekoliko padova atmosferskog tlaka. Ujutro i navečer se diže, a nakon 12 sati popodne i noći - smanjuje se. To se događa zbog činjenice da se temperatura zraka mijenja i, prema tome, njeni tokovi se kreću.
Zimi se najviši atmosferski tlak opaža nad kopnom, jer zrak ima nisku temperaturu i visoku gustoću. Ljeti se primjećuje suprotna situacija - postoji minimalan pritisak.
Na globalnijoj razini, tlak ovisi i o temperaturi. Zemljina se površina zagrijava drugačije: planet ima geoidni (a ne savršeno okrugli) oblik i okreće se oko Sunca. Neke se zone zagrijavaju više, a druge manje. Zbog toga se atmosferski tlak raspodjeljuje zonama po površini planete.
Znanstvenici razlikuju 3 pojasa u kojima prevladava niski tlak i 4 pojasa s prevladavajućim maksimumima. Zona ekvatora najviše zagrijava, pa se diže lagani topli zrak, a na površini se formira nizak tlak.
U blizini stupova vrijedi suprotno: hladan zrak pada, pa se ovdje primjećuje visoki tlak. Ako pogledate obrazac raspodjele tlaka po površini planete, primijetit ćete da se pojasevi minima i maksima izmjenjuju.
Uz to, trebate se sjetiti neravnomjernog zagrijavanja obje Zemljine hemisfere tijekom godine.To dovodi do određenog pomaka remena niskog i visokog pritiska. Ljeti se kreću prema sjeveru, a zimi - prema jugu.
Ljudski utjecaj
Atmosferski tlak ima ozbiljan učinak na ljudsko tijelo. To je sasvim prirodno ako uzmemo u obzir sve gore navedeno vezano za silu kojom zrak pritišće na naše tijelo i protutežu.
Postoji pojam meteorološke ovisnosti, potvrđen znanošću i medicinom. Meteopati su ljudi čije tijelo reagira čak i na minimalna odstupanja tlaka od norme. Također uključuju ljude s nekim kroničnim bolestima (posebno kardiovaskularnim, živčanim sustavom itd.).
Općenito, ljudsko se tijelo može prilagoditi promjenama klimatskih uvjeta. Na primjer, kada putujete u zemlju s potpuno različitim vremenskim uvjetima, može potrajati nekoliko dana za aklimatizaciju.
Značajna odstupanja od norme bit će primjetna za apsolutno bilo koju osobu. To uključuje i visoki i niski krvni tlak.
U uobičajenom životu ne dolazi do povećanja atmosferskog tlaka do kritične razine na kojoj se čovjekovo dobrobit pogoršava (izuzev spomenutih vremenskih i kroničnih bolesnika). Njegov učinak možete osjetiti, na primjer, kada ronite na velike dubine.
Niski atmosferski tlak je opasniji. Njegov učinak može se lako osjetiti na velikoj nadmorskoj visini. Postoji pojam visinske bolesti u kojem se povećava količina ugljičnog dioksida. Volumen kisika u ovom se slučaju, naprotiv, smanjuje, pa tkiva tijela osjećaju gladovanje kisikom. Plovila brzo reagiraju na to izazivajući nagli porast pritiska u tijelu.
Ciklon
Ciklon - Ovo je ogromna masa zraka koja se rotira u obliku vrtloga oko vertikalne osi promjera do nekoliko tisuća kilometara. U središtu ovog vrtloga opaža se sniženi tlak.
U sjevernoj hemisferi atmosferski vrtlog ciklona rotira se u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, u južnoj hemisferi - u smjeru kazaljke na satu. Cikloni se pojavljuju redovito, jer je njihovo nastajanje izravno povezano s rotacijom Zemlje. U blizini ekvatora nema ciklona.
Cikloni se isporučuju u dvije vrste:
- Tropska. Postoje u tropskim širinama, razlikuju se u relativno malim veličinama. Međutim, odlikuje ih ogromna, razorna snaga vjetra.
- Ekstra tropski. Nastaje u polarnim i umjerenim širinama. Promjer dosegnite nekoliko tisuća kilometara.
Zanimljiva činjenica: u tropskim ciklonima često se opaža "oluja oluje" - ovo je područje oko 20 km u samom središtu vrtloga, u kojem ostaje vedro i mirno vrijeme.
Glavne karakteristike ciklone su kolosalna energija, koja se očituje u obliku jakog vjetra, oluje, grmljavinske oluje, pljuskova, oborina. Moćnim tropskim ciklonama daju se jedinstvena imena ili imena, na primjer, Katrina (2005), Nina (1975), Dorian (2019).
Anticiklon
anticiklon - Ovo nije samo suprotnost cikloni. Ovaj fenomen ima različit mehanizam nastanka. Vjetar u obje Zemljine hemisfere kreće se u suprotnom smjeru u odnosu na ciklonu.
Anticiklona je područje visokog tlaka. Karakteriziraju ga zatvoreni izobari - to su crte koje označavaju mjesta s istim atmosferskim tlakom.
Anticiklona donosi stabilne vremenske uvjete primjerene doba godine. Ljeti je mirno, vruće vrijeme, zimi mrazno. Karakterizira ga mali broj oblaka ili njihova potpuna odsutnost.
U određenim područjima nastaju anticikloni. Na primjer, najčešće nastaju na velikim ledenim masama: na Antarktiku, Grenlandu i Arktiku. Također se nalazi u tropima.
Anticikloni također nose opasnost i neugodne posljedice. Mogu pridonijeti požarima, dugotrajnim sušama.Uz dugu odsutnost vjetra u velikim gradovima, nakupljaju se štetne tvari i plinovi, što je posebno akutno za osobe s respiratornim bolestima.
Zanimljiva činjenica: Postoje blokirajući cikloni koji se formiraju na određenom području i ne kreću se nigdje. Međutim, oni ne prolaze druge zračne mase. Obično ne traju duže od 5 dana, ali redovito u europskom dijelu Rusije anticikloni traju oko mjesec dana. Posljednji put bilo je to 2015. godine. Rezultat su vrućina, suša, šumski požari.
Kako se atmosferski tlak mijenja s visinom? Tabela formula
Atmosferski tlak je izravno ovisan o nadmorskoj visini. Što je veći, niži je tlak i obrnuto. Ako se podignete na 12 m nadmorske visine, traka žive u barometru smanjit će se za 1 mm.
Tlak se često prikazuje u hektopaskalima umjesto u mmHg. st .: 1 mm = 133,3 Pa = 1,33 hPa. Odnos između visine i tlaka može se prikazati jednostavnom formulom:
∆h / ∆P = 12 m / mmHg. st ili ∆h / ∆P = 9 m / hPa,
gdje je ∆h promjena u visini,
∆P - promjena tlaka.
Tako se pri porastu na 9 metara razina tlaka smanjuje za 1 hPa. Taj se indikator naziva barička faza. Norma atmosferskog tlaka je 1013 hPa (može se zaokružiti na 1000).
Kako pomoću ovih podataka izračunati promjenu tlaka na različitoj visini? Na primjer, pri podizanju 90 m, tlak će se smanjiti za 10 hPa. U ovom se slučaju ispada da kada poraste na 900 m, tlak padne na 0.
Ali gustoća zraka se također mijenja s visinom, stoga, kada se radi o većoj udaljenosti (počevši od 1,5-2 km), svi proračuni moraju se izvršiti uzimajući u obzir ovaj pokazatelj.
Grafikon promjene atmosferskog tlaka s nadmorskom visinom jasno pokazuje sve gore navedeno. Ona poprima oblik zakrivljene crte, a ne ravne. Zbog činjenice da gustoća atmosfere nije ista, s povećanjem nadmorske visine, tlak počinje padati sporije. Međutim, ona nikada neće doseći nulu, jer svugdje postoji neka vrsta tvari - u Univerzumu nema vakuuma.
Atmosferski tlak u planinama
U planinama će pritisak ionako biti niži. Kako se osoba osjeća u isto vrijeme, ovisi o visini, kao i o dodatnim uvjetima. Na primjer, pri normalnoj vlažnosti, uspon od 3.000 m može uzrokovati slabost i loše performanse. To je zbog nedostatka kisika.
U vlažnoj klimi slični osjećaji nastaju već na nadmorskoj visini od 1000 m. Činjenica je da molekule vode zamjenjuju molekule kisika - u vlažnom je zraku manje. A u suhoj klimi gotovo se možete popeti na 5000 m.
Različite visine i njihovi učinci:
- 5 km - osjećaj nedostatka kisika.
- 6 km je maksimalna visina na kojoj se nalaze stalna naselja.
- 8,9 km - visina Everesta. Voda ključa pri temperaturi od + 68 ℃. Kratko vrijeme obučeni ljudi mogu biti na ovoj razini.
- 13,5 km - sigurno ostati samo uz prisustvo čistog kisika. Najveća dopuštena visina na kojoj možete boraviti bez posebne zaštite.
- 20 km - visina neprihvatljiva za ljude. Jedino pod uvjetom da se nalazi u zatvorenoj kabini.