Kurš vispirms izmēra atmosfēras spiedienu. Kā noteikt atmosfēras spiedienu? Šķidruma spiediena atkarība no šķidruma kolonnas augstuma šķidruma barometros

Uzmanību! Vietnes administrēšanas vietne nav atbildīga par metodisko izstrādņu saturu, kā arī par federālās zemes izglītības standarta izstrādes atbilstību

  • Dalībnieks: Vertuškins Ivans Aleksandrovičs
  • Vadītāja: Elena Vinogradova
Tēma: "Atmosfēras spiediens"

Ievads

Šodien ārā līst. Pēc lietus gaisa temperatūra pazeminājās, palielinājās mitrums un pazeminājās atmosfēras spiediens. Atmosfēras spiediens ir viens no galvenajiem faktoriem, kas nosaka laika apstākļu un klimata stāvokli, tāpēc laika prognozēšanā ir būtiskas zināšanas par atmosfēras spiedienu. Spējai izmērīt atmosfēras spiedienu ir liela praktiska nozīme. Un to var izmērīt ar īpašiem barometra instrumentiem. Šķidros barometros, mainoties laika apstākļiem, šķidruma kolonna iet uz leju vai uz augšu.

Zināšanas par atmosfēras spiedienu ir nepieciešamas medicīnā, tehnoloģiskajos procesos, cilvēka dzīvē un visos dzīvajos organismos. Pastāv tieša saikne starp atmosfēras spiediena izmaiņām un laika apstākļu izmaiņām. Atmosfēras spiediena paaugstināšanās vai pazemināšanās var liecināt par laika apstākļu izmaiņām un ietekmēt cilvēka labsajūtu.

Trīs savstarpēji saistītu fizisko parādību apraksts no ikdienas:

  • Laika apstākļu un atmosfēras spiediena saistība.
  • Rādītāji, kas ir pamatā atmosfēras spiediena mērīšanas instrumentu darbībai.

Darba atbilstība

Izvēlētās tēmas atbilstība ir saistīta ar faktu, ka cilvēki vienmēr, pateicoties novērojumiem par dzīvnieku uzvedību, varēja paredzēt laika apstākļu izmaiņas, dabas katastrofas un izvairīties no cilvēku upuriem.

Atmosfēras spiediena ietekme uz mūsu ķermeni ir neizbēgama, straujas atmosfēras spiediena izmaiņas ietekmē cilvēka labsajūtu, īpaši cieš meteoroloģiskie cilvēki. Protams, mēs nevaram samazināt atmosfēras spiediena ietekmi uz cilvēka veselību, bet mēs varam palīdzēt mūsu pašu ķermenim. Pareizi organizējot savu dienu, sadalot laiku starp darbu un atpūtu, var palīdzēt spēja izmērīt atmosfēras spiedienu, zināšanas par tautas zīmēm un mājās gatavotu ierīču izmantošana.

Mērķis: uzzini, kādu lomu cilvēka ikdienas dzīvē spēlē atmosfēras spiediens.

Uzdevumi:

  • Pārbaudiet atmosfēras spiediena mērījumu vēsturi.
  • Nosakiet, vai pastāv saistība starp laika apstākļiem un atmosfēras spiedienu.
  • Izpētīt cilvēka izgatavoto instrumentu tipus atmosfēras spiediena mērīšanai.
  • Izpētiet fizikālās parādības, kas ir pamatā atmosfēras spiediena mērīšanas instrumentu darbībai.
  • Šķidruma spiediena atkarība no šķidruma kolonnas augstuma šķidruma barometros.

Pētījuma metodes

  • Literatūras analīze.
  • Saņemtās informācijas vispārināšana.
  • Novērojumi.

Mācību nozare:atmosfēras spiediens

Hipotēze: atmosfēras spiediens ir būtisks cilvēkiem .

Darba nozīme: šī darba materiālu var izmantot klasē un ārpusstundu nodarbībās, manu klasesbiedru, mūsu skolas audzēkņu, visu dabas pētījumu cienītāju dzīvē.

Darba plāns

I. Teorētiskā daļa (informācijas vākšana):

  1. Literatūras apskats un analīze.
  2. Interneta resursi.

II. Praktiskā daļa:

  • novērošana;
  • laika apstākļu informācijas vākšana.

III. Noslēguma daļa:

  1. Secinājumi.
  2. Darba prezentācija.

Atmosfēras spiediena mērīšanas vēsture

Mēs dzīvojam plaša gaisa okeāna dibenā, ko sauc par atmosfēru. Visas izmaiņas, kas notiek atmosfērā, noteikti ietekmēs cilvēku, viņa veselību, dzīvesveidu, jo cilvēks ir neatņemama dabas sastāvdaļa. Katram no faktoriem, kas nosaka laika apstākļus: atmosfēras spiedienam, temperatūrai, mitrumam, ozona un skābekļa saturam gaisā, radioaktivitātei, magnētiskām vētrām utt., Ir tieša vai netieša ietekme uz cilvēka labsajūtu un veselību. Pakavēsimies pie atmosfēras spiediena.

Atmosfēras spiediens ir atmosfēras spiediens uz visiem tajā esošajiem objektiem un Zemes virsmu.

Toskānas lielkņazs 1640. gadā nolēma savas pils terasē ierīkot strūklaku un lika tai ar iesūknēšanas sūkni atnest ūdeni no tuvējā ezera. Uzaicinātie florenciešu meistari teica, ka tas nav iespējams, jo ūdeni vajadzēja iesūkt virs 32 pēdu (virs 10 metru) augstuma. Un kāpēc ūdens netiek iesūkts līdz šādam augstumam, viņi nevarēja izskaidrot. Hercogs lūdza saprast lielajam itāļu zinātniekam Galileo Galilejam. Lai gan zinātnieks jau bija vecs un slims un nevarēja iesaistīties eksperimentos, viņš tomēr ieteica, ka jautājuma risinājums ir gaisa svara un tā spiediena noteikšanas uz ezera ūdens virsmu jomā. Galileo Evangelista Torricelli audzēkne izmantoja šī jautājuma risinājumu. Lai pārbaudītu sava skolotāja hipotēzi, viņš veica savu slaveno eksperimentu. 1 m gara stikla caurule, kas noslēgta vienā galā, tika pilnībā piepildīta ar dzīvsudrabu un cieši aizverot caurules atvērto galu, ar šo galu to pārvērta par kausu ar dzīvsudrabu. Daļa dzīvsudraba izlija no caurules, daļa palika. Virs dzīvsudraba izveidojās bezgaisa telpa. Atmosfēra nospiež dzīvsudrabu kausā, dzīvsudrabs mēģenē nospiež arī dzīvsudrabu kausā, jo līdzsvars ir izveidojies, šie spiedieni ir vienādi. Aprēķināt dzīvsudraba spiedienu mēģenē nozīmē aprēķināt atmosfēras spiedienu. Ja atmosfēras spiediens paaugstinās vai pazeminās, tad dzīvsudraba kolonna caurulē attiecīgi palielinās vai nokrīt. Tā parādījās atmosfēras spiediena mērīšanas vienība mm. rt. Art. - dzīvsudraba staba milimetrs. Novērojot dzīvsudraba līmeni mēģenē, Torricelli pamanīja, ka līmenis mainās, kas nozīmē, ka tas nav nemainīgs un ir atkarīgs no laika apstākļu izmaiņām. Ja spiediens paaugstināsies, laiks būs labs: ziemā auksts, vasarā karsts. Ja spiediens strauji pazeminās, ir sagaidāms mākoņainums un mitruma piesātinājums. Torricelli caurule ar piestiprinātu lineālu ir pirmais instruments atmosfēras spiediena mērīšanai - dzīvsudraba barometrs. (1. pielikums)

Citi zinātnieki arī izveidoja barometrus: Roberts Huks, Roberts Boils, Emīls Marriott. Ūdens barometrus izstrādāja franču zinātnieks Blēzs Paskāls un Magdeburgas pilsētas vācu burgomasteris Oto fon Gērike. Šāda barometra augstums pārsniedza 10 metrus.

Spiediena mērīšanai tiek izmantotas dažādas vienības: dzīvsudraba mm, fiziskās atmosfēras, SI sistēmā - Paskāli.

Laika apstākļu un atmosfēras spiediena saistība

Žila Verna romānā Piecpadsmit gadus vecais kapteinis mani interesēja apraksts par to, kā saprast barometra rādījumus.

“Kapteinis Guls, labs meteorologs, iemācīja viņam saprast barometra rādījumus. Mēs īsi pastāstīsim, kā lietot šo brīnišķīgo ierīci.

  1. Kad pēc ilgiem labiem laika apstākļiem barometrs sāk strauji un nepārtraukti krist, tā ir droša lietus pazīme. Tomēr, ja laiks bija labs ļoti ilgu laiku, tad dzīvsudraba kolonna var nokrist divas vai trīs dienas, un tikai pēc tam atmosfērā notiks kādas manāmas izmaiņas. Šādos gadījumos, jo ilgāks laiks paies starp dzīvsudraba kolonnas krišanas sākumu un lietus sākumu, jo ilgāks būs lietains laiks.
  2. Tieši pretēji, ja ilgstoša lietus laikā barometrs sāk lēnām, bet nepārtraukti pieaugt, ir droši prognozēt labus laika apstākļus. Labais laiks turpināsies ilgāk, jo vairāk laika ir pagājis no dzīvsudraba kolonnas pacelšanās sākuma līdz pirmajai skaidrai dienai.
  3. Abos gadījumos laika apstākļu maiņa, kas notika tūlīt pēc dzīvsudraba kolonnas pacelšanās vai krituma, ilgst ļoti īsu laiku.
  4. Ja barometrs lēnām, bet nepārtraukti paceļas divas vai trīs dienas vai ilgāk, tas norāda uz labiem laika apstākļiem, pat ja visas šīs dienas lija nepārtraukti, un otrādi. Bet, ja lietainās dienās barometrs lēnām paaugstinās un, sākoties labiem laika apstākļiem, tūlīt sāk krist, labi laika apstākļi nebūs ilgi, un otrādi
  5. Pavasarī un rudenī straujš barometra kritums paredz vējainu laiku. Vasarā lielā karstumā tas paredz pērkona negaisu. Ziemā, īpaši pēc ilgstošām salām, dzīvsudraba kolonnas straujais kritiens norāda uz gaidāmajām vēja virziena izmaiņām, ko papildina atkusnis un lietus. Gluži pretēji, dzīvsudraba galda ba palielināšanās ilgstošas \u200b\u200bsals laikā norāda uz snigšanu.
  6. Biežas svārstības dzīvsudraba kolonnas līmenī, kas tagad pieaug, tagad krīt, nekādā gadījumā nav jāuzskata par ilgas pieejas pazīmi; sausu vai lietainu laika periodu. Tikai pakāpenisks un lēns dzīvsudraba kolonnas kritums vai kāpums paredz ilgstošu, vienmērīgu laika apstākļu iestāšanos.
  7. Kad rudens beigās pēc ilgāka vēja un lietus perioda barometrs sāk pieaugt, tas iestājas ziemeļu vējā, kad iestājas sals.

Šeit ir vispārīgi secinājumi, ko var izdarīt, lasot šo vērtīgo instrumentu. Diks Sands ļoti labi saprata barometra prognozes un daudzas reizes bija pārliecināts, cik pareizi viņi ir. Viņš katru dienu konsultējās ar savu barometru, lai mainīgais laika apstāklis \u200b\u200bviņu neaizķertu. "

Es veicu novērojumus par laika apstākļu un atmosfēras spiediena izmaiņām. Un es biju pārliecināts, ka šī atkarība pastāv.

datums

Temperatūra,° C

Nokrišņi,

Atmosfēras spiediens, mm Hg

Apmācies

galvenokārt apmācies

galvenokārt apmācies

galvenokārt apmācies

galvenokārt apmācies

galvenokārt apmācies

galvenokārt apmācies

galvenokārt apmācies

Ierīces atmosfēras spiediena mērīšanai

Zinātniskiem un ikdienas mērķiem jums jāspēj izmērīt atmosfēras spiedienu. Tam ir īpašas ierīces - barometri... Normāls atmosfēras spiediens ir spiediens jūras līmenī pie 15 ° C. Tas ir vienāds ar 760 mm Hg. Art. Mēs zinām, ka, mainoties augstumam par 12 metriem, atmosfēras spiediens mainās par 1 mm Hg. Art. Turklāt, palielinoties augstumam, atmosfēras spiediens samazinās, un, samazinoties, tas palielinās.

Mūsdienu barometrs ir izgatavots bez šķidruma. To sauc par aneroīdu barometru. Metāla barometri ir mazāk precīzi, bet mazāk apjomīgi un trausli.

- ļoti jutīga ierīce. Piemēram, dodoties uz deviņu stāvu ēkas pēdējo stāvu, atmosfēras spiediena atšķirības dēļ dažādos augstumos mēs atradīsim atmosfēras spiediena pazemināšanos par 2-3 mm Hg. Art.


Barometru var izmantot, lai noteiktu lidmašīnas lidojuma augstumu. Šādu barometru sauc par barometrisko altimetru vai augstuma mērītājs... Pascal eksperimenta ideja veidoja pamatu altimetra projektēšanai. Tas nosaka paaugstināšanos virs jūras līmeņa no atmosfēras spiediena izmaiņām.

Novērojot laika apstākļus meteoroloģijā, ja noteiktā laika periodā ir jāreģistrē atmosfēras spiediena svārstības, izmantojiet pašreģistrācijas ierīci - barogrāfs.


(Storm Glass) (vētra, stikls). vētra - "vētra" un stikls - "stikls") ir ķīmisks vai kristālisks barometrs, kas sastāv no stikla kolbas vai ampulas, kas piepildīta ar spirta šķīdumu, kurā kampars, amonjaks un kālija nitrāts ir izšķīdināti noteiktās proporcijās.


Šo ķīmisko barometru jūras braucienu laikā aktīvi izmantoja angļu hidrogrāfs un meteorologs, viceadmirālis Roberts Ficrojs, kurš rūpīgi aprakstīja barometra uzvedību, šo aprakstu izmanto arī mūsdienās. Tādēļ vētru stiklu sauc arī par "Fitzroy Barometer". Laikā no 1831. līdz 1836. gadam Ficrojs vadīja okeanogrāfijas ekspedīciju uz Beagle klāja, kurā piedalījās Čārlzs Darvins.

Barometrs darbojas šādi. Kolba ir hermētiski noslēgta, bet, neskatoties uz to, tajā pastāvīgi notiek kristālu dzimšana un izzušana. Atkarībā no gaidāmajām laika izmaiņām šķidrumā veidojas dažādu formu kristāli. Stormglass ir tik jutīgs, ka var paredzēt pēkšņas laika apstākļu izmaiņas 10 minūtes pirms tam. Darbības princips nekad nav saņēmis pilnīgu zinātnisku skaidrojumu. Barometrs darbojas labāk, atrodoties loga tuvumā, it īpaši dzelzsbetona mājās, iespējams, šajā gadījumā barometrs nav tik aizsargāts.


Baroskops - ierīce atmosfēras spiediena izmaiņu novērošanai. Jūs varat izgatavot baroskopu ar savām rokām. Baroskopa izgatavošanai nepieciešams šāds aprīkojums: Stikla burka ar tilpumu 0,5 litri.


  1. Filmas gabals no balona.
  2. Gumijas gredzens.
  3. Viegla bulta no salmiem.
  4. Vadi bultiņas stiprināšanai.
  5. Vertikālā skala.
  6. Instrumenta korpuss.

Šķidruma spiediena atkarība no šķidruma kolonnas augstuma šķidruma barometros

Mainoties atmosfēras spiedienam šķidros barometros, mainās šķidruma kolonnas (ūdens vai dzīvsudraba) augstums: samazinoties spiedienam, tas samazinās, palielinoties, palielinās. Tas nozīmē, ka pastāv šķidruma kolonnas augstuma atkarība no atmosfēras spiediena. Bet pats šķidrums nospiež trauka dibenu un sienas.

Franču zinātnieks B. Paskāls 17. gadsimta vidū empīriski izveidoja likumu, ko sauc par Paskāla likumu:

Spiediens šķidrumā vai gāzē tiek pārraidīts visos virzienos vienādi un nav atkarīgs no vietas orientācijas, kurā tas darbojas.

Lai ilustrētu Paskāla likumu, attēlā parādīta neliela taisnstūra prizma, kas iegremdēta šķidrumā. Ja pieņemam, ka prizmas materiāla blīvums ir vienāds ar šķidruma blīvumu, tad prizmai jābūt šķidrumā vienaldzīga līdzsvara stāvoklī. Tas nozīmē, ka spiediena spēkiem, kas iedarbojas uz prizmas malu, jābūt līdzsvarotiem. Tas notiks tikai tad, ja spiedieni, t.i., spēki, kas iedarbojas uz katras sejas vienības virsmas laukumu, ir vienādi: lpp 1 = lpp 2 = lpp 3 = lpp.


Šķidruma spiediens uz trauka dibenu vai sānu sienām ir atkarīgs no šķidruma kolonnas augstuma. Spiediena spēks uz cilindriska augstuma trauka dibenu h un bāzes laukums S vienāds ar šķidruma kolonnas svaru mgkur m = ρ ghS Ir šķidruma masa traukā, ρ ir šķidruma blīvums. Tāpēc p \u003d ρ ghS / S

Tāds pats spiediens dziļumā h saskaņā ar Paskāla likumu šķidrums darbojas arī uz trauka sānu sienām. Šķidruma kolonnas spiediens ρ gh sauca hidrostatiskais spiediens.

Daudzās ierīcēs, ar kurām mēs sastopamies dzīvē, tiek izmantoti šķidruma un gāzu spiediena likumi: komunikācijas trauki, ūdens apgāde, hidrauliskā prese, slūžas, strūklakas, artēziskais urbums utt.

Secinājums

Izmēra atmosfēras spiedienu, lai visticamāk prognozētu iespējamās laika apstākļu izmaiņas. Pastāv tieša saikne starp spiediena izmaiņām un laika apstākļu izmaiņām. Atmosfēras spiediena palielināšanās vai samazināšanās ar zināmu varbūtību var liecināt par laika apstākļu izmaiņām. Jums jāzina: ja spiediens pazeminās, tad ir gaidāms apmācies, lietains laiks, bet, ja tas paaugstinās, tad sauss laiks, ziemā ar aukstu snap. Ja spiediens pazeminās ļoti strauji, ir iespējami nopietni slikti laika apstākļi: vētra, spēcīgs pērkona negaiss vai vētra.

Pat senos laikos ārsti rakstīja par laika apstākļu ietekmi uz cilvēka ķermeni. Tibetas medicīnā ir pieminēts: "locītavu sāpes pastiprinās lietainā sezonā un stipra vēja laikā". Slavenais alķīmiķis, ārsts Paracelzs atzīmēja: "Tas, kurš pētījis vējus, zibeņus un laika apstākļus, zina slimību izcelsmi."

Lai cilvēkam būtu ērti, atmosfēras spiedienam jābūt vienādam ar 760 mm. rt. Art. Ja atmosfēras spiediens vienā vai otrā virzienā novirzās pat par 10 mm, cilvēks nejūtas ērti un tas var ietekmēt viņa veselību. Blakusparādības tiek novērotas atmosfēras spiediena maiņas periodā - pieaugums (saspiešana) un jo īpaši tā samazināšanās (dekompresija) līdz normālam līmenim. Lēnāk notiek spiediena maiņa, jo labāk un bez nelabvēlīgām sekām cilvēka ķermenis tam pielāgojas.

Atmosfēras spiediens ir spēks, ar kuru gaiss mums apkārt nospiež zemes virsmu. Pirmais, kas to izmērīja, bija Galileo Galilei skolniece Evangelista Torricelli. 1643. gadā viņš kopā ar savu kolēģi Vinčenco Viviani veica vienkāršu eksperimentu.

Torricelli pieredze

Kā viņš spēja noteikt atmosfēras spiedienu? Paņēmis metru garu cauruli, kas vienā galā bija noslēgta, Torricelli tajā ielēja dzīvsudrabu, ar pirkstu aizvēra caurumu un, apgriezis to, nolaida bļodā, kas arī bija piepildīta ar dzīvsudrabu. Šajā gadījumā daļa dzīvsudraba izlija no caurules. Dzīvsudraba kolonna apstājās pie 760 mm. no bļodā esošā dzīvsudraba virsmas līmeņa.

Interesanti, ka eksperimenta rezultāts nebija atkarīgs no caurules diametra, slīpuma un pat formas - dzīvsudrabs vienmēr apstājās vienā līmenī. Tomēr, ja laika apstākļi pēkšņi mainījās (un atmosfēras spiediens pazeminājās vai palielinājās), dzīvsudraba kolonna nokrita vai pacēlās par vairākiem milimetriem.

Kopš tā laika atmosfēras spiedienu mēra milimetros dzīvsudraba, un spiediens ir 760 mm. rt. Art. uzskata par vienādu ar 1 atmosfēru un sauc par normālu spiedienu. Tātad tika izveidots pirmais barometrs - ierīce atmosfēras spiediena mērīšanai.

Citi atmosfēras spiediena mērīšanas veidi

Dzīvsudrabs nav vienīgais šķidrums, ko var izmantot atmosfēras spiediena mērīšanai. Daudzi zinātnieki dažādos laikos uzbūvēja ūdens barometrus, taču, tā kā ūdens ir daudz vieglāks par dzīvsudrabu, viņu caurules pacēlās līdz pat 10 m augstumam. Turklāt ūdens jau 0 ° C temperatūrā pārvērtās par ledu, kas radīja zināmas neērtības.

Mūsdienu dzīvsudraba barometri izmanto Torricelli principu, bet ir nedaudz sarežģītāki. Piemēram, sifona barometrs ir gara stikla caurule, kas saliekta sifonā un piepildīta ar dzīvsudrabu. Caurules garais gals ir noslēgts, īsais ir atvērts. Uz dzīvsudraba atklātās virsmas peld neliels svars, kuru līdzsvaro pretsvars. Mainoties atmosfēras spiedienam, dzīvsudrabs pārvietojas, velkot līdzi arī pludiņu, kas savukārt iedarbina pretsvaru, kas saistīts ar bultiņu.

Dzīvsudraba barometri tiek izmantoti stacionārajās laboratorijās un meteoroloģiskajās stacijās. Tie ir ļoti precīzi, bet diezgan apgrūtinoši, tāpēc mājās vai laukā atmosfēras spiedienu mēra, izmantojot nešķidru barometru vai aneroido barometru.

Kā darbojas aneroīdais barometrs

Bez šķidruma barometrā atmosfēras spiediena svārstības uztver neliela apaļa metāla kaste, kurā iekšpusē ir retināts gaiss. Aneroidālajai kastei ir plāna gofrēta membrānas siena, kuru velk maza atspere. Membrāna izliekas uz āru, kad atmosfēras spiediens pazeminās, un, ja tas paaugstinās, nospiež uz iekšu. Šīs kustības izraisa bultiņas novirzes, pārvietojoties īpašā mērogā. Aneroidālā barometra skala ir saskaņota ar dzīvsudraba barometru, taču to joprojām uzskata par mazāk precīzu instrumentu, jo laika gaitā atsperes un membrāna zaudē elastību.

Šo spiedienu sauc par atmosfēras spiedienu. Cik liels tas ir?

Iesnieguši lasītāji no vietnēm

fizikas bibliotēka, fizikas stundas, fizikas programma, fizikas stundu pieraksti, fizikas mācību grāmatas, gatavi mājas darbi

Nodarbības saturs stundas izklāsts atbalsta rāmja stundu prezentācijas paātrinošās metodes interaktīvās tehnoloģijas Prakse uzdevumi un vingrinājumi pašpārbaudes semināri, apmācības, gadījumi, mājasdarbu meklējumi, skolēnu retoriski jautājumi Ilustrācijas audio, videoklipi un multivide fotogrāfijas, attēli, diagrammas, tabulas, humora shēmas, joki, jautrība, komiksu līdzības, teicieni, krustvārdu mīklas, pēdiņas Papildinājumi tēzes raksti mikroshēmas ziņkārīgajiem apkrāptu lapu mācību grāmatām pamata un papildu vārdu krājums citi Mācību grāmatu un stundu pilnveidošana kļūdu labojumi apmācībā mācību stundas inovācijas mācību grāmatu fragmenta atjaunināšana, novecojušas zināšanas aizstājot ar jaunām Tikai skolotājiem ideālas nodarbības kalendārais plāns gadam diskusiju programmas metodiskie ieteikumi Integrētās nodarbības

Atmosfēras spiediens ir viena no vissvarīgākajām klimatiskajām īpašībām, kas ietekmē cilvēku. Tas veicina ciklonu un anticiklonu veidošanos, provocē sirds un asinsvadu slimību attīstību cilvēkiem. Pierādījumi, ka gaisam ir svars, tika iegūti jau 17. gadsimtā, kopš tā laika tā svārstību izpētes process ir bijis viens no galvenajiem sinoptiķu prognozēm.

Kas ir atmosfēra

Vārds "atmosfēra" ir grieķu izcelsmes, burtiski tas tiek tulkots kā "tvaiks" un "bumba". Tas ir gāzes apvalks ap planētu, kas rotē kopā ar to un veido vienu veselu kosmisko ķermeni. Tas stiepjas no zemes garozas, iekļūstot hidrosfērā, un beidzas eksosfērā, pamazām ieplūst starpplanētu telpā.

Planētas atmosfēra ir vissvarīgākais elements, kas nodrošina dzīvības iespēju uz Zemes. Tas satur cilvēkam nepieciešamo skābekli, no tā ir atkarīgi laika rādītāji. Atmosfēras robežas ir ļoti patvaļīgas. Ir vispāratzīts, ka tie sākas apmēram 1000 kilometru attālumā no zemes virsmas un pēc tam vēl 300 kilometru attālumā vienmērīgi pāriet starpplanētu telpā. Saskaņā ar NASA ievērotajām teorijām šis gāzes apvalks beidzas aptuveni 100 kilometru augstumā.

Tas radās vulkāna izvirdumu un vielu iztvaikošanas rezultātā kosmosa ķermeņos, kas nokrita uz planētas. Mūsdienās to veido slāpeklis, skābeklis, argons un citas gāzes.

Atmosfēras spiediena atklāšanas vēsture

Līdz 17. gadsimtam cilvēce nedomāja par to, vai gaisam ir masa. Nebija arī ne jausmas, kāds ir atmosfēras spiediens. Tomēr, kad Toskānas hercogs nolēma aprīkot slavenos Florences dārzus ar strūklakām, viņa projekts nožēlojami izgāzās. Ūdens kolonnas augstums nepārsniedza 10 metrus, kas bija pretrunā ar visām idejām par tā laika dabas likumiem. Šeit sākas atmosfēras spiediena atklāšanas vēsture.

Šo fenomenu pētīja Galileo studente, itāļu fiziķe un matemātiķe Evangelista Torricelli. Ar eksperimentu palīdzību ar smagāku elementu - dzīvsudrabu - vairākus gadus vēlāk viņš spēja pierādīt svara klātbūtni gaisā. Vispirms viņš laboratorijā izveidoja vakuumu un izstrādāja pirmo barometru. Torricelli iztēlojās stikla cauruli, kas piepildīta ar dzīvsudrabu, kurā spiediena ietekmē bija tāds vielas daudzums, kas izlīdzinātu atmosfēras spiedienu. Attiecībā uz dzīvsudrabu kolonnas augstums bija 760 mm. Ūdenim - 10,3 metri, tieši tādā augstumā pacēlās strūklakas Florences dārzos. Tas bija tas, kurš cilvēcei atklāja, kas ir atmosfēras spiediens un kā tas ietekmē cilvēka dzīvi. caurule tika nosaukta viņa vārdā "Torricellian void".

Kāpēc un kā rodas atmosfēras spiediens

Viens no galvenajiem meteoroloģijas instrumentiem ir gaisa masu kustības un kustības izpēte. Tas ļauj iegūt priekšstatu par to, kas rada atmosfēras spiedienu. Pēc tam, kad tika pierādīts, ka gaisam ir svars, kļuva skaidrs, ka tas, tāpat kā jebkurš cits planētas ķermenis, ir pakļauts smagumam. Tas izraisa spiediena rašanos, kad atmosfēra atrodas gravitācijas ietekmē. Atmosfēras spiediens var svārstīties dažādu masu gaisa masu atšķirību dēļ.

Kur ir vairāk gaisa, tas ir augstāks. Retā telpā novēro atmosfēras spiediena pazemināšanos. Izmaiņu iemesls ir tās temperatūra. To silda nevis saules stari, bet zemes virsma. Kad gaiss sakarst, tas kļūst vieglāks un paceļas uz augšu, savukārt atdzisušās gaisa masas nolaižas, radot pastāvīgu, nepārtrauktu kustību.Katrai no šīm plūsmām ir atšķirīgs atmosfēras spiediens, kas provocē vēju parādīšanos uz mūsu planētas virsmas.

Ietekme uz laika apstākļiem

Atmosfēras spiediens ir viens no galvenajiem meteoroloģijas terminiem. Laika apstākļi uz Zemes veidojas ciklonu un anticiklonu ietekmes dēļ, kas veidojas spiediena kritumu ietekmē planētas gāzes apvalkā. Anticiklonus raksturo augsts ātrums (līdz 800 mm Hg un vairāk) un zems kustības ātrums, savukārt cikloni ir apgabali ar zemāku ātrumu un lielu ātrumu. Tornado, viesuļvētras, viesuļvētras veidojas arī pēkšņu atmosfēras spiediena izmaiņu dēļ - tornado iekšpusē tas strauji krīt, sasniedzot 560 mm dzīvsudraba.

Gaisa kustība izraisa laika apstākļu izmaiņas. Vēji, kas rodas starp apgabaliem ar dažādu spiediena līmeni, virza ciklonus un anticiklonus, kā rezultātā rodas atmosfēras spiediens, kas veido noteiktus laika apstākļus. Šīs kustības reti ir sistemātiskas un ļoti grūti paredzamas. Vietās, kur saduras augsts un zems atmosfēras spiediens, mainās klimatiskie apstākļi.

Standarta rādītāji

Vidējā vērtība ideālos apstākļos ir 760 mm Hg. Spiediena līmenis mainās līdz ar augstumu: zemienēs vai apgabalos, kas atrodas zem jūras līmeņa, spiediens būs lielāks, augstumā, kur gaiss ir retāks, gluži pretēji, tā rādītāji ar katru kilometru samazinās par 1 mm dzīvsudraba.

Samazināts atmosfēras spiediens

Tas samazinās, palielinoties augstumam, pateicoties attālumam no Zemes virsmas. Pirmajā gadījumā šo procesu izskaidro ar gravitācijas spēku ietekmes samazināšanos.

Uzkarsējot no Zemes, gāzes, kas veido gaisu, izplešas, to masa kļūst vieglāka un tās paceļas uz augstākām. Kustība notiek, līdz kaimiņu gaisa masas ir mazāk blīvas, tad gaiss izplatās uz sāniem, un spiediens izlīdzinās.

Tropi tiek uzskatīti par tradicionālām teritorijām ar zemāku atmosfēras spiedienu. Ekvatoriālajās teritorijās vienmēr ir pazemināts spiediens. Tomēr zonas ar augstu un zemu indeksu ir sadalītas nevienmērīgi virs Zemes: tajā pašā ģeogrāfiskajā platumā var būt apgabali ar dažādiem līmeņiem.

Palielināts atmosfēras spiediens

Augstākais līmenis uz Zemes tiek novērots dienvidu un ziemeļu polos. Tas ir saistīts ar faktu, ka gaiss virs aukstas virsmas kļūst auksts un blīvs, tā masa palielinās, tāpēc to vairāk piesaista virsma ar gravitāciju. Tas nogrimst, un telpu virs tā piepilda siltākas gaisa masas, kā rezultātā ar paaugstinātu līmeni tiek radīts atmosfēras spiediens.

Ietekme uz cilvēku

Normāliem rādītājiem, kas raksturīgi personas dzīvesvietai, nevajadzētu būt nekādai ietekmei uz viņa labsajūtu. Tajā pašā laikā atmosfēras spiediens un dzīvība uz Zemes ir nesaraujami saistīti. Tās izmaiņas - palielināšanās vai samazināšanās - var izraisīt sirds un asinsvadu slimību attīstību cilvēkiem ar augstu asinsspiedienu. Personai var rasties sāpes sirds rajonā, nepamatotu galvassāpju lēkmes un samazināta efektivitāte.

Cilvēkiem, kuri cieš no elpošanas ceļu slimībām, anticikloni, kas rada augstu spiedienu, var kļūt bīstami. Gaiss nogrimst un kļūst blīvāks, palielinās kaitīgo vielu koncentrācija.

Atmosfēras spiediena svārstību laikā cilvēkiem ir samazināta imunitāte, leikocītu līmenis asinīs, tāpēc šādās dienās nav ieteicams fiziski vai intelektuāli noslogot ķermeni.

Globusa apkārtējā atmosfēra izdara spiedienu uz zemes virsmu un uz visiem objektiem virs zemes. Mierīgā atmosfērā spiediens jebkurā vietā ir vienāds ar gaisa kolonnas svaru, kas stiepjas līdz atmosfēras ārējai perifērijai un kura šķērsgriezums ir 1 cm 2.

Atmosfēras spiedienu vispirms mērīja itāļu zinātnieks Evangelista Torricelli 1644. gadā. Ierīce ir apmēram 1 m gara U veida caurule, kas vienā galā ir noslēgta un piepildīta ar dzīvsudrabu. Tā kā caurules augšējā daļā nav gaisa, dzīvsudraba spiedienu mēģenē rada tikai dzīvsudraba kolonnas svars mēģenē. Tādējādi atmosfēras spiediens ir vienāds ar dzīvsudraba kolonnas spiedienu mēģenē, un šīs kolonnas augstums ir atkarīgs no apkārtējā gaisa atmosfēras spiediena: jo augstāks ir atmosfēras spiediens, jo augstāks ir dzīvsudraba stabs mēģenē, un tāpēc šīs kolonnas augstumu var izmantot atmosfēras spiediena mērīšanai.

Parastais atmosfēras spiediens (jūras līmenī) 0 ° C temperatūrā tiek pieņemts 760 mm Hg (mm Hg). Ja atmosfēras spiediens, piemēram, 780 mm Hg. Art., Tas nozīmē, ka gaiss rada tādu pašu spiedienu, kāds rada vertikālu 780 mm augstu dzīvsudraba kolonnu.

Katru dienu novērojot dzīvsudraba kolonnas augstumu mēģenē, Torricelli atklāja, ka šis augstums mainās, un atmosfēras spiediena izmaiņas kaut kādā veidā ir saistītas ar laika apstākļu izmaiņām. Piestiprinājis vertikālu skalu blakus mēģenei, Torricelli saņēma vienkāršu ierīci atmosfēras spiediena mērīšanai - barometru. Vēlāk viņi sāka mērīt spiedienu, izmantojot aneroido barometru ("bez šķidruma"), kurā neizmanto dzīvsudrabu, un spiedienu mēra, izmantojot metāla atsperi. Praksē pirms nolasīšanas viegli uzsitiet ar pirkstu uz instrumenta stikla, lai pārvarētu berzi saitē.

Pamatojoties uz Torricelli mēģeni, stacijas kausa barometrs, kas šobrīd ir galvenais instruments atmosfēras spiediena mērīšanai meteoroloģiskajās stacijās. Tas sastāv no apmēram 8 mm diametra un apmēram 80 cm garas barometriskas caurules, kas ar brīvo galu nolaista barometriskā kausā. Visa barometriskā caurule ir noslēgta misiņa stiprinājumā, kura augšpusē tiek veikts vertikāls griezums, lai novērotu dzīvsudraba kolonnas meniskus.

Tajā pašā atmosfēras spiedienā dzīvsudraba kolonnas augstums ir atkarīgs no temperatūras un gravitācijas paātrinājuma, kas nedaudz mainās atkarībā no platuma un augstuma virs jūras līmeņa. Lai izslēgtu barometra dzīvsudraba kolonnas augstuma atkarību no šiem parametriem, izmērīto augstumu sasniedz 0 ° C temperatūrā un gravitācijas paātrinājumu jūras līmenī 45 ° platumā un, ieviešot instrumentālu korekciju, tiek iegūts spiediens stacijā.

Saskaņā ar starptautisko mērvienību sistēmu (SI sistēma) atmosfēras spiediena mērīšanas galvenā vienība ir hektopaskāls (hPa), tomēr vairāku organizāciju apkalpošanā ir atļauts izmantot vecās vienības: milibārus (mb) un dzīvsudraba staba milimetrus (mm Hg).

1 mb \u003d 1 hPa; 1 mm Hg \u003d 1,333224 hPa

Tiek saukts atmosfēras spiediena telpiskais sadalījums barikas lauks... Barisko lauku var vizualizēt ar virsmu palīdzību, kuru visos punktos spiediens ir vienāds. Šādas virsmas sauc par izobariskām. Lai vizuāli attēlotu spiediena sadalījumu uz zemes virsmas, tiek veidotas izobāru kartes jūras līmenī. Lai to izdarītu, atmosfēras spiediens tiek parādīts ģeogrāfiskajā kartē, mērīts meteoroloģiskajās stacijās un samazināts līdz jūras līmenim. Tad punktus ar tādu pašu spiedienu savieno gludas izliektas līnijas. Slēgtu izobāru apgabalus ar paaugstinātu spiedienu centrā sauc par barikālajām maksimumiem vai anticikloniem, bet slēgto izobāru apgabalus ar pazeminātu spiedienu centrā - par barikuma minimumiem vai cikloniem.

Atmosfēras spiediens visos zemes virsmas punktos nepaliek nemainīgs. Dažreiz spiediens laika gaitā mainās ļoti ātri, dažreiz tas ilgu laiku paliek gandrīz nemainīgs. Diennakts spiediena variācijā tiek atrasti divi maksimumi un divi minimumi. Maksimums tiek atzīmēts apmēram 10 un 22 stundas pēc vietējā laika, minimums ir aptuveni 4 un 16 stundas. Gada spiediena svārstības lielā mērā ir atkarīgas no fiziskajiem un ģeogrāfiskajiem apstākļiem. Šis solis ir vairāk pamanāms virs kontinentiem nekā pāri okeāniem.