Атмосферное давление сокращение. Вследствие чего создается атмосферное давление. История открытия атмосферного давления. Осторожно: высокое атмосферное давление вызывает спазмы не только сосудов

2.Ветер.

3.Типы воздушных масс.

4.Атмосферные фронты.

5.Струйные течения.

1. Давление изменяется в результате перемещений воздуха – его оттока из одного места и притока в другое. Перемещения эти связаны с различиями в плотности воздуха, возникающими при неравномерном нагревании его от подстилающей поверхности.

Если какой либо участок земной поверхности прогревается сильнее, то восходящее движение воздуха будет активнее, произойдет отток воздуха на соседние, менее нагретые участки и, как следствие, давление будет понижаться. Приток воздуха наверху на соседние участки вызовет повышение давления на их поверхность. В соответствии с распределением давления у поверхности возникает движение воздуха в сторону нагретого участка. Отток воздуха из мест с более высоким давлением компенсируется его опусканием. Таким образом, неравномерное нагревание поверхности вызывает движение воздуха, его циркуляцию: подъем над нагретым участком, отток на некоторой высоте в стороны, опускание над менее нагретыми участками и движение у поверхности к нагретому участку.

Движение воздуха также может быть вызвано неравномерным охлаждением поверхности. Но в этом случае над охлажденным участком воздух сжимается и на некоторой высоте давление становится ниже, чем на этом же уровне над соседними, менее холодными участками. Наверху возникает движение воздуха в сторону холодного участка, сопровождающегося ростом давления на его поверхность; соответственно, над соседними участками давление понижается. У поверхности воздух начинает растекаться из области повышенного давления в области пониженного, т.е. от холодного участка в стороны.

Таким образом, термические причины (изменение температуры) приводят к появлению динамических причин изменения давления (движение воздуха).

2. Движение воздуха в горизонтальном направлении называется ветром . Ветер характеризуется скоростью, силой и направлением. Скорость ветра измеряется в метрах в секунду (м/сек), иногда в км/час, в баллах (шкала Бофорта от 0 до 12 баллов) и по международному коду в узлах (узел равен 0,5 м/сек). Средняя скорость ветра у земной поверхности 5 – 10 м/сек. Наибольшая средняя годовая скорость ветра 22 м/сек наблюдалась на побережье Антарктиды. Средняя суточная скорость ветра там иногда доходит до 44 м/сек, а в отдельные моменты достигает 90 м/сек. На Ямайке отмечен ураганный ветер, достигавший в некоторые моменты скорости 84 м/сек.

Сила ветра определяется давлением, оказываемым движущимся воздухом на предметы и измеряется кг/м2. Сила ветра зависит от его скорости.

Направление ветра определяется положением той точки горизонта, откуда он дует. Для обозначения направления ветра в практике горизонт делят на 16 румбов. Румб – направление к точке видимого горизонта относительно стран света.

В барическом минимуме возникает движение воздуха против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном полушарии, с отклонением его к центру. В барическом максимуме воздух движется по часовой стрелке в северном полушарии, с отклонением к периферии.

Воздух тропосферы не везде одинаков, потому что неодинаково распределение солнечного тепла по земной поверхности и различна сама поверхность. В результате взаимодействия с подстилающей поверхностью воздух приобретает те или иные физические свойства, а перемещаясь из одних условий в другие, быстро меняет их – трансформируется. Так как воздух перемещается непрерывно, трансформация его происходит постоянно. При этом в первую очередь изменяются температура и влажность. В определенных условиях (над пустынями, индустриальными центрами) воздух содержит много примесей, что отражается на его оптических свойствах.

3. Относительно однородные массы воздуха , распространяющиеся на несколько тысяч километров в горизонтальном направлении и на несколько километров в вертикальном направлении, называют воздушными массами. Воздушные массы характеризуются близкой температурой, давлением, влажностью, прозрачностью. Они формируются при длительном пребывании воздуха над относительно однородной поверхностью.

По температурным показателям выделяют воздушные массы теплые и холодные (ТВ и ХВ). Теплые воздушные массы – это те, которые перемещаются с теплой поверхности на более холодную. При перемещении ТВ теплый воздух охлаждается, достигает уровня конденсации и выпадают осадки. ХВ перемещаются с более холодной поверхности на более теплую. Когда ХВ поступают на более теплую поверхность, они нагреваются и поднимаются вверх.

В зависимости от характера подстилающей поверхности ВМ подразделяются на морские и континентальные. Морские ВМ характеризуются большим содержанием влаги. Континентальные ВМ формируются над сушей, более сухие.

По географическому положению выделяют четыре типа воздушных масс (ВМ). Экваториальный тип ВМ (ЭВ) формируется над экваториальной зоной низкого давления, между 50с. и ю.ш. ЭВ влажные, характеризуются восходящими движениями ВМ, конвективными процессами и осадками. Тропический тип ВМ (ТВ) формируется над тропическими широтами с высоким давлением, высокими температурами, антициклональной циркуляцией. Они могут быть морскими (мТВ) и континентальными (кТВ). Континентальные ТВ характеризуются значительной запыленностью. Умеренный (полярный) тип ВМ (УВ, ПВ) располагается над 400 – 600с. и ю.ш., мПВ различается в зависимости от морских течений (теплые, холодные), а кПВ различаются в различных районах материков. В Западной Европе на формирование кПВ влияет Гольфстрим, на восточном побережье Азии – муссоны, а во внутренних частях материка Евразия – резко-континентальный тип климата. Арктический (антарктический) тип ВМ (АВ) отличается от ПВ в среднем более низкими температурами, меньшей абсолютной влажностью и малой запыленностью. Выделяют антарктический континентальный подтип – кАВ и арктический морской и континентальный подтипы – кАВ и мАВ.

4. Различные по физическим свойствам воздушные массы в результате постоянного их перемещения сближаются. В зоне сближения – переходной зоне – концентрируются большие запасы энергии и атмосферные процессы особенно активны. Между сближающимися воздушными массами возникают поверхности, характеризующиеся резким изменением метеорологических элементов и называемые фронтальными поверхностями или атмосферными фронтами.

Фронтальная поверхность располагается всегда под углом к подстилающей поверхности и наклонена в сторону более холодного воздуха, вклинивающийся под теплый. Угол наклона фронтальной поверхности очень мал, обычно меньше 10. Это значит, что фронтальная поверхность на расстоянии 200 км от линии фронта находится на высоте всего 1 – 2 км. От пересечения фронтальной поверхности с поверхностью Земли образуется линия атмосферного фронта. Ширина атмосферного фронта в приземном слое – от нескольких километров до нескольких десятков километров, длина – от нескольких сотен до нескольких тысяч километров.

Холодный воздух всегда расположен пол фронтальной поверхностью, теплый – над ней. Равновесие наклонной фронтальной поверхности поддерживается силой Кориолиса. В экваториальных широтах, где сила Кориолиса отсутствует, атмосферные фронты не возникают.

Если воздушные течения направляются я обеих сторон вдоль фронта и фронт заметно не перемещается ни в сторону холодного, ни в сторону теплого воздуха, он называется стационарным. Если же воздушные течения направлены перпендикулярно к фронту, фронт смещается в ту или иную сторону в зависимости от того, какая воздушная масса активнее. В соответствии с этим фронты делятся на теплые и холодные.

Теплый фронт перемещается в сторону холодного воздуха, т.к. более активна теплая ВМ. Теплый воздух натекает на отступающий холодный, спокойно поднимаясь вверх по плоскости раздела (восходящее скольжение), и адиабатически охлаждается, что сопровождается конденсацией находящейся в нем влаги. Теплый фронт приносит потепление. При медленном поднятии теплого воздуха формируются типичные облачные системы.

Холодный фронт перемещается в сторону теплого воздуха и приносит похолодание. Холодный воздух движется быстрее теплого, подтекает под него, выталкивая его вверх. При этом нижние слои холодного воздуха отстают в своем движении от верхних и фронтальная поверхность сравнительно круто поднимается над подстилающей поверхностью.

В зависимости от степени устойчивости теплого воздуха и скорости движения фронтов различают холодный фронт первого и второго порядка. Холодный фронт первого порядка движется медленно, теплый воздух поднимается спокойно. Облачность сходна с облачностью теплого фронта, но зона осадков уже (следствие сравнительно большого наклона фронтальной поверхности). Холодный фронт второго порядка – быстродвижущийся. Восходящее движение теплого воздуха способствует формированию кучево-дождевых облаков, шквалистых ветров, ливней.

При смыкании теплого и холодного фронтов образуется сложный фронт – фронт окклюзии. Смыкание фронтов происходит потому, что холодный фронт, перемещаясь быстрее теплого, может догнать его. Теплый воздух, оказавшийся в пространстве между двумя фронтами, вытесняется вверх, холодные воздушные массы двух фронтов соединяются. В зависимости от того, которая из соединяющихся воздушных масс теплее, окклюзия происходит по типу холодного (теплее воздух теплого фронта) или по типу теплого (теплее воздух холодного фронта).

Сплошных постоянных атмосферных фронтов между различными типами ВМ нет, но существуют фронтальные зоны, в которых постоянно возникает, обостряется и разрушается множество фронтов различной интенсивности. Эти зоны называют климатическими фронтами. Они отражают среднее многолетнее положение фронтов, разделяющих области преобладания различных типов ВМ.

Между арктической (антарктической) ВМ и полярной ВМ располагается арктический (антарктический) фронт.

Массы умеренного воздуха от тропических ВМ отделяет полярный фронт северного и южного полушарий. Продолжение полярного фронта в тропических широтах – пассатный фронт – разделяет две разные массы тропического воздуха, одна из которых – трансформировавшийся умеренный воздух. Тропические ВМ от экваториальных ВМ отделены тропическим фронтом.

Все фронты непрерывно перемещаются и изменяются; поэтому действительное положение того или иного участка фронта может значительно отклоняться от среднего многолетнего его положения.

По расположению климатических фронтов можно судить о расположении ВМ и их перемещении в зависимости от сезона.

5. Во фронтальных зонах, где температурные градиенты велики, возникают сильные ветры, скорость которых, возрастая с высотой, достигает максимума (более 30 м/сек) вблизи тропопаузы. Ураганные ветры во фронтальных зонах верхней тропосферы, реже – нижней стратосферы получили название струйных течений. Это сравнительно узкие (их ширина – несколько сотен километров), сплюснутые (толщина – несколько километров) струи воздуха, перемещающиеся в середине воздушного потока, имеющего значительно меньшие скорости. Тропосферные струйные течения имеют преимущественно западное направление, а стратосферные – зимой преимущественно западное, а летом – восточное направление. Тропосферные струйные течения подразделяются на течения умеренных и субтропических широт. Струйные течения играют значительную роль в режиме циркуляции атмосферы.

Атмосферный воздух имеет физическую плотность, вследствие чего притягивается к Земле и создает давление. В процессе развития планеты менялся как состав атмосферы, так и ее атмосферное давление. Живые организмы вынуждены были приспосабливаться к существующему давлению воздуха, меняя свои физиологические характеристики. Отклонения от среднего атмосферного давления вызывают изменения в самочувствии человека, при этом степень чувствительности людей к подобным изменениям разная.

Нормальное атмосферное давление

Воздух простирается от поверхности Земли до высот порядка сотен километров, за которыми начинается межпланетное пространство, при этом, чем ближе к Земле, тем более воздух сжат под действием собственного веса, соответственно атмосферное давление выше всего у земной поверхности, снижаясь с повышением высоты.

На уровне моря (от которого принято отсчитывать все высоты), при температуре +15 градусов Цельсия атмосферное давление составляет в среднем 760 миллиметров ртутного столба (мм рт. ст.). Это давление принято считать нормальным (с физической точки зрения), что вовсе не означает, что это давление комфортно для человека при любых условиях.

Атмосферное давление измеряется барометром, градуированным в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.), или в иных физических единицах, например, в паскалях (Па). 760 миллиметров ртутного столба соответствуют 101 325 паскалей, но в быту измерение атмосферного давления в паскалях или производных единицах (гектопаскалях) не прижилось.

Ранее атмосферное давление измерялось также в миллибарах, вышедших из употребления и замененных на гектопаскали. Норма атмосферного давления 760 мм рт. ст. соответствует норме атмосферного давления в 1013 мбар.

Давление 760 мм рт. ст. соответствует действию на каждый квадратный сантиметр тела человека силе 1,033 килограмма. Суммарно на всю поверхность тела человека воздух давит с силой порядка 15-20 тонн.

Но человек не чувствует этого давления, поскольку оно уравновешивается растворенными в тканевых жидкостях газами воздуха. Это равновесие нарушается при изменениях атмосферного давления, что человек воспринимает как ухудшение самочувствия.

Для отдельных местностей среднее значение атмосферного давления отличается от 760 мм. рт. ст. Так, если в Москве среднее давление составляет 760 мм рт. ст., то в Санкт-Петербурге всего 748 мм рт. ст.

Ночью атмосферное давление несколько выше дневного, а на полюсах Земли колебания атмосферного давления более выражены, чем в экваториальной зоне, что только подтверждает закономерность, что полярные регионы (Арктика и Антарктика) как среда обитания враждебны человеку.

В физике выводится так называемая барометрическая формула, согласно которой при увеличении высоты на каждый километр атмосферное давление падает на 13%. Реальное распределение давления воздуха следует барометрической формуле не вполне точно, поскольку в зависимости от высоты меняется температура, состав атмосферы, концентрация водяных паров и другие показатели.

Зависит атмосферное давление и от погоды, когда воздушные массы перемещаются из одной местности в другую. На атмосферное давление реагируют также все живое на Земле. Так, рыбаки знают, что норма атмосферного давления для рыбалки пониженная, поскольку при понижении давления хищная рыба предпочитает выйти на охоту.

Влияние на здоровье человека

Метеозависимые люди, а их на планете 4 миллиарда, чутко реагируют на изменения атмосферного давления, а некоторые из них могут достаточно точно предсказывать изменения погоды, руководствуясь своим самочувствием.

Ответить на вопрос, какая норма атмосферного давления наиболее оптимальна для мест пребывания и жизни человека, достаточно затруднительно, поскольку люди адаптируются к жизни в разных климатических условиях. Обычно давление в пределах от 750 до 765 мм рт. ст. не ухудшает самочувствия человека, эти значения атмосферного давления можно считать пределами нормы.

При перепадах атмосферного давления метеозависимые люди могут ощущать:

• головную боль;
• спазмы сосудов с нарушением кровообращения;
• слабость и сонливость с повышенной утомляемостью;
• боли в суставах;
• головокружение;
• чувство онемения в конечностях;
• снижение частоты пульса;
• тошноту и кишечные расстройства;
• одышку;
• понижение остроты зрения.

На изменение давления первым делом реагируют расположенные в полостях организма, суставах и кровеносных сосудах барорецепторы.

При перемене давления у метеочувствительных людей наблюдаются нарушения в работе сердца, тяжесть в груди, боли в суставах, а при проблемах с пищеварением еще и метеоризм и кишечные расстройства. При значительном понижении давления недостаток кислорода в клетках мозга ведет к головным болям.

Также изменения давления могут вести к нарушениям психического состояния - люди ощущают тревогу, раздражение, беспокойно спят либо, вообще, не могут уснуть.

Статистика подтверждает, что при резких изменениях атмосферного давления увеличивается количество правонарушений, аварий на транспорте и производстве. Прослеживается влияние атмосферного давления на артериальное. У гипертоников повышенное атмосферное давление может вызвать гипертонический криз с головной болью и тошнотой, при том, что в этот момент устанавливается ясная солнечная погода.

На понижение атмосферного давления, напротив, острее реагируют гипотоники. Пониженная концентрация кислорода в атмосфере вызывает у них нарушение кровообращения, мигрень, одышку, тахикардию и слабость.

Метеочувствительность может явиться следствием нездорового образа жизни. Привести к метеочувствительности или усугубить степень ее проявления могут следующие факторы:

• низкая физическая активность;
• неправильное питание с сопутствующим избыточным весом;
• стрессы и постоянное нервное напряжение;
• плохое состояние внешней среды.

Устранение этих факторов снижает степень метеочувствительности. Метеозависимым людям следует:

• включить в рацион продукты с высоким содержанием витамина B6, магния и калия (овощи и фрукты, мед, молочнокислые продукты);
• ограничить употребление мяса, соленой и жареной пищи, сладостей и пряностей;
• отказаться от курения и употребления алкоголя;
• увеличить физическую активность, совершать пешеходные прогулки на свежем воздухе;
• упорядочить сон, спать не менее 7-8 часов.

Перепады атмосферного давления оказывают на организм человека существенное влияние. Отклонения в сторону повышения или понижения нарушают нормальное функционирование некоторых систем и органов.

Это становится причиной ухудшения общего самочувствия и вызывает необходимость обращаться за помощью к лекарственным препаратам. Подобная реакция организма известна как метеорологическая зависимость.

Влияние атмосферного давления на артериальное давление человека сопровождается комплексом негативных симптомов, которые проявляются не только у гипотоников или гипертоников, но и у здоровых людей.

Общие сведения

Атмосферное давление зависит от того, с какой силой на Землю давит газовая оболочка, окружающая ее.

Оптимальным значением давления, при котором человек не испытывает дискомфорта, считается показатель в 760 мм ртутного столба. Изменение в большую или меньшую сторону всего на 10 мм оказывает негативное влияние на самочувствие.

С особой остротой реагируют на перепады давления в атмосфере пациенты с заболеваниями сердца, сосудов и системы кровообращения. К особой категории относятся люди с высокой метеорологической чувствительностью.

Взаимосвязь соотношения давления ртутного столба и ухудшения самочувствия прослеживается при изменениях погоды, происходящих вследствие смещения одного атмосферного слоя другим - циклоном или антициклоном.

Что происходит в природе

Атмосферное давление зависит от таких факторов, как расположение относительно уровня моря и характерная для данной местности температура воздуха.

Разница температурных показателей задает преобладание низких или высоких значений давления воздушных масс, что обуславливает наличие своеобразных атмосферных поясов.

Теплые широты характеризуются формированием легких воздушных масс, которые поднимаются вверх под воздействием высокой температуры. Так образуются циклоны, несущие низкое атмосферное давление .

В холодном поясе преобладает тяжелый воздух. Он опускается вниз, вследствие чего образуется антициклон, высокое атмосферное давление.

Другие факторы

Давление в атмосфере во многом зависит от смены времен года. Летом оно характеризуется низкими показателями, зимой достигает максимальных значений.

При установившейся стабильной погоде организм человека подстраивается под имеющийся атмосферный режим и не испытывает дискомфорта.

Ухудшение самочувствия наблюдается в периоды смещения циклона или антициклона. Особенно остро это ощущается при частой их смене, когда организм не успевает адаптироваться к изменению погодных условий.

Атмосферные колебания отмечаются и в течение суток. В утренние и вечерние часы давление высокое. После обеда и в полночь оно понижается.

Врачи отмечают следующую взаимосвязь: если погода устойчивая, пациентов с жалобами на плохое самочувствие меньше, чем при резкой смене погоды.

Влияние низких показателей

При пониженном атмосферном давлении, сопровождающемся большим количеством осадков и хмурой погодой, ухудшение состояния наблюдается у людей с низким артериальным показателем — гипотоников.

Они чутко реагируют на такое состояние окружающей среды. У них наблюдается падение АД, снижение сосудистого тонуса и обострение симптомов, характерных для гипотонии. Среди них:

• кислородное голодание;
• головокружение;
• слабость;
• мелькание «мушек» в глазах;
• тошнота.

У некоторых даже наблюдаются обмороки, потеря сознания. Подобные проявления нуждаются в срочной коррекции. Для оказания первой помощи используются средства, стабилизирующие артериальное давление.

• принять таблетку Цитрамона, Фармадола;
• выпить чашку крепкого чая или кофе;
• принять 30-35 капель аптечной настойки Женьшеня, Лимонника, это оказывает благотворное влияние.

Как отражается на здоровье антициклон

Повышенное атмосферное давление сопровождается сухой безоблачной погодой. Более чувствительны к антициклону лица, страдающие гипертонией.

Ухудшение самочувствия приводит к появлению таких симптомов, как:

• резкое повышение давления;
• болевые ощущения и тяжесть в сердечной зоне;
• трудности с дыханием;
• частый пульс;
• шум в ушах;
• повышенная тревожность;
• слабость.

Эти симптомы могут свидетельствовать о серьезной опасности для здоровья пациента. Они указывают на состояние, характерное для гипертонического криза.

При высоком артериальном давлении, которое связано с метеоусловиями, рекомендуется принять препараты, понижающие АД, ранее рекомендованные лечащим врачом, и успокоительные средства.

Если такие меры не принесут облегчения, необходимо обратиться к врачу. Оставлять без внимания подобные симптомы не следует, так как они несут серьезную угрозу здоровью и жизни.

Реакция здоровых людей

Негативное влияние атмосферных колебаний ощущают не только лица, подверженные скачкам АД. Есть категория людей, реагирующих на скачки давления в слоях атмосферы, которые не страдают от гипотонии или гипертонии.

Смена климатического состояния тоже значительно отражается на их самочувствии. К этой категории относятся лица с высокой степенью чувствительности.

У метеозависимого человека проявляется симптоматика, аналогичная ощущениям гипертоников. Доминирующим признаком является интенсивная головная боль.

Причины метеорологической зависимости

Отсутствие отклонений АД от нормы (120/80) у здоровых людей не гарантирует хорошего состояния во время смены атмосферного давления. Бывает, что оно негативно сказывается на их самочувствии.

Адаптация к его изменениям у многих людей сопровождается появлением негативных признаков. Главной причиной такого явления становится предрасположенность к гиперчувствительности, называемой зависимостью от атмосферного давления.

Существенная роль в приспособлении организма к частой смене погодных условий принадлежит щитовидной железе. В качестве ответной реакции при повышенном давлении в атмосфере и гипертиреозе растет давление артериальное. Обратная связь прослеживается при гипотиреозе, АД понижается.

Отсюда следует вывод: нарушение функции щитовидной железы - существенный фактор проявления метеозависимости.

Кто в группе риска

Проявление реакции организма на погодные факторы свойственно многим категориям лиц:

1. Наиболее подвержены метеозависимости люди старше 40 лет.
2. Пациенты с ослабленным иммунитетом, нарушениями в деятельности нервной системы и щитовидной железы.
3. Эмоциональные натуры.
4. Люди, страдающие вегетативно-сосудистой дистонией (ВСД).
5. Отсутствие необходимого уровня физической активности приводит к ослаблению сосудистого тонуса и, как следствие, провоцирует плохое самочувствие при повышенных или пониженных атмосферных показателях.

Депрессивное состояние, неврозы и стрессы в значительной степени увеличивают риск проявления негативных симптомов на фоне изменения атмосферного фактора.

Не лучшим образом отражается на состоянии человека в период смены циклонов и антициклонов недостаток витаминов, неполноценное питание, лишенное необходимого количества важных микроэлементов при увлечении модными голодными диетами.

Как вылечить метеозависимость

Однозначно ответить на этот вопрос не представляется возможным. Процесс лечения достаточно сложный, а результат нестабильный. Это объясняется большим количеством причин, способных провоцировать высокую чувствительность к изменению атмосферного давления.

С целью облегчения остроты проявления симптомов используются следующие методы терапии:

1. Регулярный прием в период межсезонья витаминных комплексов и препаратов, укрепляющих иммунную систему.
2. Гипо- и гипертонические проявления корректируются при помощи правильного подхода к питанию, физической нагрузки и полноценного отдыха.
3. Рекомендуется применение успокоительных средств. При серьезных отклонениях артериального давления, особенно в сторону повышенных значений, терапевт назначает препараты, снижающие его. Схема лечения в таком случае предусматривает постоянный прием лекарственных средств независимо от состояния пациента.

Универсальных препаратов от метеозависимости не существует. Лечение предусматривает индивидуальный подход в каждом конкретном случае.

Не следует пытаться справиться с проблемой самостоятельно. Такой подход позволит замаскировать симптомы, но не устранит причину метеочувствительности.

Вес воздуха обусловливает атмосферное давление (1 м 3 воздуха весит 1,033 кг). На каждый метр земной поверхности воздух давит с силой 10033 кг. Это столб воздуха от уровня моря до верхних слоев атмосферы. Для сравнения: столб воды такого же диаметра имел бы высоту всего 10 м. Иначе говоря, собственная масса воздуха создает атмосферное давление, величина которого на единицу площади соответствует массе находящегося над нею воздушного столба. При этом уменьшение воздуха в этом столбе приводит к уменьшению (падению) давления, а увеличение воздуха — к увеличению (росту) давления. За нормальное атмосферное давление принято давление воздуха на уровне моря на широте 45° и при температуре 0°С. В этом случае давит на каждый 1 см 2 земной поверхности с силой 1,033 кг, а масса этого воздуха уравновешивается ртутным столбиком высотой 760 мм. На этой зависимости построен принцип измерения давления. Оно измеряется в миллиметрах (мм) ртутного столба (или в миллибарах (мб): 1 мб = 0,75 мм ртутного столба) и в гектопаскалях (гПа), когда 1 мм = = 1 гПа.

Давление атмосферы измеряется при помощи барометров. Существуют два типа барометров: ртутный и металлический (или анероид).

Ртутный чашечный состоит из запаянной сверху стеклянной трубки, погруженной нижним открытым концом в металлическую чашку с ртутью. Столбик ртути в стеклянной трубке уравновешивает своим весом давление воздуха, действующего на ртуть в чашке. При изменении давления изменяется и высота ртутного столба. Эти изменения фиксируются наблюдателем по шкале, прикрепленной рядом со стеклянной трубкой барометра.

Металлический барометр, или анероид, состоит из герметически закрытой тонкостенной гофрированной металлической коробки, внутри которой воздух разрежен. При изменении давления стенки коробки колеблются и вдавливаются или выпячиваются. Эти колебания системой рычагов передаются стрелке, которая перемещается по шкале с делениями.

Для записи изменений давления применяются самопишущие барометры — барографы. Работа барографа основана на том, что колебания стенок анероидной коробки передаются , которое чертит линию на ленте вращающегося вокруг своей оси барабана.

Давление на земном шаре может изменяться в широких пределах. Так, максимальная величина 815,85 мм рт.ст. (1087 мб) зарегистрирована зимой в Туруханске, минимальная — 641,3 мм рт.ст. (854 мб) — в “Ненси” над океаном.

Давление изменяется с высотой. Принято считать средним значением атмосферного давления давление над уровнем моря — 1013 мб (760 мм рт.ст.). С увеличением высоты воздух становится все более разреженным и давление уменьшается. В нижнем слое тропосферы до высоты 10 м оно понижается на 1 мм рт.ст. на каждые 10 м, или на 1 мб (гПа) на каждые 8 м. На высоте 5 км оно уже меньше в два раза, 15 км — в 8 раз, 20 км — в 18 раз.

Атмосферное давление непрерывно меняется в связи с изменением и перемещением воздуха. В течении суток оно повышается дважды (утром и вечером), дважды понижается (после полудня и после полуночи). В течении года на максимальное давление наблюдается зимой, когда воздух переохлажден и уплотнен а минимальное — летом.

Распределение атмосферного давления по земной поверхности носит хорошо выраженный зональный характер, что обусловлено неравномерным нагреванием земной поверхности, а следовательно, и изменением давления. Изменение давления объясняется перемещением воздуха. Оно высокое там, где воздуха становится больше, низкое там, откуда воздух уходит. Нагреваясь от поверхности, воздух устремляется вверх и давление на теплую поверхность понижается. Но на высоте воздух охлаждается, уплотняется и начинает опускаться на соседние холодные участки, где давление возрастает. Таким образом, нагревание и охлаждение воздуха от поверхности Земли сопровождается его перераспределением и изменением давления.

В экваториальных широтах температуры воздуха постоянно высокие, воздух, нагреваясь, поднимается и уходит в сторону . Поэтому в экваториальной зоне давление постоянно пониженное. В тропических широтах в результате притока воздуха создается повышенное давление. Над постоянно холодной поверхностью полюсов ( и ) давление повышенное, его создает воздух, приходящий из широт. Вместе с тем в умеренных широтах отток воздуха формирует пояс пониженного давления. В результате на Земле формируются пояса пониженного ( и два умеренных) и повышенного (два тропических и два полярных) давления. В зависимости от сезона они несколько смещаются в сторону летнего полушария (вслед за Солнцем).

Полярные области высокого давления зимой расширяются, летом сокращаются, но существуют весь год. Пояса пониженного давления весь год сохраняются близ и в умеренных широтах южного полушария. Иная картина в северном полушарии. Здесь зимой в умеренных широтах над материками давление сильно повышается и поле низкого давления как бы “разрывается”: оно сохраняется только над океанами в виде замкнутых областей пониженного давления — Исландского и Алеутского минимумов. Но над материками, где давление заметно повысилось, образуются так называемые зимние максимумы: Азиатский (Сибирский) и Северо-Американский (Канадский). Летом в умеренных широтах северного полушария поле пониженного давления восстанавливается. При этом обширная область пониженного давления формируется над Азией — Азиатский минимум.

В тропических широтах — поясе повышенного давления — материки всегда нагреваются сильнее, чем океаны, и давление над ними ниже. Это обусловливает субтропические максимумы над океанами: Северо- (Азорский), Северо-Тихоокеанский, Южно-Атлантический, Южно-Тихоокеанский и Индийский.

Иначе говоря, пояса повышенного и пониженного давления Земли, несмотря на крупномасштабные сезонные изменения своих показателей, являются довольно устойчивыми образованиями.

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.