tretment.ru → Зоб

Какое атмосферное давление является нормальным. Высокое атмосферное давление - повод для паники? Атмосферное давление определение

Все тела во Вселенной имеют свойство притягиваться друг к другу. Крупные и массивные обладают более высокой силой притяжения по сравнению с мелкими. Этот закон присущ и нашей планете.

Земля притягивает к себе любые объекты, которые на ней находятся, в том числе окружающую ее газовую оболочку – . Хотя воздух намного легче планеты, он имеет большой вес и давит на всё, что находится на земной поверхности. Таким образом возникает атмосферное давление.

Что такое атмосферное давление?

Под атмосферным давлением понимают гидростатическое давление газовой оболочки на Землю и расположенные на ней объекты. На разной высоте и в различных уголках земного шара оно имеет различные показатели, но на уровне моря стандартным принято считать 760 мм ртутного столба.

Это означает, что на квадратный сантиметр любой поверхности оказывает давление воздушный столб массой 1,033 кг. Соответственно, на квадратный метр приходится давление более чем в 10 тонн.

О существовании давления атмосферы люди узнали только в XVII столетии. В 1638 году тосканский герцог решил приукрасить свои сады во Флоренции красивыми фонтанами, но неожиданно обнаружил, что вода в построенных сооружениях не поднимается выше 10,3 метров.

Решив выяснить причину подобного явления, он обратился за помощью к итальянскому математику Торричелли, который путем опытов и анализа определил, что воздух имеет вес.

Как измеряется атмосферное давление?

Атмосферное давление – один из важнейших параметров газовой оболочки Земли. Поскольку в разных местах оно различается, для его замеров используют специальное устройство – барометр. Обычный бытовой прибор представляет собой металлическую коробку с основанием из гофры, в которой напрочь отсутствует воздух.

При росте давления эта коробка сжимается, а при снижении давления, напротив, расширяется. Вместе с движением барометра двигается прикрепленная к нему пружинка, которая оказывает влияние на стрелку на шкале.

На метеорологических станциях используют жидкостные барометры. В них давление измеряют по высоте ртутного столбика, заключенного в стеклянную трубку.

Почему изменяется атмосферное давление?

Поскольку атмосферное давление создается вышележащими пластами газовой оболочки, по мере повышения высоты оно изменяется. На него могут оказывать влияние как плотность воздуха, так и высота самого воздушного столба. Кроме того, давление меняется в зависимости от места на нашей планете, так как разные районы Земли расположены на различных высотах над уровнем моря.

Время от времени над земной поверхностью создаются медленно передвигающиеся области повышенного или пониженного давления. В первом случае они носят название антициклоны, во втором – циклоны. В среднем показатели давления на уровне моря варьируются от 641 до 816 мм ртутного столба, хотя внутри могут опускаться до 560 мм.

Как атмосферное давление влияет на погоду?

Распределение атмосферного давления по Земле является неравномерным, что связано, в первую очередь, с движением воздуха и его способностью создавать так называемые барические вихри.

В северном полушарии вращение воздуха по часовой стрелке приводит к образованию нисходящих воздушных потоков (антициклонов), которые приносят в конкретную местность ясную либо малооблачную погоду с полным отсутствием дождя и ветра.

Если воздух вращается против часовой стрелки, то над землей образуются восходящие вихри, характерные для циклонов, с сильными осадками, шквальными ветрами, грозами. В южном полушарии циклоны движутся по часовой стрелке, антициклоны – против нее.

Какое влияние оказывает атмосферное давление на человека?

На каждого человека давит воздушный столб массой от 15 до 18 тонн. В иных ситуациях такой вес мог бы раздавить всё живое, но давление внутри нашего организма равняется атмосферному, поэтому при нормальных показателях в 760 мм ртутного столба мы не испытываем никакого дискомфорта.

Если же атмосферное давление выше или ниже нормы, некоторые люди (особенно пожилые или больные) чувствуют недомогание, головную боль, отмечают обострение хронических болезней.

Чаще всего неприятные ощущения человек испытывает на больших высотах (например, в горах), поскольку в таких районах давление воздуха ниже, чем на уровне моря.

Люди различных профессий должны знать о понятии атмосферного давления: медики, летчики, ученые, полярники и другие. Оно напрямую воздействует на специфику их работы. Атмосферное давление – это величина, что помогает предсказать и спрогнозировать погоду. Если оно повышается, то это говорит о том, что погода будет солнечная, а если давление понижается, то это предвещает ухудшение погодных условий: появляется облачность и идут атмосферные осадки в виде дождя, снега, града.

Понятие и сущность атмосферного давления

Определение 1

Атмосферное давление – это сила, которая действует на поверхность. Иными словами, в каждой точке атмосферы давление равно массе вышележащего столба воздуха с основанием, которое равно единице.

Единицей измерения атмосферного давления является Паскаль (Па), который приравнивается силе в 1 Ньютон (Н), что действует на площадь в 1 м2 (1 Па = 1 Н/м2). Атмосферное давление в метрологии выражается в гектопаскалях (гПа) с точностью до 0,1 гПа. А 1 гПа, в свою очередь, равен 100 Па.

В качестве единицы измерения атмосферного давления до недавнего времени использовался миллибар (мбар) и миллиметр ртутного столба (мм. рт. ст.). Давление измеряется абсолютно на всех метеорологических станциях. Для того чтобы составить приземные синоптические карты, которые отражают погодные условия в данный период времени, давление на уровне станции приводят в соответствие со значениями уровня моря. Благодаря этому можно выделить области с высоким и низким атмосферным давлением (антициклоны и циклоны), а также атмосферные фронты.

Определение 2

Среднее атмосферное давление на уровне моря, которое определяется на широте 45 градусов, при температуре воздуха 0 градусов, составляет 1013,2 гПа. Данная величина принимается за стандартную, она получила название «нормальное давление».

Измерение атмосферного давления

Мы часто забываем о том, что воздух имеет вес. У поверхности Земли плотность воздуха составляет 1,29 кг/м3. Еще Галилей доказал, что воздух имеет вес. А его ученик, Эванджелиста Торричелли, смог доказать, что воздух оказывает влияние на все тела, которые расположены на земной поверхности. Это давление стали называть атмосферным.

По формуле расчета давления столба жидкости рассчитать атмосферное давление нельзя. Ведь для этого необходимо знать высоту столба жидкости и плотность. Однако у атмосферы не существует четкой границы, а с ростом высоты уменьшается плотность атмосферного воздуха. Поэтому Эванджелиста Торричелли предложил иной метод для определения и нахождения атмосферного давления.

Он взял стеклянную трубку длиной около метра, которая с одного конца была запаяна, налил в нее ртуть и опустил открытой частью в чашу с ртутью. Немного ртути вылилось в чашу, но основная часть осталась в трубке. Каждый день количество ртути в трубе незначительно колебалось. Давление ртути на определенном уровне создается при помощи веса столба ртути, поскольку в верхней части трубки воздуха над ртутью нет. Там расположен вакуум, который получил название «торричеллиева пустота».

Замечание 1

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что атмосферное давление приравнивается давлению ртутного столбца в трубке. Измерив высоту ртутного столбца, можно рассчитать давление, что производит ртуть. Оно приравнивается атмосферному. Если атмосферное давление повышается, то ртутный столбец в трубке Торричелли увеличивается, и наоборот.

Рисунок 1. Измерение атмосферного давления. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

Приборы для измерения атмосферного давления

Для измерения атмосферного давления используются такие виды приборов:

станционный барометр чашечный ртутный СР-А (для диапазона 810-1070 гПа, что характерен для равнин) или СР-Б (для диапазона 680-1070 гПа, который наблюдается на высокогорных станциях);
барометр-анероид БАММ-1;
барограф метеорологический М-22А.

Наиболее точными и часто используемыми являются ртутные барометры, которые применяются для измерения атмосферного давления на метеорологических станциях. Они располагаются в помещениях в специально оборудованных шкафах. Доступ к ним строго ограничен в целях техники безопасности: с ними могут работать только специально подготовленные специалисты и наблюдатели.

Более распространенными являются барометры-анероиды, которые применяются для измерения атмосферного давления на метеорологических станциях и на географических стационарах для маршрутных исследований. Зачастую они применяются для барометрического нивелирования.

Барограф М-22А чаще всего используется для фиксации и непрерывной регистрации каких-либо изменений атмосферного давления. Они могут быть двух типов:

для того чтобы зарегистрировать суточное изменение давления, применяется М-22АС;
для того чтобы зарегистрировать изменение давления в течение 7 дней, применяется М-22АН.

Устройство и принцип действия приборов

Рассмотрим для начала чашечный ртутный барометр. Данный прибор состоит из стеклянной калиброванной трубки, которая заполнена ртутью. Ее верхний конец запаян, а нижний погружается в чашу с ртутью. Чашка ртутного барометра состоит из трех частей, которые соединены резьбой. Средняя чаша внутри имеет диафрагму со специальными отверстиями. Благодаря диафрагме затрудняется колебание ртути в чаше, предотвращая тем самым попадание воздуха.

В верхней части чашечного ртутного барометра есть отверстие, сквозь которое чаша сообщается с воздухом. В некоторых случая отверстие закрывается винтом. В верхней части трубки воздуха нет, поэтому под влиянием атмосферного давления столбик ртути поднимается в колбе до определенной высоты на поверхность ртути в чаше.

Масса столба ртути приравнивается к величине атмосферного давления.

Следующим прибором является барометр. Принцип его устройства заключается в следующем: стеклянная трубка защищается металлической оправой, на которую наносится шкала измерения в паскалях или миллибарах. Верхняя часть оправы имеет продольный прорез для того, чтобы наблюдать за положением ртутного столбика. Для максимально точного отчета мениска ртути располагается кольцо с нониусом, которое перемещается вдоль шкалы при помощи винтика.

Определение 3

Шкала, которая предназначена для определения десятых долей, называется компенсированная шкала.

От загрязнения она предохраняется защитным кожухом. В средней части барометра вмонтирован термометр для того, чтобы учитывать влияние температуры окружающей среды. По его показаниям вводится температурная поправка.

С целью исключения искажений показаний ртутного барометра вводится ряд поправок:

температурная;
инструментальная;
поправки на ускорение силы тяжести в зависимости от высоты над уровнем моря и широты места.

Барометр-анероид БАММ-1 используется для замеров атмосферного давления в приземных условиях. Его чувствительным элементом является блок, который состоит из трех соединенных анероидных коробок. Принцип устройства барометра-анероида основывается на деформации мембранных коробок под действием атмосферного давления и трансформацией линейных перемещений мембран при помощи передаточного механизма в угловые перемещения стрелы.

В качестве приемника выступает металлическая анероидная коробка, которая оснащена гофрированным дном и крышкой, воздух из них полностью выкачивается. Пружина оттягивает крышку коробки и предохраняет ее от сплющивания воздушным давлением.

Рисунок 2. Подтверждение существования атмосферного давления. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

За нормальное атмосферное давление принято брать давление воздуха на уровне моря на широте 45 градусов при температуре в 0оС. В этих идеальных условиях столб воздуха давит на каждый площади с такой же силой, как столб ртути высотой 760 мм. Данная цифра и является показателем нормального атмосферного давления.

Атмосферное давление зависит от высоты местности над уровнем моря. На возвышенности показатели могут отличаться от идеальных, но при этом они тоже будут считаться нормой.

Нормы атмосферного давления в разных регионах

С повышением высоты атмосферное давление понижается. Так, на высоте пять километров показатели давления будут примерно в два раза меньше, чем внизу.

Из-за расположения Москвы на возвышенности, нормой давления здесь считаются показатели 747-748 мм столба. В Санкт-Петербурге нормальное давление – 753-755 мм ртутного столба. Такая разница объясняется тем, что город на Неве расположен ниже по сравнению с Москвой. В некоторых районах Петербурга можно встретить норму давления в идеальные 760 мм ртутного столба. Для Владивостока нормальным давлением является 761 мм ртутного столба. А в горах Тибета – 413 мм ртутного столба.

Воздействие атмосферного давления на людей

Человек ко всему привыкает. Даже если показатели нормального давления низкие по сравнению с идеальными 760 мм ртутного столба, но являются нормой для данной местности, людям будет .

На самочувствие человека влияет резкое колебание атмосферного давления, т.е. понижение или повышение давления хотя бы на 1 мм ртутного столба в течение трех часов

При понижении давления возникает нехватка кислорода в крови человека, развивается гипоксия клеток организма, учащается сердцебиение. Появляются головные боли. Наблюдаются затруднения со стороны дыхательной системы. Из-за плохого кровоснабжения человека могут беспокоить боли в суставах, онемение пальцев.

Повышение давления ведет к переизбытку кислорода в крови и тканях организма. Повышается тонус сосудов, что ведет к их спазмам. Вследствие чего нарушается кровообращение организма. Могут возникать нарушения зрения в виде появления «мушек» перед глазами, головокружения, тошнота. Резкое повышение давления до больших величин может привести к разрыву ушной барабанной перепонки.

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, почему в некоторые дни ощущаете ухудшение самочувствия и вялость, хотя вроде бы всё происходит как всегда?Возможно, вы даже связали это с ухудшением погодных условий, заметив, что на плохую погоду обостряются заболевания. Однако остается непонятным, как именно плохая погода отображается на здоровье. Ответ прост - всё дело в действии атмосферного давления на человека.

Про атмосферное давление

Атмосферное давление - это сила, с которой воздух давит на поверхность Земли, а также на все предметы, которые находятся на ней. Оно постоянно меняется и зависит от высоты и массы воздуха, его плотности, температуры, направленности циркуляции потоков, высоты над уровнем моря, широты.

Измеряется в таких единицах:

торр или миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.);
паскаль (Па, Ра);
килограмм-сила на 1 кв. см;
другие единицы.

Чтобы измерять атмосферное давление, понадобятся ртутные и металлические барометры.

Какое атмосферное давление низкое, а какое - высокое

Воздействие атмосферы снижается при повышении температуры (летом), а повышается при её понижении (зимой). Оно также снижается после 12 часов и после 24 часов, а поднимается с утра и к вечеру.

На высокие точки на поверхности Земли давит меньший слой воздуха, чем на низкие, поэтому тяжесть атмосферы в таких точках меньше. На точки, расположенные ближе к полюсам, атмосфера давит сильнее из-за холода. Поэтому возникла необходимость определить точку отсчета. В качестве нормы принято считать показатель на уровне моря и широте 45 °.

Важно! Нормальное атмосферное давление равно 760 мм рт. ст. или 101 325 Па.

Видео: атмосферное давление Соответственно, если давление составляет больше 760 мм рт. ст., оно для метеорологов будет повышенным, если меньше - пониженным. Однако это утверждение не относится к конкретным людям. Нормальное атмосферное давление - это понятие условное, оно не обозначает оптимальное для человека.

Люди живут в разных климатических зонах, на разных широтах, на разной высоте над уровнем моря, поэтому ощущают на себе разную силу тяжести воздуха, поэтому определить оптимальный уровень для всех невозможно.

Можно лишь сказать, что для конкретного человека оптимальным будет тот уровень, что является нормой (с учетом высоты над уровнем моря и других факторов) для местности, в которой он проживает.

Другими словами, давление, которое для жителей Африки в районе экватора будет считаться нормальным, может оказаться пониженным для жителей Заполярья, если они приедут в Африку на экскурсию.

Влияние и взаимосвязь с организмом человека

Около ¾ населения Земли являются метеозависимыми и реагируют на понижение атмосферного давления ухудшением самочувствия. Метеозависимые люди чувствуют колебания ртутного столбика, когда оно составляет около 10 мм.

Ухудшение самочувствия при пониженном атмосферном давлении, прежде всего, связано с пониженным содержанием в нем кислорода и повышением давления воздуха внутри нас.

Важно! На каждого человека давит в среднем от 12 до 15 т воздуха, который не раздавливает людей из-за того, что внутри нас тоже находится воздух, давящий с равнозначной силой.

Видео: влияние и взаимосвязь атмосферного давления с организмом человека Состояние здоровья ухудшается из-за того, что воздух внутри человека стремится войти в равновесие с воздухом вокруг него и выходит из тела. Поэтому в космосе, где нет атмосферы, без скафандра из человека выйдет весь воздух.

Жидкость закипает при наличии сопротивления воздуха при +100 °С, при его ослабевании температура понижается. Если подняться на высоту 19 200 м выше уровня моря, кровь в теле закипит.

Различают 3 типа зависимости:

Прямая - когда артериальное давление повышается вслед за повышением атмосферного, и наоборот. Этот тип знаком гипотоникам, у которых артериальное давление обычно ниже нормы.
Обратная - когда артериальное давление падает при повышении атмосферного, и наоборот. В основном, такое характерно для гипертоников.
Неполная обратная - когда изменяется только верхний или нижний уровень артериального давления. Так, изменение метеорологических условий может повлиять на людей, которым в обычных условиях не знакома гипертония или гипотония.

Сила тяжести атмосферы уменьшается перед ухудшением погодных условий, это проявляется у человека следующими симптомами:

нервозность;
мигрень;
вялость;
ломота в суставах;
онемение пальцев рук и ног;
затрудненное дыхание;
ускоренное сердцебиение;
спазм сосудов, проблемы кровообращения;
ухудшение зрения;
тошнота;
удушье;
головокружение;
разрыв барабанной перепонки.

Чем опасно низкое атмосферное давление

Механизм влияния пониженной силы тяжести воздуха проявляется таким образом:

Повышается влажность воздуха, становится труднее дышать.
Воздух становится легче потому, что его меньше, то есть количество кислорода, содержащегося в нем, также уменьшается. Наступает кислородное голодание.
От недостатка кислорода страдают клетки головного мозга, сердце, сосуды, органы дыхания.
Кислородное голодание мозговых клеток вызывает изменения в психическом состоянии - эйфория сменяется апатией и депрессией.
В результате начинает болеть голова, причем обычные лекарства эту боль снять не могут. Человек чувствует головокружение, тошноту, слабость.
Рефлекторной реакцией организма на понижение поступления кислорода является учащенное дыхание.
С другой стороны, напряженная работа органов дыхания вызывает увеличение потребности в кислороде. При этом за счет большего количества выдохов из организма выходит большее количество углекислого газа. В ответ на это дыхательный центр ослабевает нагрузку, количество вдохов снижается.
Ускоренное сердцебиение приводит к увеличению количества сердечных приступов. Кровь начинает с большей силой течь по сосудам, артериальное давление повышается.
С другой стороны, в ответ на снижение кислорода в крови начинают вырабатываться в повышенном количестве красные кровяные тельца, чтобы переносить больше кислорода. Кровь густеет, внутренние органы увеличиваются, сердцу становится труднее перекачивать кровь, она медленнее течет по сосудам, артериальное давление падает.
Падение артериального давления ухудшает самочувствие не только гипотоников, но и гипертоников, принимающих лекарства для его понижения.
Сгущение крови ухудшает ее течение по мелким сосудам, кровоснабжение суставов и конечностей ухудшается, появляется ломота в суставах и онемение конечностей.
Ухудшение кровоснабжения и работы головного мозга снижает остроту зрения.
Повышается напор воздуха внутри организма - в желудочно-кишечном тракте, это вызывает подъем диафрагмы и сжимание легких, то есть дыхание затрудняется. Эта же причина может вызвать разрыв барабанной перепонки.
Повышается сопротивляемость кожных покровов, организм ощущает стресс, вырабатывает больше стрессовых гормонов, повышается количество лейкоцитов в крови.

Знаете ли вы? Блез Паскаль подсчитал, что масса всей атмосферы Земли составляет 5 квадриллионов тонн.

Что делать при низком атмосферном давлении

Чаще всего проблемы с метеочувствительностью возникают у людей с лишним весом, ведущих сидячий образ жизни и неправильно питающихся.

Знаете ли вы? Если атмосфера Земли исчезнет, температура воздуха станет -170 °С, не будет никаких звуков, небо станет черным.

Таким образом, показатель пониженного атмосферного давления будет разным для жителей разных местностей, поэтому оптимального показателя для всех не существует.
Понижение силы тяжести воздуха отрицательно сказывается на самочувствии большинства людей, поэтому такие показатели стоит внимательно отслеживать. Чтобы уменьшить отрицательное влияние, в такие дни следует вести более спокойный и здоровый образ жизни.

С высотой атмосферное давление падает. Это связано с двумя причинами. Во-первых, чем выше мы находимся, тем меньше высота столба воздуха над нами, и, следовательно, меньший вес на нас давит. Во-вторых, с высотой плотность воздуха уменьшается, он становится более разреженным, то есть в нем меньше молекул газов, а следовательно он имеет меньшую массу и вес.

Почему плотность воздуха уменьшается с высотой? Земля притягивает тела, находящиеся в поле ее тяготения. Это же касается и молекул воздуха. Они бы все упали на поверхность Земли, но хаотичное быстрое их движение, отсутствие взаимодействия между собой, удаленность друг от друга заставляют их разлетаться и занимать все возможное пространство. Однако явление притяжения к Земле все же заставляет больше молекул воздуха находиться в нижних слоях атмосферы.

Однако уменьшение плотности воздуха с высотой имеет значение, если рассматривать всю атмосферу, составляющую около 10000 км высоты. На самом деле нижний слой атмосферы - тропосфера - содержит 80% массы воздуха и составляет всего 8-18 км высоты (высота меняется в зависимости от географической широты и сезона года). Здесь можно пренебречь изменением плотности воздуха с высотой, считая ее постоянной.

В таком случае на изменение атмосферного давления оказывает влияние только изменение высоты над уровнем моря. Тогда можно легко посчитать, как именно с высотой меняется атмосферное давление.

Плотность воздуха на уровне моря равна 1,29 кг/м 3 . Будем считать, что она остается почти неизменной на несколько километров вверх. Давление можно рассчитать по формуле p = ρgh. Здесь следует понимать, что h - это высота столба воздуха над тем местом, где измеряется давление. Самое большое значение h будет у поверхности Земли. С высотой оно будет уменьшаться.

Опыты показывают, что нормальное атмосферное давление на уровне моря составляет приблизительно 101,3 кПа или 101300 Па. Найдем примерную высоту столба воздуха над уровнем моря. Понятно, что это будет не реальная высота, так как воздух вверху разрежен, а как бы высота воздуха, «спрессованного» до такой же плотности как у поверхности Земли. Но близ поверхности Земли нас это не волнует.

h = p / (ρg) = 101300 Па / (1,29 кг/м3 * 9,8 Н/кг) ≈ 8013 м

А теперь рассчитаем атмосферное давление при подъеме на 1 км вверх (на 1000 м). Здесь высота столба воздуха составит 7013 м, тогда

p = (1,29 * 9,8 * 7013) Па ≈ 88658 Па ≈ 89 кПа

То есть близ поверхности Земли на каждый километр вверх давление примерно уменьшается на 12 кПа (101 кПа – 89 кПа).