Вікіпедія

Атмосферний тиск

тиск, з яким атмосфера Землі діє на земну поверхню і всі тіла, що на ній розташовані

Атмосферний тиск — тиск, з яким атмосфера Землі діє на земну поверхню і всі тіла, що на ній розташовані[1].

Середньорічні значення атмосферного тиску на рівні моря для червня-серпня (зверху) та грудня-лютого (знизу)

Атмосферний тиск падає з висотою, оскільки він створюється лише шаром атмосфери, що лежить вище, і навпаки, у глибоких шахтах збільшується. Залежність P(h) описується т. зв. барометричною формулою.

Нормальним атмосферним тиском заведено вважати тиск у 760 мм рт. ст.[2] (101 325 н/м², або 101 325 Па) (на рівні моря географічної широти 45°) або 1,01325 бар (1013,25 мбар). Відзначено коливання атмосферного тиску (на рівні моря) у межах 684—809 мм рт. ст. (від 90 000 н/м² до 110 000 н/м²).

Коливання тиску

ред.
 
Залежність атмосферного тиску від висоти над рівнем моря

На земній поверхні атмосферний тиск змінюється залежно від місця та часу. Особливо важливі неперіодичні зміни атмосферного тиску, пов'язані з виникненням, розвитком і руйнуванням повільно рухомих ділянок високого тиску — антициклонів і відносно швидко рухомих величезних вихорів — циклонів, у яких панує знижений тиск, що визначає погоду. Зміни термічного поля Землі за сезонами року, обумовлені різницею в нагріванні океанів та материків, викликають коливання над ними й атмосферного тиску. Взимку над материками повітря холодніше, ніж над океанами, однакова маса повітря над акваторіями займає більший обсяг — утворюються пагорби. Повітря по верху «стікає» з океанів на материки. Загальна вага повітряного стовпа над континентами підвищується, тут утворюються ділянки підвищеного тиску — антициклони. Оскільки взимку над океанами повітря тепліше, над водною поверхнею вага повітря зменшується, утворюються ділянки зниженого тиску — циклони.

Історія досліджень

ред.
 
Експеримент XVII століття, виконаний Отто фон Геріке. Він відкачав повітря з порожнини між двома металевими півкулями, складеними разом. Тиск атмосфери так сильно притиснув півкулі одна до одної, що їх не могли розірвати вісім пар коней[3].

Вважалося, що всмоктувальні насоси працюють через те, що «природа боїться порожнечі». Але голландець Ісаак Бекман у тезах своєї докторської дисертації, захищеної ним у 1618 році, стверджував: «Вода, що підіймається всмоктуванням, не притягується силою порожнечі, але гнана у порожнє місце налягаючим повітрям» (Aqua suctu sublata non attrahitur vi vacui, sed ab aere incumbentein locum vacuum impellitur).

У 1630 році генуезький фізик Балліані написав листа Галілею про невдалу спробу влаштувати сифон для підйому води на пагорб заввишки приблизно 21 метр. В іншому листі Галілею (від 24 жовтня 1630 року) Балліані припустив, що підйом води в трубі зумовлений тиском повітря.

Наявність атмосферного тиску збентежила людей у 1638 році, коли не вдалася затія герцога Тосканського прикрасити сади Флоренції фонтанами — вода не підіймалася вище 10,3 метрів. Пошуки причин цього й досліди з більш важкою речовиною — ртутью, здійснені Еванджелістою Торрічеллі, призвели до того, що в 1643 ріку він довів, що повітря має вагу. Спільно з В. Вівіані, Торрічеллі провів перший дослід з вимірювання атмосферного тиску, винайшовши перший ртутний барометр — скляну трубку, в якій немає повітря. У такій трубці ртуть підіймається на висоту близько 760 мм.

Географія

ред.

Розподіл атмосферного тиску на картах показують за допомогою ізобар. Ізобари липня йдуть приблизно по паралелях. На південних материках у січні утворюються області зниженого тиску, які обмежені замкнутими ізобарами.

Поблизу екватора атмосферний тиск знижений. Великої висоти та інтенсивності у приекваторіальній зоні досягають висхідні потоки, що викликають утворення потужних купчасто-дощових хмар та випадіння зливових опадів. Це смуга зенітальних дощів, які щоденно повторюються та збігаються за часом з положенням Сонця у зеніті.

На північ та південь від екватора у субтропічних широтах між 30—35-ми паралелями утворюється субтропічна зона високого тиску, що складається з ряду субтропічних антициклонів, які переміщуються у широтному напрямку. Від краю поширення субтропічних антициклонів убік екватора дмуть стійкі вітри — пасати. Схема загальної циркуляції атмосфери порушується мусонами та тропічними циклонами. Основний ареал тропічних мусонів — південно-східна околиця Євразії, він пов'язаний з акваторіями Індійського та Тихого океанів.

Переважні вітри середніх широт — західні. Тут панує західне перенесення повітряних мас.

Від субполярної зони низького тиску в напрямку північного та південного полюсів атмосферний тиск у середньому за рік знову росте. Однак стійкі антициклональні умови зберігаються переважно в Східній Антарктиді, де циклони дуже рідкісні. В Арктичному басейні навпаки, за винятком внутрішніх районів і півночі Гренландії, дуже активна циклонічна діяльність.

Середній тиск на рівні моря

ред.
 
Карта, що показує атмосферний тиск у мбар або гПа
 
15-річний середній тиск на рівні моря за червень, липень і серпень (вгорі) та грудень, січень і лютий (внизу). Реаналіз ERA-15.
 
Барометричний авіаційний висотомір типу Коллсмана.

Середній тиск на рівні моря (англ. mean sea-level pressure, MSLP) є атмосферним тиском на середньому рівні моря. Це атмосферний тиск, який зазвичай наводиться в погодних зведеннях по радіо, телебаченню, у газетах або в Інтернеті.

Середній тиск на рівні моря становить 1 013,25 гПа (29,921 дюйм рт. ст.; 760,00 мм рт. ст.). У авіаційних погодних звітах (METAR), QNH передається по всьому світу в гектопаскалях або мілібарах (1 гектопаскаль = 1 мілібар), за винятком Сполучених Штатів, Канади та Японії, де він повідомляється в дюймах ртутного стовпчика (до двох десяткових знаків). Сполучені Штати та Канада також повідомляють тиск на рівні моря SLP, який коригується до рівня моря за допомогою іншого методу, у розділі приміток, а не в міжнародно переданій частині коду, в гектопаскалях або мілібарах.[4] Однак у публічних погодних звітах Канади тиск на рівні моря повідомляється в кілопаскалях.[5]

У зауваженнях до погоди США передаються лише три цифри; десяткові точки та одна або дві найбільш значущі цифри опускаються: 1 013,2 гПа (14,695 psi) передається як 132; 1 000 гПа (100 кПа) передається як 000; 998,7 гПа передається як 987 тощо. Найвищий тиск на рівні моря на Землі спостерігається в Сибіру, де Сибірський антициклон часто досягає тиску на рівні моря понад 1 050 гПа (15,2 psi; 31 дюйм рт. ст.), з рекордними максимумами близько до 1 085 гПа (15,74 psi; 32,0 дюйм рт. ст.). Найнижчий вимірюваний тиск на рівні моря знаходиться в центрах тропічних циклонів та торнадо, з рекордно низьким значенням 870 гПа (12,6 psi; 26 дюйм рт. ст.).

Рекорди

ред.

Найвищий відкоригований до рівня моря атмосферний тиск, коли-небудь зареєстрований на Землі (вище 750 метрів), становив 1 084,8 гПа (32,03 дюйм рт. ст.) і був виміряний у Тосонценгелі, Монголія 19 грудня 2001 року.[6] Найвищий відкоригований до рівня моря атмосферний тиск, коли-небудь зареєстрований (нижче 750 метрів), був у місті Агата в Евенкійському автономному окрузі, Росія (66°53' пн, 93°28' сх, висота: 261 м, 856 фут) 31 грудня 1968 року і становив 1 083,8 гПа (32,005 дюйм рт. ст.).[7] Це розрізнення викликане проблемними припущеннями (припущення стандартного градієнта температури) щодо зниження до рівня моря з великих висот.[6]

Мертве море, найнижча точка на Землі, що розташована на 430 метрів (1 410 фут) нижче рівня моря, має відповідно високий типовий атмосферний тиск 1,065 гПа.[8] Рекорд тиску нижче рівня моря становив 1 081,8 гПа (31,95 дюйм рт. ст.) і був встановлений 21 лютого 1961 року.[9]

Найнижчий негативний атмосферний тиск, коли-небудь виміряний (не пов'язаний з торнадо), становив 870 гПа (0,858 атм; 25,69 дюймів рт. ст.), встановлений 12 жовтня 1979 року під час тайфуну Тіп у західній частині Тихого океану. Вимірювання було здійснене за допомогою інструментального спостереження з розвідувального літака.[10]

Вимірювання на основі глибини води

ред.

Один атмосфера (101,325 кПа or 14,7 psi) — це також тиск, спричинений вагою стовпа прісної води заввишки приблизно 10,3 м. Таким чином, водолаз на глибині 10,3 м відчуває тиск близько 2 атмосфер (1 атм повітря плюс 1 атм води). Відповідно, 10,3 м — це максимальна висота, на яку вода може бути піднята за допомогою всмоктування за стандартних атмосферних умов.

Точка кипіння рідин

ред.
 
Кипіння води

Чиста вода кипить при 100 °C (212 °F) за стандартного атмосферного тиску на Землі. Точка кипіння — це температура, при якій тиск пари дорівнює атмосферному тиску навколо рідини.[11] Через це точка кипіння рідин нижча при нижчому тиску і вища при вищому тиску. Тому приготування їжі на великих висотах вимагає коригування рецептів[12] або варіння під тиском. Приблизну висоту можна визначити, вимірявши температуру, при якій кипить вода; в середині 19-го століття цей метод використовували дослідники.[13] Навпаки, якщо хтось бажає випарувати рідину при нижчій температурі, наприклад, під час дистиляції, атмосферний тиск можна знизити за допомогою вакуумного насоса, як у роторному випарнику.

Вимірювання тиску та карти

ред.

Важливим застосуванням знання про те, що атмосферний тиск безпосередньо змінюється з висотою, було визначення висоти пагорбів і гір завдяки надійним приладам вимірювання тиску. У 1774 році Маскелайн підтверджував теорію гравітації Ньютона на горі Шихаллйон у Шотландії, і йому потрібно було точно виміряти висоти на схилах гори. Вільям Рой, використовуючи барометричний тиск, зміг підтвердити визначення висоти Маскелайна; розбіжність становила менше одного метра . Цей метод став і продовжує бути корисним для геодезичних робіт та створення карт.[14]

Барометричний тиск

ред.

Барометричний тиск (англ. barometric (atmospheric) pressure, нім. barometrischer Druck) — те ж саме, що й абсолютний атмосферний тиск.

Див. також

ред.

Джерела

ред.
  1. ↑ Атмосферное давление // Большая советская энциклопедия : у 30 т. / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : «Советская энциклопедия», 1969—1978. (рос.).
  2. ↑ Як атмосферний тиск впливає на людину. Архів оригіналу за 5 березня 2016. Процитовано 5 січня 2016.
  3. ↑ Перишкін А. В. Вимірювання атмосферного тиску. Дослід Отто Герике // Фізика. 7 клас / Є. Н Тихонова. — 16-те вид. — М. : Дрофа, 2013. — С. 190.
  4. ↑ Приклад METAR для CYVR [Архівовано 2019-05-25 у Wayback Machine.]
  5. ↑ Montreal Current Weather, CBC Montreal, Canada, архів оригіналу за 30 березня 2014, процитовано 30 березня 2014
  6. ↑ а б World: Highest Sea Level Air Pressure Above 750 m, World Meteorological Organization's World Weather & Climate Extremes Archive, 19 грудня 2001, архів оригіналу за 17 жовтня 2012, процитовано 15 квітня 2013 [Архівовано 2012-10-13 у Wayback Machine.]
  7. ↑ World: Highest Sea Level Air Pressure Below 750 m, World Meteorological Organization's World Weather & Climate Extremes Archive, 31 грудня 1968, архів оригіналу за 14 травня 2013, процитовано 15 квітня 2013 [Архівовано 2012-10-13 у Wayback Machine.]
  8. ↑ Kramer, MR; Springer C; Berkman N; Glazer M; Bublil M; Bar-Yishay E; Godfrey S (March 1998). Rehabilitation of hypoxemic patients with COPD at low altitude at the Dead Sea, the lowest place on earth (PDF). Chest. 113 (3): 571—575. doi:10.1378/chest.113.3.571. PMID 9515826. Архів оригіналу (PDF) за 29 жовтня 2013. [Архівовано 2013-10-29 у Wayback Machine.]
  9. ↑ Court, Arnold (1969). Improbable Pressure Extreme: 1070 Mb. Bulletin of the American Meteorological Society. 50 (4): 248—50. JSTOR 26252600.
  10. ↑ Chris Landsea (21 квітня 2010). Subject: E1), Which is the most intense tropical cyclone on record?. Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory. Архів оригіналу за 6 December 2010. Процитовано 23 листопада 2010.
  11. ↑ Vapour Pressure, Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu, архів оригіналу за 14 вересня 2017, процитовано 17 жовтня 2012
  12. ↑ High Altitude Cooking, Crisco.com, 30 вересня 2010, архів оригіналу за 7 вересня 2012, процитовано 17 жовтня 2012 [Архівовано 2012-09-07 у Wayback Machine.]
  13. ↑ Berberan-Santos, M. N.; Bodunov, E. N.; Pogliani, L. (1997). On the barometric formula. American Journal of Physics. 65 (5): 404—412. Bibcode:1997AmJPh..65..404B. doi:10.1119/1.18555.
  14. ↑ Hewitt, Rachel, Map of a Nation – a Biography of the Ordnance Survey ISBN 1-84708-098-7

Література

ред.

Посилання

ред.
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Атмосферний_тиск&oldid=44075518