Každý je oboznámený s atmosférickým tlakom, aspoň vďaka lekciám fyziky a predpovedi počasia. Okrem toho sú zaujímavé nuansy vplyvu tlaku na osobu.
Čo je to atmosférický tlak?
Tlak atmosféry - to je tlak plynovej škrupiny našej planéty, atmosféra, ktorá pôsobí na všetky objekty v nej, ako aj zemský povrch. Tlak zodpovedá sile, ktorá pôsobí v atmosfére na jednotku plochy.
Zjednodušene povedané, je to sila, s ktorou vzduch okolo nás pôsobí na povrch Zeme a predmety. Sledovaním zmien atmosférického tlaku možno predpovedať poveternostné podmienky v spojení s inými faktormi.
Prečo a prečo sa vytvára atmosférický tlak?
Špecialisti, ktorí študujú zemskú atmosféru a rôzne meteorologické javy, pozorne monitorujú pohyb vzduchu. Toto je hlavný faktor ovplyvňujúci klimatické podmienky konkrétnej oblasti. Tieto pozorovania umožnili pochopiť, prečo sa vyskytuje atmosférický tlak.
Závažnosť je na vine. Prostredníctvom mnohých experimentov sa dokázalo, že vzduch nie je v žiadnom prípade beztiažový. Skladá sa z rôznych plynov, ktoré majú určitú hmotnosť. Teda sila gravitácie Zeme pôsobí na vzduch, čo prispieva k formovaniu tlaku.
Zaujímavý fakt: všetok vzduch na planéte (alebo celá atmosféra Zeme) váži 51 x 1014 ton
Po celom svete nie je hmotnosť vzduchu rovnaká. V súlade s tým tiež kolíše hladina atmosférického tlaku. V oblastiach s väčšou hmotnosťou vzduchu je vyšší tlak. Ak je menej vzduchu (v takýchto prípadoch sa tiež nazýva zriedkavé), potom je tlak nižší.
Prečo sa mení váha atmosféry? Tajomstvo tohto javu spočíva v ohreve vzduchových hmôt. Faktom je, že k ohrevu vzduchu nedochádza vôbec zo slnečného žiarenia, ale kvôli zemskému povrchu.
Vzduch sa v jeho blízkosti zahreje a stáva sa ľahším. V tomto okamihu sa ochladené prúdy stávajú ťažšie a nižšie. Tento proces stále prebieha. Každý prúd vzduchu má svoj vlastný tlak a jeho rozdiel spôsobuje vietor.
Ako ovplyvňuje atmosférické zloženie tlak?
Atmosféra obsahuje veľké množstvo plynov. Väčšinou je to dusík a kyslík (98%). K dispozícii je tiež oxid uhličitý, neón, argón atď. Atmosféra začína hraničnou vrstvou s hrúbkou 1 až 2 km a končí exosférou v nadmorskej výške asi 10 000 km, kde plynule prechádza do medziplanetárneho priestoru.
Zloženie atmosféry ovplyvňuje tlak v dôsledku hustoty. Každá zložka má svoju vlastnú hustotu. Čím vyššia je výška, tým tenšia je vrstva atmosféry a jej nižšia hustota. Teda tlak klesá.
Meranie atmosférického tlaku
V medzinárodnom systéme jednotiek sa atmosférický tlak meria v pascaloch (Pa). Aj v Rusku sa používajú jednotky ako bar, milimetre ortuti a ich deriváty. Ich použitie je spôsobené prístrojmi, ktorými sa meria tlak - ortuťové barometre. 1 mmHg zodpovedá asi 133 Pa.
Barometre sa dodávajú v dvoch typoch:
- kvapalina;
- mechanický (aneroidný barometer).
Tekuté barometre naplnené ortuťou. Vynález tohto zariadenia je zásluhou talianskeho vedca Evangelisty Torricelliho. V roku 1644 uskutočnil experiment s nádobou, ortuťou a bankou, ktorá s otvorenou dierkou upadla do kvapaliny.
So zmenou tlaku ortuť stúpala alebo klesla do banky. Moderné ortuťové barometre s váhami sa považujú za najpresnejšie, ale nie príliš pohodlné, preto sa používajú na meteorologických staniciach.
Viac bežné aneroidné barometre, Konštrukcia takého zariadenia poskytuje vo vnútri kovovú skrinku so vzácnym vzduchom. Keď tlak klesne, skriňa sa roztiahne. So zvyšujúcim sa tlakom sa krabica zmenšuje a pôsobí na pripojenú pružinu. Pružina poháňa šípku, ktorá zobrazuje úroveň tlaku na stupnici.
Zaujímavý fakt: Existuje štandardná tlaková jednotka (ako aj iné jednotky fyzikálnych veličín). Hlavným štandardom, ktorý čo najpresnejšie zobrazuje absolútny tlak, je Mendelevov ruský výskumný ústav metrologický v Petrohrade.
Atmosférický tlak na ľudí
Normálny atmosférický tlak - Toto je 760 mm Hg alebo 101 325 Pa pri teplote 0 ℃ pri hladine mora (45 ° zemepisnej šírky). Atmosféra navyše pôsobí na každý štvorcový centimeter zemského povrchu so silou 1 033 kg. Hmotnosť tohto vzduchového stĺpca vyvažuje 760 mm vysoký ortuťový stĺpec.
Počas experimentu stanovil Torricelli indikátor 760 mm. Všimol si tiež, že keď je banka naplnená ortuťou, v hornej časti zostáva prázdna. Následne sa tento jav nazval „prázdnota Torricellium“. Potom vedec ešte nevedel, že v priebehu svojho experimentu vytvoril vákuum - to znamená priestor bez akýchkoľvek látok.
Pri štandardnom tlaku 760 mmHg sa človek cíti najpohodlnejšie. Ak vezmete do úvahy predchádzajúce údaje, vzduch tlačí na osobu so silou asi 16 ton. Prečo teda necítime tento tlak?
Faktom je, že vo vnútri tela je tiež tlak. Atmosférickému tlaku sa prispôsobili nielen ľudia, ale aj zástupcovia živočíšneho sveta. Každý orgán bol formovaný a vyvíjaný pod vplyvom danej sily. Keď atmosféra pôsobí na telo, je táto sila rovnomerne rozložená po celom povrchu. Tlak je teda vyrovnaný a my ho necítime.
Norma atmosférického tlaku by sa nemala zamieňať s klimatickou normou. Každý región má svoje vlastné normy pre konkrétny čas v roku. Napríklad obyvatelia Vladivostoku mali šťastie, pretože tam sa priemerný ročný ukazovateľ atmosférického tlaku takmer rovná norme - 761 mm Hg.
A v osadách nachádzajúcich sa v horských oblastiach (napríklad v Tibete) je tlak oveľa nižší - 413 mmHg. Je to kvôli výške asi 5000 m.
Zvýšenie a zníženie tlaku
Keď tlak prekročí značku 760 mm. Hg. Čl. Sa nazýva zväčšený a keď je ukazovateľ menší ako normálny - nízky.
Do 24 hodín sa vyskytne niekoľko zmien atmosférického tlaku. Ráno a večer to stúpa a po 12 hod. Popoludní a večer klesá. K tomu dochádza v dôsledku zmeny teploty vzduchu a podľa toho aj jeho prúdenia.
V zime je najvyšší atmosférický tlak pozorovaný na pevnine, pretože vzduch má nízku teplotu a vysokú hustotu. V lete je pozorovaná opačná situácia - existuje minimálny tlak.
V globálnejšom meradle závisí úroveň tlaku aj od teploty. Zemský povrch sa zohrieva inak: planéta má geoid (skôr ako úplne okrúhly) tvar a otáča sa okolo Slnka. Niektoré zóny sa zahrievajú viac, iné menej. Z tohto dôvodu je atmosférický tlak rozložený zonálne po povrchu planéty.
Vedci rozlišujú 3 pásy, kde prevláda nízky tlak, a 4 pásy s prevládajúcimi maximami. Rovníková zóna sa zohreje najviac, takže stúpa ľahký teplý vzduch a pri povrchu sa vytvára nízky tlak.
U pólov je pravý opak: studený vzduch padá, takže tu je zaznamenaný vysoký tlak. Ak sa pozriete na rozloženie tlaku na povrchu planéty, všimnete si, že sa pásy minima a maxima striedajú.
Okrem toho si musíte pamätať na nerovnomerné zahrievanie oboch hemisfér Zeme počas roka.To vedie k určitému posunu nízkotlakových a vysokotlakových pásov. V lete sa pohybujú na sever av zime na juh.
Vplyv na človeka
Atmosférický tlak má vážny vplyv na ľudské telo. Je to úplne prirodzené, ak vezmeme do úvahy všetky vyššie uvedené skutočnosti, pokiaľ ide o silu, s ktorou vzduch tlačí na naše telo, a protiopatrenia.
Existuje koncept meteorologickej závislosti potvrdený vedou a medicínou. Meteopati sú ľudia, ktorých telo reaguje dokonca na minimálne odchýlky tlaku od normy. Patria sem aj ľudia s niektorými chronickými chorobami (najmä kardiovaskulárnym, nervovým systémom atď.).
Ľudské telo sa vo všeobecnosti dokáže prispôsobiť zmenám klimatických podmienok. Napríklad pri cestovaní do krajiny s úplne odlišnými poveternostnými podmienkami môže trvať niekoľko dní, než sa aklimatizuje.
Významné odchýlky od normy budú zjavné pre absolútne každú osobu. To zahŕňa vysoký aj nízky krvný tlak.
V bežnom živote nedochádza k nárastu atmosférického tlaku na kritickú úroveň, pri ktorej sa zhoršuje pohoda človeka (s výnimkou vyššie uvedeného, závislého od počasia a chronicky chorého). Jeho účinok môžete pociťovať napríklad pri potápaní do veľkých hĺbok.
Nízky atmosférický tlak je nebezpečnejší. Jeho účinok je ľahko cítiť vo vysokých nadmorských výškach. Existuje koncepcia výškovej choroby, pri ktorej sa zvyšuje množstvo oxidu uhličitého. Objem kyslíka v tomto prípade naopak klesá, takže tkanivá tela pociťujú hladovanie kyslíkom. Plavidlá na to rýchlo reagujú a vyvolávajú prudký nárast tlaku v tele.
Cyklón
cyklón - Jedná sa o obrovskú masu vzduchu, ktorá rotuje vo forme víru okolo zvislej osi s priemerom až niekoľko tisíc kilometrov. V strede tohto víru sa pozoruje znížený tlak.
Na severnej pologuli sa atmosférický vír cyklónu otáča proti smeru hodinových ručičiek, na južnej pologuli - v smere hodinových ručičiek. Cyklony sa vyskytujú pravidelne, pretože ich vznik priamo súvisí s rotáciou Zeme. V blízkosti rovníka nie sú žiadne cyklóny.
Cyklóny sa dodávajú v dvoch typoch:
- Tropical. Vyskytujú sa v tropických zemepisných šírkach, líšia sa relatívne malými rozmermi. Vyznačujú sa však obrovskou deštruktívnou silou vetra.
- Extra tropické. Tvarované v polárnych a miernych zemepisných šírkach. Dosiahnite v priemere niekoľko tisíc kilometrov.
Zaujímavý fakt: v tropických cyklónoch sa často pozoruje „búrka“ - je to oblasť asi 20 km v samom strede víru, v ktorej zostáva jasné a pokojné počasie.
Hlavnými charakteristickými znakmi cyklónu sú kolosálna energia, ktorá sa prejavuje vo forme silného vetra, búrok, búrok, nárazov, zrážok. Silným tropickým cyklónom sa poskytujú jedinečné názvy alebo názvy, napríklad Katrina (2005), Nina (1975), Dorian (2019).
Anticyklóna
anticyklóna - Toto nie je iba opak cyklónu. Tento jav má iný mechanizmus výskytu. Vietor sa v oboch pologuli Zeme pohybuje v protiklade k cyklónu.
Anticyklon je oblasť s vysokým tlakom. Vyznačuje sa uzavretými izobármi - sú to čiary, ktoré označujú miesta s rovnakým atmosférickým tlakom.
Anticyklon prináša stabilné poveternostné podmienky vhodné pre ročné obdobie. V lete je pokojné, horúce počasie, v zime mrazivé. Vyznačuje sa malým počtom mrakov alebo ich úplnou neprítomnosťou.
V niektorých oblastiach sa tvoria anticyklony. Napríklad najčastejšie sa vyskytujú na veľkých ľadových masách: v Antarktíde, Grónsku a Arktíde. Nachádza sa aj v trópoch.
Anticyklóny tiež nesú nebezpečenstvo a nepríjemné následky. Môžu prispievať k požiarom, dlhodobému suchu.Pri veľkej absencii vetra vo veľkých mestách sa hromadia škodlivé látky a plyny, čo je obzvlášť akútne pre ľudí s respiračnými chorobami.
Zaujímavý fakt: Blokujú sa cyklóny, ktoré sa tvoria v určitej oblasti a nepohybujú sa nikde. Neprechádzajú však inými vzdušnými masami. Zvyčajne netrvajú dlhšie ako 5 dní, ale pravidelne v európskej časti Ruska anticyklóny trvajú približne mesiac. Naposledy to bolo v roku 2015. Výsledkom sú teplo, sucho, lesné požiare.
Ako sa atmosférický tlak mení s výškou? Vzorcový graf
Atmosférický tlak je priamo závislý od nadmorskej výšky. Čím je vyšší, tým nižší je tlak a naopak. Ak zdvihnete 12 m nad hladinou mora, stĺpec ortuti v barometri sa zníži o 1 mm.
Tlak sa často zobrazuje v hektopascaloch namiesto v mmHg. Št.: 1 mm = 133,3 Pa = 1, 333 hPa. Vzťah medzi výškou a tlakom sa dá zistiť pomocou jednoduchého vzorca:
∆h / ∆P = 12 m / mmHg. st alebo ∆h / ∆P = 9 m / hPa,
kde ∆h je zmena výšky,
∆P - zmena tlaku.
Teda, keď stúpa na 9 metrov, úroveň tlaku klesá o 1 hPa. Tento ukazovateľ sa nazýva barické štádium. Norma atmosférického tlaku je 1013 hPa (môže sa zaokrúhliť na 1000).
Ako tieto údaje použiť na výpočet zmeny tlaku v inej výške? Napríklad pri zdvíhaní 90 m sa tlak zníži o 10 hPa. V tomto prípade sa ukazuje, že keď stúpa na 900 m, tlak klesne na 0.
Hustota vzduchu sa však tiež mení s výškou, a preto, keď dôjde k väčšej vzdialenosti (od 1,5 do 2 km), všetky výpočty sa musia vykonať so zreteľom na tento ukazovateľ.
Graf zmien atmosférického tlaku s nadmorskou výškou jasne ukazuje všetky vyššie uvedené. Má tvar zakrivenej čiary, nie priamky. Pretože hustota atmosféry nie je rovnaká, so zvyšujúcou sa nadmorskou výškou začne tlak klesať pomalšie. Nikdy však nedosiahne nulu, pretože všade je nejaká látka - vo vesmíre nie je vákuum.
Atmosférický tlak v horách
V horách bude tlak napriek tomu nižší. To, ako sa človek zároveň cíti, závisí od výšky, ako aj od ďalších podmienok. Napríklad pri normálnej vlhkosti vzduchu môže stúpanie 3 000 m spôsobiť slabosť a slabý výkon. Je to kvôli nedostatku kyslíka.
Vo vlhkom podnebí sa podobné pocity vyskytujú už v nadmorskej výške 1000 m. Faktom je, že molekuly vody vytesňujú molekuly kyslíka - vo vlhkom vzduchu je to menej. A v suchom podnebí môžete takmer vyliezť až na 5 000 metrov.
Rôzne výšky a ich účinky:
- 5 km - pocit nedostatku kyslíka.
- 6 km je maximálna výška, v ktorej sa nachádzajú trvalé sídla.
- 8,9 km - výška Everestu. Voda vrie pri teplote + 68 ℃. Na krátku dobu môžu byť na tejto úrovni vyškolení ľudia.
- 13,5 km - bezpečné zostať iba v prítomnosti čistého kyslíka. Maximálna povolená výška, pri ktorej môžete zostať bez osobitnej ochrany.
- 20 km - výška neprijateľná pre ľudí. Iba v uzavretej kabíne.