Атмосферное давление

      Атмосфера - воздушная оболочка вокруг Земли, простирающаяся на высоту нескольких тысяч километров. Вследствие действия силы тяжести воздушный слой, прилегающий к Земле, сжат больше всего и передает производимое на него давление по всем направлениям. В результате этого земная поверхность и тела, находящиеся на ней, испытывают атмосферное давление. Впервые измерил атмосферное давление итальянский физик Торричелли с помощью стеклянной трубки, запаянной с одного конца и заполненной ртутью (см. рис.).

       Давление в  трубке на уровне аа создается силой тяжести столба ртути высотой h = 760 мм, в тоже время на поверхность ртути в чашке действует атмосферное давление. Эти давления уравновешивают друг друга. Так как в верхней части трубки после опускания ртутного столба осталось безвоздушное пространство, то, измерив высоту столба можно определить численное значение атмосферного давления по формуле: р =                = 9,8 Н/кг Ч 13 600 кг/м ³ Ч 0,76 м = 101 300 Па = 1013 ГПа. Атмосферное давление определяется как сила, действующая на единицу площади, вызванная весом воздуха над этой поверхностью. На диаграмме, расположенной ниже, давление на точку "Х" увеличивается с увеличением веса воздуха над ней, и наоборот, давление на точку "Х" уменьшается при уменьшении веса воздуха над ней.

      Рассмотрим  этот процесс на языке молекул  воздуха. Если число молекул воздуха  над поверхностью увеличивается, то, соответственно, большее число молекул вызывает давление на эту поверхность и, следовательно, давление возрастает. Аналогично, уменьшение числа молекул воздуха над поверхностью вызовет уменьшение давления. Атмосферное давление определяется с помощью прибора, который называется "барометром", вот почему атмосферное давление также называют барометрическим.

      Воздух, окружающий Землю, имеет значительную массу и поэтому оказывает  давление на земную поверхность. Нормальным атмосферным давлением называется давление столба ртути высотой 760 мм сечением в 1 см² при температуре О °С на уровне моря на широте 45°. Атмосферное давление раньше измеряется в мм рт. ст., миллибарах (мб); 1 мб представляет давление силой в 10³ дин на 1 см . В настоящее время в системе СИ давление измеряется в паскалях (Па) (давление силой 1 ньютон на 1м²), а в метеорологии — в гектопаскалях (гПа) (1 гПа=100 Па). 1 миллибар численно равен 1 гектопаскалю, поэтому в практической метеорологии применяются обе величины. Давление в 760 мм рт. ст. равно 1013,25 гПа. Для измерения давления используют ртутный чашечный барометр на стационарах и барометр-анероид в полевых условиях.

      Давление  атмосферы непрерывно изменяется по вертикали и в горизонтальном направлении. По мере увеличения высоты места давление понижается, так как  уменьшается столб воздуха и  его плотность. Высота, на которую надо подняться или опуститься, чтобы давление изменилось на 1 гПа, называется барической (барометрической) ступенью. У земной поверхности при давлении 1000 гПа и температуре 0°С она равна 8 м/гПа. С ростом температуры и увеличением высоты над уровнем моря она возрастает, т. е. она прямо пропорциональна температуре и обратно пропорциональна давлению. Величина, обратная барической ступени, — вертикальный барический градиент, т. е. изменение давления при поднятии или опускании на 100 метров. При температуре О °С и давлении 1000 мб он равен 12,5 гПа.

      Изменение давления на уровне моря показывается с помощью изобар — линий на карте, соединяющих точки с одинаковым приземным атмосферным давлением, обязательно приведенным к уровню моря. 

      Факторы, влияющие на атмосферное давление:

      Приборами для измерения атмосферного давления являются ртутный барометр и барометранероид. Принцип действия последнего основан на сжатии пустотелой гофрированной металлической коробочки и передачи ее деформации через систему рычагов на стрелку-указатель. Барометр-анероид имеет две шкалы: внутренняя проградуирована в мм рт. ст. (1 мм рт. ст. = 133,3 Па), внешняя - в килопаскалях. Знание атмосферного давления весьма важно для предсказания погоды на ближайшие дни. Тропосфера (нижний слой атмосферы) представляет собой благодаря диффузии однородную смесь азота, кислорода, углекислого газа и паров воды. Эта смесь газов и поддерживает нормальную жизнедеятельность всего живого на Земле. Вредные выбросы в атмосферу загрязняют окружающую среду. Например, авария на Чернобыльской АЭС, аварии на атомных подводных лодках, выбросы в атмосферу промышленных предприятий и т.п.