Атмосферное давление

Давление, температура и плотность — важнейшие характеристики любого газа, в том числе и воздуха, составляющего атмосферу.  Любой газ, заключённый в сосуд, давит на его стенки. Это происходит потому, что молекулы газа двигаются и создают давление — действуют с определённой силой на стенки сосуда. Когда температура повышается, а объём газа не меняется, скорость движения молекул увеличивается и давление растёт.

На стены комнаты, в которой мы находимся, тоже давит воздух. Если комната не очень плотно закрыта и воздух поступает через окна и щели, давление внутри и снаружи легко выравнивается. Поэтому давление внутри комнаты почти не отличается от давления под открытым небом. Если вообразить какой-то объём воздуха внутри атмосферы, то и его со всех сторон тоже будут «бомбардировать» молекулы газов, находящиеся вне этого объёма. Получается, что в любой точке атмосферы или на земной поверхности имеется определённая величина атмосферного давления, равная весу вышележащего столба воздуха.

Атмосферное давление выражают в граммах на см2 или в килограммах на м2. На уровне моря давление воздуха составляет около 1 кг 33 г на 1 см2. Представьте, что вы загораете на морском берегу, растянувшись на песке. Если площадь вашего тела примерно равна 1 м2, то воздух давит на вас с силой около 10 тонн! Но человек, как и любой другой организм, не чувствует этого, поскольку атмосферное давление уравновешивается внутренним.

С высотой давление уменьшается. Например, на высоте 5 км оно почти в 2 раза ниже, чем на уровне моря, а на уровне 10 км — почти в 4 раза.

Атмосферное давление измеряют с помощью ртутного барометра, в котором давление столба ртути уравновешивается атмосферным давлением. Запаянную с одного конца стеклянную трубочку опускают свободным концом в сосуд с ртутью. Столбик ртути поднимается и опускается в зависимости от изменения давления воздуха на открытую ртуть в сосуде. По специальной шкале определяют величину атмосферного давления. Среднее давление на уровне моря около 760 мм ртутного столба.

В барометрах-анероидах давление измеряют, основываясь на деформациях пустой металлической коробочки. Упругие стенки коробочки реагируют на изменения атмосферного давления, а соединённая с ними стрелка показывает величину давления. Атмосферное давление измеряют также в миллибарах и гектопаскалях.

Воздух находится в постоянном движении, его масса над определённой точкой поверхности непрерывно меняется, давление повышается там, где воздуха становится больше, и понижается там, откуда воздух уходит. Главная причина движения воздуха — изменение его температуры. Нагреваясь от поверхности Земли, воздух расширяется и поднимается вверх, растекаясь в стороны, в результате у поверхности Земли давление понижается. Охлаждаясь над холодной поверхностью, воздух уплотняется и опускается вниз; в верхних слоях плотность уменьшается, и туда устремляется воздух со стороны. Количество воздуха увеличивается, и давление над холодной поверхностью возрастает.

Широтная зональность атмосферного давления

В целом на земном шаре формируется несколько поясов атмосферного давления. На экваторе, интенсивно нагреваемом Солнцем, оно постоянно понижено. Здесь нагретый от земной поверхности воздух поднимается и растекается к тропическим широтам. На высоте он охлаждается, опускается вниз, создавая в тропиках области повышенного давления.

Над полюсами температура постоянно низкая, здесь холодный воздух опускается и уплотняется, в эти районы поступает воздух из умеренных широт. Над полюсами устанавливается высокое давление, а над умеренными широтами — низкое.

Пояса высокого и низкого давления не распределяются над поверхностью Земли ровными полосами, потому что материки и океаны, по-разному поглощающие и отдающие солнечное тепло, располагаются на земном шаре неравномерно. К тому же земная ось наклонена к плоскости орбиты нашей планеты и полушария нагреваются неодинаково. Поэтому зоны атмосферного постоянно смещаются.

В умеренных широтах зимой над сушей воздух холоднее, чем над океаном (суша быстрее нагревается, но и быстрее остывает), поэтому давление над сушей выше, чем над океаном. Летом океан нагревается медленнее, и над сушей давление ниже, чем над океаном. В тропических широтах, где суша весь год теплее океана, такое смещение областей давления может и не наблюдаться. Во-вторых, смещение областей давления связано со смещением температур в Северном и Южном полушариях. В результате наклона земной оси летом области давления смещены к северу, зимой — к югу.

Вывод:

Атмосферное давление — это сила, с которой воздух давит на земную поверхность и на поверхность всех находящихся в нем тел, и она равна весу вышележащего столба воздуха. Высота атмосферного слоя различна:  в горах она меньше, на уровне моря — выше. Соответственно, и давление в горах ниже чем на уровне моря. В среднем на уровне моря атмосферное давление равно 10334 кг на 1м2. Также атмосферное давление не является постоянным и зависит главным образом от изменений температуры и  от восходящих и нисходящих потоков воздуха, связанных с общей циркуляцией воздуха в атмосфере. Нормальным атмосферным давлением называется давление, уравновешиваемое весом ртутного столба высотою 760 мм.