Цифры повышенного атмосферного давления
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 17 июля 2019;
проверки требуют 6 правок.
Атмосфе́рное давле́ние — давление атмосферы, действующее на все находящиеся в ней предметы и на земную поверхность, равное модулю силы, действующей в атмосфере, на единицу площади поверхности по нормали к ней[1]. В покоящейся стационарной атмосфере давление равно отношению веса вышележащего столба воздуха к площади его поперечного сечения. Атмосферное давление является одним из термодинамических параметров состояния атмосферы, оно изменяется в зависимости от места и времени[2]. Давление — величина скалярная, имеющая размерность L−1MT−2, измеряется барометром.
Единицей измерения в Международной системе единиц (СИ) является паскаль (русское обозначение: Па; международное: Pa). Кроме того, в Российской Федерации в качестве внесистемных единиц давления допущены к использованию бар, миллиметр ртутного столба, миллиметр водяного столба, метр водяного столба, килограмм-сила на квадратный сантиметр и атмосфера техническая[3]. Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 °C, называется нормальным атмосферным давлением (101 325 Па)[2].
История[править | править код]
Традиционно считалось, что всасывающие насосы работают из-за того, что «природа боится пустоты». Но голландец Исаак Бекман в тезисах своей докторской диссертации, защищенной им в 1618 году, утверждал: «Вода, поднимаемая всасыванием, не притягивается силою пустоты, но гонима в пустое место налегающим воздухом» (Aqua suctu sublata non attrahitur vi vacui, sed ab aere incumbentein locum vacuum impellitur).
В 1630 году генуэзский физик Балиани написал письмо Галилею о неудачной попытке устроить сифон для подъема воды на холм высотою примерно 21 метр. В другом письме Галилею (от 24 октября 1630 года) Балиани предположил, что подъем воды в трубе обусловлен давлением воздуха.
Наличие атмосферного давления привело людей в замешательство в 1638 году, когда не удалась затея герцога Тосканского украсить сады Флоренции фонтанами — вода не поднималась выше 10,3 метров. Поиски причин этого и опыты с более тяжёлым веществом — ртутью, предпринятые Эванджелистой Торричелли, привели к тому, что в 1643 году он доказал, что воздух имеет вес[5]. Совместно с В. Вивиани, Торричелли провёл первый опыт по измерению атмосферного давления, изобретя первый ртутный барометр — стеклянную трубку, в которой нет воздуха. В такой трубке ртуть поднимается на высоту около 760 мм[6].
Изменчивость и влияние на погоду[править | править код]
На земной поверхности атмосферное давление изменяется время от времени и от места к месту. Особенно важны определяющие погоду непериодические изменения атмосферного давления, связанные с возникновением, развитием и разрушением медленно движущихся областей высокого давления (антициклонов) и относительно быстро перемещающихся огромных вихрей (циклонов), в которых господствует пониженное давление. Отмечены колебания атмосферного давления на уровне моря в пределах 641 — 816 мм рт. ст.[7] (в центральной части смерча давление падает и может достигать значения 560 мм ртутного столба)[8].
На картах атмосферное давление изображается с помощью изобар — изолиний, соединяющих точки с одинаковым приземным атмосферным давлением, обязательно приведенным к уровню моря[9].
Атмосферное давление — очень изменчивый метеоэлемент. Из его определения следует, что оно зависит от высоты соответствующего столба воздуха, его плотности, от ускорения силы тяжести, которая меняется от широты места и высоты над уровнем моря.
1 Па = 0,0075 мм рт. ст., или 1 мм рт. ст. = 133,3 Па
Стандартное давление[править | править код]
В химии стандартным атмосферным давлением с 1982 года по рекомендации IUPAC считается давление, равное 100 кПа[10].
Атмосферное давление является одной из наиболее существенных характеристик состояния атмосферы. В покоящейся атмосфере давление в любой точке равно весу вышестоящего столба воздуха с единичным сечением.
В системе СГС 760 мм рт. ст. эквивалентно 1,01325 бар (1013,25 мбар) или 101 325 Па в Международной системе единиц (СИ).
Барическая ступень[править | править код]
Высота, на которую надо подняться или опуститься, чтобы давление изменилось на 1 гПа (гектопаскаль), называется «барической (барометрической) ступенью». Барической ступенью удобно пользоваться при решении задач, не требующих высокой точности, например, для оценки давления по известной разности высот. Считая, что атмосфера не испытывает существенного вертикального ускорения (то есть находится в квазистатическом состоянии), из основного закона статики получаем, что барическая ступень равна:
При температуре воздуха 0 °C и давлении 1000 гПа, барическая ступень равна 8 м/гПа. Следовательно, чтобы давление уменьшилось на 1 гПа, нужно подняться на 8 метров.
С ростом температуры и увеличением высоты над уровнем моря она возрастает (в частности, на 0,4 % на каждый градус нагревания), то есть она прямо пропорциональна температуре и обратно пропорциональна давлению. Величина, обратная барической ступени, — вертикальный барический градиент, то есть изменение давления при поднятии или опускании на 100 метров. При температуре 0 °C и давлении 1000 гПа он равен 12,5 гПа.
Изменения давления с высотой[править | править код]
С высотой атмосферное давление уменьшается. Например, горная болезнь начинается на высоте около 2-3 км, а атмосферное давление на вершине Эвереста составляет примерно 1/4 от показателя на уровне моря.
В стационарных условиях атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты, поскольку оно создаётся лишь вышележащим слоем атмосферы. Зависимость давления от высоты описывается барометрической формулой[11].
Уравнение статики выражает закон изменения давления с высотой:
где: — давление, — ускорение свободного падения, — плотность воздуха, — толщина слоя. Из основного уравнения статики следует, что при увеличении высоты () изменение давления отрицательное, то есть давление уменьшается. Строго говоря, основное уравнение статики справедливо только для очень тонкого (бесконечно тонкого) слоя воздуха . Однако на практике оно применимо, когда изменение высоты достаточно мало по отношению к приблизительной толщине атмосферы.
Приведение к уровню моря[править | править код]
Многие метеостанции рассылают так называемые «синоптические телеграммы», в которых указывается давление, приведённое к уровню моря (см. КН-01, METAR). Это делается для того, чтобы давление было сравнимо на станциях, расположенных на разных высотах, а также для нужд авиации. Приведённое давление используется также и на синоптических картах.
При приведении давления к уровню моря используют сокращенную формулу Лапласа:
То есть, зная давление и температуру на уровне , можно найти давление на уровне моря .
Вычисление давления на высоте по давлению на уровне моря и температуре воздуха :
где — давление Па на уровне моря [Па];
— молярная масса сухого воздуха, M = 0,029 кг/моль;
— ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²;
— универсальная газовая постоянная, R = 8,31 Дж/моль·К;
— абсолютная температура воздуха, К, , где — температура Цельсия, выражаемая в градусах Цельсия (обозначение: °C);
— высота, м.
На небольших высотах каждые 12 м подъёма уменьшают атмосферное давление на 1 мм рт. ст. На больших высотах эта закономерность нарушается[5].
Более простые расчёты (без учёта температуры) дают:
где — высота в километрах.
Измерения и расчёт показывают в полном согласии, что при подъёме над уровнем моря на каждый километр давление будет падать на 0,1 долю; то же самое относится и к спуску в глубокие шахты под уровень моря — при опускании на один километр давление будет возрастать на 0,1 своего значения.
Речь идёт об изменении на 0,1 от значения на предыдущей высоте. Это значит, что при подъёме на один километр давление уменьшается до 0,9 (точнее 0,87[прим 1]) от давления на уровне моря.
В прогнозах погоды и сводках, распространяемых для населения через интернет и по радио, используется неприведённое давление, то есть, фактическое давление на уровне местности.
См. также[править | править код]
Видеоурок: атмосферное давление
- Фактическая погода
- Атмосфера
- Разгерметизация
Примечания[править | править код]
Источники[править | править код]
Сноски[править | править код]
- ↑ Формула предполагает температуру одинаковой на всех высотах. На самом же деле температура атмосферы меняется с высотой по довольно сложному закону. Тем не менее формула даёт неплохие результаты, и на высотах до 50-100 километров ею можно пользоваться. Так, нетрудно определить, что на высоте Эльбруса — около 5,6 км — давление упадёт примерно вдвое, а на высоте 22 км (рекордная высота подъёма стратостата с людьми) давление упадёт до 50 мм рт. ст.
Литература[править | править код]
- Хргиан А. Х. Физика атмосферы. — 2 изд. — М., 1958.
- Бургесс Э. К границам пространства, пер. с англ.. — М.: Изд. иностранной литературы, 1957. — 223 с.
Ссылки[править | править код]
- Медиафайлы по теме Атмосферное давление в Викискладе
- Атмосферное давление // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- График изменения атмосферного давления при изменении высоты
Источник
Примерно третья часть населения нашей планеты чувствительно реагирует на изменения окружающей среды. Больше всего на самочувствие человека влияет атмосферное давление – притяжение воздушных масс к Земле. Какое атмосферное давление считается нормальным для человека – это зависит от местности, в которой он пребывает подавляющую часть времени. Каждому комфортными будут казаться привычные для него условия.
Что такое атмосферное давление
Планету опоясывает воздушная масса, которая под влиянием гравитации давит на любой предмет, включая человеческое тело. Сила называется давлением атмосферы. На каждый квадратный метр давит столб воздуха весом примерно 100000 кг. Измерение атмосферного давления производится специальным прибором – барометром. Измеряется в паскалях, миллиметрах ртутного столба, миллибарах, гектопаскалях, атмосферах.
Норма атмосферного давления составляет 760 мм рт. ст., или 101 325 Па. Открытие явления принадлежит известному физику Блезу Паскалю. Ученый сформулировал закон: на одинаковом расстоянии от центра земли (не имеет значения, в воздухе, на дне водоема) абсолютное давление будет одинаковым. Он же первый предложил измерять высоты методом барометрического выравнивания.
Нормы атмосферного давления по регионам
Узнать, какое атмосферное давление считается нормальным для здорового человека, невозможно – нет однозначного ответа. По разным регионам земного шара воздействие неодинаково. В пределах относительно небольшой площади эта величина может заметно различаться. Например, в Средней Азии стандартными считаются слегка повышенные цифры (в среднем 715-730 мм рт. ст.). Для средней полосы России нормальное атмосферное давление равно 730-770 мм рт. ст.
Показатели связаны с приподнятостью поверхности над уровнем моря, направлением ветра, влажности и температуры окружающей среды. Теплый воздух весит меньше, чем холодный. Над областью с повышенной температурой или влажностью сжатие атмосферы всегда меньше. Люди, живущие в высокогорных районах, не чувствительны к таким показателям барометра. Их организм формировался в этих условиях, и все органы прошли соответствующую адаптацию.
Как давление влияет на людей
Идеальной считается величина 760 мм рт. ст. Что же ждет при колебаниях ртутного столба:
- Изменение оптимальных показателей (до 10 мм/ч) уже приводит к ухудшению самочувствия.
- При резком повышении, понижении (в среднем на 1 мм/ч) даже у здоровых людей отмечается значительное ухудшение самочувствия. Появляется головная боль, тошнота, потеря работоспособности.
Метеозависимость
Чувствительность человека к условиям погоды – смене ветра, геомагнитным бурям – называют метеозависимостью. Влияние атмосферного давления на артериальное давление человека до конца еще не изучено. Известно, что при смене погодных условий создаётся внутреннее напряжение внутри сосудов и полостей организма. Метеозависимость может быть выражена:
- раздражительностью;
- болями различной локализации;
- обострением хронических болезней;
- общим ухудшением самочувствия;
- проблемами с сосудами.
В большинстве случаев от метеозависимости страдают люди со следующими заболеваниями:
- атеросклероз;
- болезни дыхательных путей;
- нарушения обмена веществ;
- гипо- и гипертония.
Реакция на повышенное давление
Снижение показателей барометра хотя бы на 10 единиц (770 мм рт. ст. и ниже) оказывает негативное влияние на здоровье. Особенно страдают от погодных изменений люди с давними заболеваниями сердечно-сосудистой и пищеварительной системы. Медики в такие дни рекомендуют снизить физические нагрузки, меньше бывать на улице, не злоупотреблять тяжелой пищей и алкоголем. Среди основных реакций:
- гипотония;
- ощущение заложенности слуховых проходов;
- уменьшение количества лейкоцитов в крови;
- снижение активности перистальтики кишечника;
- нарушение функциональности сердечно-сосудистой системы;
- слабая способность к концентрации внимания.
Реакция на пониженное атмосферное давление
Понижение сдавливания атмосферы до 740 мм и меньше вызывает противоположные сдвиги в организме. В основе всех неблагоприятных изменений лежит кислородное голодание. Создается разрежение воздуха, низкое процентное содержание молекул кислорода: становится тяжелее дышать. Возникают:
- гипертония;
- проблемы с сердцем;
- увеличение лейкоцитов;
- мигрени;
- одышка;
- усиление пульса;
- упадок сил.
Видео
Атмосферное давление
Внимание! Информация, представленная в статье, носит ознакомительный характер. Материалы статьи не призывают к самостоятельному лечению. Только квалифицированный врач может поставить диагноз и дать рекомендации по лечению, исходя из индивидуальных особенностей конкретного пациента.
Нашли в тексте ошибку? Выделите её, нажмите Ctrl + Enter и мы всё исправим!
Комментарии для сайта Cackle
Источник
Самочувствие некоторых людей зависит от погоды. При нормальном атмосферном давлении их состояние остается стабильным, но при любых изменениях наблюдается его ухудшение.
Что такое атмосферное давление?
Давление атмосферное – это масса воздуха, давящая на человеческое тело. Средний показатель – 1,033 на 1 см³. Из этого следует, что каждую минуту массу организма контролируют 10-15 т газообразного вещества.
Нормальное значение – 1013,25 мбар или 760 мм рт. ст. В таких условиях организм не подвержен никаким негативным воздействиям.
От чего оно зависит?
Показатель давления не имеет стабильности. Он меняется каждый день в зависимости от расположения местности над уровнем моря, рельефа, климата, погодных условий. Существуют и другие факторы, от чего зависит атмосферное давление. Эти колебания невозможно заметить. Например, в ночное время столбик барометра увеличивается на 1-2 деления.
Несущественные изменения не оказывают влияния на состояние здоровья человека. Если же перепады достигают 5-10 единиц, происходит ухудшение самочувствия. Кроме того, существенные скачки давления могут стать причиной летального исхода.
Измерение атмосферного давления
Давление атмосферы измеряется с помощью термогигрометров и барометров. С этой целью применяются такие измерительные единицы:
- мм рт. ст. (миллиметры ртутного столба);
- Паскали;
- бары;
- кгс/см²;
- атмосферы.
Какое атмосферное давление считается нормальным для человека?
Стандартным считается показатель в 760 мм. рт. ст. Эти нормы для человека могут отличаться в зависимости от условий проживания. Например, в Мехико давление не поднимается выше 570 мм рт. ст., т.к. столица Мексики находится высоко над уровнем моря. Люди, которые проживают в этой местности, сложно переносят другие условия. Из этого следует, что нормальный атмосферный показатель давления индивидуален для каждого региона и определяется привычной средой.
Какое влияние оно оказывает на человека?
Атмосферное и артериальное давление имеет тесную взаимосвязь. Уменьшение значений барометра приводит к возникновению таких отрицательных проявлений:
- нарушение дыхания;
- уменьшение частоты сердечных сокращений;
- апатия и чувство сонливости;
- уменьшение артериального давления;
- повышенная утомляемость;
- головные боли;
- головокружение;
- подташнивание;
- пищеварительные расстройства;
- нарушение концентрации внимания.
В категории риска находятся люди с патологиями респираторной системы и гипотонией. Их состояние в таких условиях ухудшается. Если никаких отрицательных изменений не наблюдается, то такое атмосферное давление считается нормальным для человека.
Повышенный показатель АД тоже может вызвать нарушение самочувствия. В таком случае признаки будут отличаться:
- головокружение;
- гул в ушах;
- увеличение артериального давления;
- ощущение пульсации в области висков;
- покраснение кожи лица;
- учащение сердечного ритма;
- “искорки” перед глазами;
- головная боль;
- позывы к рвоте.
В условиях повышенных показателей барометра часто происходят инфаркты и инсульты. Людям, склонным к метеозависимости, медицинские специалисты рекомендуют в этот период избегать стрессов и активной деятельности.
Что такое метеозависимость?
Если ртуть за 3 часа проходит более 1 деления барометра, это вызывает существенный стресс даже для здорового организма. Подобные скачки проявляются в виде усталости, сонливости и мигрени. Метеозависимостью называется чувствительность людей к изменению погодных условий. С этой проблемой сталкивается около 1/3 населения планеты. В группу риска входят люди с патологиями респираторной, нервной и сердечно-сосудистой систем, а также пожилые пациенты.
Чтобы минимизировать отрицательное воздействие метеоциклона, необходимо придерживаться таких рекомендаций:
- Даже если в местности преобладает нормальное атмосферное значение, нужно регулярно проходить врачебные консультации. При этом под рукой всегда необходимо иметь назначенные доктором медикаменты.
- Для отслеживания погодных изменений рекомендуется приобрести барометр. Так можно своевременно принять меры для минимизации дискомфорта.
- Перед ожидаемыми погодными изменениями ложиться спать рекомендуется раньше привычного времени. Полноценный сон длится 8 часов. Это позволяет добиться максимального восстанавливающего действия.
- Людям с метеозависимостью также важно питаться по графику. При этом рацион должен быть сбалансированным. В него нужно включить как можно больше продуктов, в составе которых содержится много кальция, магния, калия.
- Дополнительно можно употреблять витаминные комплексы, особенно осенью и весной.
- Прогулки на улице и умеренные физические нагрузки укрепляют сердечную мышцу.
- Следует избегать стрессов. Отложить домашние дела лучше, чем истощить организм перед приближающимся метеоциклоном.
- Позитивный лад. Если у человека угнетен эмоциональный фон, это подпитывает заболевание.
- Предметы гардероба из синтетики и меха формируют статическое электричество, которое может ухудшать состояние у метеозависимых людей.
- Люди, работающие в высотках, гораздо чаще других страдают от климатических изменений. Если есть возможность, то лучше взять отгул. Если самочувствие ухудшается часто, рекомендуется сменить работу.
- Продолжительный метеоциклон предрекает дискомфортные ощущения на 2-3 дня. По возможности на этот период лучше уехать в более спокойную местность.
Также следует понимать, что метеозависимость обладает вторичным характером. Климатические условия только обнажают уязвимые места организма. Например, если у человека нет проблем с костями и суставами, они не будут болеть при повышении или изменении артериального давления.
Нормы давления в разных регионах страны
Атмосферное давление в разных областях государства отличается. При этом жители горной местности невосприимчивы к перепадам температуры и влажности, т.к. они выросли в таких условиях и адаптировались к ним.
Таблица “Норма атмосферного давления для регионов России”
Россия – большое государство, поэтому в разных регионах есть своя норма атмосферного показателя. Существует климатическая карта, на которой отображены средние значения.
Отклонения в значении давления по российским регионам отражены в таблице.
| Регион | Значение за 12 месяцев (мм рт. ст.) | Предельные отклонения (мм рт. ст.) |
|---|---|---|
| Приморский | 755 | 765,5 |
| Тюменский | 770,5 | 774,5 |
| Пермский | 744,5 | 750,5 |
| Челябинский | 740,5 | 755,5 |
| Свердловский | 738 | 754,5 |
| Ижевский | 746,5 | 752,5 |
| Ростовский | 740,5 | 747,5 |
| Тульский | 746,5 | 754,5 |
| Ярославский | 736 | 757,5 |
| Самарский | 752,5 | 759,5 |
| Ленинградский | 754 | 761,5 |
| Московский | 747,5 | 754,5 |
Источник
