Повышенное атмосферное давление в мм ртутного столба
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
Давление (атмосферное) является физической величиной выражающей, с какой силой давят воздушные массы на землю и все что на ней находится. Для каждого региона показатели ртутного столба разные, так как на них оказывают влияние — высота над уровнем моря, влажность воздуха и температура воздушных масс.
Организм человека приспосабливается к значениям давления в проживаемом климатическом поясе. Если происходят изменение показателя в большую или меньшую сторону (переезд в другой регион, смена погоды, путешествие в горы), то отклонения от нормы могут вызвать нарушение самочувствия.
Что такое атмосферное давление?
Земля окружена атмосферой, которая состоит из нескольких слоев и выполняет защитные функции (ограждает от вредных излучений, поддерживает нужный состав в воздухе, а также удерживает все живые и неживые вещества на планете путем оказания давления).
Для определения величины атмосферного давления используется несколько единиц (мм рт. ст., Паскали, миллибары). Сутью данных показателей является отображение величины оказываемого давления атмосферой на определенный участок поверхности. Человек не ощущает атмосферное давление (при нормальных показателях), так как оно уравновешивается жидкостью находящейся внутри организма.
Нормы атмосферного давления в разных регионах России
Давление ртутного столба (норма зависит от климатической зоны) варьируется от региона, где производится замер показателя. Человек адаптируется к тому значению, где проживает. Поэтому при перемене места жительства с другими климатическими условиями, часто происходит ухудшение самочувствия.
Показатели атмосферного давления в мм рт. ст. в крупных регионах России:
| Названия регионов | Средние показатели за год | Максимальные отклонения |
| Ижевский | 747 | 753 |
| Ленинградский | 755 | 762 |
| Московский | 748 | 755 |
| Пермский | 745 | 751 |
| Приморский | 755 | 766 |
| Ростовский | 741 | 748 |
| Самарский | 753 | 760 |
| Свердловский | 738 | 755 |
| Тульский | 747 | 755 |
| Тюменский | 771 | 775 |
| Челябинский | 741 | 756 |
| Ярославский | 736 | 758 |
В зависимости от сезона года показатель давления может изменяться в большую или меньшую сторону.
Изменчивость давления воздуха в зависимости от высоты рельефа и других условий
При измерении показателя давления следует учитывать влияние основных факторов:
- высота над уровнем моря. При нахождении в одной точке по географическим параметрам, но на разной высоте, значение давления будет изменяться в следующие стороны — при подъеме выше уровня моря давление будет снижаться, а при опускании повышаться;
- показатель температуры. При показателе температуры выше 0 градусов атмосферное давление будет понижаться. При температуре ниже 0 градусов атмосферное давление повысится;
- уровень влажности. Повышенное содержание жидкости в воздухе является причиной повышения давления. В сухую погоду показатель давления падает.
В статье приведена норма давления ртутного столба.
Поэтому летом в ночное время суток (когда температура понижается и увеличивается влажность) показатель давления увеличивается. Основной причиной изменения показателей является перемена плотности воздуха от влияния данных параметров.
Нормальное для человека давление воздушного столба в мм ртутного столба и паскалях
Давление ртутного столба (норма измерена на уровне моря в Париже при температуре воздуха в 15 градусов) в 760 мм рт. ст. или 101,3 кПа является эталоном нормального показателя. Но данное значение является условным при сравнении его влияния на состояние человека. Так как организм приспосабливается к тому показателю, который преобладает в течение года в регионе проживания человека.
Влияние перепадов атмосферного давления на людей
Организм человека подстраивается на показатель давления, который преобладает в данном климатическом поясе. В результате системы и органы функционируют в нормальном ритме.
Но при изменении значения происходит перестройка в организме, которая сопровождается следующими отклонениями:
- головные боли в области висков, головокружения и обмороки;
- быстрый упадок сил;
- повышенная раздражительность из-за головных болей и усталости;
- депрессия или беспокойство без причины;
- ухудшение дыхания (ощущается нехватка воздуха);
- нарушение ритмичности сердечных сокращений и боли в области сердца;
- понижение/повышение уровня артериального давления;
- ухудшение зрения и «мушки» перед глазами из-за повышения внутриглазного давления;
- нарушение циркуляции крови, сопровождаемое онемением конечностей;
- боли в суставах. Вызвано нарушением кровоснабжения;
- тошнота и снижение аппетита;
- шум и гул в ушах;
- нарушение деятельности органов ЖКТ;
- ухудшения внимания;
- сонливость.
Ухудшения самочувствия отмечается при перепадах атмосферного давления от 5 единиц.
Суточные колебания в 1-2 деления не оказывают влияния на функционирование организма. Изменения развиваются вследствие нарушения движения жидкости в организме, что приводит к сбою в работе всех систем и замедлению метаболизма. Если данные отклонения в организме происходят у человека даже при малых изменениях показателя давления и регулярно, то диагностируется метеозависимость.
Группы риска
Давление (атмосферное) может вызвать нарушение состояния даже у здоровых людей, если показатель ртутного столба поднялся или опустился более чем на 3 деления в течение 1-3 часов. После возвращения атмосферного давления в норму самочувствие стабилизируется.
Диагноз метеозависимость диагностируется чаще у следующих групп людей:
- мужчины и женщины преклонного возраста. Их организм уже не может быстро перестраиваться под перепады атмосферного давления;
- женщины в период вынашивания ребенка. В данный период силы организма направлены на сохранение беременности и развитие плода. В результате беременные ощущают даже малые перепады давления;
- дети до 3-5 лет. Их организм еще только учится реагировать на погодные изменения;
- подростки во время перестройки гормонов. В данный период организм чувствителен не только к колебаниям давления, нарушается психоэмоциональное равновесие и ослаблена иммунная система;
- период климакса. Организм снова проходит гормональную перестройку и чувствителен к любым изменениям внутри и снаружи;
- люди с болезнями почек. Данное заболевание вызывает нарушение водного состава в организме, что вызывает повышенную чувствительность к колебаниям давления;
- аллергики и астматики. Метеозависимость вызвана снижением иммунитета;
- пациенты с болезнями сердечно-сосудистой системы и страдающие от перепадов артериального давления;
- люди с наличием хронических патологий опорно-двигательного аппарата;
- пациенты с психологическими отклонениями;
- люди с хроническими Лор-заболеваниями.
Люди проживающие в больших городах с плохой экологической обстановкой больше подвержены ощущать перепады давления, чем жители сельских местностей.
Симптомы нарушений самочувствия
Давление ртутного столба (норма для каждого человека индивидуальна) может быть повышенным или пониженным, что вызывает у метеозависимых людей разные симптомы.
Описание признаков в зависимости от перемены показателя давления:
| При антициклоне. Погодное явление характеризуется сменой нормального атмосферного давления на повышенное. | При циклоне происходит смена нормального атмосферного давления на низкое. |
| Боли в области сердца | Ощущается недостаток кислорода, сопровождается одышкой и выбросом эритроцитов (явление опасно образованием тромбов) |
| Учащение сердечных сокращений | Количество сердечных сокращений учащается, но снижается сила удара |
| Сильная головная боль с ощущением пульса в висках, головокружения | Головные боли, могут быть нестерпимого характера |
| Повышение утомляемости и общее недомогание | Быстрая усталость и общая слабость (ощущение «ватных ног») |
| Прилив крови к лицу, что вызывает ощущение жара и покраснение | Ухудшение качества зрения |
| Увеличение показателя артериального давления, может сопровождаться кровотечениями из носа | Ощущение шума и гула в ушах |
| Снижение количества лейкоцитов в крови, что опасно простудными и иными инфекционными заболеваниями или обострением хронических патологий | Обострение суставных заболеваний и онемение конечностей |
| Увеличение потовыделений | Понижение артериального давления |
| Ощущение звона в ушах | Повышение внутричерепного давления |
| Потеря резкости зрения | Нарушение деятельности органов ЖКТ, сопровождается метеоризмом |
| Нарушение деятельности кишечника (запоры) | Появление отечности конечностей |
При перемене давления в любую сторону происходит обострение хронических патологий.
Опасность для здоровья
Перемена атмосферного давления опасна метеочувствительным людям, а также резкое его изменение (быстрое погружение на глубину, подъем в горы или резкое повышение/понижение давления) для обычных людей.
Возможные осложнения от колебаний атмосферного давления:
- нарушение психологического равновесия в необратимую сторону (шизофрения, депрессия, психозы);
- развитие инсульта из-за повышенного внутричерепного давления;
- развитие инфаркта у людей с патологиями сердца;
- необратимое нарушение умственной деятельности из-за недостатка кислорода;
- развитие астмы вследствие нарушения кислородного обмена и деятельности бронхов;
- образование тромбов с последующей закупоркой сосудов;
- в результате снижения иммунитета заражение опасной инфекцией с развитием последующих осложнений;
- ухудшение состояния кровеносных сосудов с вероятностью развития варикоза или их разрыва;
- необратимые изменения в качестве зрения и слуха. Возможно до полной слепоты и глухоты.
Также опасны обмороки, так как результат падения от потери сознания может иметь и летальный исход.
Как защититься от перепадов давления метеозависимым людям?
Давление ртутного столба (нормальный показатель может резко смениться на повышенный или пониженный в течение суток несколько раз) не поддается корректировке, поэтому людям, зависящим от метеоусловий, рекомендовано придерживаться следующих правил:
- пройти осмотр у специалиста. Осмотр у врача позволит выявить дополнительные причины чувствительности организма к перепадам атмосферного давления (скрытые хронические патологии, гормональный дисбаланс или общее ослабление иммунитета);
- проходить лечение. Своевременно купировать обострение хронических заболеваний под присмотром специалиста;
- отслеживание метеопрогнозов или приобретение домашнего барометра. Данный метод позволит заранее подготовиться к приближающим перепадам атмосферного давления и предпринять профилактические меры;
- обеспечить полноценный ночной отдых. Продолжительность ночного сна должна составлять не менее 8 часов. Также рекомендовано вставать не позднее 7 часов утра и ложиться до 10 часов. Полноценный сон позволит организму полностью восстановиться и легче перенести понижение/повышение давления;
- соблюдать полноценный режим питания. Пища должна быть разнообразной и содержать достаточное количество витаминов и минералов. Полноценное питание позволит укрепить иммунитет и меньше реагировать на колебания атмосферного давления. Также из меню следует исключить тяжелую и вредную пищу, не переедать перед сном и не допускать больших перерывов между приемом еды. Это позволит избежать развития патологий в органах ЖКТ или обострения хронических заболеваний, которые способствуют снижению иммунитета;
- осуществлять ежедневные прогулки на свежем воздухе (в любую погоду). Свежий воздух нормализует обменные процессы в организме, повышает количество кислорода в крови и способствует укреплению иммунной системы;
- производить ежедневные физические нагрузки. При наличии заболеваний ограничивающих физическую деятельность комплекс упражнений составляется в кабинете ЛФК под контролем специалиста. Занятия позволяют нормализовать деятельность сердечно-сосудистой системы, активизировать кровообращение и функционирование суставов. В результате симптоматика от колебания атмосферного давления будет менее выраженной;
- корректировать распорядок дня. Если имеется возможность, то на период действия циклона или антициклона отложить физические и умственные работы и больше времени уделять отдыху;
- по утрам принимать контрастный душ. Процедура позволяет нормализовать состояние сосудов, активизирует обменные процессы и укрепляет иммунную систему;
- употреблять витаминные комплексы и иммуномодуляторы. Данные препараты позволяют дополнительно активизировать защиту организма. Средства особенно рекомендованы занятым людям, у которых нет возможности совершать ежедневные прогулки, физические нагрузки и иные методы по укреплению иммунитета;
- отказаться от вредных привычек. Никотин и алкоголь оказывают негативное состояние на сосуды, органы ЖКТ и обостряют ухудшение состояния в период перепадов атмосферного давления;
- прием медикаментов. При наличии хронических заболеваний подготовить необходимые медикаменты (мази от болей в суставах, таблетки от головных болей или средства для понижения/повышения давления). Вид препаратов зависит от типа болезни, и назначаются врачом;
- принимать успокоительные средства. В период колебаний давления требуется принимать седативные медикаменты и пить успокоительные отвары из трав. Они участвуют в нормализации давления, устраняют нервное перенапряжение и способствуют облегчению симптомов от перепада давления.
Дополнительно (после консультации с врачом) можно заранее приобрести следующие медикаменты, назначаемые при повышении/понижении атмосферного давления.
| При антициклоне | При циклоне | ||
| Для устранения головной боли | Парацетамол | Обезболивающие и тонизирующие препараты | Кофетамин |
| Анальгин | Аскофен | ||
| Ибупрофен | Цитрамон | ||
| Для нормализации деятельности нервных клеток | Персен | Для нормализации давления | Гептамин |
| Седаристон | Апилак | ||
| Новопассит | Дофамин | ||
| Для нормализации деятельности суставов | Вольтарен гель | Для нормализации дыхания | Кетопрофен |
| Фастум гель | Интал | ||
| Нурофен гель | Кромолин | ||
Прием медикаментов рекомендовано совмещать с профилактическими мерами, тогда перепады атмосферного давления не повлияют на общее состояние даже у метеочувствительных людей.
Нормальным показателем давления считается 760 мм рт. ст. Но в зависимости от климатического пояса значение меняется в большую или меньшую сторону. Человек адаптируется к тому показателю, который преобладает в регионе проживания. Важно, резкое повышение или понижение показателей ртутного столба является главной причиной внезапных перепадов артериального давления.
Автор: Котлячкова Светлана
Видео об атмосферном давлении и его влиянии на человека
Как погода влияет на человека:
Фрагмент передачи «Жить здорово» о давлении и погоде:
Источник
