В областях повышенного атмосферного давления преобладают

Àòìîñôåðíîå äàâëåíèå îáóñëàâëèâàåòñÿ âåñîì âîçäóõà. 1 ì³ âîçäóõà âåñèò 1,033 êã. Íà êàæäûé ìåòð ïîâåðõíîñòè çåìëè ïðèõîäèòñÿ äàâëåíèå âîçäóõà ñèëîé 10033 êã. Ïîä ýòèì ïîäðàçóìåâàåòñÿ ñòîëá âîçäóõà âûñîòîé îò óðîâíÿ ìîðÿ äî âåðõíèõ ñëîåâ àòìîñôåðû. Åñëè ñðàâíèòü åãî ñî ñòîëáîì âîäû, òî äèàìåòð ïîñëåäíåãî èìåë áû âûñîòó âñåãî 10 ìåòðîâ. Òî åñòü, àòìîñôåðíîå äàâëåíèå ñîçäàåòñÿ ñîáñòâåííîé ìàññîé âîçäóõà. Âåëè÷èíà àòìîñôåðíîãî äàâëåíèÿ íà åäèíèöó ïëîùàäè ñîîòâåòñòâóåò ìàññå âîçäóøíîãî ñòîëáà, íàõîäÿùåãîñÿ íàä íåþ.  ðåçóëüòàòå óâåëè÷åíèÿ âîçäóõà â ýòîì ñòîëáå ïðîèñõîäèò ðîñò äàâëåíèÿ, à ïðè óìåíüøåíèè âîçäóõà — ïàäåíèå. Íîðìàëüíûì àòìîñôåðíûì äàâëåíèåì ñ÷èòàåòñÿ äàâëåíèå âîçäóõà ïðè t 0°Ñ íà óðîâíå ìîðÿ íà øèðîòå 45°.  ýòîì ñëó÷àå àòìîñôåðà äàâèò ñ ñèëîé 1,033 êã íà êàæäûé 1 ñì² ïëîùàäè çåìëè. Ìàññà ýòîãî âîçäóõà óðàâíîâåøèâàåòñÿ ðòóòíûì ñòîëáèêîì âûñîòîé 760 ìì. Íà ýòîé âçàèìîñâÿçè è èçìåðÿåòñÿ àòìîñôåðíîå äàâëåíèå. Îíî èçìåðÿåòñÿ â ìèëëèìåòðàõ ðòóòíîãî ñòîëáà èëè ìèëëèáàðàõ(ìá), à òàê æå â ãåêòîïàñêàëÿõ. 1ìá = 0,75 ìì ðò.ñò., 1 ãÏà = 1 ìì.

Èçìåðåíèå àòìîñôåðíîãî äàâëåíèÿ.

Àòìîñôåðíîå äàâëåíèå èçìåðÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ áàðîìåòðîâ. Îíè áûâàþò äâóõ òèïîâ.

1. Ðòóòíûé áàðîìåòð ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñòåêëÿííóþ òðóáêó, êîòîðàÿ çàïàÿíà ñâåðõó, à îòêðûòûì êîíöîì ïîãðóæåíà â ìåòàëëè÷åñêóþ ÷àøó ñ ðòóòüþ. Ðÿäîì ñ òðóáêîé êðåïèòñÿ øêàëà, ïîêàçûâàþùàÿ èçìåíåíèå äàâëåíèÿ. Íà ðòóòü äåéñòâóåò äàâëåíèå âîçäóõà, êîòîðîå ñâîèì âåñîì óðàâíîâåøèâàåò ñòîëáèê ðòóòè â ñòåêëÿííîé òðóáêå. Âûñîòà ðòóòíîãî ñòîëáà ìåíÿåòñÿ ïðè èçìåíåíèè äàâëåíèÿ.

2. Ìåòàëëè÷åñêèé áàðîìåòð èëè àíåðîèä ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ãîôðèðîâàííóþ ìåòàëëè÷åñêóþ êîðîáêó, êîòîðàÿ ãåðìåòè÷íî çàêðûòà. Âíóòðè ýòîé êîðîáêè íàõîäèòñÿ ðàçðåæåííûé âîçäóõ. Èçìåíåíèå äàâëåíèÿ çàñòàâëÿåò êîëåáàòüñÿ ñòåíêè êîðîáêè, âäàâëèâàÿñü èëè âûïÿ÷èâàÿñü. Ýòè êîëåáàíèÿ ñèñòåìîé ðû÷àãîâ çàñòàâëÿþò ñòðåëêó ïåðåìåùàòüñÿ ïî øêàëå ñ äåëåíèÿìè.

Ñàìîïèøóùèå áàðîìåòðû èëè áàðîãðàôû ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ çàïèñè èçìåíåíèé àòìîñôåðíîãî äàâëåíèÿ. Ïåðî óëàâëèâàåò êîëåáàíèå ñòåíîê àíåðîèäíîé êîðîáêè è ÷åðòèò ëèíèþ íà ëåíòå áàðàáàíà, êîòîðûé âðàùàåòñÿ âîêðóã ñâîåé îñè.

Êàêèì áûâàåò àòìîñôåðíîå äàâëåíèå.

Àòìîñôåðíîå äàâëåíèå íà çåìíîì øàðå èçìåíÿåòñÿ â øèðîêèõ ïðåäåëàõ. Åãî ìèíèìàëüíàÿ âåëè÷èíà — 641,3 ìì ðò.ñò èëè 854 ìá áûëà çàðåãèñòðèðîâàíà íàä Òèõèì îêåàíîì â óðàãàíå «Íåíñè», à ìàêñèìàëüíàÿ — 815,85 ìì ðò.ñò. èëè 1087 ìá â Òóðóõàíñêå çèìîé.

Äàâëåíèå âîçäóõà íà çåìíóþ ïîâåðõíîñòü èçìåíÿåòñÿ ñ âûñîòîé. Ñðåäíåå çíà÷åíèå àòìîñôåðíîãî äàâëåíèÿ íàä óðîâíåì ìîðÿ — 1013 ìá èëè 760 ìì ðò.ñò. ×åì áîëüøå âûñîòà, òåì ìåíüøå àòìîñôåðíîå äàâëåíèå, òàê êàê âîçäóõ ñòàíîâèòñÿ âñå áîëåå ðàçðåæåííûì.  íèæíåì ñëîå òðîïîñôåðû äî âûñîòû 10 ì îíî ñíèæàåòñÿ íà 1 ìì ðò.ñò. íà êàæäûå 10 ì èëè íà 1 ìá íà êàæäûå 8 ìåòðîâ. Íà âûñîòå 5 êì îíî ìåíüøå â 2 ðàçà, 15 êì — â 8 ðàç, 20 êì — â 18 ðàç.

 ñâÿçè ñ ïåðåìåùåíèåì âîçäóõà, èçìåíåíèåì òåìïåðàòóðû, ñìåíîé âðåìåíè ãîäà àòìîñôåðíîå äàâëåíèå ïîñòîÿííî ìåíÿåòñÿ. Äâàæäû çà ñóòêè, óòðîì è âå÷åðîì, îíî ïîâûøàåòñÿ è ñòîëüêî æå ðàç ïîíèæàåòñÿ, ïîñëå ïîëóíî÷è è ïîñëå ïîëóäíÿ.  òå÷åíèå ãîäà èç-çà õîëîäíîãî è óïëîòíåííîãî âîçäóõà çèìîé àòìîñôåðíîå äàâëåíèå èìååò ìàêñèìàëüíóþ âåëè÷èíó, à ëåòîì — ìèíèìàëüíóþ.

Àòìîñôåðíîå äàâëåíèå ïîñòîÿííî ìåíÿåòñÿ è ðàñïðåäåëÿåòñÿ ïî ïîâåðõíîñòè çåìëè çîíàëüíî. Ýòî ïðîèñõîäèò èç-çà íåðàâíîìåðíîãî ïðîãðåâàíèÿ Ñîëíöåì çåìíîé ïîâåðõíîñòè. Íà èçìåíåíèå äàâëåíèÿ âëèÿåò ïåðåìåùåíèå âîçäóõà. Òàì, ãäå âîçäóõà ñòàíîâèòñÿ áîëüøå, äàâëåíèå âûñîêîå, à òàì, îòêóäà âîçäóõ óõîäèò — íèçêîå. Âîçäóõ, ïðîãðåâøèñü îò ïîâåðõíîñòè, ïîäíèìàåòñÿ ââåðõ è äàâëåíèå íà ïîâåðõíîñòü ïîíèæàåòñÿ. Íà âûñîòå âîçäóõ íà÷èíàåò îõëàæäàòüñÿ, óïëîòíÿåòñÿ è îïóñêàåòñÿ íà áëèçëåæàùèå õîëîäíûå ó÷àñòêè. Òàì âîçðàñòàåò àòìîñôåðíîå äàâëåíèå. Ñëåäîâàòåëüíî, èçìåíåíèå äàâëåíèÿ îáóñëàâëèâàåòñÿ ïåðåìåùåíèåì âîçäóõà â ðåçóëüòàòå åãî íàãðåâàíèÿ è îõëàæäåíèÿ îò çåìíîé ïîâåðõíîñòè.

Àòìîñôåðíîå äàâëåíèå â ýêâàòîðèàëüíîé çîíå ïîñòîÿííî ïîíèæåíî, à â òðîïè÷åñêèõ øèðîòàõ — ïîâûøåíî. Ýòî ïðîèñõîäèò èç-çà ïîñòîÿííî âûñîêèõ òåìïåðàòóð âîçäóõà íà ýêâàòîðå. Íàãðåòûé âîçäóõ ïîäíèìàåòñÿ è óõîäèò â ñòîðîíó òðîïèêîâ.  Àðêòèêå è Àíòàðêòèêå ïîâåðõíîñòü çåìëè âñåãäà õîëîäíàÿ, à àòìîñôåðíîå äàâëåíèå ïîâûøåíî. Åãî îáóñëàâëèâàåò âîçäóõ, êîòîðûé ïðèõîäèò èç óìåðåííûõ øèðîò.  ñâîþ î÷åðåäü â óìåðåííûõ øèðîòàõ èç-çà îòòîêà âîçäóõà ôîðìèðóåòñÿ çîíà ïîíèæåííîãî äàâëåíèÿ. Òàêèì îáðàçîì, íà Çåìëå ñóùåñòâóþò äâà ïîÿñà àòìîñôåðíîãî äàâëåíèÿ — ïîíèæåííûé è ïîâûøåííûé. Ïîíèæåííûé íà ýêâàòîðå è â äâóõ óìåðåííûõ øèðîòàõ. Ïîâûøåííûé íà äâóõ òðîïè÷åñêèõ è äâóõ ïîëÿðíûõ. Îíè ìîãóò íåìíîãî ñìåùàòüñÿ â çàâèñèìîñòè îò âðåìåíè ãîäà âñëåä çà Ñîëíöåì â ñòîðîíó ëåòíåãî ïîëóøàðèÿ.

Ïîëÿðíûå ïîÿñà âûñîêîãî äàâëåíèÿ ñóùåñòâóþò âåñü ãîä, îäíàêî, ëåòîì îíè ñîêðàùàþòñÿ, à çèìîé, íàîáîðîò, ðàñøèðÿþòñÿ. Êðóãëûé ãîä îáëàñòè ïîíèæåííîãî äàâëåíèÿ ñîõðàíÿþòñÿ áëèç Ýêâàòîðà è â þæíîì ïîëóøàðèè â óìåðåííûõ øèðîòàõ. Â ñåâåðíîì ïîëóøàðèè âñå ïðîèñõîäèò ïî-äðóãîìó. Â óìåðåííûõ øèðîòàõ ñåâåðíîãî ïîëóøàðèÿ äàâëåíèå íàä ìàòåðèêàìè ñèëüíî ïîâûøàåòñÿ è ïîëå íèçêîãî äàâëåíèÿ êàê áû «ðàçðûâàåòñÿ»: ñîõðàíÿåòñÿ îíî òîëüêî íàä îêåàíàìè â âèäå çàìêíóòûõ îáëàñòåé ïîíèæåííîãî àòìîñôåðíîãî äàâëåíèÿ — Èñëàíäñêîãî è Àëåóòñêîãî ìèíèìóìîâ. Íàä ìàòåðèêàìè, ãäå çàìåòíî ïîâûñèëîñü äàâëåíèå, îáðàçóþòñÿ çèìíèå ìàêñèìóìû: Àçèàòñêèé (Ñèáèðñêèé) è Ñåâåðî-Àìåðèêàíñêèé (Êàíàäñêèé). Ëåòîì ïîëå ïîíèæåííîãî äàâëåíèÿ â óìåðåííûõ øèðîòàõ ñåâåðíîãî ïîëóøàðèÿ âîññòàíàâëèâàåòñÿ. Ïðè ýòîì íàä Àçèåé ôîðìèðóåòñÿ îáøèðíàÿ îáëàñòü ïîíèæåííîãî äàâëåíèÿ. Ýòî — Àçèàòñêèé ìèíèìóì.

 ïîÿñå ïîâûøåííîãî àòìîñôåðíîãî äàâëåíèÿ — òðîïèêàõ — ìàòåðèêè íàãðåâàþòñÿ ñèëüíåå îêåàíîâ è äàâëåíèå íàä íèìè íèæå. Èç-çà ýòîãî íàä îêåàíàìè âûäåëÿþò ñóáòðîïè÷åñêèå ìàêñèìóìû:

• Ñåâåðî-Àòëàíòè÷åñêèé (Àçîðñêèé);
• Þæíî-Àòëàíòè÷åñêèé;
• Þæíî-Òèõîîêåàíñêèé;
• Èíäèéñêèé.

Íåñìîòðÿ íà êðóïíîìàñøòàáíûå ñåçîííûå èçìåíåíèÿ ñâîèõ ïîêàçàòåëåé, ïîÿñà ïîíèæåííîãî è ïîâûøåííîãî àòìîñôåðíîãî äàâëåíèÿ Çåìëè — îáðàçîâàíèÿ äîâîëüíî óñòîé÷èâûå.

Атмосферное давление принадлежит к наиболее важным метеорологическим элементам. Изменение давления в пространстве и времени тесно связано с развитием основных атмосферных процессов: неоднородность поля давления в пространстве является непосредственной причиной возникновения воздушных течений, а колебания давления во времени — основной причиной изменения погоды в конкретном районе.

Атмосферное давление — это сила, с которой столб воздуха, простирающийся от поверхности Земли до верхней границы атмосферы, давит на 1см 2 земной поверхности. С давних пор основным прибором для измерения давления служит ртутный барометр, а величину принято выражать в миллиметрах ртутного столба, уравновешивающего столб воздуха.

Другой принцип измерения атмосферного давления, основанный на деформациях упругой, пустой металлической коробки, которые она испытывает при изменении давления, используется в анероидах, барографах, мареографах, радиозондах. Приборы этого типа градуируют по показаниям ртутного барометра.

В настоящее время в метеорологии атмосферное давление измеряется в абсолютных единицах — гектопаскалях (гПа). Нормальное атмосферное давление равно 760 мм рт. ст. = 1013,3 гПа = 1013,3 мб (1 мб (миллибар) = 1 гПа). Для перехода от величины давления, выраженной в миллиметрах ртутного столба к величине в гектопаскалях, нужно значение давления в миллиметрах умножить на 4/3, для обратного перехода — на 3/4.

Атмосферное давление всегда уменьшается с высотой. Вследствие этого, при одних и тех же метеоусловиях на более высоких участках земной поверхности давление будет меньше, чем на более низких. На практике, если при расчетах не требуется большой точности, степень изменения давления с высотой можно характеризовать с помощью вертикального градиента давления или обратной ему величиной барической ступени. Барической ступенью называется высота, на которую нужно подняться или опуститься, чтобы давление изменилось на 1 миллибар. Величина барической ступени непостоянна. Она увеличивается с уменьшением плотности воздуха: чем выше мы поднимаемся, тем медленнее изменяется давление и тем больше становится барическая ступень. При одном и том же давлении барическая ступень в теплом воздухе больше, чем в холодном.

Распределение давления по земной поверхности и сезонные различия в нем создаются под действием термических и динамических факторов. К первым, прежде всего, относится влияние земной поверхности: над холодными поверхностями условия благоприятны для повышения давления, над сильно нагретыми — для понижения. Под динамическими факторами понимаются процессы, в результате которых в одних областях происходит нагнетание воздуха (повышение давления), в других — отток (понижение давления). При взаимодействии обоих факторов их эффект либо усиливается, либо ослабляется.

В самом общем виде распределение давления у земной поверхности можно было бы характеризовать как зональное, однако, вследствие влияния рельефа земной поверхности и перечисленных факторов, зональность нарушается.

При сопоставлении карт среднего многолетнего атмосферного давления за январь и июль выявляется различие в величине и направлении барических градиентов. Зимой градиент значительно больше, чем летом, и направлен с юго-востока на северо-запад, а летом изменение давления происходит медленнее. В январе разность между самим высоким и самым низким давлением составляет более 30 гПа, в июле — всего 8 гПа.

В зимний период на большей части территории России наблюдается повышенный фон атмосферного давления, обусловленный влиянием мощного азиатского антициклона, который, уже с сентября начинает зарождаться в областях наиболее низких температур (Тувинской котловине и Верхоянском полюсе холода). Максимальной интенсивности (более 1030 гПа), антициклон достигает в январе. Его центр располагается над Монгольским Алтаем, отрог вытянут на Якутию.

Области наиболее низкого давления (менее 1005 гПа) располагаются над Баренцевым, Беринговым и Охотским морями. На побережье восточных морей близкое соседство областей высокого и низкого давления приводит к очень большим перепадам давления, и, как следствие — устойчивым сильным ветрам.

В начале весны наблюдается тенденция к перестройке полей давления и происходит общее небольшое понижение давления. По мере прогревания материка контрасты температуры и давления воздуха между сушей и морем сглаживаются, барическое поле перестраивается, становясь более однородным. Летом над территорией России в связи с нагреванием материка, давление продолжает понижаться, азиатский антициклон разрушается и на его месте образуется зона пониженного атмосферного давления, а над морями с относительно холодной поверхностью — область более высокого давления.

Годовой ход атмосферного давления большей части территории России, соответствует континентальному типу, характеризующемуся зимним максимумом, летним минимумом и большой амплитудой. Такой же годовой ход давления отмечается и в муссонной области Дальнего Востока. Максимальная годовая амплитуда давления на уровне моря достигает 45 гПа и отмечается в Тувинской котловине. По мере удаления от нее она резко уменьшается во всех направлениях. Наименьшие годовые колебания давления воздуха имеют место на северо-западе России, где в течение всего года наблюдается активная циклоническая деятельность.

В областях интенсивного циклогенеза нормальный годовой ход часто нарушается. В зависимости от особенностей атмосферной циркуляции, это выражается в смещении или появлении дополнительных максимумов и минимумов. Так, на северо-западе России максимум давления смещается на май, а на Чукотке и в северной части Камчатки в годовом ходе появляются вторичные максимумы и минимумы.

Чисто океанический тип годового хода атмосферного давления, имеющий максимум в летние месяцы и минимум зимой, отмечается только в южной части полуострова Камчатка. В горах до некоторой высоты сохраняется континентальный тип годового хода давления. В высокогорной зоне устанавливается годовой ход близкий к океаническому. Средние годовые значения давления воздуха обладают большой устойчивостью во времени и изменяются от года к году незначительно, в среднем на 1–5 гПа.

Изменения средних месячных значений от года к году значительно превышает годовые. О их диапазоне можно судить по разности между наибольшими и наименьшими значениями среднего месячного давления. Суточный ход давления в умеренных широтах выражен слабо и измеряется только десятыми долями гектопаскалей.Характеристикой средней многолетней суточной изменчивости атмосферного давления является среднее квадратическое отклонение.

О пределах изменения давления в каждом конкретном пункте можно судить по его экстремумам. Наибольшая разность между абсолютным максимумом и минимумом отмечается в зимние месяцы, когда процессы цикло- и антициклогенеза наиболее интенсивны.

Кроме периодических колебаний, к которым относятся годовой и суточный ход, атмосферное давление испытывает непериодические колебания, отражающиеся на самочувствии метеозависимых людей. Примером непериодических колебаний могут служить междусуточная и внутрисуточная изменчивости давления. В осенне-зимний период при прохождении глубоких циклонов изменение давления между сроками наблюдения (за три часа) в умеренных широтах может составлять 10–15 гПа, а между соседними сутками доходить до 30–35 гПа и более. Так, в Санкт-Петербурге был зафиксирован случай, когда за три часа давление понизилось более, чем на 17 мб, а в Волгограде перепад давления между сутками достиг 50 гПа.

Карты средних многолетних полей давления дают представление о некоторых понятиях общей циркуляции атмосферы, которая представляет собой совокупность основных воздушных течений над земным шаром, осуществляющих горизонтальный и вертикальный обмен масс воздуха. Структурными элементами общей циркуляции атмосферы являются воздушные массы, фронтальные зоны, атмосферные фронты, западный перенос, циклоны и антициклоны.

Если бы поверхность Земли была однородной, то в северном полушарии наблюдался бы западно-восточный перенос воздушных масс, а изобары на картах полей давления имели бы широтное (зональное) направление. В действительности зональность во многих районах нарушается, что видно даже по картам средних месячных полей давления в январе и июле. При уменьшении периода интегрирования (декада, сутки) возмущенность переноса увеличивается, а на картах давления появляются замкнутые области. Причиной нарушения зональности воздушных течений является неодинаковый нагрев материков и океанов и, следовательно, формирующихся над ними воздушных масс.

Области высокого давления, очерченные замкнутыми изобарами, называются, антициклонами ( Az ), а области низкого давления — циклонами ( Zn ). Циклоны и антициклоны¦ — это крупномасштабные атмосферные вихри, являющиеся важными структурными элементами общей циркуляции атмосферы. Их горизонтальные размеры составляют от нескольких сотен до 1,5–2,0 тысяч километров. При перемещении циклонов и антициклонов осуществляется междуширотный обмен воздушными массами, а, следовательно, теплом и влагой, благодаря которому происходит выравнивание температуры между полюсом и экватором. Если бы этого обмена не происходило, температура воздуха в умеренных и высоких широтах была бы на 10–20° ниже, чем в действительности.