Вперше виміряв атмосферне. Вимірювання атмосферного тиску

Цей тиск називається атмосферним. Наскільки воно велике?

Надіслано читачами з інтернет-сайтів

бібліотека фізики, уроки фізики, програма з фізики, конспекти уроків фізики, підручники з фізики, готові домашні завдання

Зміст уроку конспект урокуопорний каркас презентація уроку акселеративні методи інтерактивні технології Практика завдання та вправи самоперевірка практикуми, тренінги, кейси, квести домашні завдання риторичні питання від учнів Ілюстрації аудіо-, відеокліпи та мультимедіафотографії, картинки графіки, таблиці, схеми гумор, анекдоти, приколи, комікси притчі, приказки, кросворди, цитати Доповнення рефератистатті фішки для допитливих шпаргалки підручники основні та додаткові словник термінів інші Удосконалення підручників та уроківвиправлення помилок у підручникуоновлення фрагмента у підручнику елементи новаторства на уроці заміна застарілих знань новими Тільки для вчителів ідеальні урокикалендарний план на рік методичні рекомендаціїпрограми обговорення Інтегровані уроки

Атмосфера, що оточує земну кулю, тиск на поверхню землі і на всі предмети, що знаходяться над землею. У атмосфері, що покоїться, тиск у будь-якій точці дорівнює вазі вищележачого стовпа повітря, що простягається до зовнішньої периферії атмосфери і має перетин 1 см 2 .

Атмосферний тиск уперше виміряв італійський учений Еванджеліста Торрічеллі 1644 року. Прилад є U-подібною трубкою довжиною близько 1 м, запаяну з одного кінця і заповнену ртуттю. Так як у верхній частині трубки повітря немає, то тиск ртуті у трубці створюється лише вагою стовпчика ртуті у трубці. Таким чином, атмосферний тиск дорівнює тиску стовпчика ртуті в трубці і висота цього стовпчика залежить від атмосферного тиску навколишнього повітря: чим більший атмосферний тиск, тим вище стовпчик ртуті в трубці і, отже, висота цього стовпчика може бути використана для вимірювання атмосферного тиску.

Нормальним атмосферним тиском (на рівні моря) прийнято значення 760 мм ртутного стовпа(мм. рт. ст.) за температури 0°С. Якщо тиск атмосфери, наприклад, 780 мм рт. ст., це означає, що повітря робить такий самий тиск, яке виробляє вертикальний стовп ртуті заввишки 780 мм.

Спостерігаючи день за днем ​​за висотою ртутного стовпа в трубці, Торрічеллі виявив, що ця висота змінюється, причому зміни атмосферного тиску пов'язані зі зміною погоди. Прикріпивши поряд із трубкою вертикальну шкалу Торрічеллі отримав простий прилад для вимірювання атмосферного тиску – барометр. Пізніше стали вимірювати тиск за допомогою барометра-анероїда ("безрідкісний"), в якому не використовується ртуть, а тиск вимірюється за допомогою металевої пружинки. На практиці перед зняттям показань необхідно злегка постукати пальцем по склу приладу для подолання тертя у передачі важеля.

На основі трубки Торрічеллі зроблено станційний чашковий барометрякий є основним приладом для вимірювання атмосферного тиску на метеорологічних станціях в даний час. Він складається з барометричної трубки діаметром близько 8 мм і завдовжки близько 80 см, опущеної вільним кінцем барометричну чашку. Вся барометрична трубка поміщена в латунну оправу, у верхній частині якої зроблено вертикальний розріз для спостереження меніска ртутного стовпа.

При тому самому атмосферному тиску висота ртутного стовпа залежить від температури і прискорення вільного падіння, яке дещо змінюється залежно від широти і висоти над рівнем моря. Щоб виключити залежність висоти ртутного стовпа в барометрі від цих параметрів, виміряну висоту призводять до температури 0°З прискорення вільного падіння на рівні моря на широті 45° і, ввівши інструментальну поправку, одержують тиск на станції.

Відповідно до міжнародною системоюодиниць (система СІ) основною одиницею для вимірювання атмосферного тиску є гектопаскаль (гПа), проте, в обслуговуванні низки організацій дозволяється застосовувати старі одиниці: мілібар (мб) та міліметр ртутного стовпа (мм рт.ст.).

1 мб = 1 гПа; 1 мм рт.ст. = 1.333224 гПа

Просторовий розподіл атмосферного тиску називається баричним полем. Баричне поле можна наочно представити за допомогою поверхонь, у всіх точках яких тиск є однаковим. Такі поверхні називаються ізобаричними. Для отримання наочного уявлення про розподіл тиску на земній поверхні будують карти ізобар на рівні моря. Для цього на географічну картунаносять атмосферний тиск, виміряний на метеорологічних станціях та наведений до рівня моря. Потім крапки з однаковим тиском з'єднують плавними кривими лініями. Області замкнутих ізобар із підвищеним тиском у центрі називаються баричними максимумами чи антициклонами, а області замкнутих ізобар із зниженим тиском у центрі називаються баричними мінімумами чи циклонами.

Атмосферний тиск у кожній точці земної поверхні залишається постійним. Іноді тиск змінюється у часі дуже швидко, іноді воно досить довго залишається майже незмінним. У добовому ході тиску виявляються два максимуми та два мінімуми. Максимуми відзначаються близько 10 та 22 годин за місцевим часом, мінімуми близько 4 та 16 годин. Річний хідтиск сильно залежить від фізико-географічних умов. Над континентами цей хід помітніший, ніж над океанами.

Ми відповімо на такі запитання.

1. Що називають атмосферним тиском?

Повітря має вагу і тисне на земну поверхню і предмети, що знаходяться на ній. Сила, з якою повітря тисне на земну поверхню, називається атмосферним тиском. Стовп повітря від поверхні Землі до верхньої межі атмосфери тисне на земну поверхню із силою, що дорівнює приблизно 1,033 кг/см2. У техніці таку величину беруть за одиницю тиску і називають 1 атмосфера.

2. Хто і як вперше виміряв атмосферний тиск?

Атмосферний тиск вперше виміряв італійський учений Еванджеліста Торрічеллі у 1644 році. Прилад є U-подібною трубкою довжиною близько 1 м, запаяну з одного кінця і заповнену ртуттю. Так як у верхній частині трубки повітря немає, то тиск ртуті у трубці створюється лише вагою стовпчика ртуті у трубці. Таким чином, атмосферний тиск дорівнює тиску стовпчика ртуті в трубці і висота цього стовпчика залежить від атмосферного тиску навколишнього повітря: чим більший атмосферний тиск, тим вище стовпчик ртуті в трубці і, отже, висота цього стовпчика може бути використана для вимірювання атмосферного тиску.

3. Які прилади використовують із вимірювання атмосферного тиску?

Для вимірювання атмосферного тиску використовують ртутний барометр, барометр-анероїд та барограф (з грецьк. графо - пишу).

Якщо до трубки, подібно до тієї, яку використовував у своєму досвіді Торрічеллі, прикріпити шкалу, то отримаємо найпростіший прилад для вимірювання атмосферного тиску - ртутний барометр.

Основною частиною барометра-анероїда є круглі гофровані металеві коробочки, які з'єднані між собою; усередині коробочок створено розрідження (тиск у них менший, ніж атмосферний) зі збільшенням атмосферного тиску коробочки стискаються і тягнуть прикріплену до них пружину; переміщення кінця пружини через спеціальні пристрої передасться стрілці, яка рухається за шкалою (на шкалі нанесені поділки та значення атмосферного тиску). При підвищенні атмосферного тиску коробка стискається, при зниженні розширюється, ці коливання впливають на пружину, яка з'єднана зі стрілкою. Стрілка вказує на кругову шкалу значення тиску.

Барометр-анероїд є одним із основних приладів, який використовують метеорологи для прогнозування погоди на найближчі дні, оскільки зміна погоди пов'язана зі зміною атмосферного тиску.

Для автоматичного та безперервного запису змін атмосферного тиску використовують барограф. Крім металевих гофрованих коробочок у цьому приладі є механізм руху паперової стрічки, на якій нанесено сітку значень тиску і дні тижня. За такими стрічками можна визначити, як змінювався атмосферний тиск протягом будь-якого тижня. Атмосферний тиск вимірюють у міліметрах ртутного стовпа (мм рт. ст.).

4. Чому атмосферний тиск у різних місцях неоднаковий?

На земній поверхні атмосферний тиск змінюється від місця до місця та в часі. Особливо важливі визначальні погоду неперіодичні зміни атмосферного тиску, пов'язані з виникненням, розвитком і руйнуванням областей, що повільно рухаються. високого тиску(антициклонів) і відносно величезних вихорів (циклонів), що швидко переміщаються, в яких панує знижений тиск. Чим повітря холодніше, тим його щільність вища. Від нагрівання поверхні, що підстилає, залежить щільність повітря над нею. Якщо повітря щільне, то його маса більша, і тому воно сильніше тисне на поверхню.

5. Як зміниться атмосферний тиск із висотою?

З висотою атмосферний тиск падає. Це з двома причинами. По-перше, чим вище ми знаходимося, тим менша висота стовпа повітря над нами, і, отже, менша вага на нас давить. По-друге, з висотою щільність повітря зменшується, він стає більш розрідженим, тобто в ньому менше молекул газів, отже він має меншу масу та вагу.

Якщо уявити стовп повітря від поверхні Землі до верхніх шарів атмосфери, то вага такого повітряного стовпа дорівнюватиме ваги стовпчика ртуті заввишки 760 мм. Цей тиск названо нормальним атмосферним тиском. Такий тиск повітря на паралелі 45 ° за температури 0 ° С на рівні моря. Якщо висота стовпчика більше 760 мм, то тиск підвищений, менше – знижений. Атмосферний тиск вимірюють у міліметрах ртутного стовпа (мм рт.ст).

6. Якими способами показують на картах розподіл температури повітря та атмосферного тиску біля земної поверхні?

Для аналізу погоди фахівці використовують карти, куди наносяться значення метеорологічних величин. Обробляючи метеорологічні карти, метеорологи з'єднують пункти з однаковими значеннями температури повітря та атмосферного тиску лініями, які називаються – ізотермами (лінії однакової температури) та ізобарами (лінії однакового тиску). Цей метод дозволяє з'ясувати положення областей високого та низького тиску, райони з високою та низькою температурою.

1. Що таке атмосферний тиск? Як вимірювали тиск атмосфери у минулому.

Атмосферний тиск - сила, з якою стовп атмосферного повітрятисне на земну поверхню.

На рис. 1 стрілками покажіть напрямок та середню величину тиску стовпчика ртуті у трубці та стовпа атмосферного повітря на поверхню ртуті у чашці. (Площа поперечного перерізу трубки з ртуттю дорівнює 1см2.)

На рис. 2 підпишіть значення висоти стовпчика ртуті у трубці, якщо відомо, що величина атмосферного тиску дорівнює 760 мм рт. ст.

Впишіть пропущені слова опис зміни атмосферного тиску над морем і над сушею протягом доби.

Вранці поверхня суші і моря практично не нагрівається сонячними променями.

За ніч температура приводного та приземного шарів повітря майже остигнула, тому помітних відмінностей між атмосферним тиском над сушею (Рс) та над морем (Рм) немає.

Вдень поверхня суші інтенсивно нагрівається сонячним промінням і земна поверхнявіддає тепло приземному шару повітря, що стає менш щільним.

Таким чином, над сушею атмосферний тиск вищий. Поверхня води вдень теж нагрівається сонячним промінням, але тепло передається в глибші шари і накопичується у водній товщі. Отже, приводний шар повітря менш щільний, ніж приземний, нагрівається, він пізніше. Над морем формується відносно низький атмосферний тиск.

Увечері, як і вранці, температура повітря та атмосферний тиск над сушею та над морем практично однакові.

У нічний час земна поверхня (суша та море) не нагрівається сонячними променями.

Поверхня суші остигає, ніж поверхня моря, віддає своє тепло приземному шару повітря, її температура швидше знижується, ніж температура приводного шару повітря. Отже повітря над сушею менш щільне, ніж над морем, а над сушею менш сильне, ніж над морем.

2. Тиск атмосфери змінюється з висотою

За однакових умов нагрівання повітря атмосферний тиск зменшується з висотою.

Використовуючи текст підручника, визначте значення атмосферного тиску у двох населених пунктах Землі.

Тибетський буддистський монастир Ронгбук (заснований 1902 р.) - найвище місце Землі, де живуть люди. Легендарний монастир розташований на північній стороні Гімалаїв, упідніжжя Евересту на висоті 5029 м. Через Ронгбук проходять альпіністи до базового табору, звідки починається підкорення найвищої вершини світу, гори Еверест. До табору приходять ченці, щоб помолитися за сміливців та здійснити обряди.

Якщо рівні Світового океану атмосферний тиск 760 мм рт., то рівні монастиря Ронгбук 292 мм рт.

У Болівії ( Південна Америка) на висоті 3660 м в Андах розташоване місто Ла-Пас з мільйонним населенням, яке називають найвищою столицею у світі. Офіційною столицею Болівії вважається невелике містечко Сукре, де знаходиться лише Верховний Судкраїни. Фактична столиця, політичний, економічний та культурний центр країни – місто Ла-Пас. Тут знаходяться виконавча та законодавча влада Болівії, будівля парламенту, резиденція президента та міністерства. Місто засноване в 1548 р. Іспанським конкістадором Алонсо Мендосою і названо на честь примирення довго ворогуючих між собою іспанських завойовників.

Якщо рівні Світового океану атмосферний тиск 760 мм рт. ст., то на рівні міста Ла-Пас 418 мм рт. ст.

Впишіть пропущені слова у визначення.

Лінії, що з'єднують точки з однаковими значеннями температури повітря, називають ізотермами.

Лінії, що з'єднують крапки з однаковими значеннями атмосферного тиску, називають ізобарами.

Школа географа-слідопиту

Визначте величину атмосферного тиску у кабінеті географії, на першому та останньому поверхах шкільної будівлі. (індивідуально)

Атмосферний тиск - одна з найважливіших кліматичних характеристик, що впливають і на людину. Воно сприяє формуванню циклонів та антициклонів, провокує розвиток серцево-судинних захворюваньу людей. Докази, що повітря має вагу, були отримані ще в 17 столітті, з того часу процес вивчення його коливань є одним із центральних для синоптиків.

Що таке атмосфера

Слово «атмосфера» має грецьке походження, дослівно воно перекладається як «пар» та «куля». Це газова оболонка навколо планети, яка обертається разом із нею та утворює єдине ціле космічне тіло. Вона тягнеться від земної кори, проникаючи в гідросферу, і закінчується екзосферою, поступово перетікаючи в міжпланетний простір.

Атмосфера планети - це найважливіший її елемент, який би можливість життя Землі. У ній міститься необхідний людинікисень, від неї залежать показники погоди. Кордони атмосфери дуже умовні. Вважають, що вони починаються на відстані близько 1000 кілометрів від поверхні землі і потім на відстані ще 300 кілометрів плавно переходять у міжпланетний простір. За теоріями, яких дотримується NASA, ця газова оболонка закінчується на висоті близько 100 км.

Вона виникла внаслідок виверження вулканів та випаровування речовин у космічних тілах, що падали на планету. Сьогодні складається з азоту, кисню, аргону та інших газів.

Історія відкриття атмосферного тиску

До 17 століття людство не замислювалося про те, чи повітря має масу. Не було жодних уявлень про те, що таке атмосферний тиск. Однак коли герцог Тосканський вирішив обладнати знамениті флорентійські сади фонтанами, його проект з тріском провалився. Висота водяного стовпа не перевищувала 10 метрів, що суперечило всім уявленням про закономірності природи на той час. Саме тут бере початок історія відкриття атмосферного тиску.

Вивченням цього феномену зайнявся учень Галілея, італійський фізик та математик Еванджеліста Торрічеллі. За допомогою дослідів на важчому елементі, ртуті, через кілька років йому вдалося довести наявність ваги повітря. Він уперше створив вакуум у лабораторії та розробив перший барометр. Торрічеллі представляв скляну трубку, заповнену ртуттю, в якій під впливом тиску залишалася така кількість речовини, яка б зрівнювала тиск атмосфери. Для ртуті висота стовпа дорівнювала 760 мм. Для води – 10,3 метра, це саме та висота, на яку піднялися фонтани у садах Флоренції. Саме він відкрив для людства, що таке атмосферний тиск та як воно впливає на життя людини. у трубці було названо на його честь «торрічеллієвою порожнечею».

Чому і внаслідок чого створюється атмосферний тиск

Один із ключових інструментів метеорології - вивчення руху та переміщення повітряних мас. Завдяки цьому можна отримати уявлення про те, внаслідок чого створюється атмосферний тиск. Після того, як було доведено, що повітря має вагу, стало ясно, що на нього, як і на будь-яке інше тіло на планеті, діє сила тяжіння. Саме цим обумовлюється виникнення тиску, коли під впливом гравітації є атмосфера. Атмосферний тиск може коливатися через відмінності маси повітря різних ділянках.

Там, де повітря стає більше, воно вище. У розрідженому просторі спостерігається зниження атмосферного тиску. Причина зміни у його температурі. Він нагрівається немає від променів Сонця, як від Землі. Нагріваючись, повітря стає легшим і піднімається вгору, тоді як охолоджені повітряні маси опускаються вниз, створюючи постійний, безперервний рух. Кожен із цих потоків має різний атмосферний тиск, що провокує появу вітрів на поверхні нашої планети.

Вплив на погоду

Атмосферний тиск - один із ключових термінів у метеорології. Погода на Землі формується через вплив циклонів та антициклонів, які утворюються під впливом перепадів тиску в газовій оболонці планети. Для антициклонів характерні високі показники(До 800 мм ртутного стовпа і вище) і низька швидкість руху, в той час як циклони - це області з нижчими показниками та високою швидкістю. Смерчі, урагани, торнадо також формуються через різкі перепади атмосферного тиску - всередині смерчу воно стрімко падає, досягаючи 560 мм ртутного стовпа.

Рух повітря призводить до зміни погодних умов. Вітри, що виникають між областями з різними рівнями тиску, переганяють циклони та антициклони, внаслідок чого створюється атмосферний тиск, що формує ті чи інші погодні умови. Ці рухи рідко мають систематичний характер, і їх дуже важко передбачити. У зонах, де підвищений та знижений атмосферний тиск стикаються, відбувається зміна кліматичних умов.

Стандартні показники

Середнім показником у ідеальних умовах вважається рівень 760 мм ртутного стовпа. Рівень тиску змінюється з висотою: на низинах чи територіях, розташованих нижче рівня моря, тиск буде вищим, на висоті, де повітря розріджене, навпаки, його показники знижуються на 1 мм ртутного стовпа з кожним кілометром.

Знижений атмосферний тиск

Воно знижується із збільшенням висоти через видалення поверхні Землі. У першому випадку цей процес пояснюється зниженням впливу гравітаційних сил.

Нагріваючись від Землі, гази, з яких складається повітря, розширюються, їх маса стає легшою, і вони піднімаються в вищі рухи.

Традиційними територіями з нижчим атмосферним тиском є ​​тропіки. На екваторіальних територіях завжди спостерігається знижений тиск. Однак зони з підвищеним і зниженим показником поширені над Землею нерівномірно: в одній географічній широті можуть бути ділянки з різними рівнями.

Підвищений атмосферний тиск

Самий високий рівеньЗемлі спостерігається на Південному і Північному полюсах. Це тим, що повітря над холодною поверхнею стає холодним і щільним, його маса збільшується, отже, його сильніше притягує до поверхні гравітацією. Він опускається, а простір над ним заповнюється теплішими повітряними масами, внаслідок чого створюється атмосферний тиск із підвищеним рівнем.

Вплив на людину

Нормальні показники, характерні місцевості проживання людини, нічого не винні впливати з його самопочуття. Водночас атмосферний тиск та життя на Землі нерозривно пов'язані. Його зміна – підвищення чи зниження – може спровокувати розвиток серцево-судинних захворювань у людей з підвищеним артеріальним тиском. Людина може відчувати біль у серці, напади безпричинної головного болю, знижується працездатність.

Для людей, які страждають на захворювання дихальних шляхів, небезпечними можуть стати антициклони, що дають підвищений тиск. Повітря опускається і стає щільнішим, збільшується концентрація шкідливих речовин.

Під час коливань атмосферного тиску у людей знижується імунітет, рівень лейкоцитів у крові, тому не рекомендується у такі дні навантажувати організм фізично чи інтелектуально.