Атмосферний тиск-це сила, з якою атмосфера діє на поверхню Землі. Воно змінюється в залежності від висоти над рівнем моря. Вимірюється атмосферний тиск в мілібарах або гектопаскалях. Знання атмосферного тиску важливо для прогнозу погоди, астрономії та інших наукових досліджень.
Визначити атмосферний тиск по висоті можна за допомогою барометра, який вимірює тиск повітря. Чим вище знаходиться спостерігач, тим менше атмосферний тиск. Це пояснюється тим, що зі збільшенням висоти зменшується щільність повітря і кількість повітряних молекул, що впливає на силу, з якою повітря тисне на поверхню Землі.
Щоб визначити атмосферний тиск по висоті, потрібно використовувати атмосферну формулу, яка пов'язує тиск повітря з висотою. Ця формула називається рівнянням стану і описує зміну параметрів атмосфери в залежності від висоти над рівнем моря.
Що таке атмосферний тиск?
Атмосферний тиск вимірюється в одиницях, які називаються паскалями (Pa) або гектопаскалями (hPa). Звичайний атмосферний тиск на рівні моря становить близько 1013,25 гектопаскаля. Це значення називається стандартним атмосферним тиском і використовується для порівняння з вимірами на більш високих або нижніх висотах.
Атмосферний тиск змінюється з висотою, оскільки сила тяжіння поступово зменшується з віддаленням від земної поверхні. Чим вище точка в атмосфері, тим нижче атмосферний тиск. Тому, визначення атмосферного тиску по висоті є важливим інструментом для метеорологів, пілотів та інших професіоналів, що працюють в аеронавтиці та геофізиці.
| Висота (м) | Атмосферний тиск (гПа) |
|---|---|
| 0 | 1013,25 |
| 1000 | 898,76 |
| 2000 | 795,74 |
| 3000 | 704,68 |
Таблиця показує, як атмосферний тиск змінюється зі збільшенням висоти над рівнем моря. Важливо зазначити, що ці значення є приблизними і можуть змінюватися залежно від поточних погодних умов.
Визначення та роль у природі
Атмосферний тиск являє собою силу, яку повітряний стовп чинить на одиницю площі поверхні Землі або будь-якого іншого об'єкта, що знаходиться в атмосфері. Цей тиск створюється в результаті взаємодії молекул повітря і гравітації.
Атмосферний тиск визначається висотою над рівнем моря і змінюється зі збільшенням або зменшенням цієї висоти. Так, на рівні моря і при нормальних умовах атмосферний тиск становить приблизно 1013 гектопаскаля (гПа). На кожні 8,5 метра висоти атмосферний тиск зменшується приблизно на 1 гПа.
Атмосферний тиск відіграє важливу роль у природі. Воно впливає на погоду, Клімат, циркуляцію повітря та інші атмосферні явища. Зміни атмосферного тиску можуть призводити до утворення вітрів, хмар і опадів. Також воно має вплив на діяльність живих організмів, включаючи людину.
Як впливає висота на атмосферний тиск?
На поверхні Землі атмосферний тиск найбільший і називається атмосферним тиском на рівні моря. У міру підйому над рівнем моря, тиск зменшується.
Висота над рівнем моря має важливе значення для визначення атмосферного тиску. У міру підйому в гори або зльоту над поверхнею Землі, атмосферний тиск зменшується.
Це відбувається через те, що на великих висотах кількість повітря над головою стає менше, а отже, менше маси повітря, яка тисне на поверхню Землі.
Тому, якщо перебувати на висоті, атмосферний тиск буде нижче в порівнянні з тим, що спостерігається на рівні моря. Це може впливати на функцію легенів і серця, оскільки вони повинні працювати з меншою кількістю повітря.
Також варто відзначити, що атмосферний тиск змінюється не тільки з висотою, але і в залежності від погодних умов і місця розташування. Метеорологи використовують різні показники тиску для прогнозування погоди та визначення тенденцій зміни погоди в певній місцевості.
Важливо знати: при заняттях спортом або інших активностях на великих висотах необхідно враховувати зміну атмосферного тиску і його вплив на організм.
Взаємозв'язок і розрахунки
Атмосферний тиск в залежності від висоти можна визначити за допомогою декількох формул.
Тиск можна виразити через геопотенціальну висоту або через геопотенціальну різницю:
| Тиск | Геопотенціальна висота | Геопотенціальна різниця |
|---|---|---|
| P | z | Δz |
де P - поточний атмосферний тиск,
P0 - атмосферний тиск на рівні моря (стандартний тиск, наприклад, 101325 Па),
z - геопотенціальна висота,
H - шкала висот, на якій відбувається зміна тиску (наприклад, 8000 м).
де P1 - атмосферний тиск на висоті z + Δz,
Таким чином, з використанням Формули 1 можна визначити тиск на будь - якій заданій висоті, а з використанням формули 2-зміна тиску на заданій висоті щодо тиску на рівні моря.
Методи вимірювання та використання даних
Ртутні барометри використовують ртуть, яка піднімається або опускається залежно від атмосферного тиску. Потім вимірюється висота стовпа ртуті, яка прямо пропорційна тиску. Ртутні барометри зазвичай використовуються для точних вимірювань, таких як наукові дослідження або прогнозування погоди.
Анероїдні барометри, на відміну від ртутних, не містять ртуті. Вони використовують пружину або мембрану, яка змінює форму залежно від атмосферного тиску. Потім зміна форми перетворюється на значення тиску. Анероїдні барометри, як правило, більш портативні та зручні у використанні на висоті, наприклад, у горах або повітряних кулях.
Вимірювання атмосферного тиску на різних висотах необхідні для багатьох застосувань. Наприклад, дані про тиск в атмосфері використовуються для прогнозування погоди, управління польотами літаків або визначення висоти гір. Також атмосферний тиск може впливати на здоров'я людини, тому його вимірювання має медичний інтерес.
| Метод | Опис |
|---|---|
| Анероїдний барометр | Величина тиску вимірюється за допомогою пружини або мембрани |
| Ртутний барометр | Величина тиску вимірюється по висоті стовпа ртуті |