Давление воздушной оболочки Земли: одна атмосфера в Паскалях

Все живые существа на Земле не замечают давления, которое оказывает на них грандиозная воздушная оболочка нашей планеты. Причина в том, что они с самого рождения привыкли к воздействию на них атмосферы, а организмы их приспособлены к нему биологически.

Меж тем подобное газообразное облако на самом деле имеет немалый вес. Оно удерживается силой тяжести планеты, благодаря чему не улетучивается в бескрайний космос, простираясь ввысь на тысячу километров. И это значит, что воздушная оболочка оказывает давление на все, находящееся на поверхности земного шара. Сколько же составляет одна атмосфера в Паскалях? Выразить давление воздуха в цифрах ученым удалось еще в XVII веке.

Атмосферное давление

В Регенсбурге в 1654 году Отто фон Герике продемонстрировал императору Фердинанду III и своим ученым собратьям зрелищный опыт. Немецкий физик взял два медных полых полушария, небольших по величине (в диаметре около 35,6 см). Затем плотно прижал их друг к другу, соединив кожаным кольцом, и откачал воздух изнутри посредством вставной трубки и насоса. После чего полушария невозможно было разъединить. Более того, это не смогли сделать шестнадцать лошадей, привязанных к железным кольцам с двух концов с каждой стороны образовавшейся сферы.

Этот эксперимент продемонстрировал миру действие на окружающие предметы давления. Именно эта сила настолько сдавила обе части сферы. А значит, величина ее воистину впечатляющая. Через два года замечательный опыт был повторен в Магдебурге. Там сферу пытались разорвать уже 24 лошади, но с тем же успехом. Указанные полушария, используемые во время эксперимента, вошли в историю под называнием магдебургских. Они до сих пор хранятся в немецком музее.

Одна атмосфера в Паскалях

Как рассчитать давление газообразной мантии планеты? Не было бы ничего проще, если бы с точностью оказались известны плотность воздуха и высота воздушной оболочки. Но в XVII веке ученые еще не могли знать подобные вещи. Однако прекрасно справились с указанной задачей. И это впервые сделал ученик Галилея - итальянец Торричелли.

Он взял метровой длины стеклянную трубку и наполнил ртутью, предварительно запаяв один из концов. А открытую часть опустил в сосуд с тем же веществом. При этом часть ртути из трубки устремилась вниз. Однако, вылилась не вся. А высота оставшегося столбика составила около 760 мм. Именно этот опыт позволил впоследствии легко рассчитать: сколько Паскалей в одной атмосфере. Это число примерно составляет 101 300 Па. Именно такова величина нормального атмосферного давления.

Объяснение опыта Торричелли

Давление атмосферы оказывает действие на все земные тела. Но оно незаметно, потому что уравновешивается действием воздуха, находящегося в самих предметах и живых организмах. Эксперимент с магдебургскими полушариями красноречиво показал, что бы происходило, если бы газ не имел свойства проникать практически везде. В образовавшейся сфере было искусственно создано безвоздушное пространство. Вследствие чего она и оказалась необыкновенно прочна и неразделима, сдавливаемая со всех сторон одной атмосферой, в Паскалях величина давления которой, как нам уже известно, весьма значительна.

Эти же законы заложены в основу действия насосов. В образовавшееся безвоздушное пространство устремляется жидкость. Она поднимается до тех самых пор пока существующие давление воздуха и вещества не уравновесят друг друга. А высота столбика зависит от плотности жидкости.

Зная это, Торричелли измерил давление, создаваемое одной атмосферой. В Паскали эту величину он перевести, конечно же, еще не мог. Это сделали позже. А потому он измерил ее в миллиметрах ртутного столба. Известно, что в подобных единицах атмосферное давление принято измерять и в наше время.

Как перевести атмосферы в Паскали

Француз Блез Паскаль (его портрет чуть выше), именем которого и названы единицы измерения давления, узнав об экспериментах Торричелли, повторил подобные опыты на разных высотах, используя, помимо ртути, воду и другие жидкости. И этим окончательно доказал наличие и действие атмосферного давления на земные тела и вещества, хотя сомневающихся в те времена было много.

Ниже показано, как давление в атмосферах перевести в Паскали и в другие единицы измерения.

Эта величина не постоянна и зависит от многих показателей. Прежде всего, от высоты над уровнем моря. Как доказал Паскаль, чем выше поднимаешься на вершину горы, тем давление становится меньше. Это легко объяснимо. Ведь глубина воздушной оболочки уменьшается, как и ее плотность. И уже на высоте примерно равной 5,5 км показатели давления вдвое снижаются. А если подняться на 11 км, то эта величина уменьшится в четыре раза.

Кроме того, атмосферное давление зависит от погоды. Потому-то этот показатель и считается значимым при ее прогнозах. К примеру, чем выше давление летом, тем больше вероятность того, что в этот день солнце порадует своими лучами и не будет осадков.