Атмосферное давление, физика: тайна, скрытая в воздухе

Каждый из нас ежедневно испытывает на себе действие невидимой силы – атмосферного давления. Оно оказывается на нас со всех сторон и давит с большой величиной. Но мы этого почти не замечаем, настолько привыкли к нему с рождения.

Откуда же берется это давление и почему оно так велико? Давайте разбираться!

Воздушный океан

Атмосфера Земли - это воздушная оболочка, окружающая нашу планету. Можно представить ее как огромный океан воздуха, в котором мы живем. Толща этого воздушного океана составляет несколько сотен километров.

Воздух в атмосфере удерживается силой тяготения Земли. Благодаря этому воздушные массы создают давление на поверхность планеты и на все тела, находящиеся в атмосфере. Это давление называют "атмосферным". Оно измеряется в паскалях или миллиметрах ртутного столба.

Атмосфера как гигантский шар

Атмосферу часто сравнивают с гигантским воздушным шаром, окружающим Землю. Это верное сравнение, поскольку атмосфера действительно имеет шарообразную форму, обусловленную силой тяготения планеты.

Толщина этого "воздушного шара" варьируется от нескольких километров у полюсов до 1000 км в экваториальных широтах. Таким образом, атмосфера значительно приплюснута у полюсов.

Атмосферное давление, физика: внутри этого огромного воздушного объема оно и существует. Оно возникает из-за силы тяжести, действующей на молекулы воздуха. Чем глубже мы опускаемся в "шар" атмосферы, тем выше давление становится.

На уровне моря в средних широтах давление воздуха составляет около 1013 миллибар или 760 мм ртутного столба. Это и есть то "атмосферное давление", о котором часто говорят в прогнозах погоды.

Давление атмосферы увеличивается с глубиной

Причина возникновения атмосферного давления кроется в самой природе воздуха. Атмосфера состоит из огромного числа молекул газов, находящихся в беспорядочном тепловом движении.

Эти молекулы притягиваются к Земле силой тяжести. Чем глубже в атмосферу мы опускаемся, тем больше над нами скапливается воздушных масс, испытывающих действие гравитации.

Поэтому давление атмосферы усиливается по мере приближения к поверхности Земли. На высоте 5-6 км оно падает примерно вдвое по сравнению с уровнем моря, а на высоте 10 км - почти втрое.

Таким образом, атмосферное давление возрастает по мере "погружения" в воздушный океан атмосферы. Максимальные его значения наблюдаются у самой поверхности Земли.

Давление воздуха измеряют барометрами

Чтобы количественно оценить атмосферное давление, был изобретен специальный прибор - барометр. Принцип его действия основан на свойствах жидкостей и газов передавать давление во все стороны одинаково.

Первый барометр был создан в 1644 году итальянским ученым Эванджелистой Торричелли. Он представлял собой запаянную с одного конца стеклянную трубку, заполненную ртутью. Трубку опускали открытым концом в чашу с ртутью. Высота поднятия ртутного столба и показывала величину атмосферного давления.

При нормальном давлении высота ртутного столба составляет 760 мм. Это значение принято за эталон и называется "нормальным атмосферным давлением". Изменения давления относительно этого уровня измеряются в миллиметрах или долях "ртутного столба".

Современные бытовые и метеорологические барометры значительно отличаются по конструкции от первоначального. Но принцип их работы все тот же - измерение высоты столба ртути или какой-либо другой жидкости в замкнутом сосуде.

Барометры позволяют точно измерить величину атмосферного давления, а также отслеживать его изменения. Эти данные крайне важны как для метеорологов, так и для летчиков или альпинистов.

Атмосферное давление меняется по высоте и широте

Хотя атмосферное давление и принято считать постоянной величиной, на самом деле оно может существенно меняться в зависимости от высоты над уровнем моря и географических координат.

В предыдущих разделах мы уже говорили о том, что по мере подъема вверх давление воздуха падает. Это связано с уменьшением толщины вышележащего столба атмосферы.

Однако атмосферное давление зависит не только от абсолютной высоты, но и от широты местности. В полярных районах оно немного выше, чем в тропиках. Это объясняется влиянием вращения Земли и центробежных сил.

Таким образом, величина атмосферного давления в конкретной точке зависит как от ее высоты над уровнем моря, так и от широты местности.

Резкие изменения давления влияют на самочувствие

Хотя абсолютные значения атмосферного давления не оказывают заметного влияния на организм человека, его резкие колебания могут сказываться на самочувствии.

Дело в том, что наше тело приспособлено к тому давлению, которое обычно наблюдается на данной местности. При скачках давления это равновесие нарушается.

Особенно чувствительны к таким перепадам люди с сердечно-сосудистыми заболеваниями. У них могут возникнуть приступы стенокардии, нарушения сердечного ритма.

Также резкое повышение или понижение давления отзывается головными и мышечными болями, тошнотой, головокружениями. Эти симптомы называются метеотропными реакциями.

Чтобы снизить негативное воздействие скачков атмосферного давления, врачи рекомендуют избегать переохлаждений, пить больше жидкости, ограничивать физические нагрузки. И, конечно же, постоянно следить за величиной атмосферного давления и, при его скачках, за собственным самочувствием.