Понятие об атмосферном давлении

Физическое состояние воздуха атмосферы можно характеризовать не только температурой, влажностью, но и давлением. Эти показатели связаны между собой. Эту связь можно охарактеризовать уравнением состояния газов:

P =  RT ,

где  – плотность газа;

R – газовая постоянная (зависит от состава и влажности газа);

T – температура газа.

Атмосферным давлением называют числовое значение силы давления воздушного столба на единицу площади поверхности.

В любой точке атмосферы или земной поверхности атмосферное давление выражается весом всего вышележащего столба воздуха с основанием равным единице.

Для измерения атмосферного давления существует несколько единиц измерения: миллиметры ртутного столба (мм. рт. ст.); миллибары (мб), паскали (Па) или гектопаскали (гПа).

Для перехода от мм.рт.ст. к миллибарам или гектопаскалям существуют переводные формулы и коэффициенты.

Р _{мм.рт.ст.} × 4/3 = Р_мб или Р_мб × 3/4 = Р _{мм.рт.ст}

1 мб = 1000 дин/см² = 0,75 мм рт.ст.

1 мм рт.ст. = 1,333 мб

Нормальное атмосферное давление – это средняя величина атмосферного давления на уровне моря при температуре 0ºС в умеренных широтах (45º). Оно близко к 760 мм.рт.ст. » 1013 мб (гПа) = 1033,3 г/см² (10333 кг/м²). Эту величину давления называют еще одной атмосферой (1 атм.). Нормальное давление (1 атм.) в этом случае уравновешивается давлением столбика ртути высотой 760 мм сечением 1 см². Если взять водный столб того же сечения, то высота столба воды составили 10330 мм.

Нормальное давление, таким образом, можно выражать следующим образом:

760 мм.рт.ст = 1013,25 мб = 101325 Па = 1013,25 гПа

Величина атмосферного давления зависит от: абсолютной высоты местности и температуры воздуха.

С высотой атмосферное давление уменьшается в связи с уменьшением высоты воздушного столба. Чем больше абсолютные высоты, тем меньше атмосферный столб, а, следовательно, меньше его вес. Атмосферный столб уменьшается за счет той части, где плотность воздуха максимальная.

Расстояние в метрах на которое нужно подняться или опуститься, чтобы давление изменилось на 1 мб (мм. рт. ст) называют барической ступенью. Их измеряют в метрах. В нижнем слое тропосферы (до высоты 1000 м) атмосферное давление понижается на 1 мм. рт. ст. при подъеме на 10,5 м. С высотой барическая ступень возрастает (см. табл. 14)

Величина барической ступени зависит от температуры. С повышением температуры на 1ºС она увеличивается на 0,4 %. В теплом воздухе барическая ступень больше, чем в холодном.

Барические ступени.

Давление атмосферы с высотой, в общем, закономерно убывает: на высоте 5 км оно меньше в 2 раза, чем на уровне моря, на высоте 10 км – в 4 раза, 15 км – в 8 раз, 20 км – в 18 раз.

Изменение давления атмосферы происходит повсеместно непрерывно и в довольно широких пределах. Значение давления часто приводят к одному уровню. Это можно сделать, при небольшой разнице высот (не более 1000 м.), с помощью упрощенной барометрической формулы (формула Б.Ф. Бабине):

Δh = 8000 × 2 (P₁ - P₂)/ (P₁ + P₂) × (1 + 0,04 t°) ,

где, Δh – разность высот двух пунктов (h₂ - h₁);

P₁ – давление в нижнем пункте;

P₂ – давление в верхнем пункте;

tº – температура (ºС) средняя между двумя уровнями.

8000 – высота «однородной» атмосферы (т.е. атмосферы одинаковой плотности, такой, какая она у подстилающей поверхности).

Давление воздуха и ветры в январе (по Б.П. Алисову).

Давление воздуха и ветры в июле (по Б.П. Алисову).

Литература

1. Зубащенко Е.М. Региональная физическая география. Климаты Земли: учебно-методическое пособие. Часть 1. / Е.М. Зубащенко, В.И. Шмыков, А.Я. Немыкин, Н.В. Полякова. – Воронеж: ВГПУ, 2007. – 183 с.

Еще статьи о атмосфере