A légköri nyomás az az erő, amellyel a környező levegő, azaz a légkör hat ránk. A cikk olyan kísérleteket mutat be, amelyek során megbizonyosodunk arról, hogy a légnyomás valóban létezik. Megtudjuk, ki mérte meg először, mi történik, ha a légköri nyomás egyenetlenül oszlik el, és még sok mást.
A légköri nyomás megnyilvánulásai
Ha a levegő mindent megnyom körülötte, akkor nyom valamit. Ez tényleg igaz, akkor miért tűnik nekünk súlytalannak? Végezzünk kísérleteket, amelyek megmutatják, hogy a légköri nyomás valóban létezik.
Töltse meg a fecskendőt vízzel a közepéig, majd húzza felfelé a dugattyút. A víz követni fogja a dugattyút. Ennek oka a légköri nyomás, de amikor az emberek még nem tudtak a létezéséről, azt mondták, hogy a természet egyszerűen nem tűri az ürességet. Ma már tudjuk, hogy amikor a dugattyú felemelkedik, egy terület keletkezikcsökkentett nyomáson, és a légkör vizet présel a fecskendőbe.
Tapasztalat műanyag kártyával és üveggel
Töltsön meg egy üvegedényt a tetejéig vízzel, fedje le a tetejét egy műanyagdarabbal, például egy kártyával. Fordítsuk meg az üveget, és nézzük meg, hogy a kártya tart és nem esik le. A víznyomás erejét a légkör nyomásereje kompenzálja. Felülről semmi sem nyomja a vizet, de alulról nyomja a légkör, ennek eredményeként a kártya megmarad. Ha levegő kerül a műanyag és az üveg közé, a kártya leesik, és a víz kiömlik.
Torricelli készülék
Az olasz tudós, Torricelli először mért légköri nyomást. Ezt az úgynevezett higanybarométerrel tette. Először Torricelli egy üvegcsövet töltött higannyal a tetejéig, vett egy nagy tál higanyt, megfordította a csövet, belemerítette a tálba, és kinyitotta az alsó végét. A Merkúr ereszkedni kezdett, de nem jött ki teljesen, hanem leereszkedett egy bizonyos magasságig.
Kiderült, hogy ez a szint 760 mm. Ezért a légkör nyomása 760 mm-es higanyoszlopot képes tartani. Ha a nyomás emelkedik, akkor nagyobb magasságú oszlopot tud tartani, ha csökken, akkor kevesebbet. Ha igen, akkor a mérete az oszlop magassága alapján ítélhető meg. Ezért a gyakorlatban a légkör és a gázok nyomását gyakran pontosan higanymilliméterben mérik. Állítsunk fel kapcsolatot a higanymilliméter és a pascal szokásos mértékegységei között.
Hogyan függ össze a higanymilliméter és a pascal?
A légköri nyomás 760 mm-rel megemeli a higanyt. Ez azt jelentihiganyoszlop 760 mm magas, a normál légköri nyomásszinttel megegyező erővel. 1 Hgmm az 1 mm magas higanyoszlop nyomása. Képzelje el, hogy a higanyoszlop magassága 1 mm. Számítsa ki az ennek a magasságnak megfelelő hidrosztatikus nyomást.
P=1 Hgmm A hidrosztatikus nyomás kiszámítása a következő képlettel történik: ρgh. ρ a higany sűrűsége, g a gravitációs gyorsulás, h a folyadékoszlop magassága. ρ=13, 6103 kg/m3, g=9, 8 N/kg, h=110 -3 m. Helyettesítse be ezeket az adatokat a képletbe. Az átalakítás után 13,69,8=133,3 N/m2 marad. N/m2 - ez Pascal (Pa). Ha a légköri nyomást hektopascalra alakítjuk, akkor 1 Hgmm. Művészet. 1,333 hPa-nak felel meg.
Hg és időjárás
Torricelli sokáig figyelte a higanybarométer állását. Érdekes dolgot vett észre. Amikor a higanyoszlop leesik, vagyis amikor a légköri nyomás alacsony lesz, egy idő után rossz idő áll be. Amikor a higanyoszlop felemelkedik, egy idő után a rossz időt jó idő váltja fel. Vagyis a légköri nyomás mérése lehetővé teszi az időjárás-előrejelzés készítését.
Most a meteorológiai szolgálatok éjjel-nappal, 3 óránként mérik a légköri nyomást. Jules Verne A tizenöt éves kapitány című könyve a barométer és az időjárás megfigyelését írja le. A könyv főszereplője felfedezte, hogy ha a higanyoszlop gyorsan leesik, akkor az időjárás erősen, de nem sokáig romlik, ha lassan, több napon keresztül csökken a higanyszint, akkoraz időjárás fokozatosan romlik, de sokáig tart.
Mi történik, ha a légköri nyomás egyenetlenül oszlik el?
Vegyünk egy szinoptikus térképet. Tartalmazza a légköri nyomás értékeit különböző területeken, városokban, országokban, kontinenseken. A légtömegek mozgási irányát nyilak jelzik. Miért fúj a szél? A légköri nyomás helyenként nagyobb, másutt kisebb. Ahol nagyobb, onnan fúj a szél, ahol kisebb. A térképen a nyilak irányában látjuk.
Ha megnézed az egész bolygót, láthatod, hogy a különböző részeken más és más. A nagy nyomású területek lilával vannak jelölve, ahol a szélnyilak az óramutató járásával megegyező irányban forognak. Ezt a magas nyomású területet anticiklonnak nevezik. Általában tiszta idő van.
De Spanyolország és Portugália. Itt két legerősebb anticiklont figyelünk meg. A légáramok csavarodása összefügg a földgömb forgásával.
És itt van két erős, alacsony légköri nyomású terület – mindössze 965 hektopascal. Ez egy ciklon, benne a levegő az óramutató járásával ellentétes irányba forog.
Így megfigyelheti a légköri nyomás eloszlását bolygónk különböző helyein. Manapság a meteorológusok pontosan megjósolják az időjárás változásait, amelyek akkor következnek be, ha a légköri nyomás egyenetlenül oszlik el.
Nyomás tengerszinten és felett
Tegyük fel, hogy a barométer 1006 hPa nyomást mutat. De hanézd meg egy adott terület, város szinoptikus térképét, kiderülhet, hogy ott más a légnyomás. Miért történik ez? A helyzet az, hogy a szinoptikus térképek a légköri nyomás értékeit mutatják tengerszinten. Egy bizonyos tengerszint feletti magasságban lehetünk, így a légnyomás a helyiségben kisebb, mint a tengerszinten.
Magasságmérő
Hogyan mérheti meg tartózkodási helye magasságát? Léteznek speciális, a barométerhez hasonló műszerek, de skálájuk nem nyomás, hanem magasság mértékegységben van beosztva. A turistáknak és a pilótáknak vannak ilyen eszközei. Magasságmérőknek vagy parametrikus magasságmérőknek nevezik őket. Amikor a pilóta a földön van, nullára állítja a magasságmérőt, mert a talaj feletti magassága nulla. Ha szükséges, a nyilat a tengerszint feletti magasságra állítja, attól függően, hogy fontos-e számára tudnia, hogy a repülőtér milyen magasságban van a tengerszint felett, vagy sem. Hosszú távú járatok esetén ez hasznos lehet, különösen, ha a repülőtér a hegyekben van. Ezután a pilóta a magasságmérő tűjére nézve meghatározza a magasságot.
Miért nő a légköri nyomás a magassággal?
Miután megtudtuk, hogy ha a légköri nyomás egyenetlenül oszlik el, szél fúj, nézzük meg, miért csökken a nyomás a magasság növekedésével. A levegőnek súlya van, ezért vonzza a földet, nyomást gyakorol rá. Ha a légkör egy bizonyos rétegébe helyezünk egy barométert, akkor azt a légkörnek az a rétege nyomja,ami fent van. Meg kell jegyezni, hogy a légkörnek nincsenek egyértelmű határai.
Ha egy barométert a tengerszintre helyezünk, a nyomás egyenlő lesz az ebben a levegőrétegben uralkodó nyomás és a légkör fedőrétegeiben uralkodó nyomások összegével. Vagyis a magasság növekedésével a nyomás csökken. Felmerül a kérdés: ki lehet-e számítani a légköri nyomást az Р=ρgh képlet szerint? Nem, mert a légsűrűség értéke nem állandó a légkör különböző rétegeiben. Alul nagyobb nyomás alatt van a levegő, ezért sűrűbb, felül pedig kevésbé sűrű.
