27

АТМОСФЕРНИЙ ТИСК, ЙОГО ЗМІНИ У ТРОПОСФЕРІ

Ви відкриєте для себе:

що таке атмосферний тиск;

чи змінюється атмосферний тиск з висотою і над поверхнею Землі;

пояси постійного атмосферного тиску; як розв’язувати задачі на зміну атмосферного тиску з висотою. -

1

Що таке атмосферний тиск?

Ми вже багато знаємо про атмосферу, зокрема про її газовий склад, будову та її велике значення для всього живого на Землі.

Та чи має повітря вагу?

Внаслідок сили тяжіння на поверхні Землі, верхні оболонки атмосфери тиснуть на нижні оболонки таким чином, що в тропосфері зосередилося 80% усього повітря атмосфери. Отже, повітря в тропосфері буде тиснути на всі поверхні, які с на Землі. Ця сила, з якою тисне повітря на поверхню Землі, і с атмосферним тиском.

Атмосферний тиск — це сила, з якою тисне повітря на поверхню Землі.

Так, на 1 см² повітря тисне з силою 1 кг 33 грамн. Якщо врахувати площу поверхні людини з середнім зростом, то виявиться, що на неї тисне повітря вагою 15 тон. Проте повітря не розчавлює людину тільки тому, що є внутрішній тиск.

Практикуймо

Щоб переконатися, що повітря мас вагу, проведемо кілька простих досліджень.

Дослідження 1. Надуємо повітряну кульку теплим повітрям і відпустимо її з рук: вона полетить на велику висоту і зникне з поля зору. Чому? Приіадайтс з курсу «Пізиасмо світ*. Відповідь проста: тепле повітря є легшим за холодне, оскільки

ири збільшенні температури молекули газу рухаються значно швидше і па великі відстані. Отже, саме тепле повітря попес-ло кульку у «відкритий космос*. Якби повітря не мало ваги, ми б і кульку не змогли надути.

Дослідження 2. Надуємо гумову кульку повітрям. Онусти-мо її в заздалегідь підготовлену холодну воду (щоб повітря в кульці охолодити). Витягнемо п через деякий час з води і відпустимо. Кулька опуститься на землю. Чому так сталося? Бо холодне повітря с важчим за тепле. Робимо висповок: в усіх дослідженнях ми довели, що повітря мас вагу. Тепле повітря легше за вагою, а холодне — важче. Отже, повітря має силу, з якою тисне на всі поверхні, що є на Землі.

Італійський учений Еванджеліста Торрічеллі в XVII ст. проводив дослідження з ртуттю. Помістив ртуть у скляну трубку, висотою один метр, а потім перевернув трубку у посу-дину з ртуттю. Частина ртуті вилилась у посудину, а частина залишилась у трубці, на висоті 760 мм. Торрічеллі помітив, що ртуть реагує на зміну погоди: при зміні сонячної погоди на дощову ртуть у трубці опускалася, а при сонячній погоді — піднімалася. Пізніше до трубки з ртуттю прикріпили вертикальну шкалу і таким чином отримали ртутний барометр. А 760 мм ртутного стовпчика прийняли за нормальний тиск над рівнем моря па широті 45*.

Мил. 92. Барометр Фіцроя t закрита посудина з розчином нашатирного спирту, камфори, калійної селітри )

Чим вимірюють атмосферний тиск? Атмосферний тиск вимірюють у міліметрах ртутного стовпчика, в мілібарах, у Па (паскалях), у гсктопаскалях (гііа).

1 мм рт. ст. - 133,3 ГІа 1 Па = 0,75 мм рт. ст.

760 мм рт. ст. = 101 300 Па = 1013 гПа Прилади для вимірювання атмосферного тиску. їх дуже багато: барометри рідинні (зокрема ртутні), механічні (анероїди, барографи), хімічні (барометр Фіцроя). На метеорологічних станціях де цих пір використовують ртутні барометри. Тому що вони е надзвичайно точними.

2

Зміна атмосферного тиску з висотою

Так, атмосферний тиск з висотою буде падати. Оскільки чим вище ви піднімаєтеся, тим менший стовп повітря буде тиснути на вашу поверхню. На один кілометр вгору тиск падає па 100 міліметрів ртутного стовпчика. На висоті 5 км атмосферний тиск буде вже удвічі меншим, ніж на рівні моря. На висоті 15 км атмосферний тиск у 8 разів менший, а на висоті 20 км — у 18 разів. Отже, на найвищих вершинах світу є атмосферний тиск, але він дуже низький через розріджене повітря. Так, на вершині Евересту в розрідженій атмосфері міститься лише 30% повітря, потрібного для нормального дихання людини. Чи не тому лише поодиноким альпіністам вдалось піднятися на цю вершину без кисневої маски?

Пізнаймо більше

Вище 8 тис. метрів спостерігається так звана «зона смерті». Це озничиє. що людині не варто дові-о затримуватися на такій висоті. Через великий дсфідит кисню організм людини «голодує* і не може відновитися навіть під час сну. Непальці, які живуть у Гімалаях, пристосувалися до життя у впсокпх горах. Тому не дивно, що більшість скелелазів серед 200 осіб, які піднялися на Еверест без кисневої маски, це саме вони.

З

Пояси постійного атмосферного тиску

Через кулясту форму та обертальні рухи наша Земля в різних місцях отримує різну кількість сонячного тепла. Тому атмосферний тиск па земній поверхні буде змінюватися від екватора до полюсів, так як безпосередньо залежить від температури повітря приземнетого шару (мал. 90).

Мал. 93. Залежність атмосферного тиску aid географічної широти

1. Розпочнемо з екватора. Екваторіальні широти отримують протягом року найбільше сонячного тепла. Отже, повітря па екваторі е теплим, а значить — легким. Тепле екваторіальне повітря рухається постійно вгору, забираючи з собою вологу, що випаровується. Тому в екваторіальних широтах завжди низький тиск (Н). Вже на висоті 2-3 км вологе повітря охолоджується, формуються купчасто-дощові хмари і в обідню пору розпочинаються грозові дощі. Така погода повторюється майже щодня протягом року.

2. Охолоджене повітря у верхніх шарах атмосфери розходиться на північ і південь від екватора, опускається до тропічних широт (ЗО® пн. і пд. ш.), спричинює високий тиск (В).

3. На полюсах і в приполярних районах протягом року дуже низькі температури. Тому тут холодне нажне повітря опускається до земної поверхні, спричинюючи високий тиск.

4. Холодне полярне повітря біля поверхні землі рухається до помірних широт, прогрівається і вже тут піднімається вгору. спричинюючи таким чином низький тиск.

Отже, на нашій планеті утворилися пояси постійного атмосферного тиску: на екваторі і в помірних широтах — низький, а на полюсах і тропіках — високий. В областях, де переважає високий тиск, мало опадів, а в областях з низьким тиском характерні рясні опади.

1

Розв'язування задач на зміну атмосферного тиску з висотою

1. Біля будинку атмосферний тиск становить 730 мм рт. ст. Який тиск буде на висоті останнього, 9-го поверху, якщо висота багатоповерхівки становить ЗО метрів?

Розв'язання:

1) Визначаємо, наскільки зміниться атмосферний тиск на висоті ЗО метрів. Якщо на 1000 м тиск падає на 100 мм, то на 100 м — па 10 мм. а на 10 метрів тиск впаде на 1 мм рт. ст. Отже:

30 м : 10 м • 1 мм = 3 мм

2) Враховуючи, що з висотою тиск надає, визначаємо, який атмосферний тиск буде на висоті 30 м:

730 мм - 3 мм - 727 мм рт. ст.

Відповідь: На висоті 9-го поверху атмосферний тиск становитиме 727 мм рт. ст.

2. Визначити атмосферний тиск на вершині Говерли (2061 м над р. м.), якщо біля туристичної бази «Яаросляк* (1200 м над р. м.) атмосферний тиск становить 620 мм рт. ст.

Розв'язання:

1) Визначаємо відносний перепад висот між Говерлою і туристичною базою:

2061 м- 1200 м = 861 м

2) Визначаємо, наскільки зміниться атмосферний тиск при сходженні на 861 м. Згадуємо, що на 100 м атмосферний тиск падає на 10 мм:

861 м : 10 мм - 86,1 мм рт. ст.

3) Враховуючи, що атмосферний тиск з висотою падає, визначаємо атмосферний тиск на вершині Говерли:

620 мм - 86,1 мм = 533,9 мм

Відповідь: на вершині Говерли атмосферний тиск становитиме 533,9 мм рт. ст.

Практикуймо

Розв’яжіть задачі.

3. На вершині Роман-Кош (15-15 м, Кримські гори) атмосферний тиск становить 600 м.ч рт. ст. Який тиск буде на рівні Чорного моря?

4. На вершині гори тиск становить 532 мм рт. ст., а біля підніжжя гори на березі Тихого океану атмосферний тиск становить 754,8 мм рт. ст. Яка висота гори?

Знаймо, вміймо і використовуймо в житті

Атмосферний тиск с головним показником етапу погоди. Спостерігаючи за атмосферним тиском, можна завчасно спро-гнозувати погіршення чи покращення погоди.

Вимірюють атмосферний тиск приладом барометром у мм рт. ст., у мілібарах, пвгкалях.

Атмосферний тиск залежить від висоти місцевості над рівнем моря: з підняттям угору на 1 км він падає на 100 мм рт. ст.

Також атмосферний тиск залежить від температури повітря. Тому в екваторіальних і помірних широтах формуються пояси низького тиску, а в полярних і тропічних широтах — пояси високого тиску.

Різниця в атмосферному тиску е головною причиною утворення вітрів.

Практикуймо

1. Від чию залежить атмосферний тиск?

2. Де атмосферний тиск буде вищим: па березі річки чи на пагорбі, що розташований поруч?

3. За кліматичною картою світу визначте, який атмосферний тиск переважне на території України.

4. Висота 7000 метрів вважається вже небезпечною для здоров'я людини. Назвіть континенти, де горосходжувачі, піднімаючись на найииші їхні вершини, не будуть себе иа-ражатн саме па шо небезпеку.