атмосферное давление с высотой что делает
Атмосферное давление: что за загадочный термин?
14.05.2009 15:09
Сообщая по радио о погоде, дикторы в конце обычно сообщают: атмосферное давление 760 мм ртутного столба (или 749, или 754 и т.д.). Но многие ли понимают, что это значит, и откуда синоптики берут эти данные? О том, как измеряют атмосферное давление, как оно изменяется и влияет на человека, вы узнаете из этой статьи.
Немного истории
Первым атмосферное давление измерил итальянский ученый Эванджелиста Торричелли в 1643 году. Развивая учения Галилея, Торричелли после долгих опытов, доказал, что воздух имеет вес, и давление атмосферы уравновешивается столбом воды в 32 фута, или 10,3 м. Он пошел в своих исследованиях ещё дальше и позже изобрел прибор для измерения атмосферного давления — барометр.
Атмосферное давление, что это?
Атмосферное давление — давление атмосферного воздуха на находящиеся в нем предметы и на земную поверхность. В каждой точке атмосферы атмосферное давление равно весу вышележащего столба воздуха с основанием, равным единице площади. С высотой атмосферное давление убывает. В соответствии с международной системой единиц (система СИ) основной единицей для измерения атмосферного давления является гектопаскаль (гПа), однако, в обслуживании ряда организаций разрешается применять старые единицы: миллибар (мб) и миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.). Нормальным атмосферным давлением (на уровне моря) принято значение 760 мм ртутного столба (мм рт. ст.) при температуре 0 °С.
Зачем его измеряют?
Измеряют атмосферное давление для того, чтобы с большей вероятностью предсказать возможное изменение погоды. Существует прямая связь между изменениями давления и изменениями погоды. Рост или понижение атмосферного давления с некоторой вероятностью может служить признаком изменения погоды.
Изменение атмосферного давления с высотой
Газы сильно сжимаемы и чем сильнее сжат газ, тем больше его плотность и тем большее давление он производит. Нижние слои воздуха сжаты всеми вышележащими слоями. Чем выше от поверхности Земли, тем воздух слабее сжат, тем меньше его плотность и, следовательно, тем меньшее давление он производит. Так, например, когда воздушный шар поднимается над Землей, то давление воздуха на шар становится меньше не только потому, что высота столба воздуха над ним уменьшается, но еще и потому, что плотность воздуха вверху меньше, чем внизу. Так как все метеостанции, измеряющие атмосферное давление, расположены на разных высотах и полученные на них показатели чаще всего приводят к уровню моря. Делают это потому, что атмосферное давление довольно существенно убывает с высотой. Так на высоте 5 000 м оно уже примерно в два раза ниже. Поэтому для получения представления о реальном пространственном распределении атмосферного давления и для сравнимости его величины в различных местностях и на разных высотах, для составления синоптических карт давление приводят к единому уровню – к уровню моря.
В течение суток давление также меняется, но незначительно, т.е. имеет суточный ход. Ночью повышается, а днем в период максимальных температур понижается. Особенно правильный суточный ход оно имеет в тропических странах, где дневное колебание достигает 2,4 мм рт. ст., а ночное — 1,6 мм рт. ст. С увеличением широты амплитуда изменения АД уменьшается, но вместе с тем становятся более сильными непериодические изменения атмосферного давления.
Распределение атмосферного давления по земной поверхности обусловливает движение воздушных масс и атмосферных фронтов, определяет направление и скорость ветра.
Влияние атмосферного давления на самочувствие
На самочувствие человека, достаточно долго проживающего в определённой местности, обычное, т.е. характерное давление не должно вызывать особого ухудшения самочувствия.
Пребывание в условиях повышенного атмосферного давления почти ничем не отличается от обычных условий. Лишь при очень высоком давлении отмечается небольшое сокращение частоты пульса и снижение минимального кровяного давления. Более редким, но глубоким становится дыхание. Незначительно понижается слух и обоняние, голос становится приглушенным, появляется чувство слегка онемевшего кожного покрова, сухость слизистых и др. Однако все эти явления относительно легко переносятся.
Более неблагоприятные явления наблюдаются в период изменения атмосферного давления — повышения (компрессии) и особенно его снижения (декомпрессии) до нормального. Чем медленнее происходит изменение давления, тем лучше и без неблагоприятных последствий приспосабливается к нему организм человека.
При пониженном атмосферном давлении отмечается учащение и углубление дыхания, учащение сердечных сокращений (сила их более слабая), некоторое падение кровяного давления, наблюдаются также изменения в крови в виде увеличения количества красных кровяных телец. В основе неблагоприятного влияния пониженного атмосферного давления на организм лежит кислородное голодание. Оно обусловлено тем, что с понижением атмосферного давления понижается и парциальное давление кислорода, поэтому при нормальном функционировании органов дыхания и кровообращения в организм поступает меньшее количество кислорода.
Повлиять на погоду мы не в состоянии. Но вот помочь своему организму пережить этот тяжелый период совсем несложно. При прогнозе значительного ухудшения погодных условий, а следовательно и резких перепадов атмосферного давления, прежде всего следует не паниковать, успокоиться, максимально снизить физическую нагрузку, а для тех у кого адаптация протекает довольно сложно, необходимо посоветоваться с врачом о назначении соответствующих лекарственных средств.
Атмосферное давление
Атмосферное давление это сила, с которой атмосфера (воздух) давит на земную поверхность. Несмотря на то что мы не видим воздух и он нам кажется невесомым, это не так. У воздуха есть вес, который передается в виде давления. На каждый квадратный сантиметр земной поверхности атмосфера давит столбом, который берёт начало от крайней точки атмосферы и до точки на земной поверхности. Сила давления такого столба на 1 см квадратный составляет 1,33 кг. Несложно подсчитать, что при каком давлении на каждого человека (статистически подсчитано, что средняя площадь равна 1,6 квадратных метра) давит воздушная масса примерно в 16 тонн. Казалось бы, такое давление должно раздавливать людей, но этого не происходит. Связано это с физиологией организма, который также обладает своим давлением, которое сопоставимо с тем, что воздействует на него из атмосферы.
В качестве нормального атмосферного давления используется давление, которое характерно для 45 широты и абсолютного уровня моря. При таких условиях нормальное атмосферное давление составляет 760 мм ртутного столба.
Измерительные приборы
В географии есть 2 прибор, с помощью которых можно определить давление атмосферы:
Ртутный барометр это труба из стекла размером в 1 метр. Один конец это трубы плотно запаян, а другой опущен в миску, которая содержит ртуть. При первом переворачивании прибора, жидкость заполняет трубу и указывает текущее давление. Казалось бы ртуть должна полностью заполнить трубу, но этого не происходит. Причина именно в воздушном давлении. В дальнейшем под воздействием этого показателя ртуть поднимается или опускается в колбе, позволяя метеорологам говорить о текущем давлении в атмосфере.
«Анероид» переводится как «без жидкости». В результате прибор становится более «динамичным» и его без опасений можно переносить на любые расстояния. В его основе лежит круглая коробочка, из которой выкачан весь воздух, и которая абсолютно герметична. Она меняет свой размер в зависимости от атмосферного давления: расширяется при его повышении и сужается при снижении.
Влияние высоты на показатель
Одним из ключевых факторов изменения атмосферного давления является высота над уровнем моря. Если рассматривать этот вопрос упрощенно, то чем выше подниматься в атмосфере, тем давление становится меньше. Почему так происходит? Мы уже говорили про давящий столб на 1см2.
Если рассматривать две точки, из которых первая будет находиться на уровне Мирового океана, а вторая, например, на высокой горе, то длина столба, воздействующих на эти точки будет отличаться. Длина столба, давящая на горы, меньше, чем длина столба, давящая на нулевую отметку мирового океана, поэтому и атмосферное давление здесь меньше.
Второй важной характеристикой воздуха, непосредственно связанный с высокими уровнями, является плотностью. Мы часто слышим истории, что когда исследователи поднимаются на большие высоты, им становится тяжело дышать. Это же характерно и для воздухоплавателей. Происходит так потому, что чем выше тем плотность воздуха меньше. Так, если на высоте 12 км 1 кубический метр воздуха весит примерно 310 г, то на высоте 40 км он весит уже 4 г. В целом же ученые подсчитали, что если рассматривать исключительно тропосферу, как ближайший слой атмосферы к земле, то поднятие на каждые 100 м от уровня моря снижают значение атмосферного давления примерно на 10 мм ртутного столба. Поэтому зная, что на нулевой отметке давление составляет 760 мм ртутного столба, на основании показаний барометра можно определить текущую высоту местности.
Зависимость от температуры воздуха
Температура воздуха это один из ключевых факторов в формировании атмосферного давления. При нагревании воздух увеличивается, становится более плотным и одновременно более легким. В результате происходит снижение атмосферного давления. Если говорить о холодном воздухе, то он становится наоборот более тяжёлым, увеличивая атмосферное давление. Поэтому когда мы говорим о температуре воздуха, нужно понимать, что изменение этого показателя одновременно влечет и изменение воздушного давления.
Для понимания как происходит это движение (прежде всего замещение воздуха) посредством температур, можно рассмотреть циркуляцию в помещения. Воздух, нагреваясь от батареи, поднимается вверх к потолку. Там он находится какое-то время, остывает и опускается вниз. Затем он вновь попадает в батарее, нагревается и вновь поднимается вверх. Так происходит по замкнутому циклу.
Распределение давление по поясам
Рассматривая климатические зоны, мы отмечали, что они распределяются на Земле по поясному принципу. Для атмосферного давления, которое, как мы уже выяснили, так же сильно коррелирует с температурой воздуха, на нашей планете также прослеживается четкая поясность. На экваторе, где солнце светит наиболее интенсивно, установлен пояс низкого давления. От экватора теплый воздух посредством ветров движется к умеренным широтам. В ходе этого движения воздух остывает и тяжелеет, опускаясь вниз. Поэтому в районе 30-х широт образуется зона с высоким давлением.
Изобаты
Изобаты применяются в картографии, обозначая линии, которые соединяют метки, характеризующие равное атмосферное давление. Определение может показаться сложным, но на примерах ниже все станет понятно. Есть 2 вида таких точек: замкнутые и незамкнутые.
Примером замкнутой изобары может служить циклон. Внутри такой изобаты пониженное атмосферное давление, поскольку выпадает большое количество осадков, которые образуют испарение, а также которые мешают быстрому прогреву поверхности. В результате внутри образуется область низким давлением, а её окружает область с высоким давлением.
Примером незамкнутой изобары служит антициклон. В данном случае в центре находится область с высоким атмосферным давлением, а за ее пределами находится область с низким атмосферным давлением. Эти ситуации возникают, когда внутри изобаты длительное время отсутствуют осадки, и поверхность легко и быстро прогревается. Это и служит одним из источников высокого атмосферного давления. Такие изобаты чаще всего встречаются в южной части Тихого океана или в северной части Атлантического океана.
Земля — дом наш
О нашей планете, ее рождении, строении и многом другом
Атмосферное давление планеты Земля
В книгах по метеорологии атмосфера Земли часто описывается как огромный воздушный океан, в котором мы все живем. Различные диаграммы изображают нашу планету в окружении огромного атмосферного моря высотой в несколько сотен километров, разделенным на несколько различных слоев. Но тот слой нашей атмосферы, который поддерживает всю жизнь, в действительности, чрезвычайно тонкий — толщиной всего чуть более 5 км. Часть же нашей атмосферы, которая может быть измерена с некоторой степенью точности, поднимается примерно до 40 километров. Кроме того, дать точный ответ о том, где атмосфера в конечном итоге заканчивается, почти невозможно; где-то между 400 и 500 км существует неопределенная область, где воздух постепенно разрежается и в конечном итоге растворяется в космическом вакууме.
Содержание:
Так что слой воздуха, окружающий нашу планету, в конце концов, не такой уж и большой. Как красноречиво выразился один известный ученый-метеоролог: «Земля не висит в море воздуха — она висит в море космоса, и на ее поверхности есть чрезвычайно тонкий слой газа».
И этот газ — наша атмосфера.
Если человек поднимется на высокую гору, например, такую как Мауна-Кеа на острове Гавайи, вершина которой достигает 4206 метров над уровнем моря, высока вероятность заболевания высотной болезнью (гипоксией). Перед восхождением на вершину посетители останавливаются в промежуточном лагере, расположенном на высоте 2804 м, где должны пройти акклиматизацию к высоте, прежде чем идти дальше на гору. «Ну, конечно, — можете сказать вы, — всем известно, что количество доступного кислорода на такой большой высоте значительно меньше по сравнению с тем, что есть на уровне моря».
Но, делая такое заявление, вы ошибаетесь!
Фактически, 21% атмосферы Земли состоит из живительного кислорода (78% — это азот, а оставшийся 1% — другие газы). И это соотношение в пропорциях практически одинаково как на уровне моря, так и высоко в горах.
Большая разница не в количестве присутствующего кислорода, а скорее, в его плотности и давлении.
Часто воздух сравнивают с океаном, используя термин «воздушный океан», и это верно, поскольку все мы буквально плывем в воздухе. А теперь представьте себе такое: высокое пластиковое ведро до краев заполнено водой. Теперь проделайте отверстие в верхней части ведра. Вода будет медленно стекать. Теперь сделайте еще одну дыру внизу около дна. Что произойдет? Из нижнего отверстия вода будет стремительно вытекать сильной струей. Причина в разнице давления. Давление, оказываемое весом воды внизу у дна ведра, больше, чем вверху, поэтому вода сильней «выдавливается» из отверстия снизу.
Точно так же давление всего воздуха над нами — это сила, которая заталкивает воздух в наши легкие тем самым поставляя кислород в кровоток. Как только это давление снижается (например, когда мы поднимаемся на высокую гору), в легкие поступает меньше воздуха, следовательно, меньше кислорода достигает нашего кровотока, что приводит к гипоксии; опять же, не из-за уменьшения количества доступного кислорода, а из-за уменьшения атмосферного давления.
Что такое атмосферное давление?
Атмосферное давление, также называемое барометрическим давлением, — это давление газовой оболочки нашей планеты, атмосферы, действующее на все объекты, находящиеся в ней, а также на земную поверхность. Давление соответствует силе, действующей в атмосфере на единицу площади. В покоящейся стационарной атмосфере давление равно отношению веса вышележащего столба воздуха к площади его поперечного сечения.
Проще говоря, это сила, с которой повсюду окружающий нас воздух воздействует на поверхность Земли и предметы.
Почему возникает атмосферное давление
В ходе многих экспериментов было доказано, что воздух отнюдь не невесом. На воздух действует сила притяжения Земли, которая способствует образованию давления.
Масса воздуха вокруг земного шара не одинакова. Поэтому колеблется и уровень атмосферного давления. В областях с большей массой воздуха наблюдается более высокое давление. Если воздуха меньше (в таких случаях его еще называют разреженным), то давление ниже.
Почему меняется вес атмосферы? Секрет этого явления заключается в нагревании воздушных масс. Дело в том, что воздух нагревается не непосредственно от солнечных лучей, а за счет нагрева от земной поверхности. Вблизи нее воздух нагревается, расширяется и, становясь легче, поднимается вверх. В это время охлаждаемые потоки становятся тяжелее и спускаются вниз. Этот процесс происходит постоянно. Воздух перемещается из районов высокого давления в области низкого давления. Результатом является ветер, который оказывает большое влияние на погоду и климат.
Измерение атмосферного давления
Чтобы измерить атмосферное давление, метеорологи используют барометр.
Различают барометры двух типов:
Жидкостные барометры заполняются ртутью. Данный прибор изобрел итальянский ученый Эванджелиста Торричелли. В 1643 году он доказал, что атмосферу можно взвесить, используя столбик ртути. Этот прибор был самым первым барометром. Открытый конец стеклянной трубки помещают в открытую чашу с ртутью. Атмосферное давление вынуждает ртуть подниматься вверх по трубке. На уровне моря столбик ртути поднимется (в среднем) на высоту 760 миллиметров.
А почему бы не использовать воду вместо ртути? Дело в том, что ртуть в 13,6 раза плотнее воды. Атмосферное давление может удерживать на месте вертикальный столб воды примерно в 13,6 раза выше ртутного столба. И для того, чтобы сделать водяной барометр, потребуется стеклянная трубка длиной более 10 м!
С другой стороны, ртуть является самым тяжелым веществом, которое остается жидким при обычной температуре. Это позволяет сделать инструмент более удобным в использовании.
Чаще встречаются барометры-анероиды. Конструкция такого устройства включает в себя металлическую коробку с разреженным воздухом внутри. Когда давление падает, коробка расширяется. С увеличением давления коробка сжимается и воздействует на прикрепленную пружину. Пружина приводит в движение стрелку, которая показывает на шкале уровень давления.
Увеличение и уменьшение давления
Когда давление превышает отметку 760 мм рт. ст., его называют повышенным, а когда уровень меньше нормы — пониженным.
В течение 24 часов происходит несколько изменений атмосферного давления. Утром и вечером оно поднимается, а после 12 часов дня и ночью уменьшается. Это происходит из-за того, что температура воздуха меняется и, соответственно, его потоки движутся.
Зимой самое высокое атмосферное давление отмечается над материковой частью Земли, потому что здесь воздух имеет низкую температуру и очень плотный. Летом наблюдается обратная ситуация — наблюдается минимальное давление.
В более глобальном масштабе давление также зависит от температуры. Поверхность земли нагревается неравномерно: планета имеет геоидную (а не идеально круглую) форму и вращается вокруг Солнца. Одни участки планеты нагреваются сильнее, другие – слабее. Из-за этого атмосферное давление распределяется зонально по поверхности планеты.
Существуют 3 пояса, где преобладает низкое давление, и 4 пояса с преобладающим высоким давлением. Экваториальная зона прогревается сильнее всего, поэтому легкий теплый воздух поднимается вверх и у поверхности образуется низкое давление.
У полюсов все наоборот: холодный воздух оседает вниз, поэтому здесь фиксируется высокое давление. Если вы посмотрите на схему распределения давления по поверхности планеты, то заметите, что пояса низких и высоких давлений чередуются.
Кроме того, нужно помнить о неравномерном нагреве обоих полушарий Земли на протяжении всего года. Это приводит к некоторому смещению поясов низкого и высокого давления. Летом они сдвигаются к северу, а зимой — к югу.
Атмосферное давление, нормальное для человека
Нормальное атмосферное давление составляет 760 мм рт. ст. или 101 325 Па при 0 ℃ на уровне моря (45° широты). В этом случае на каждый квадратный сантиметр земной поверхности атмосфера воздействует с силой 1,033 кг. Ртутный столбик высотой 760 мм уравновешивает массу этого столба воздуха.
Вышеупомянутый Торричелли в ходе эксперимента также заметил, что когда колба заполняется ртутью, в верхней ее части остается незаполненное пространство — пустота. Со временем это явление стали называть «торричеллиевой пустотой». Тогда ученый еще не знал, что в ходе своего эксперимента он создал вакуум — то есть пространство, свободное от каких-либо веществ.
При стандартном давлении 760 мм рт. ст. человек чувствует себя наиболее комфортно. Воздух давит на человека с силой около 16 тонн, но мы этого не замечаем. Почему же мы не чувствуем этого давления?
Дело в том, что внутри нашего тела тоже есть давление. Не только люди, но и представители животного мира приспособились к атмосферному давлению. Каждый орган формировался и развивался под влиянием этой силы. Когда атмосфера действует на тело, эта сила равномерно распределяется по всей поверхности. Таким образом, наше внутреннее давление уравновешивается со внешним, и мы его не чувствуем.
Нормальное атмосферное давление не следует путать с климатической нормой. В каждом регионе существуют свои стандарты для определенного времени года. К примеру, во Владивостоке среднегодовое атмосферное давление практически равно норме — 761 мм рт. ст.
А вот в населенных пунктах, расположенных в горных районах (например, в Тибете), обычно давление намного ниже — 413 мм рт. ст. Это сопряжено с высотой около 5000 м.
Влияние атмосферного давления на человека
Долгое время медицина не признавала связи между погодными явлениями и здоровьем. Только за последние 50 лет благодаря всестороннему изучению влияния погодных условий на организм человека доказано — атмосферное давление и здоровье человека тесно связаны, и на любые погодные изменения люди реагируют осложнением в самочувствии. Ситуация, когда погодные условия влияют на физическое состояние человеческого организма, называется метеопатией.
Метеопаты — это люди, организм которых реагирует даже на минимальные отклонения атмосферного давления от нормы. Также к ним относятся люди с некоторыми хроническими заболеваниями (в частности, сердечно-сосудистыми, нервной системы и т. д.).
В год атмосферное давление колеблется в пределах 30 мм рт. ст. В течение дня значения могут колебаться от 1 до 3 мм рт.ст. Здоровый человек не ощущает этих изменений, но метеозависимые люди с любыми проблемами со здоровьем эти отклонения могут ощущать.
Гипертония и гипотония — вот два основных заболевания, для которых характерна метеорологическая зависимость.
Высокое атмосферное давление крайне небезопасно для гипертоников, людей с сердечной патологией. Всем, у кого имеется гипертония и чувствительность к переменам погоды придется столкнуться с такими симптомами: сердце бьется быстрее, на фоне чего растет артериальное давление (АД); кожа начинает краснеть; наблюдается слабость; в ушах появляется шум, перед глазами – мушки, в голове – пульсация.
Сильно ощущают перемены погоды люди с гипертонической болезнью в пожилом возрасте. Их организм ослаблен возрастными изменениями, накопленными болезнями, в результате возникает риск гипертонического криза, поражения сердца и сосудов.
Падение атмосферного давления в первую очередь влияет на здоровье людей с гипотонией и патологиями органов дыхания. В воздухе повышается процент углекислого газа, а кислорода – наоборот, уменьшается. Такие изменения погодных условий из-за недостатка кислорода у гипотоников вызывает недомогания: циркуляция крови замедляется и слабеет пульс, кровь хуже поступает к органам, падает АД; дыхание затрудняется; появляется сонливость и быстрая утомляемость, головокружение и тошнота; внутричерепное давление растет, на фоне этого возникают спазмы, превращающиеся в головные боли.
Зависимость самочувствия людей от атмосферного давления касается не только скачков артериального давления. У людей с психическими расстройствами усиливается проявление навязчивых состояний, страхов и различных фобий.
При болезнях суставов повышается вероятность болевых приступов в местах переломов и там, где существуют проблемы.
Значительные отклонения от нормы почувствует абсолютно любой человек, даже здоровый. Это относится как к высокому, так и к низкому давлению.
Влияние пониженного атмосферного давления на самочувствие человека, находящегося, например, в горах, проявляется в учащении дыхания и пульса, головных болях, приступах удушья и носовых кровотечениях. Симптомы проходят по мере привыкания человека к окружающим условиям. Часто возникает необходимость в медицинской помощи людям, имеющим признаки кислородного голодания.
Альпинисты при восхождении на горные вершины, во избежание смерти от недостатка кислорода, вынуждены брать с собой кислородные баллоны.
Циклоны и антициклоны
В атмосфере существуют два основных типа систем давления: циклоны и антициклоны. Циклоны и антициклоны — это ветровые системы, имеющие противоположные характеристики.
Циклон – это совокупность ветров, циркулирующих в системе низкого давления. Он вращается против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке в Южном. Обычно он ассоциируется с сырой и штормовой погодой.
Антициклон — то тип ветра, который циркулирует в системе высокого давления. Он вращается по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки в Южном. Обычно он ассоциируется с сухой и ясной погодой.
Для того, чтобы лучше понять, чем отличаются эти два явления, рассмотрим их более подробно.
Циклон — это область низкого давления, где воздушные массы поднимаются ввысь. Обычно это указывает на плохую погоду, например, на дождь или облака. Ветры в циклонах дуют против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном полушарии. В циклоне воздух у земли вытесняется к центру циклона с низким давлением, а затем поднимается вверх, расширяясь и охлаждаясь при движении. По мере охлаждения поднимающийся воздух становится более влажным, что приводит к облачности и высокой влажности внутри циклона. Основные последствия тропических циклонов включают проливной дождь, сильный ветер, сильные штормовые нагоны вблизи берега и торнадо. Разрушение от тропического циклона, такого как ураган или тропический шторм, в основном зависит от его интенсивности, размера и местоположения.
Циклоны бывают двух типов:
1. Тропические циклоны. Это циклоны, образующиеся над теплыми тропическими океанами, называются еще тропическими штормами или тропическими депрессиями. Отличаются относительно небольшими размерами. Однако им свойственна огромная, разрушительная сила ветра.
Основные бассейны тропических циклонов включают Северную Атлантику (включая Карибский бассейн), восточную часть Тихого океана, западную часть Тихого океана, северную часть Индийского океана, юго-Западную часть Индийского океана, южную часть Тихого океана и Австралийский регион. Обычно тропические циклоны развиваются в пределах между 5 и 30 градусов широты, так как для их образования требуется океанская вода с температурой 27 °С или около того.
Терминология, связанная с тропическими циклонами, весьма запутанная, потому что в разных частях мира люди называют эти опасные штормы разными именами. В Северной Атлантике и Карибском бассейне, а также в северо-восточной части Тихого океана их обычно называют «ураганами». В северо-западной части Тихого океана — самом активном бассейне тропических циклонов в мире – это “тайфуны”, в то время как в Индийском океане и Южной части Тихого океана они просто “тропические циклоны” или “циклоны». «Торнадо» – гораздо меньшие по размеру и более локализованные, чем тропические циклоны, но способные генерировать еще более высокие скорости ветра – иногда в просторечии называют “циклонами”, хотя это совершенно разные штормы.
Особенно сильные грозы, генерирующие большинство самых сильных торнадо в мире, образуют вращающиеся восходящие потоки, называемые мезоциклонами. В Соединенных Штатах ежегодно происходит около 1700 мезоциклонов, причем примерно 50 процентов из них превращаются в торнадо.
Циклоны относятся к числу наиболее опасных и разрушительных стихийных бедствий, которые могут произойти. Они были причиной 1,9 миллиона смертей во всем мире за последние два столетия. Согласно некоторым оценкам, ежегодно от этих штормов погибают до 10 000 человек. Наибольший ущерб циклоны, как правило, наносят прибрежным районам.
2. Внетропические или среднеширотные циклоны. Развиваются вдоль фронтальных границ в средних широтах. Эти циклоны, которые, в отличие от их тропических аналогов, развиваются там, где существуют резкие температурные градиенты между соседними воздушными массами, могут быть намного больше, чем ураганы, хотя их ветры, как правило, слабее. Достигают нескольких тысяч километров в диаметре.
3. Полярные циклоны, они же «Арктические ураганы» — иногда формируются над арктическими и антарктическими морями, обусловленные влиянием холодного воздуха, движущимся над несколько более теплыми океанскими водами. В Северном полушарии метеорологи иногда называют полярные циклоны “арктическими ураганами”, потому что их источник энергии – теплопередача от воды к воздуху и скрытое тепло, выделяемое при конденсации облаков, а также потому, что их спиральные облачные полосы несколько похожи на тропические циклоны. Полярные циклоны часто формируются быстро, иногда менее чем за 24 часа, и их трудно заранее спрогнозировать.
Антициклон представляет собой область высокого давления, где воздушные массы опускаются к земле. Обычно это указывает на хорошую погоду. Ветры в антициклоне дуют по часовой стрелке в северном полушарии и против часовой стрелки в южном полушарии. Воздушные массы в центре антициклона двигаются вниз, заменяясь нисходящим потоком воздуха с больших высот. По мере движения вниз воздух сжимается и нагревается, что снижает его влажность и приводит к уменьшению количества облаков внутри антициклона, сухой и безоблачной погоде.
Как известно, ветры дуют из системы высокого давления в систему низкого. В случае антициклона ветер дует и расходится от центра системы высокого давления. Однако он не течет прямо наружу. Благодаря вращению Земли воздух имеет тенденцию двигаться по спирали. В Северном полушарии воздушные потоки в области высокого давления движутся по часовой стрелке, а в Южном — против. Эта закономерность гарантирует, что ветры к востоку от антициклона в Северном полушарии принесут холодный воздух с севера, в то время как ветры к западу принесут теплый воздух с юга. В Южном полушарии эта картина обратная.
Антициклон приносит стабильные погодные условия, соответствующие времени года. Летом стоит безветренная жаркая погода, зимой — морозная. Для него характерно небольшое количество облаков или их полное отсутствие.
Антициклоны формируются на определенных участках. Например, чаще всего они встречаются над большими массивами льда: в Антарктиде, Гренландии и Арктике. Также иногда бывают и в тропиках.
Антициклоны также несут в себе опасность и неприятные последствия. Они могут способствовать возникновению пожаров, продолжительной засухе. При длительном отсутствии ветра в крупных городах накапливаются вредные вещества и газы, что особенно актуально для людей с респираторными заболеваниями.
Как с высотой изменяется атмосферное давление?
Атмосферное давление напрямую связано с высотой. Чем выше, тем ниже давление и наоборот. Если подняться на 12 м над уровнем моря, то столбик ртути в барометре уменьшится на 1 мм.
Вблизи поверхности Земли давление уменьшается с высотой со скоростью около 3,5 миллибар на каждые 30 метров. Однако в случае с холодным воздухом снижение давления может быть намного быстрее, потому что его плотность больше, чем у более теплого воздуха.
На уровне моря атмосферное давление составляет около 1000 мб (100 кПа). На вершине Эвереста (8848 метров) – давление падает примерно до 300 мб (30 кПа).
Давление чаще всего отображают в гектопаскалях (1 гПа = 10 2 Па), а не в миллиметрах ртутного столба: 1 мм рт. ст.= 133,3 Па = 1,333 гПа. Связь между высотой и давлением несложно получить с помощью простой формулы:
∆h /∆P = 12 м/мм рт. ст. или ∆h/∆P = 9 м/гПа,
где ∆h — изменение высоты,
∆P- изменение давления.
Таким образом, при подъеме на 9 метров уровень давления снижается на 1 гПа (100 Па). Этот показатель называется барической ступенью. Стандартное атмосферное давление — 1013 гПа (можно округлить до 1000).
Как рассчитать изменение давления на другой высоте, используя эти данные? Например, при подъеме на 90 м давление снизится на 10 гПа. В этом случае получается, что при подъеме на 900 м давление упадет до 0.
Но, так как плотность воздуха также меняется с высотой, то когда речь идет о большем расстоянии (начиная с 1,5-2 км), все расчеты должны проводиться с учетом этого параметра.
График изменения атмосферного давления с высотой наглядно отображает все вышесказанное. Он имеет вид вид изогнутой линии, а не прямой. Из-за того, что плотность атмосферы не одинакова, с увеличением высоты давление начинает снижаться все медленнее. Однако оно никогда не достигнет нулевой отметки, потому что везде есть какое-то количество частиц вещества — во Вселенной нет абсолютного вакуума.
Атмосферное давление в горах
В горах атмосферное давление так или иначе будет ниже, чем у кромки моря. То, как человек при этом будет себя чувствовать, зависит от высоты и некоторых дополнительных условий. Например, при нормальной влажности восхождение на 3000 м может вызвать слабость и снижение дееспособности. Это происходит из-за недостатка кислорода.
Во влажном климате подобные ощущения возникают уже на высоте 1000 м. Дело в том, что молекулы воды вытесняют молекулы кислорода — во влажном воздухе кислорода меньше. А в сухом климате можно подняться на 5000 м почти без проблем.
Влияние различных высот на человека:
— 5 км — ощущается нехватка кислорода;
— 6 км — это наибольшая высота, на которой существуют постоянные поселения людей;
— 8,9 км — высота Эвереста. Вода на такой высоте кипит при температуре + 68 ℃. Опытные, подготовленные альпинисты могут недолго находиться на такой высоте;
— 13,5 км — безопасно здесь можно находиться только с запасом чистого кислорода. Это максимально допустимая высота, на которой можно находиться без специального снаряжения;
— 20 км — это высота, неприемлемая для человека. Безопасно, если только находиться в герметично закрытой кабине.
Атмосферное давление сегодня: