|
До 17 века в науке господствовало убеждение, что воздух- это "невесомое ничто". Убеждение это было опровергнуто Галилеем, доказавшим факт весомости воздуха. Сколько же весит вся атмосфера? По подсчетам Паскаля - столько же, сколько весил бы медный шар диаметром 10 км, то есть 5 квадриллионов тонн! Впервые весомость воздуха привела в замешательство в 1638 году, когда не удалась затея украсить сады Флоренции фонтанами- вода не поднималась выше 10,3 м. Поиски причин "упрямства" воды и опыты со ртутью, предпринятые в 1643 году Торричелли, привели к открытию атмосферного давления.
Воздух, то есть атмосфера Земли - это смесь газов. Атмосферный воздух имеет значительный вес, который определяет барометрическое давление. В каждой точке атмосферы атмосферное давление равно весу вышележащего столба воздуха. Он сжимается под собственным весом, поэтому его давление и плотность наибольшие на поверхности земли (на уровне моря) и уменьшаются с высотой.
Воздух имеет значительную массу и поэтому оказывает давление на земную поверхность. Нормальным атмосферным давлением называется давление столба ртути высотой 760 мм сечением в 1 см2 при температуре О °С на уровне моря на широте 45°. Атмосферное давление раньше измерялось в мм рт. ст., миллибарах (мб); 1 мб представляет давление силой в 103 дин на 1 см . В настоящее время в системе СИ давление измеряется в паскалях (Па) (давление силой 1 ньютон на 1м2), а в метеорологии - в гектопаскалях (гПа) (1 гПа=100 Па). 1 миллибар численно равен 1 гектопаскалю, поэтому в практической метеорологии применяются обе величины. Давление в 760 мм рт. ст. равно 1013,25 гПа.
Давление атмосферы непрерывно изменяется по вертикали и в горизонтальном направлении.
Об атмосферном давлении узнали позже, чем о притяжении Земли и колебаниях температуры. Соответственно и в технике давление атмосферы стали применять гораздо позже, но не менее продуктивно.
Изменения атмосферного давления используется для предсказания погоды, определения высоты над уровнем моря. Разность между атмосферным давлением и давлением внутри земной коры служит для добычи нефти и газа.
Несмотря на то, что использование атмосферного давления дает хорошие результаты, еще большего эффекта можно добиться, если применять необычные на Земле давления. Общеизвестна обработка металла давлением. Высокое давление ускоряет процесс полимеризации органических соединений, быстрее можно готовить обед, пожарить мясо. Низкие давления используются в электровакуумных приборах, для хранения продуктов.
Способ получения пористых кондитерских изделий… отличающийся тем, что, с целью увеличения пористости в выпекаемых изделиях, например, типа "безе", образование в массе пор осуществляют под давлением, а термическую обработку приводят при снижении давления до вакуума.
Эффект, получаемый при уходе от земных давлений, можно получить и при нормальном атмосферном давлении, но при изменении другой характеристики земных условий, например, состава атмосферы.
Для технологических процессов большое значение имеет смачиваемость материала. С целью ее увеличения желательно понижать давление. Однако, если окружающая среда состоит из чистого водорода при нормальном давлении, то удается получить не только такую же, но для некоторых металлов даже лучшую смачиваемость.
Изменения атмосферного давления вызывают появления ветров, ураганов, циклонов и антициклонов и, по большому счету, формируют климат планеты Земля. Колебания атмосферного давления влияют на поведение живых существ, в том числе и человека.
Изменение давления на уровне моря показывается с помощью изобар - линий на карте, соединяющих точки с одинаковым приземным атмосферным давлением, обязательно приведенным к уровню моря.
На земной поверхности атмосферное давление изменяется от места к месту и во времени. Особенно важны непериодические изменения атмосферного давления, связанные с возникновением, развитием и разрушением медленно движущихся областей высокого давления - антициклонов и относительно быстро перемещающихся огромных вихрей - циклонов, в которых господствует пониженное давление. Отмеченные до сих пор крайние значения атмосферного давления (на уровне моря): 808,7 и 684,0 мм рт. см. Однако, несмотря на большую изменчивость, распределение средних месячных значений атмосферного давления на поверхности земного шара каждый год примерно одно и то же. Среднегодовое атмосферное давление понижено у экватора и имеет минимум под 10° с. ш. Далее атмосферное давление повышается и достигает максимума под 30-35° северной и южной широты; затем атмосферное давление снова понижается, достигая минимума под 60-65°, а к полюсам опять повышается. На это широтное распределение атмосферного давления существенное влияние оказывает время года и характер распределения материков и океанов. Над холодными материками зимой возникают области высокого атмосферного давления. Таким образом, широтное распределение атмосферного давления нарушается, и поле давления распадается на ряд областей высокого и низкого давлений, которые называются центрами действия атмосферы. С высотой горизонтальное распределение давления становится более простым, приближаясь к широтному. Начиная с высоты около 5 км, атмосферное давление на всём земном шаре понижается от экватора к полюсам.
В суточном ходе атмосферного давления обнаруживаются 2 максимума: в 9-10 ч и 21-22 ч, и 2 минимума: в 3-4 ч и 15-16 ч. Особенно правильный суточный ход оно имеет в тропических странах, где дневное колебание достигает 2,4 мм рт. ст., а ночное - 1,6 мм рт. см. С увеличением широты амплитуда изменения атмосферного давления уменьшается, но вместе с тем становятся более сильными непериодические изменения атмосферного давления.
|
|
Монин А.С. Теоретические основы геофизической гидродинамики.- Л.: Гидрометеоиздат, 1988.- 424 с.
Монин А.С. Введение в теорию климата.Л.,Гидрометеоиздат,1982,320с.
Дымников В.П., Филатов А.Н. Введение в математическую теорию климата.- М.: Наука, 1993.
Седов Л.И. Механика сплошной среды.- Т.1.- М.: Наука, 1976.- 536 с.
Гилл А. Динамика атмосферы и океана Т.1,2. 397 с., 415 с.,М.,Мир,1986.
Динамика климата (под ред. С.Манабе), Л.,Гидрометеоиздат, 1988,574 с.
Динамика погоды (под ред.С.Манабе),.,Гидрометеоиздат,1988,418 с.
Переведенцев Ю.П., Белов П.Н. Теория общей циркуляции атмосферы и климата. Учебное пособие. Казань, изд. Казанского ун-та, 1987, 107 с.
Дикий Л.А. Гидродинамическая устойчивость и динамика атмосферы Л.,Гидрометеоиздат, 1976
Долгосрочное и среднесрочное прогнозирование погоды. Проблемы и перспективы. (под ред. Д.Бариджера,Э.Челлена) М.,Мир, 1987, 288 с.
Крупномасштабные динамические процессы в атмосфере (под ред. Б. Хоскинса, Р. Пирса) М.,Мир, 1988, 428 с.
Лоренц Э.Н. Природа и теория общей циркуляции атмосферы Л.,Гидрометеоиздат,1970, 259 с.
Модели общей циркуляции атмосферы Л.,Гидрометеоиздат,1981,352 с.
Педлоски Дж. Геофизическая гидродинамика Т.1,2.с.811. М.,Мир,1984
Холтон Дж. Динамическая метеорология стратосферы и мезосферы Л., Гидрометеоиздат, 1979.
Чемберлен Дж. Теория планетных атмосфер М., Мир, 1981, 352 с.
Швед Г.М., Циркуляция атмосферы, 1997
|
На уровень вверх
Купить