Основы атмосферного давления воздуха

Давление воздуха, атмосферное давление или барометрическое давление – это давление, оказываемое на поверхность массой воздушной массы (и ее молекул) над ней.

Насколько тяжел воздух?

Давление воздуха является сложной концепцией. Как может что-то невидимое иметь массу и вес? Воздух имеет массу, потому что он состоит из смеси газов, имеющих массу. Сложите вес всех этих газов, которые составляют сухой воздух (кислород, азот, углекислый газ, водород и другие), и вы получите массу сухого воздуха.

Молекулярная масса или молярная масса сухого воздуха составляет 28,97 г /моль. Хотя это не так много, типичная воздушная масса состоит из невероятно большого количества молекул воздуха. Таким образом, вы можете начать видеть, как воздух может иметь значительный вес при объединении масс всех молекул.Высокое и низкое давление воздуха

Так в чем же связь между молекулами и давлением воздуха? Если количество молекул воздуха увеличивается, то есть то количество молекул, которые оказывают давление на эту область площади, соответственно общее атмосферное давление в этой области увеличивается. Это то, что мы называем высоким давлением. Точно так же, если молекул воздуха меньше, то атмосферное давление уменьшается. Это известно как низкое давление.

Давление воздуха не равномерно по всей Земле. Он колеблется от 980 до 1050 миллибар и изменяется с высотой. Чем выше высота, тем ниже давление воздуха. Это связано с тем, что количество молекул воздуха уменьшается на больших высотах, что снижает плотность воздуха и давление воздуха. Давление воздуха самое высокое на уровне моря, где плотность воздуха велика.

Основы давления воздуха

Существует 5 основ относительно давления воздуха:

Он увеличивается, когда плотность воздуха увеличивается и уменьшается, когда плотность воздуха снижается.
Оно увеличивается, когда температура увеличивается и опускается по мере охлаждения.
Оно увеличивается на более низких высотах и уменьшается на больших высотах.
Воздух перемещается из области высокого давления в область низкого давления.
Давление воздуха измеряется с помощью метеорологического прибора, известного как барометр. (Вот почему его иногда называют «барометрическим давлением»).

Измерение давления воздуха. Анероидный барометр. Крупный план стрелки на индикаторе «Изменение» табло анероида, используемого для измерения давления воздуха.

Барометр используется для измерения атмосферного давления в единицах, называемых атмосферами или милибарами. Самый старый тип барометра – ртутный барометр. Этот прибор измеряет уровень ртути, когда она поднимается или опускается в стеклянной трубке барометра. Поскольку атмосферное давление представляет собой в основном вес воздуха в атмосфере над резервуаром, уровень ртути в барометре будет продолжать изменяться до тех пор, пока вес ртути в стеклянной трубке не станет точно равен весу воздуха над резервуаром. Как только они прекратили движение и уравновешиваются, давление регистрируется путем «считывания» значения на высоте ртути в вертикальной колонке.

Если вес ртути меньше атмосферного давления, уровень ртути в стеклянной трубке будет повышаться (высокое давление). В областях высокого давления воздух опускается к поверхности земли быстрее, чем может течь в окружающие районы. Поскольку число молекул воздуха над поверхностью увеличивается, на этой поверхностью появляется больше молекул. При увеличенном весе воздуха над резервуаром уровень ртути повышается до более высокого уровня.

Если вес ртути превышает атмосферное давление, уровень ртути будет падать (низкое давление). В районах с низким давлением воздух быстрее уходит от поверхности Земли, чем его можно заменить воздухом, поступающим из окружающих районов. Поскольку количество молекул воздуха над этой площадью уменьшается, на этой поверхности меньше давление, чтобы оказывать усилие. При уменьшенном весе воздуха над резервуаром уровень ртути снижается до более низкого уровня.

Другие типы барометров –это анороиды и цифровые барометры. Анероидные барометры не содержат ртути или какой-либо другой жидкости, но имеют герметичную металлическую камеру. Камера расширяется или сжимается в ответ на изменения давления, а указатель на циферблате используется для обозначения показаний давления. Современные барометры являются цифровыми и способны точно и быстро измерять атмосферное давление. Эти электронные приборы отображают текущие показания атмосферного давления на экране дисплея.

Системы низкого и высокого давления

Атмосферное давление зависит от дневного нагрева от солнца. Это нагревание не происходит равномерно по всей Земле, так как некоторые районы нагреваются больше, чем другие. Когда воздух нагревается, он поднимается и может привести к системе низкого давления.

Давление в центре системы низкого давления ниже, чем воздух в окружающей области. Ветры дуют в область низкого давления, в результате чего воздух в атмосфере поднимается. Водяной пар в восходящем воздухе конденсируется с образованием облаков и, во многих случаях, осадков. Из-за эффекта Кориолиса, в результате вращения Земли, ветры в системе низкого давления циркулируют против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в Южном полушарии. Системы низкого давления могут создавать нестабильные погодные условия и штормы, такие как циклоны, ураганы и тайфуны. Как правило, минимальные значения имеют давление около 1000 миллибар (29,54 дюйма ртутного столба). С 2016 года самое низкое давление, когда-либо регистрируемое на Земле, было 870 мб (25,69 дюймов ртутного столба) в центре тайфуна над Тихим океаном 12 октября 1979 года.

В системах высокого давления воздух в центре системы воздух находится под более высоким давлением, чем воздух в окружающей области. Воздух в этой системе опускается и удаляется от высокого давления. Этот нисходящий воздух уменьшает водяной пар и образование облаков, что приводит к легким ветрам и стабильной погоде. Поток воздуха в системе высокого давления отличается от потока в системе низкого давления. Воздух циркулирует по часовой стрелке в северном полушарии и против часовой стрелки в Южном полушарии.