Обуславливается весом воздуха. 1 м³ воздуха весит 1,033 кг. На каждый метр поверхности земли приходится давление воздуха силой 10033 кг. Под этим подразумевается столб воздуха высотой от уровня моря до верхних слоев атмосферы. Если сравнить его со столбом воды, то диаметр последнего имел бы высоту всего 10 метров. То есть, атмосферное давление создается собственной массой воздуха. Величина атмосферного давления на единицу площади соответствует массе воздушного столба, находящегося над нею. В результате увеличения воздуха в этом столбе происходит рост давления, а при уменьшении воздуха - падение. Нормальным атмосферным давлением считается давление воздуха при t 0°С на уровне моря на широте 45°. В этом случае атмосфера давит с силой 1,033 кг на каждый 1 см² площади земли. Масса этого воздуха уравновешивается ртутным столбиком высотой 760 мм. На этой взаимосвязи и измеряется атмосферное давление. Оно измеряется в миллиметрах ртутного столба или миллибарах(мб), а так же в гектопаскалях. 1мб = 0,75 мм рт.ст., 1 гПа = 1 мм.
Измерение атмосферного давления.
измеряется с помощью барометров. Они бывают двух типов.
1. Ртутный барометр представляет собой стеклянную трубку, которая запаяна сверху, а открытым концом погружена в металлическую чашу с ртутью. Рядом с трубкой крепится шкала, показывающая изменение давления. На ртуть действует давление воздуха, которое своим весом уравновешивает столбик ртути в стеклянной трубке. Высота ртутного столба меняется при изменении давления.
2. Металлический барометр или анероид представляет собой гофрированную металлическую коробку, которая герметично закрыта. Внутри этой коробки находится разреженный воздух. Изменение давления заставляет колебаться стенки коробки, вдавливаясь или выпячиваясь. Эти колебания системой рычагов заставляют стрелку перемещаться по шкале с делениями.
Самопишущие барометры или барографы предназначены для записи изменений атмосферного давления . Перо улавливает колебание стенок анероидной коробки и чертит линию на ленте барабана, который вращается вокруг своей оси.
Каким бывает атмосферное давление.
Атмосферное давление на земном шаре изменяется в широких пределах. Его минимальная величина - 641,3 мм рт.ст или 854 мб была зарегистрирована над Тихим океаном в урагане "Ненси", а максимальная - 815,85 мм рт.ст. или 1087 мб в Туруханске зимой.
Давление воздуха на земную поверхность изменяется с высотой. Среднее значение атмосферного давления над уровнем моря - 1013 мб или 760 мм рт.ст. Чем больше высота, тем меньше атмосферное давление, так как воздух становится все более разреженным. В нижнем слое тропосферы до высоты 10 м оно снижается на 1 мм рт.ст. на каждые 10 м или на 1 мб на каждые 8 метров. На высоте 5 км оно меньше в 2 раза, 15 км - в 8 раз, 20 км - в 18 раз.
В связи с перемещением воздуха, изменением температуры, сменой времени года атмосферное давление постоянно меняется. Дважды за сутки, утром и вечером, оно повышается и столько же раз понижается, после полуночи и после полудня. В течение года из-за холодного и уплотненного воздуха зимой атмосферное давление имеет максимальную величину, а летом - минимальную.
Постоянно меняется и распределяется по поверхности земли зонально. Это происходит из-за неравномерного прогревания Солнцем земной поверхности. На изменение давления влияет перемещение воздуха. Там, где воздуха становится больше, давление высокое, а там, откуда воздух уходит - низкое. Воздух, прогревшись от поверхности, поднимается вверх и давление на поверхность понижается. На высоте воздух начинает охлаждаться, уплотняется и опускается на близлежащие холодные участки. Там возрастает атмосферное давление. Следовательно, изменение давления обуславливается перемещением воздуха в результате его нагревания и охлаждения от земной поверхности.
Атмосферное давление в экваториальной зоне постоянно понижено, а в тропических широтах - повышено. Это происходит из-за постоянно высоких температур воздуха на экваторе. Нагретый воздух поднимается и уходит в сторону тропиков. В Арктике и Антарктике поверхность земли всегда холодная, а атмосферное давление повышено. Его обуславливает воздух, который приходит из умеренных широт. В свою очередь в умеренных широтах из-за оттока воздуха формируется зона пониженного давления. Таким образом, на Земле существуют два пояса атмосферного давления - пониженный и повышенный. Пониженный на экваторе и в двух умеренных широтах. Повышенный на двух тропических и двух полярных. Они могут немного смещаться в зависимости от времени года вслед за Солнцем в сторону летнего полушария.
Полярные пояса высокого давления существуют весь год, однако, летом они сокращаются, а зимой, наоборот, расширяются. Круглый год области пониженного давления сохраняются близ Экватора и в южном полушарии в умеренных широтах. В северном полушарии все происходит по-другому. В умеренных широтах северного полушария давление над материками сильно повышается и поле низкого давления как бы "разрывается": сохраняется оно только над океанами в виде замкнутых областей пониженного атмосферного давления - Исландского и Алеутского минимумов. Над материками, где заметно повысилось давление, образуются зимние максимумы: Азиатский (Сибирский) и Северо-Американский (Канадский). Летом поле пониженного давления в умеренных широтах северного полушария восстанавливается. При этом над Азией формируется обширная область пониженного давления. Это - Азиатский минимум.
В поясе повышенного атмосферного давления - тропиках - материки нагреваются сильнее океанов и давление над ними ниже. Из-за этого над океанами выделяют субтропические максимумы:
- Северо-Атлантический (Азорский);
- Южно-Атлантический;
- Южно-Тихоокеанский;
- Индийский.
Несмотря на крупномасштабные сезонные изменения своих показателей, пояса пониженного и повышенного атмосферного давления Земли - образования довольно устойчивые.
Атмосфера Земли содержит в своем составе различные газы , основные из которых - кислород и азот . От Земли она поднимается на высоту до 9000 км . Таким образом, атмосфера является защитником планеты . Кислород и азот дают жизнь всему живому на Земле . Давление атмосферы сильно действует на нашу планету . Специалисты утверждают , что на человека приходится давления в 16 тонн . Однако из - за того , что внутри человека давление является уравновешенным с атмосферным , он не ощущает таких глобальных перемен .Измерение атмосферного давления
Согласно общепринятым нормам, за единицу для измерения давления принято брать миллиметры ртутного столба. Сокращенно - мм. рт. ст. Для определения используют прибор, называемый барометр. Барометры подразделяются на ртутные и безжидкостные. Вторые - носят название барометры-анероиды. Барометр представлен стеклянной трубкой, которая запаяна с одной стороны. Внутрь данной трубки помещается ртуть. Во время эксперимента открытый конец трубки опускают в сосуд, не полностью заполненный ртутью. По мере того, как происходит рост или упадок давления, ртуть в трубке начинает расти, и наоборот. Официальная единица для измерения - Паскаль.Важно! Килопаскаль или КПа является единицей измерения давления механического напряжения в системе СИ. Мегапаскаль или МПа является метрической единицей измерения. Если перевести данные единицы, то получим, что 1 МПа равен 1000 КПа.
Норма атмосферного давления
Атмосферное воздействие считается нормальным тогда, когда давление воздуха находится на уровне моря на широте 45 °. Температурный показатель составляет 0 градусов по Цельсию. В 1644 году благодаря Эванджелисту Торренчели и Винченцо Вивиани была получена величина в 760 мм. Стоит подметить, что эти открыватели были учениками у самого . Человек наиболее комфортно себя ощущает при стандартных значениях 750-760 мм. рт. ст. Однако данные показания не могут быть абсолютно точными для всех регионов в течение полного года.
Повышение и понижение давления
Атмосферное воздействие повышается тогда, когда давление воздуха превышает норму 760 мм. рт. ст. Если наоборот, то снижается. В течение 24 часов утром и вечером величина давление значительно растет. Низкое воздействие атмосферы наблюдается после полудня и после полуночи. Данные изменения обусловлены тем, что происходит перепад температуры и перемещение воздуха. На Земле известны 3 пояса, где преобладает низкое атмосферное давление, и 4 пояса с высоким. Из-за того, что жар от Солнца и вращение Земли происходит неравномерно, на земном шаре образуются пояса атмосферного давления. В течение года Солнце нагревает полушария Земли не одинаково. Нагрев изменяется в зависимости от того, какое время года в тот или иной период.Важно! Специалисты выявили упадок атмосферного воздействия в Москве, которое составляет 727 мм. рт. ст. В 2015 году в Москве было аномальное давление, равное 778 мм. рт. ст. Плюс Москва расположена на границе обширного циклона, центральная область которого находится над Латвией.
Влияние на человека. Антициклон
Антициклоном называют рост барометрического воздействия. В такие периоды на улице не наблюдается существенного ветра, преобладает солнечная погода, температура не характеризуется резкими изменениями. Уровень влажности остается в норме. Антициклон плохо влияет на состояние здоровья человека. Смена давления оказывает неблагоприятное влияние, в особенности на людей, имеющих аллергию, астматиков и тех, у кого повышенное артериальное давление. У человека во время антициклона болит голова, а также его мучают сердечные боли. Считается, что в такие периоды падает работоспособность, появляется недомогание. В зависимости от высоты антициклона, наблюдается эффективная или неэффективная защита организма от заболеваний.Важно! Для того чтобы легче переносить антициклон, специалисты рекомендуют переменно обливаться горячей и холодной водой в душе, больше употреблять фрукты, в которых имеется калий, делать легкую гимнастику. Для улучшения работы иммунной и нервной системы необходимо на определенное время забыть о серьезных делах, способных пошатнуть здоровье. В такие дни человек, страдающий от негативных симптомов, должен больше времени уделять отдыху для восстановления сил.
Циклон
Циклоном называют период, когда атмосферное воздействие снижается. Температура в период циклона повышается, становится облачно, увеличивается влажность и уровень осадков, равно как и при антициклоне. Во время циклона некоторые группы людей не могут спокойно переносить изменение погоды и давления. Циклон плохо переносят люди, у которых имеются проблемы с дыхательными функциями, низкое артериальное давление, а также те, у кого проблемы с сердечно-сосудистой системой. При циклоне снижается количество кислорода, в результате чего становится тяжело дышать, появляется одышка. Пациенты жалуются на слабость. Наблюдается повышение мозгового кровообращения, вследствие чего человека мучает мигрень. Сколько бы ни было симптомов, специалисты советуют обильно пить воду, принимать контрастный душ. Также необходимо, чтобы человек хорошо высыпался. С утра не помешает любимая чашечка кофе. Несмотря на то, какое известно текущее давление - пониженное или повышенное, необходимо пить настойку из лимонника и женьшеня.
Атмосферное давление в горах
Человек, жаждущий покорить высокие горы, знает, что поход может быть небезопасным. Например, высота в 3000 метров вызывает снижение работоспособности, а при 6000 м человек едва ли может выжить . Объясняется это тем, что давление уменьшается в два раза, человеку недостает кислорода, ему трудно выжить. Однако все зависит от того, в каких климатических условиях находится альпинист. Если брать влажный морской климат Камчатки, то там человек будет некомфортно себя чувствовать уже при высоте 1000 метров. Сухой континентальный климат в Гималаях позволяет альпинисту в большинстве случаях не ощущать затруднений при подъеме вплоть до 5000 метров. Разные высоты и их влияние:- 5000 метров - наблюдается недостаток кислорода, из-за чего альпинист может потерять сознание.
- 6000 метров - наибольшая высота для постоянных человеческих поселений.
- 8882 метров - высота . Здесь человек, приспособленный к такой высоте, может прожить несколько часов. На этой высоте температура кипения будет составлять +68 градусов по Цельсию.
- 13 500 метров - примерно на такой высоте альпинист в силах выжить, вдыхая чистый кислород. Эта высота является максимальной для выживания без внешней защиты.
- 20 000 метров - на этой высоте человек почти сразу умирает, если находится вне герметической кабины.
Известно, что атмосферное давление при скачках влияет на самочувствие и здоровье человека. На каждого третьего жителя Земли воздействует притяжение воздуха к поверхности.
Давайте разберёмся, что это за понятие и почему оно негативно влияет на самочувствие.
Что такое атмосферное давление и как его измеряют
Определение атмосферного (барометрического) давления – давление воздуха на присутствующие в нём объекты и на поверхность. Замеряют его барометрами или термогигрометрами.
Используют следующие единицы:
- бары (1 Ба = 100 тысяч Па);
- Паскали (кПа, гПа, мПа);
- мм ртутного столба (1 мм рт. ст. = 133,3 Па);
- атмосферы (1 ат = 98066 Па);
- кг силы на см 2 (1 кгс/см 2 = 98066 Па).
При предположении, что температура воздуха неизменна, давление понижается при подъёме по экспоненте. Для высот приблизительно до 100 км оно вычисляется по формуле:
p h — давление на определённой высоте, Па;
p 0 — давление на поверхности, Па;
ρ 0 — плотность воздушных масс на нулевой высоте;
h — высота, м;
g — константа, равная величине 9,80665;
e — основание натурального логарифма, константа, равная 2,71828.
Это интересно: максимальное давление на уровне моря было зафиксировано 31.12.1968 г. в населённом пункте Агата Красноярского края и достигло 812 мм. рт. ст. Наименьшее значение имело место 24.09.1958 г. в центре тайфуна поблизости Филиппин и не превысило 654,8 мм. рт. ст.
Нормальное давление атмосферы
Обычное давление равно 760 мм рт. ст. При этом люди ощущают комфорт или хорошо себя чувствуют.
Давление не устойчивое и колеблется ежесуточно. Однако организм способен спокойно выдерживать широчайший диапазон значений. Так, в г. Мехико средняя величина не больше 570 мм рт. ст. (за счёт нахождения на значительной высоте).
Изменения не ощущаются людьми. Допустим, ночью столб ртути повышается на 1-2 единицы. Скачки в 5-10 и более пунктов способны вызвать болезненные ощущения, а внезапные сильные колебания способны даже приводить к смерти. Например, потеря сознания случается при снижении давления на 30 пунктов, т. е. на высоте 1000 метров.
Материк или определённую страну можно разделить на зоны с различной нормой показателя. Оптимальная величина определяется зоной постоянного местожительства. Организм человека способен делать подстройку под непривычные условия природы.
Банальная акклиматизация на курортах служит примером этому. Бывает, перестроиться человек не в силах. Так, проживающие в горах испытывают плохое самочувствие в низинных территориях, как бы долго не проживали там.
Тем самым величина стандартного давления чётко установлена. А комфортное значение имеет широкий спектр. Оно индивидуально и определяется привычной средой. При продолжительной акклиматизации отрицательное воздействие минимизируется.
Высокое и низкое атмосферное давление
Низкие значения служат причиной возникновения симптоматики, аналогичной с поднятием в гору. Недостаток объёма кислорода вызывает одышку, пульс становится чаще, в висках возникают болевые ощущения и сдавливает голову.
Все это представляет угрозу для болеющих гипертонией и атеросклерозом, так как вызывает сгущение крови, недостаток кислорода и увеличение числа кровяных тел. Сердце и сосуды функционируют в усиленном режиме, что способствует подъёму давления крови, тахикардии и аритмии. Очень опасно для пожилых лиц.
Также часто наблюдаются головокружения и мигрени, больше риск приступов у страдающих аллергией и астмой. Маловосприимчивые, здоровые и лица молодого возраста чувствуют желание спать и упадок сил.
В зонах повышенных значений погода имеют спокойный характер, в небе почти нет облаков, а ветровые порывы несильные. Наблюдается засушливая и жаркая погода.
В зонах низкого давления много облаков, дождливо и ветрено. За счёт таких областей летом приходит прохлада с дождями, в небе масса облаков, а зимой идут снегопады.
Большое различие в двух зонах служит фактором, вызывающем ураганы и штормы.
Повышенные значения пагубно действуют на страдающих от пониженного давления крови, негативно влияют на пищеварение, сердце и сосуды.
Атмосферное давление – норма для человека
Люди могут привыкать к переменам. Не надо огорчаться, если выяснилось, что живёте в регионе пониженного давления. Допустим, обитатели небоскрёбов снижения не чувствуют, хотя быстрый подъём на 100 м - это сильный стресс.
В среднеазиатской зоне норма немного снижена (715-730 мм рт. ст.). Для средней полосы РФ нормой будет 730-770 мм рт. ст.
Организм может приспосабливаться к разной высоте. По мнению медиков, если давление не имеет крайне опасного действия на людей, то это вариант нормы. Всё зависит от адаптации. Часто врачи относят к норме величины от 750 до 765 мм рт. ст.
В Москве норма 747-749 мм рт. ст.
Так как Новосибирск располагается на высоте 120-130 м., то нормой считается 750 мм рт. ст.
В Самаре — 752-753, в Санкт-Петербурге – 753-755 мм рт. ст.
Норма в Нижнем Новгороде в заречной зоне - 754 мм рт. ст., в нагорной - 747.
Стоит отметить: нет общего наилучшего показателя. Есть территориальные нормы. Люди способны безболезненно переносить скачки значений, если это проходит постепенно.
Чем здоровее образ жизни и чем чаще удаётся соблюсти распорядок дня (подъём, долгий сон ночью, соблюдение обычной диеты), тем слабее подвергается человек метеорологической зависимости.
С высотой атмосферное давление падает. Это связано с двумя причинами. Во-первых, чем выше мы находимся, тем меньше высота столба воздуха над нами, и, следовательно, меньший вес на нас давит. Во-вторых, с высотой плотность воздуха уменьшается, он становится более разреженным, то есть в нем меньше молекул газов, а следовательно он имеет меньшую массу и вес.
Почему плотность воздуха уменьшается с высотой? Земля притягивает тела, находящиеся в поле ее тяготения. Это же касается и молекул воздуха. Они бы все упали на поверхность Земли, но хаотичное быстрое их движение, отсутствие взаимодействия между собой, удаленность друг от друга заставляют их разлетаться и занимать все возможное пространство. Однако явление притяжения к Земле все же заставляет больше молекул воздуха находиться в нижних слоях атмосферы.
Однако уменьшение плотности воздуха с высотой имеет значение, если рассматривать всю атмосферу, составляющую около 10000 км высоты. На самом деле нижний слой атмосферы - тропосфера - содержит 80% массы воздуха и составляет всего 8-18 км высоты (высота меняется в зависимости от географической широты и сезона года). Здесь можно пренебречь изменением плотности воздуха с высотой, считая ее постоянной.
В таком случае на изменение атмосферного давления оказывает влияние только изменение высоты над уровнем моря. Тогда можно легко посчитать, как именно с высотой меняется атмосферное давление.
Плотность воздуха на уровне моря равна 1,29 кг/м 3 . Будем считать, что она остается почти неизменной на несколько километров вверх. Давление можно рассчитать по формуле p = ρgh. Здесь следует понимать, что h - это высота столба воздуха над тем местом, где измеряется давление. Самое большое значение h будет у поверхности Земли. С высотой оно будет уменьшаться.
Опыты показывают, что нормальное атмосферное давление на уровне моря составляет приблизительно 101,3 кПа или 101300 Па. Найдем примерную высоту столба воздуха над уровнем моря. Понятно, что это будет не реальная высота, так как воздух вверху разрежен, а как бы высота воздуха, «спрессованного» до такой же плотности как у поверхности Земли. Но близ поверхности Земли нас это не волнует.
h = p / (ρg) = 101300 Па / (1,29 кг/м3 * 9,8 Н/кг) ≈ 8013 м
А теперь рассчитаем атмосферное давление при подъеме на 1 км вверх (на 1000 м). Здесь высота столба воздуха составит 7013 м, тогда
p = (1,29 * 9,8 * 7013) Па ≈ 88658 Па ≈ 89 кПа
То есть близ поверхности Земли на каждый километр вверх давление примерно уменьшается на 12 кПа (101 кПа – 89 кПа).
Многие люди подвластны изменения в окружающей среде. На третью часть населения влияет притяжение воздушных масс к земле. Атмосферное давление: норма для человека, и как отклонения от показателей сказывается на общем самочувствие людей.
Изменения в погоде могут влиять на состояние человека
Какое атмосферное давление считается нормальным для человека
Атмосферным давлением считают вес воздуха, который давит на тело человека. В среднем это 1,033 кг на 1 кубический см. То есть 10-15 тонн газа ежеминутно контролируют нашу массу.
Норма атмосферного давления – 760 мм ртутного столба или 1013,25 мбар. Условия, в которых организм человека чувствует себя комфортно или адаптировано. По сути, идеальный метеопоказатель для любого жителя Земли. В действительности все не так.
Атмосферное давление не стабильно. Его изменения ежедневны и зависят от погоды, рельефа, уровнем над морем, климата и даже времени суток. Колебания не заметны для человека. Например, ночью ртутный столбик поднимается выше на 1-2 деления. Незначительные перемены не влияют на самочувствие здорового человека. Перепады в 5-10 и более единиц болезненны, а резкие значительные скачки смертельны. Для сравнения: потеря сознания от горной болезни встречается уже при падении давления на 30 единиц. То есть на уровне 1000 м над морем.
Континент и даже отдельную страну можно поделить на условные области с разной нормой среднего давления. Потому оптимальное атмосферное давление для каждого человека определяется регионом постоянного проживания.
Высокое давление воздуха негативно сказывается на гипертониках
Подобные погодные условия щедры на инсульты и инфаркты.
Лицам, которые уязвимы перед капризами природы, медики советуют в такие дни оставаться вне зоны активной работы и бороться с последствиями метеозависимости.
Метеозависимость — что делать?
Движение ртути более чем на одно деление за 3 часа – повод для стресса у крепкого организма здорового человека. Такие колебания чувствует каждый из нас в виде головной боли, сонливости, усталости. Более трети людей страдает от метеозависимости в разной степени тяжести. В зоне высокой чувствительности население с заболеваниями сердечно-сосудистой, нервной и дыхательной системы, пожилые люди. Как помочь себе, если близится опасный циклон?
15 способов пережить метеоциклон
Здесь собрано не так много новых советов. Считается, что в совокупности они облегчают страдания и учат правильному образу жизни при метеоуязвимости:
- Регулярно ходите к врачу. Консультируйтесь, обсуждайте, спрашивайте совета на случай ухудшения самочувствия. Имейте всегда под рукой прописанные препараты.
- Купите барометр. Продуктивнее отслеживать погоду по движению ртутного столба, а не боли в колене. Так вы сумеете предвидеть надвигающийся циклон.
- Следите за прогнозом погоды. Предупрежден – значит вооружен.
- Накануне перемены погоды высыпайтесь и ложитесь раньше обычного.
- Налаживайте режим сна. Обеспечьте себе полноценный 8-часовой сон, подъем и засыпание в одно время. Это оказывает мощный восстановляющий эффект.
- График питания равносильно важен. Следите за сбалансированным рационом. Калий, магний и кальций – обязательные минералы. Запрет на переедание.
- Пейте витамины курсом весной и осенью.
- Свежий воздух, прогулки на улице – легкие и регулярные нагрузки укрепляют сердце.
- Не перенапрягайтесь. Отложить бытовые дела не так опасно, как обессилить организм перед циклоном.
- Копите благоприятные эмоции. Угнетенный эмоциональный фон подпитывает болезнь, потому улыбайтесь чаще.
- Одежда из синтетических ниток и меха вредна статическим током.
- Храните народные способы снятия симптомов списком на видном месте. Рецепт травяного чая или компресса трудно вспомнить, когда ломит виски.
- Работники офисов в высотных зданиях страдают от перемены погоды чаще. Берите отгул по возможности, а лучше меняйте работу.
- Длительный циклон – дискомфорт на несколько дней. Есть возможность уехать в спокойный регион? Вперед.
- Профилактика минимум за день до циклона готовит и укрепляет организм. Не сдавайтесь!
Не забывайте принимать витамины для укрепления здоровья
Атмосферное давление – это явление, которое абсолютно не зависит от человека. Более того, наше тело подчиняется ему. Какое должно быть оптимальное давление для человека определяет регион жительства. Особо поддаются метеозависимости люди с хроническими заболеваниями.