Содержание:
| Атмосферное давление | |
|---|---|
p <\displaystyle \ p>  |
|
| Размерность | L −1 MT −2 |
| Единицы измерения | |
| СИ | Па |
| СГС | дин·см -2 |
| Примечания | |
| скаляр | |
Атмосфе́рное давле́ние — давление атмосферы, действующее на все находящиеся в ней предметы и на земную поверхность, равное модулю силы, действующей в атмосфере на единицу площади поверхности по нормали к ней [1] . В покоящейся стационарной атмосфере давление равно отношению веса вышележащего столба воздуха к площади его поперечного сечения. Атмосферное давление является одним из термодинамических параметров состояния атмосферы, оно изменяется в зависимости от места и времени [2] . Давление — величина скалярная, имеющая размерность L −1 MT −2 , измеряется барометром.
Единицей измерения в Международной системе единиц (СИ) является паскаль (русское обозначение: Па; международное: Pa). Кроме того, в Российской Федерации в качестве внесистемных единиц давления допущены к использованию бар, миллиметр ртутного столба, миллиметр водяного столба, метр водяного столба, килограмм-сила на квадратный сантиметр и атмосфера техническая [3] . Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 °C, называется нормальным атмосферным давлением ( 101 325 Па ) [2] . С высотой атмосферное давление уменьшается. Например, горная болезнь начинается на высоте около 2-3 км, а атмосферное давление на вершине Эвереста составляет примерно 1/4 от показателя на уровне моря.
Содержание
История [ править | править код ]
Наличие атмосферного давления привело людей в замешательство в 1638 году, когда не удалась затея герцога Тосканского украсить сады Флоренции фонтанами — вода не поднималась выше 10,3 метров. Поиски причин этого и опыты с более тяжёлым веществом — ртутью, предпринятые Эванджелистой Торричелли, привели к тому, что в 1643 году он доказал, что воздух имеет вес [5] . Совместно с В. Вивиани, Торричелли провёл первый опыт по измерению атмосферного давления, изобретя первый ртутный барометр — стеклянную трубку, в которой нет воздуха. В такой трубке ртуть поднимается на высоту около 760 мм [6] .
Изменчивость и влияние на погоду [ править | править код ]
На земной поверхности атмосферное давление изменяется время от времени и от места к месту. Особенно важны определяющие погоду 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. Отмечены колебания атмосферного давления на уровне моря в пределах 641 — 816 мм рт. ст. [7] (в центральной части смерча давление падает и может достигать значения 560 мм ртутного столба) [8] .
В стационарных условиях атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты, поскольку оно создаётся лишь вышележащим слоем атмосферы. Зависимость давления от высоты описывается барометрической формулой [9] .
На картах атмосферное давление изображается с помощью изобар — изолиний, соединяющих точки с одинаковым приземным атмосферным давлением, обязательно приведенным к уровню моря [10] .
Атмосферное давление — очень изменчивый метеоэлемент. Из его определения следует, что оно зависит от высоты соответствующего столба воздуха, его плотности, от ускорения силы тяжести, которая меняется от широты места и высоты над уровнем моря.
| 1 Па = 0,0075 мм рт. ст., или 1 мм рт. ст. = 133,3 Па |
Стандартное давление [ править | править код ]
В химии стандартным атмосферным давлением с 1982 года по рекомендации IUPAC считается давление, равное 100 кПа [11] . Атмосферное давление является одной из наиболее существенных характеристик состояния атмосферы. В покоящейся атмосфере давление в любой точке равно весу вышележащего столба воздуха с единичным сечением.
В системе СГС 760 мм рт. ст. эквивалентно 1,01325 бар (1013,25 мбар) или 101 325 Па в Международной системе единиц (СИ).
Уравнение статики выражает закон изменения давления с высотой:
− Δ p = g ρ Δ z , <\displaystyle -\Delta p=g\rho \Delta z,>
где: p <\displaystyle p>
Барическая ступень [ править | править код ]
Высота, на которую надо подняться или опуститься, чтобы давление изменилось на 1 гПа (гектопаскаль), называется «барической (барометрической) ступенью». Барической ступенью удобно пользоваться при решении задач, не требующих высокой точности, например, для оценки давления по известной разности высот. Считая, что атмосфера не испытывает существенного вертикального ускорения (то есть находится в квазистатическом состоянии), из основного закона статики получаем, что барическая ступень h <\displaystyle h>
h = − Δ z / Δ p = 1 / g ρ . <\displaystyle h=-\Delta z/\Delta p=1/g\rho .>
При температуре воздуха 0 °C и давлении 1000 гПа, барическая ступень равна 8 м/гПа. Следовательно, чтобы давление уменьшилось на 1 гПа, нужно подняться на 8 метров.
С ростом температуры и увеличением высоты над уровнем моря она возрастает (в частности, на 0,4 % на каждый градус нагревания), то есть она прямо пропорциональна температуре и обратно пропорциональна давлению. Величина, обратная барической ступени, — вертикальный барический градиент, то есть изменение давления при поднятии или опускании на 100 метров. При температуре 0 °C и давлении 1000 гПа он равен 12,5 гПа .
Приведение к уровню моря [ править | править код ]
Многие метеостанции рассылают так называемые «синоптические телеграммы», в которых указывается давление, приведённое к уровню моря (см. КН-01, METAR). Это делается для того, чтобы давление было сравнимо на станциях, расположенных на разных высотах, а также для нужд авиации. Приведённое давление используется также и на синоптических картах.
При приведении давления к уровню моря используют сокращенную формулу Лапласа:
z 2 − z 1 = 18400 ( 1 + λ t ) lg ( p 1 / p 2 ) . <\displaystyle z_<2>-z_<1>=18400(1+\lambda t)\lg(p_<1>/p_<2>).>
То есть, зная давление и температуру на уровне z 2 <\displaystyle z_<2>>
Вычисление давления на высоте h <\displaystyle h>
P = P 0 e − M g h / R T , <\displaystyle P=P_<0>e^<-Mgh/RT>,>
где P 0 <\displaystyle P_<0>>
M <\displaystyle M>
g <\displaystyle g>
R <\displaystyle R>
T <\displaystyle T>
h <\displaystyle h>
На небольших высотах каждые 12 м подъёма уменьшают атмосферное давление на 1 мм рт. ст. На больших высотах эта закономерность нарушается [5] .
Более простые расчёты (без учёта температуры) дают:
P = P 0 ( 0 , 87 ) h = P 0 ⋅ 10 − 0 , 06 h , <\displaystyle P=P_<0>(0,87)^
где h <\displaystyle h>
Измерения и расчёт показывают в полном согласии, что при подъёме над уровнем моря на каждый километр давление будет падать на 0,1 долю; то же самое относится и к спуску в глубокие шахты под уровень моря — при опускании на один километр давление будет возрастать на 0,1 своего значения.
Речь идёт об изменении на 0,1 от значения на предыдущей высоте. Это значит, что при подъёме на один километр давление уменьшается до 0,9 (точнее 0,87 [прим 1] ) от давления на уровне моря.
В прогнозах погоды и сводках, распространяемых для населения через интернет и по радио, используется неприведённое давление, то есть, фактическое давление на уровне местности.
Норма атмосферного давления для человека — 760 миллиметров ртутного столба. Если перевести это значение в более понятные для простого обывателя единицы измерения, то получится, что масса воздушного столба над каждым квадратным метром земной поверхности составляет 10 000 килограмм! Впечатляюще, не правда ли? Плотное воздушное «одеяло», окутывающее нашу планету, оказывает мощнейшее давление на все находящиеся рядом с нами предметы и на нас самих. Как человеку удается справляться со столь огромной нагрузкой?
Дело в том, что воздух давит на объекты со всех сторон. Силы уравновешиваются, и мы не чувствуем никакого дискомфорта. Однако это правило работает только на земной поверхности. Человеческий организм приспособлен к существованию именно под таким давлением, поэтому стоит ему погрузиться в воду или подняться на вершину горы, как он почувствует недомогание. Впрочем, иногда люди плохо себя чувствуют и в обычных условиях.
Над континентами атмосферное давление повышается в периоды высокой влажности: весной, осенью и зимой, так как содержащиеся в воздухе капли воды утяжеляют его. Летом, в сухую погоду атмосферное давление над поверхностью земли в глубине континентов обычно снижается, поскольку воздух становится суше. На показатели атмосферного давления влияет также температура. Как известно, теплый воздух легче прохладного. Многое зависит и от географического положения и высоты над уровнем моря.
Так как люди рождаются и живут в самых разных уголках планеты и на самых разных высотах, говорить о том, что существует идеальное атмосферное давление для человека, невозможно.
Нормальное атмосферное давление для человека
Оптимальное атмосферное давление для человека — это то давление, к которому он хорошо адаптировался, проживая в той или иной местности при определенных климатических условиях. К примеру, нормальное атмосферное давление для человека в Москве будет составлять 748 миллиметров рт. ст. Севернее, например, в Санкт-Петербурге это значение составит на 5 мм ртутного столба больше. Разница легко объяснима: Москва расположена на возвышенности и по сравнению с Санкт-Петербургом находится несколько выше над уровнем моря. Показателен в этом примере будет Тибет, где нормальное давление воздуха для человека составляет 413 миллиметров рт. ст., хотя для туристов из той же Москвы жить в таких условиях будет довольно непросто. Именно поэтому определить, какое атмосферное давление считается повышенным, а какое атмосферное давление считается пониженным, возможно только в отношении конкретного человека.
Изменение атмосферного давления влияет на метеозависимых людей, которых на сегодня насчитывается около 4 миллиардов. Резкие колебания вызывают ухудшение состояние здоровья и следующие симптомы:
- раздражительность, головную боль и сонливость;
- повышенную свертываемость крови;
- онемение конечностей, боли в суставах;
- трудности с дыханием и учащенное сердцебиение;
- повышение тонуса сосудов и их спазмы, нарушение кровообращения;
- нарушение зрения;
- тошноту и головокружение;
- переизбыток кислорода в тканях и крови;
- разрыв барабанной перепонки;
- проблемы с желудочно-кишечным трактом.
Как правило, колебания давления атмосферы сопровождаются изменениями погодных условий, из-за чего метеозависимые люди плохо себя чувствуют перед осадками, бурями, грозами. Именно поэтому значение атмосферного давления для человека весьма существенно.
Список эффективных препаратов для быстрого снятия головной боли — здесь. С рецептами отваров от боли в голове можно ознакомиться здесь.
Как давление влияет на людей
Давление атмосферы свыше 760 миллиметров рт. ст. считается повышенным. Многие при таких изменениях чувствуют беспокойство. Особенно оно заметно у людей с различными нервно-психическими заболеваниями.
В некоторых европейских странах полицейские внимательно следят за колебаниями атмосферного давления, поскольку в такие дни и часы количество совершаемых правонарушений начинает нарастать. В это время происходит больше автомобильных аварий, поскольку снижается скорость реакции водителей. Ухудшается концентрация внимания, в результате чего возникает повышенный риск разного рода чрезвычайных случаев на производствах и промышленных катастроф, связанных с человеческим фактором. Чаще всего в такие дни люди страдают бессонницей.
Плохо себя чувствуют гипотоники: давление снижается, дыхание становится глубоким, пульс учащается. Начинаются проблемы с желудочно-кишечным трактом, так как снижается перистальтика.
Низкое атмосферное давление и самочувствие
Пониженным считается атмосферное давление ниже 760 мм рт. ст. Резкое снижение давления опасно для гипертоников и людей, страдающих атеросклерозом, так как в такие моменты начинается кислородное голодание, происходит повышение количества кровяных телец и сгущение крови. Сердечно-сосудистая система начинает работать в условиях повышенной нагрузки, что приводит к росту кровяного давления, аритмии, увеличению частоты сердечных сокращений. От этого страдают пожилые люди. В такие дни увеличивается число инсультов и инфарктов.
Возникают головные боли и мигрени, которые зачастую невозможно снять таблетками. При резком снижении атмосферного давления повышается риск приступов удушья у астматиков и аллергиков.
Менее чувствительные, молодые и относительно здоровые люди ощущают сонливость и упадок сил.
Идеальное атмосферное давление для человека и рекомендации врачей
Чаще всего люди, страдающие метеозависимостью, имеют лишний вес. Также этому недугу подвержены те, кто плохо следит за состоянием своего организма, мало двигается, подолгу смотрит телевизор или работает за компьютером, имеет пониженный иммунитет. Для них могут быть заметны даже незначительные отклонения. При этом нормальное погодное давление для человека не может сохраняться даже в течение дня, поскольку утром и вечером оно снижается.
Чтобы избавиться от метеозависимости, прежде всего, нужно правильно питаться. Витамин B6, калий и магний помогут справиться с реакциями на изменения погоды, укрепят сердечно-сосудистую систему, поддержат нервную систему и снизят чувствительность во время перегрузок. Также рекомендуется снизить нагрузку на организм и перейти на диету с пониженным содержанием мяса. Необходимо следить за своим рационом, избегать употребления жирного, жареного, сладкого, соленого. Отказаться на время от специй также не будет лишним. Известно, например, что жгучий красный перец способен повысить кровяное давление. Усиливают метеозависимость никотин и алкоголь.
В моменты перемены погоды и изменения атмосферного давления стоит отказаться от лишних физических нагрузок: велосипедных прогулок, пробежек, чрезмерной работы на дачном участке и т. д.
В борьбе с метеозависимостью помогают:
- физиотерапия. К примеру, закаливающие процедуры можно проводить даже дома. Укрепят сосуды и нервную систему контрастный душ, холодные водные обтирания, плавание в бассейне, грязевые процедуры и лечебные ванны. Массаж и иглорефлексотерапия, несомненно, помогут расслабиться ;
- регулярные занятия различными видами гимнастики: йога, цигун, тайчи и т.д.
- прогулки каждый день на свежем воздухе, выезд на природу и спокойный отдых;
- правильный режим дня, сна и бодрствования, работы и отдыха;
- бережное отношение к своему психическому здоровью и нервной системе, создание благоприятной атмосферы вокруг.
Для поддержания здоровья существуют натуральные препараты: женьшень, вытяжка из пантов оленя, элеутерококк, мед и пчелопродукты. Впрочем, прежде чем приниматьприродные добавки, нужно обязательно проконсультироваться с врачом.
Страдающим метеозависимостью следует больше прислушиваться к своему организму и стараться заботиться о своем здоровье, и тогда любые показания барометра будут означать хорошее атмосферное давление для человека.
Самочувствие некоторых людей зависит от погоды. При нормальном атмосферном давлении их состояние остается стабильным, но при любых изменениях наблюдается его ухудшение.
Что такое атмосферное давление?
Давление атмосферное – это масса воздуха, давящая на человеческое тело. Средний показатель – 1,033 на 1 см³. Из этого следует, что каждую минуту массу организма контролируют 10-15 т газообразного вещества.
Нормальное значение – 1013,25 мбар или 760 мм рт. ст. В таких условиях организм не подвержен никаким негативным воздействиям.
От чего оно зависит?
Показатель давления не имеет стабильности. Он меняется каждый день в зависимости от расположения местности над уровнем моря, рельефа, климата, погодных условий. Существуют и другие факторы, от чего зависит атмосферное давление. Эти колебания невозможно заметить. Например, в ночное время столбик барометра увеличивается на 1-2 деления.
Несущественные изменения не оказывают влияния на состояние здоровья человека. Если же перепады достигают 5-10 единиц, происходит ухудшение самочувствия. Кроме того, существенные скачки давления могут стать причиной летального исхода.
Измерение атмосферного давления
Давление атмосферы измеряется с помощью термогигрометров и барометров. С этой целью применяются такие измерительные единицы:
- мм рт. ст. (миллиметры ртутного столба);
- Паскали;
- бары;
- кгс/см²;
- атмосферы.
Какое атмосферное давление считается нормальным для человека?
Стандартным считается показатель в 760 мм. рт. ст. Эти нормы для человека могут отличаться в зависимости от условий проживания. Например, в Мехико давление не поднимается выше 570 мм рт. ст., т.к. столица Мексики находится высоко над уровнем моря. Люди, которые проживают в этой местности, сложно переносят другие условия. Из этого следует, что нормальный атмосферный показатель давления индивидуален для каждого региона и определяется привычной средой.
Какое влияние оно оказывает на человека?
Атмосферное и артериальное давление имеет тесную взаимосвязь. Уменьшение значений барометра приводит к возникновению таких отрицательных проявлений:
- нарушение дыхания;
- уменьшение частоты сердечных сокращений;
- апатия и чувство сонливости;
- уменьшение артериального давления;
- повышенная утомляемость;
- головные боли;
- головокружение;
- подташнивание;
- пищеварительные расстройства;
- нарушение концентрации внимания.
В категории риска находятся люди с патологиями респираторной системы и гипотонией. Их состояние в таких условиях ухудшается. Если никаких отрицательных изменений не наблюдается, то такое атмосферное давление считается нормальным для человека.
Повышенный показатель АД тоже может вызвать нарушение самочувствия. В таком случае признаки будут отличаться:
- головокружение;
- гул в ушах;
- увеличение артериального давления;
- ощущение пульсации в области висков;
- покраснение кожи лица;
- учащение сердечного ритма;
- “искорки” перед глазами;
- головная боль;
- позывы к рвоте.
В условиях повышенных показателей барометра часто происходят инфаркты и инсульты. Людям, склонным к метеозависимости, медицинские специалисты рекомендуют в этот период избегать стрессов и активной деятельности.
Что такое метеозависимость?
Если ртуть за 3 часа проходит более 1 деления барометра, это вызывает существенный стресс даже для здорового организма. Подобные скачки проявляются в виде усталости, сонливости и мигрени. Метеозависимостью называется чувствительность людей к изменению погодных условий. С этой проблемой сталкивается около 1/3 населения планеты. В группу риска входят люди с патологиями респираторной, нервной и сердечно-сосудистой систем, а также пожилые пациенты.
Чтобы минимизировать отрицательное воздействие метеоциклона, необходимо придерживаться таких рекомендаций:
- Даже если в местности преобладает нормальное атмосферное значение, нужно регулярно проходить врачебные консультации. При этом под рукой всегда необходимо иметь назначенные доктором медикаменты.
- Для отслеживания погодных изменений рекомендуется приобрести барометр. Так можно своевременно принять меры для минимизации дискомфорта.
- Перед ожидаемыми погодными изменениями ложиться спать рекомендуется раньше привычного времени. Полноценный сон длится 8 часов. Это позволяет добиться максимального восстанавливающего действия.
- Людям с метеозависимостью также важно питаться по графику. При этом рацион должен быть сбалансированным. В него нужно включить как можно больше продуктов, в составе которых содержится много кальция, магния, калия.
- Дополнительно можно употреблять витаминные комплексы, особенно осенью и весной.
- Прогулки на улице и умеренные физические нагрузки укрепляют сердечную мышцу.
- Следует избегать стрессов. Отложить домашние дела лучше, чем истощить организм перед приближающимся метеоциклоном.
- Позитивный лад. Если у человека угнетен эмоциональный фон, это подпитывает заболевание.
- Предметы гардероба из синтетики и меха формируют статическое электричество, которое может ухудшать состояние у метеозависимых людей.
- Люди, работающие в высотках, гораздо чаще других страдают от климатических изменений. Если есть возможность, то лучше взять отгул. Если самочувствие ухудшается часто, рекомендуется сменить работу.
- Продолжительный метеоциклон предрекает дискомфортные ощущения на 2-3 дня. По возможности на этот период лучше уехать в более спокойную местность.
Также следует понимать, что метеозависимость обладает вторичным характером. Климатические условия только обнажают уязвимые места организма. Например, если у человека нет проблем с костями и суставами, они не будут болеть при повышении или изменении артериального давления.
Нормы давления в разных регионах страны
Атмосферное давление в разных областях государства отличается. При этом жители горной местности невосприимчивы к перепадам температуры и влажности, т.к. они выросли в таких условиях и адаптировались к ним.
Таблица “Норма атмосферного давления для регионов России”
Россия – большое государство, поэтому в разных регионах есть своя норма атмосферного показателя. Существует климатическая карта, на которой отображены средние значения.
Отклонения в значении давления по российским регионам отражены в таблице.
| Регион | Значение за 12 месяцев (мм рт. ст.) | Предельные отклонения (мм рт. ст.) |
|---|---|---|
| Приморский | 755 | 765,5 |
| Тюменский | 770,5 | 774,5 |
| Пермский | 744,5 | 750,5 |
| Челябинский | 740,5 | 755,5 |
| Свердловский | 738 | 754,5 |
| Ижевский | 746,5 | 752,5 |
| Ростовский | 740,5 | 747,5 |
| Тульский | 746,5 | 754,5 |
| Ярославский | 736 | 757,5 |
| Самарский | 752,5 | 759,5 |
| Ленинградский | 754 | 761,5 |
| Московский | 747,5 | 754,5 |