Как найти атмосферное давление формула география

Цели и задачи: продолжить формирование
знаний и представлений об атмосфере; разобрать с
учащимися новые понятия и определения;
рассмотреть виды, величину, причины изменения и
способы измерения Ат. Д.; доказать учащимся
существование Ат. Д.; показать интеграцию с
биологией – растения-барометры; формировать
умение обобщать, выделять главное, проводить
аналогию, выявлять причинно-следственные связи;
приобщать к географическим терминам,
формировать сознательную дисциплину.

Форма урока: беседа, демонстрация опыта,
доказывающего существование Ат. Д (лист бумаги и
стакан с водой). Решение практических задач по Ат.
Д.

Тип урока: объяснение нового материала.

Оборудование: барометр-анероид, стакан с
водой, лист бумаги, учебник, атлас для 6 класса.

Термины и понятия: Ат. Д., нормальное
давление, барометр ртутный, барометр-анероид.

Имена: Эванджелист Торричелли

Методы: объяснительно-иллюстративный,
репродуктивный, проблемный.

ХОД УРОКА

1. Организацонный момент.

2. Новая тема после практической работы.

Всякое вещество имеет свой вес и массу и даже
воздух. Воздух оказывает давление на все
предметы, с которыми соприкасается, например,
опыт со стаканом воды и листом бумаги.

Масса 1м³ воздуха над уровнем моря равна 1
кг 300 г

Если взять столб воздуха от земной поверхности
до верхней границы атмосферы, то окажется, что на
1см² поверхности, воздух давит с такой же
силой, как гиря массой 1 кг 33 г (1 м²=10 000 см²
x 1,33 =13 300 кг (13 т 300 кг)

Давайте попробуем вычислить давление,
оказываемое атмосферой на вашу ладонь.

Площадь ладони равна 60 см² x 1,33 кг = 79,8 кг

Ребята, а почему мы или другие живые организмы
не ощущаем давление, которое давит на нас? (Т.к.
оно уравновешивается внутренним давлением,
существующим внутри человеческого организма).
Вот мы с вами и подошли к определению –
Атмосферное давление – это сила, с которой
воздух давит на земную поверхность и все
находящиеся на ней предметы (записать
в тетради).

А кто же измерил и установил что такое
атмосферное давление?

В XVII в. Итальянский учёный Э. Торричелли
доказал, что атмосферное давление существует.

Он провёл такой опыт: Взял трубку высотой 1 м, с
одного конца запаял и налил ртуть (это жидкий
ядовитый металл Нg) перевернул трубку в чашу с
ртутью и открыл, часть ртути вылилась, а часть
осталась в трубке. Если Атм. Д. ослабеет, то ртуть
ещё немного выльется, если повыситься, то столбик
ртути поднимется.

Что же мешало ртути вылиться полностью? (Давление воздуха давит на ртуть в чашке
и не даёт ртути вылиться) что и показал опыт
со стаканом с водой.

Сейчас обратимся к учебнику стр. 144

Установлено, что нормальным Атм. Д. является 760
мм рт.ст. на уровне моря у параллели 45° (рис. 72) записать в тетрадь.

Чем же измеряют Атм. Д.?

Барометр (ртутный) от греческого барос-тяжесть,
метрео-измеряю. Используется на всех
метеорологических станциях, где помимо ещё
установлен и барограф (графо-пишу).

Анероид (без жидкости) коробочка, из которой
выкачан воздух. Если давление увеличивается,
коробочка сжимается, если уменьшается, коробочка
расширяется, стрелка показывает изменение её
объёма.

Если Атм. Д. понижается – то это к  (к дождю)

Если повышается – то это к  (к ясной
погоде)

Но как же происходит изменение атмосферного
давления?

Давайте ещё раз обратимся к рис. 72

Вывод: значит с высотой
давление будет понижаться. А через сколько
метров?

С высотой воздух становится менее плотным,
кислород в нём уменьшается, дышать становится
труднее. Поэтому, когда человек поднимается в
горы уже на высоте 300 м, начинает чувствовать себя
плохо – появляется отдышка, головокружение,
кровотечение из носа.

Через каждые 10,5 м Атм. Д. понижается на 1 мм рт.
ст.

Атмосферное давление изменяется и от
температуры. Тёплый воздух легче
(расширяется) – Атм.Д. – низкое; холодный
воздух тяжелее (сжимается) Атм. Д. – высокое.

В природе существуют растения, которые могут
чувствовать изменение Атм.Д. и предсказывать
погоду (клевер, фиалка, горицвет, полевой вьюнок,
белая кувшинка – “Занимательная биология” стр.
83; репродукции цветов взять у учителя биологии).

Где вам может пригодиться изучаемый сейчас на
уроке материал? (Ответы учеников).

3. Закрепление

Вопрос № 2.

а) холодная погода – повышается Атм. Д.

б) тёплая погода – понижается Атм. Д.

Вопрос № 5. Высота г. Казань по атласу 200 м;
широта 54,5° с.ш. Необходимо узнать какое давление
в г. Казань? 200 м / 10,5 м = 19,04 мм; 760 мм – 19,04 =741 мм
рт.ст.

Задача: У подножия горы на высоте 2300 м над
уровнем океана давление воздуха равно 756 мм, а на
вершине горы в то же самое время 720 мм. Определите
относительную и абсолютную высоту горы?

756 мм – 720 мм = 36мм x 10,5 м = 478 м (относительная
высота)

478 м + 200 м = 678 м (абсолютная высота)

Рисунок №1

Задача: Если у подножия горы давление 760 мм,
то какое давление будет на высоте 336 м?

336 м / 10,5 м = 32 мм;

760 мм – 32 мм = 728 мм рт.ст.

4. Домашнее задание: § 38 вопрос №3; №4

Рассмотрим один интересный опыт.
Поставили на весы две пустые колбы. Одну из них нагрели. Через некоторое
время видно, что та колба, которую нагревали, поднимется вверх, то есть она
станет легче. Это можно объяснить тем, что в колбе был воздух, который при
нагревании расширился и вышел из неё. А, значит, в колбе воздуха стало меньше.
Этот опыт доказывает то, что воздух имеет вес.

Учёные подсчитали, что масса 1м³
воздуха на уровне моря равна 1,3 кг. Чем выше находится воздух от земной
поверхности, тем меньше его масса. Так, на высоте 12 км масса воздуха
составляет 310 г, а на высоте 40 км всего лишь 4 г.

Любой предмет на земной поверхности
оказывает давление на нижележащий предмет. Например, лежащий учебник географии
на вашей парте оказывает на неё давление, или стул, на котором вы сидите,
оказывает давление на пол.

Так как воздух имеет вес, то он
тоже оказывает давление.

Сила, с которой воздух давит на все
предметы земной поверхности, называют атмосферным давлением. Воздух
оказывает давление и на вас с нами, только мы его не ощущаем, потому что его
давление равно величине давления, которое существует внутри нас. Но ощутить
атмосферное давление всё-таки можно: при взлёте или посадке самолёта
чувствуется, как воздух давит на наши барабанные перепонки.

Впервые атмосферное давление было измерено
прибором, который называется ртутный барометр. Он был изобретен в
1643 году Еванджелисто Торричелли.

Ртутный барометр представляет собой стеклянную
трубку, запаянную сверху, а открытым концом помещённую в сосуд с ртутью.
Некоторое количество ртути сначала выливается из трубки, а потом высота
столбика ртути практически не меняется. Наблюдая за этим явлением, Торричелли
в 1643 году сделал вывод, что на открытый сосуд с ртутью воздух оказывает
давление, которое не даёт ртути вылиться из трубки. А изменение высоты столба
ртути в трубке зависит от изменения атмосферного давления: если атмосферное
давление падает, то и столбик ртути в трубке тоже падает. Если же атмосферное
давление повышается, то вслед за ним поднимается и столб ртути.

В современных ртутных барометрах
стеклянная трубка находится в железном коробе, на котором помещена шкала
в миллиметрах. По ней и можно судить о величине атмосферного давления в
миллиметрах ртутного столба. Ртутный барометр самый точный прибор для измерения
давления, поэтому им пользуются для измерения давления на метеорологических
станциях. Но таким прибором неудобно пользоваться в полевых условиях. Поэтому
чаще всего в настоящее время для измерения атмосферного давления пользуются барометром-анероидом.

Внутри этого прибора находится металлическая
коробочка, которая очень чувствительна к любому изменению атмосферного
давления. Так, если атмосферное давление увеличивается, то металлическая
коробочка сжимается, а если, наоборот, давление уменьшается, то
коробочка расширяется. Она соединена со стрелкой на корпусе прибора,
которая указывает на шкале величину атмосферного давления.

Нормальным
принято считать атмосферное давление 760 мм ртутного столба. Оно
определено на уровне моря на широте 45⁰ при температуре 0⁰С.

Если величина атмосферного давление выше
величины 760 мм ртутного столба, то говорят, что давление повышенное.
Если давление ниже 760 мм ртутного столба, то такое давление является пониженным.

Если вы когда-нибудь поднимались в горы,
то, наверное, замечали, что при поднятии на высоту становится всё труднее
дышать. С чем это связано? Всё дело в том, что воздух с высотой
становится менее плотным, а значит, атмосферное давление с
высотой понижается. Подсчитано, что при подъёме на 10,5 м атмосферное
давление падает на 1 мм ртутного столба. Значит, если вы поднялись на
гору высотой в 4000 метров, у подножья которой величина атмосферного
давления составила 760 мм ртутного столба, то на её вершине вы будете
испытывать давление в 380 мм ртутного столба.

Разное давление испытывают и жильцы одного
дома. Например, если вы проживаете на 1 этаже, то испытываете
атмосферное давление равное давлению у поверхности Земли, например, 740 мм
ртутного столба. А вот ваш сосед с 11 этажа будет испытывать
давление уже 737 мм ртутного столба.

Атмосферное давление изменяется не
только с высотой, но и в течение дня в любом пункте Земли. Это
связано с тем, что на величину давления оказывает влияние температура
воздуха. Холодный воздух тяжёлый и плотный, а тёплый воздух лёгкий и менее
плотный. Поэтому тёплый воздух оказывает меньшее давление на
земную поверхность, чем холодный.

Именно по этой причине возможно совершать
полёты на воздушных шарах: воздух в шаре нагревается при помощи газовой
горелки, и он поднимается вверх, потому что тёплый воздух лёгкий.

Подведём итоги.

На все предметы, находящиеся на земной
поверхности, воздух оказывает давление. Сила, с которой он давит на все
предметы, находящиеся на Земле, называют атмосферным давлением.

Атмосферное давление измеряют ртутным
барометром и барометром-анероидом.

За нормальное атмосферное давление
принято давление воздуха на уровне моря на широте 45⁰ при
температуре 0⁰С в 760 мм ртутного столба. Его величина
изменяется с высотой: при подъёме на каждые 10,5 метров давление падает на
1 мм ртутного столба. Атмосферное давление зависит от температуры воздуха:
чем теплее воздух, тем меньше его давление.

Атмосферное давление

Собственный вес столба воздуха создает атмосферное давление, которое уменьшается по мере удаления от поверхности Земли.

Вблизи земной поверхности: При подъеме на каждые 8 м атмосферное давление падает на 100 Па = 1 мбар.

Если предположить, что температура воздуха с высотой не меняется, то атмосферное давление уменьшается с высотой по экспоненциальному закону.

Если

то для высот примерно до 100 км давление (при постоянной температуре) рассчитывается по формуле

[ p_h = p_0 e^{frac{-ρ_0 gh}{p_0}} ]

Если давление у поверхности Земли p₀ = p_н = 101.325 кПа (до 1980 г. — 760 мм рт. ст.)
и температура воздуха на любой высоте равна 0°С, то из формулы следует:

[ p_h = p_0 e^{frac{-h}{7.99}} ]

или

[ h = 18.4 lgbigg(frac{p_0}{p_h}bigg) ]

где высота h выражена в километрах.

Формула (1) называется барометрической формулой высоты.
При точных вычислениях атмосферного давления следует учитывать понижение температуры воздуха по мере увеличения высоты.

При p_н = 101.325 кПа (среднегодовое значение атмосферного давления на уровне моря) и t = 15°С
(среднегодовое значение температуры на уровне моря) для высот до 11 000 м (тропосфера)
следует пользоваться международной формулой:

[ p_h = 101.3 bigg(1 — frac{6.5h}{288}bigg)^{5.255} ]

где давление выражено в килопаскалях, высота h — в километрах, или

[ ρ_h = 1.2255 bigg(1 — frac{6.5h}{288}bigg)^{4.255} ]

где плотность выражена в кг/м³, высота — в километрах.

Зависимость среднегодового давления от высоты.

Атмосферное давление	стр. 509

План урока:

Атмосфера. Атмосферное давление

Давление на разных высотах

Давление морских глубин

Путешествие к центру Земли

Атмосфера. Атмосферное давление

Воздухом дышат люди и животные, без него не смогли бы существовать растения на Земле, т.е. жизни без воздуха нет. В этом состоит колоссальное значение воздуха. Вокруг Земли воздух образует оболочку, называют которую атмосферой. Атмосферный воздух – это газовая смесь:

Состав воздуха Источник

Больше всего в воздухе азота (78%), на долю кислорода приходится 21%, остальные газы вместе (углекислый газ, водород, озон, водяной пар и др.) входят в 1 %. К сожалению, в воздухе есть и пыль, сажа, «промышленная грязь».

Общая масса всех молекул атмосферного воздуха – это масса атмосферы, равна 5,3 миллиарда тонн (5,3 млрд. т = 5 300 000 000 т = 5,3 ∙ 10¹² кг). Движение молекул хаотично, с большими скоростями (самые быстрые молекулы водорода имеют скорость около 1 800 м/с). Но преодолеть силу тяжести молекулам невозможно. Для этого нужна скорость не менее 8 000 м/с (первая космическая скорость). Поэтому многочисленные молекулы воздуха «толпятся» около поверхности Земли и образуют оболочку из газов — атмосферу.

Атмосфера до 2 000 км и выше простирается вверх, дальше размывается в пространство без воздуха (вакуум). Воздух давит на планету, и давление это называется атмосферным.

Атмосфера  

Давление окружающего воздуха определяет состояние атмосферы, погоду, которую нужно прогнозировать. Но для этого надо исследовать передвижения огромных масс воздуха, за что как раз и отвечает давление. Как давление атмосферы измерить? Если использовать формулу p = ρgh, то в ней не определена плотность, которая уменьшается с высотой. Чем выше воздушный слой, тем меньше на него давят вышележащие слои, а самое большое давление будет на Земле.

Изменение плотности воздуха с высотой Источник

Высота тоже не имеет четкого значения. Граница перехода атмосферы в вакуумное пространство размыта. (В старших классах изучается, что и величина g уменьшается с ростом высоты). Как же быть? Ответ нашел Эванджелиста Торричелли (итальянский ученый 1608-1647г.г.).

Опыт Торричелли Источник

Метровую стеклянную трубку ученый запаял с одной стороны, наполнил ртутью и опрокинул ее в плоский сосуд. Ртуть вытекла из трубки не полностью, а остановилась на некоторой высоте. Сверху образовалось пустое пространство. Вес ртути в трубке и сила атмосферы, давящая на ртуть в открытой части сосуда, сравнялись. Получается: атмосферное давление равно давлению ртутного столбика в трубке, которое легко вычисляется по упомянутой формуле p = ρgh. Зафиксировать уровень ртути помогает шкала обыкновенной измерительной линейки, если ее подставить к собранному устройству.

При изменении погоды высота ртутного столбика в приспособлении непостоянна. Атмосферное давление растет, давит на открытую ртуть в сосуде, дальше давление передается по трубке, столбик поднимается до высоты, пока не наступит равновесие. Атмосферное давление уменьшается, меньше давит на открытую ртуть, тогда ртуть из столбика вытекает до равновесия, столбик становится ниже. Положения столбика отмечаются на миллиметровой шкале. Отсюда возникли миллиметры ртутного столба, а устройство со стеклянной трубкой называют ртутным барометром (греч. «барос» — «тяжесть»).

Опыт Торричелли с трубками разной формы и разного наклона Источник

В 1647 году Б.Паскаль проделал опыт Торричелли в горах и отметил, что у подножия горы давление атмосферы больше, чем на горе. Паскаль испробовал и водяной барометр вместо ртутного. Плотность воды меньше плотности ртути в 13,6 раза, значит, столбик воды должен быть в 13,6 раза выше, и трубку надо брать более десяти метров длиной.

Измерение давления водяным барометром  

Понятно, что пользоваться таким барометром неудобно. Барометры ртутные на практике также не используются из-за опасных для человека паров ртути.

p = 760 мм рт. ст. при t = 0^о С считается нормальным атмосферным давлением.

В СИ 1 мм рт. ст. получается следующим образом:

p = ρgh

ρ = 13600 кг/м³ (ртуть), h = 1 мм = 0,001 м – высота, g = 9,8 Н/кг.

p = 13600 кг/м³ ∙ 9,8 Н/кг ∙ 0,001 м ≈ 133,28 Па

760 мм рт.ст. = 101292,8 Па ≈ 101300 Па

Давление атмосферы очень значительно. Это подтверждает опыт, проведенный 8 мая 1654 года, по распоряжению Отто Герике, бургомистра г. Магдебурга. Из медного шара, составленного из двух полушарий, выкачивался воздух. Эти полушария пытались разделить по четыре пары лошадей с каждой стороны. Совместные усилия лошадей ни к чему не привели: они не смогли преодолеть огромную силу атмосферного давления.

Опыт с магдебургскими шарами  

Атмосферное давление используется в практической деятельности человека. Если в трубке с помощью поршня создавать безвоздушное пространство, то атмосферное давление будет вдавливать туда жидкость. Например, лекарство поступает в шприц вслед за поршнем, заполняя пустое пространство. Вода поступает вслед за поршнем насоса тоже под действием давления атмосферы.

Присоски из резины удерживаются на стенке за счет атмосферного давления. Нажимая на присоску, из нее удаляют часть воздуха. Давление внутри уменьшается, и атмосферное давление оказывается больше, чем в присоске. Поэтому атмосфера и прижимает присоску к стене.

Атмосферное давление широко учитывается в метеорологической службе для прогнозирования погодных явлений.

Давление на разных высотах

В начале урока возникла проблема: у мальчиков, живущих в одном доме, приборы показывают разные давления. На первом этаже – 760 мм рт. ст., на девятом – 757,5 мм рт. ст.

Давление воздуха на разных высотах Источник

Давление воздуха пропорционально зависит от его плотности. Плотность же атмосферного воздуха заметно изменяется с изменением высоты. На уровне моря воздух обладает плотностью примерно 1033 г/м³, на высоте от 5 до 6 км плотность становится 400 г/м³, на высоте 20 км – уже 43 г/м³. Соответственно и атмосферное давление становится меньше.

На высотах, близких к Земле, наблюдается следующая зависимость. Через каждые 12 м атмосферное давление изменяется на 1 мм рт. ст. или на 133,28 Па. На высотах от 2 до 6 км на 1мм рт. ст. давление меняется через каждые 15 м, от 6 до 10 км – каждые 20 м. Это достаточно приближенные значения, так как изменить показатели давления могут бури, циклоны, ветра. На состояние атмосферы оказывает влияние даже время суток и года, географическая широта местности, влияние Солнца. В данных примерах рассматривается атмосфера в нормальных условиях (температура 0^о С и давление 760 мм рт. ст.). Но в таком состоянии атмосфера бывает очень редко.

Теперь ясно, почему приборы на разных этажах дома показали неодинаковые давления воздуха. Высота девятого этажа по сравнению с первым около 30 м. Делим 30 м на 12 м (каждые 12 м дают изменение давления на 1 мм рт. ст.). Получается, что давление должно отличаться на 2,5 мм рт. ст. Значит, оба мальчика определили давление правильно.

Интересно, какие приборы они использовали? Атмосферное давление можно измерить ртутным барометром. Использование его небезопасно и неудобно. Чаще применяют барометр – анероид (слово «анероид» означает безжидкостный):

Барометр — анероид  

Внешний вид барометров различен. Корпус делают в виде пластмассовых или деревянных коробок, которые имеют разные формы и цвета. Главные же элементы у приборов присутствуют всегда и находятся внутри.

Схема устройства барометра — анероида Источник

Принцип работы прибора не сложен. Пустая металлическая коробочка 1 имеет очень тонкие стенки. Ее видно через стекло прибора (чем-то напоминает небольшую консервную банку). Коробочка соединена передаточным механизмом 3 с пружинкой 2 и стрелкой – указателем 4. Стрелка движется над шкалой.

Атмосферное давление, повышаясь, давит на тонкие стенки коробочки. Коробочка слегка сжимается, с помощью передаточного механизма действует на стрелку, заставляя ее поворачиваться и показывать давление на шкале. Пружинка не дает стрелке падать до конца шкалы. Если давление уменьшается, коробочка расширяется, передаточный механизм поворачивает стрелку в обратную сторону. Стрелка указывает на новое значение давления.

Безжидкостный барометр менее точен, чем ртутный, но удобнее в использовании. На больших высотах используются приборы, в которых на основе давления указывается высота над уровнем Земли. Сейчас используются карманные устройства или устройства, похожие на ручные часы.

Высотомер парашютистов Источник                           Карманный барометр Источник

            

Давление морских глубин

Три четверти земной поверхности занимает вода, образующая гидросферу Земли. Чтобы определить физические характеристики воды на больших глубинах, нужно использовать специальные методы, и вот почему. Погружаясь на большие глубины, слой воды все сильнее и сильнее давит на погружаемое тело. С погружением на 10 метров давление возрастает на 100 000 Па (почти на величину нормального атмосферного давления). Значит, при погружении на глубину 1 км давление воды будет в 100 раз больше атмосферного. Средняя глубина Мирового океана 3704 м. Самая большая глубина 11034 м в Марианской впадине, которая находится в Тихом океане. На таких глубинах существуют огромные давления.

Марианская впадина на карте  

Вода малосжимаема, поэтому ее плотность лишь незначительно возрастает по мере погружения. Значит, на расчет давления большее влияние оказывает глубина, т.е. высота столба жидкости.

Интересно, что и на таких глубинах есть жизнь. Светящиеся и необычайные по форме рыбы населяют морское дно. А кашалот, рекордсмен среди животных по нырянию, достигает глубины 3 км.

   Красногубый нетопырь^[1]                                     Зубатый кит кашалот                                 

Человек может нырять на большие глубины, но лишь опытные ныряльщики – ловцы жемчуга могут достигать глубины порядка 85 м. На больших глубинах давление воды может раздавить грудную клетку человека. Применяя водолазные костюмы, человек может опуститься на глубину 300 м. Водолазы прокладывают по дну подводный кабель или трубопровод, строят мосты, гидроэлектростанции и шлюзы — очень нужная профессия для настоящих мужчин.

Но костюм водолаза замедляет движение человека. С поверхностью корабля он связан тросом и шлангом, по которому поступает воздух. Это также мешает передвижению под водой.

Поэтому исследователь морей француз Кусто изобретает акваланг – новое снаряжение для ныряльщиков. Аквалангисты берут с собой запас воздушной смеси в баллонах. Используя устройство, возможно под водой достигнуть глубин 90 м.

Водолаз                                                                      Аквалангист                                                 

По свидетельству историков первым водолазом был Александр Македонский, который в IV веке до нашей эры спускался в море в водолазном колоколе. Лишь в XX веке человечество начало осваивать большие глубины Мирового океана. Для этого используются батисферы и батискафы. Батисферы спускаются с корабля на прочном тросе на глубину более 900 м. Батискафы имеют собственный двигатель и перемещаются около самого дна. Из них наблюдатели исследуют подводный мир. Прочные шарообразные стенки подводных аппаратов выдерживают гигантские давления.

Батискаф  

Одна из первых подводных лодок была построена по идеям Ж.Верна (роман «80 000 лье^[2] под водой») в 1899 году. Под водой теперь океанские просторы бороздят современные подводные лодки.

Подводная лодка  

 

Путешествие к центру Земли

У Земли экваториальный радиус больше полярного радиуса на 21 километр. Поэтому форма нашей планеты – сплюснутый шар со стороны полюсов. Форму такую называют эллипсоидом. Рассматривают обычно средний радиус Земли: 6370 км. Впервые рассчитали его грек Эратосфен в третьем веке до нашей эры и араб Бируни во втором веке до нашей эры.

Землю делят на три основные зоны:

• ядро (из двух частей);
• мантию;
• кору.

Строение Земли Источник

Толщина земной коры изменяется от 5 км в области океанов, до нескольких десятков километров в области горных районов. Возраст Земли примерно 4,5 миллиарда лет. Много – много лет назад земные недра находились в расплавленном состоянии, поэтому легкие элементы из глубины всплыли в верхние слои и образовали кору, а тяжелые, оставшись на глубине, образовали ядро. Ниже коры до глубины 2800-2900 км располагается мантия. Плотность мантии с глубиной растет от 3300 кг/м³ до 5000 кг/м³.

Ядро, состоящее из расплавленного железа с примесями других плотных веществ, делится на внешнее и внутренне. Внешнее ядро достигает глубины 5000 км и имеет плотность от 10600 кг/м³ до 11500 кг/м³. Во внутреннем ядре плотность продолжает расти к центру и на глубине 6370 км (средний радиус Земли) достигает максимального значения 12500 кг/м³. Из приведенных цифр видно, что плотность изменяется не планомерно, а скачками на границах кора – мантия и мантия – ядро, что явилось причиной выделения трех зон строения планеты.

Слои литосферы Источник

Твердую каменистую (греч. «литос» — камень) оболочку из земной коры и верхней части мантии называют литосферой (более подробно изучается по географии).

При таких глубинах и плотностях нетрудно представить огромные значения давления внутри планеты. Используя современные приборы, рассчитывают, что давление на глубине 50 км в 400 раз больше атмосферного. Человек выносит давление в три раза больше нормального атмосферного. Такое давление есть уже на глубине 9 км. Поэтому без специальных устройств-камер человек не опускается вглубь Земли.

На глубине Земли  

Давление в центре Земли 353 ГПа. Это в 350 тысяч раз больше нормального атмосферного давления.

При приближении к центру Земли увеличиваются не только плотность и давление, но и температура. На глубине 10 км около 180^о С, на условной границе кора – мантия (примерно 33 км) – 420^о С. Температура в центре ядра более 6100^о С.

Итак:

• атмосфера оказывает давление на Землю и тела, находящиеся на ее поверхности и вблизи нее. С высотой давление уменьшается;
• гидросфера – водная оболочка Земли. С погружением на дно Мирового океана происходит увеличение давления до гигантских значений (несколько десятков миллионов Паскалей);
• литосфера – твердая оболочка Земли. На больших глубинах давление в сотни раз больше атмосферного.

Словарь

1. Нетопырь – 1) по мифологии славян страшное ночное животное, в котором живет душа злого человека; 2) плосконосая летучая мышь.

2. Лье – (другой вариант «льё») старинная французская мера расстояний; 5557 м — в море, 4445 м – на земле.

From Wikipedia, the free encyclopedia

«Air pressure» redirects here. For the pressure of air in other systems, see Pressure.

Atmospheric pressure, also known as barometric pressure (after the barometer), is the pressure within the atmosphere of Earth. The standard atmosphere (symbol: atm) is a unit of pressure defined as 101,325 Pa (1,013.25 hPa), which is equivalent to 1,013.25 millibars,^[1] 760 mm Hg, 29.9212 inches Hg, or 14.696 psi.^[2] The atm unit is roughly equivalent to the mean sea-level atmospheric pressure on Earth; that is, the Earth’s atmospheric pressure at sea level is approximately 1 atm.

In most circumstances, atmospheric pressure is closely approximated by the hydrostatic pressure caused by the weight of air above the measurement point. As elevation increases, there is less overlying atmospheric mass, so atmospheric pressure decreases with increasing elevation. Because the atmosphere is thin relative to the Earth’s radius—especially the dense atmospheric layer at low altitudes—the Earth’s gravitational acceleration as a function of altitude can be approximated as constant and contributes little to this fall-off. Pressure measures force per unit area, with SI units of pascals (1 pascal = 1 newton per square metre, 1 N/m²). On average, a column of air with a cross-sectional area of 1 square centimetre (cm²), measured from the mean (average) sea level to the top of Earth’s atmosphere, has a mass of about 1.03 kilogram and exerts a force or «weight» of about 10.1 newtons, resulting in a pressure of 10.1 N/cm² or 101 kN/m² (101 kilopascals, kPa). A column of air with a cross-sectional area of 1 in² would have a weight of about 14.7 lbf, resulting in a pressure of 14.7 lbf/in².

Mechanism[edit]

Atmospheric pressure is caused by the gravitational attraction of the planet on the atmospheric gases above the surface and is a function of the mass of the planet, the radius of the surface, and the amount and composition of the gases and their vertical distribution in the atmosphere.^[3][4] It is modified by the planetary rotation and local effects such as wind velocity, density variations due to temperature and variations in composition.^[5]

Mean sea-level pressure[edit]

The mean sea-level pressure (MSLP) is the atmospheric pressure at mean sea level (PMSL). This is the atmospheric pressure normally given in weather reports on radio, television, and newspapers or on the Internet. When barometers in the home are set to match the local weather reports, they display pressure adjusted to sea level, not the actual local atmospheric pressure.

The altimeter setting in aviation is an atmospheric pressure adjustment.

Average sea-level pressure is 1,013.25 hPa (29.921 inHg; 760.00 mmHg). In aviation weather reports (METAR), QNH is transmitted around the world in hectopascals or millibars (1 hectopascal = 1 millibar), except in the United States, Canada, and Japan where it is reported in inches of mercury (to two decimal places). The United States and Canada also report sea-level pressure SLP, which is adjusted to sea level by a different method, in the remarks section, not in the internationally transmitted part of the code, in hectopascals or millibars.^[6] However, in Canada’s public weather reports, sea level pressure is instead reported in kilopascals.^[7]

In the US weather code remarks, three digits are all that are transmitted; decimal points and the one or two most significant digits are omitted: 1,013.2 hPa (14.695 psi) is transmitted as 132; 1,000 hPa (100 kPa) is transmitted as 000; 998.7 hPa is transmitted as 987; etc. The highest sea-level pressure on Earth occurs in Siberia, where the Siberian High often attains a sea-level pressure above 1,050 hPa (15.2 psi; 31 inHg), with record highs close to 1,085 hPa (15.74 psi; 32.0 inHg). The lowest measurable sea-level pressure is found at the centres of tropical cyclones and tornadoes, with a record low of 870 hPa (12.6 psi; 26 inHg).

Surface pressure [edit]

Surface pressure is the atmospheric pressure at a location on Earth’s surface (terrain and oceans). It is directly proportional to the mass of air over that location.

For numerical reasons, atmospheric models such as general circulation models (GCMs) usually predict the nondimensional logarithm of surface pressure.

The average value of surface pressure on Earth is 985 hPa.^[8] This is in contrast to mean sea-level pressure, which involves the extrapolation of pressure to sea level for locations above or below sea level. The average pressure at mean sea level (MSL) in the International Standard Atmosphere (ISA) is 1,013.25 hPa, or 1 atmosphere (atm), or 29.92 inches of mercury.

Pressure (P), mass (m), and acceleration due to gravity (g) are related by P = F/A = (m*g)/A, where A is the surface area. Atmospheric pressure is thus proportional to the weight per unit area of the atmospheric mass above that location.

Altitude variation[edit]

Pressure on Earth varies with the altitude of the surface, so air pressure on mountains is usually lower than air pressure at sea level. Pressure varies smoothly from the Earth’s surface to the top of the mesosphere. Although the pressure changes with the weather, NASA has averaged the conditions for all parts of the earth year-round. As altitude increases, atmospheric pressure decreases. One can calculate the atmospheric pressure at a given altitude.^[9] Temperature and humidity also affect the atmospheric pressure. Pressure is proportional to temperature and inversely proportional to humidity. And it is necessary to know both of these to compute an accurate figure. The graph on the rightabove was developed for a temperature of 15 °C and a relative humidity of 0%.

At low altitudes above sea level, the pressure decreases by about 1.2 kPa (12 hPa) for every 100  metres. For higher altitudes within the troposphere, the following equation (the barometric formula) relates atmospheric pressure p to altitude h:

. The values in these equations are:

Parameter	Description	Value
h	Height above mean sea level	m
p0	Sea level standard atmospheric pressure	101,325 Pa
L	Temperature lapse rate, = g/cp for dry air	~ 0.00976 K/m
cp	Constant-pressure specific heat	1,004.68506 J/(kg·K)
T0	Sea level standard temperature	288.16 K
g	Earth-surface gravitational acceleration	9.80665 m/s2
M	Molar mass of dry air	0.02896968 kg/mol
R0	Universal gas constant	8.314462618 J/(mol·K)

Local variation[edit]

Atmospheric pressure varies widely on Earth, and these changes are important in studying weather and climate. Atmospheric pressure shows a diurnal or semidiurnal (twice-daily) cycle caused by global atmospheric tides. This effect is strongest in tropical zones, with an amplitude of a few hectopascals, and almost zero in polar areas. These variations have two superimposed cycles, a circadian (24 h) cycle, and a semi-circadian (12 h) cycle.

Records[edit]

The highest adjusted-to-sea level barometric pressure ever recorded on Earth (above 750 meters) was 1,084.8 hPa (32.03 inHg) measured in Tosontsengel, Mongolia on 19 December 2001.^[10] The highest adjusted-to-sea level barometric pressure ever recorded (below 750 meters) was at Agata in Evenk Autonomous Okrug, Russia (66°53′ N, 93°28′ E, elevation: 261 m, 856 ft) on 31 December 1968 of 1,083.8 hPa (32.005 inHg).^[11] The discrimination is due to the problematic assumptions (assuming a standard lapse rate) associated with reduction of sea level from high elevations.^[10]

The Dead Sea, the lowest place on Earth at 430 metres (1,410 ft) below sea level, has a correspondingly high typical atmospheric pressure of 1,065 hPa.^[12] A below-sea-level surface pressure record of 1,081.8 hPa (31.95 inHg) was set on 21 February 1961.^[13]

The lowest non-tornadic atmospheric pressure ever measured was 870 hPa (0.858  atm; 25.69 inHg), set on 12 October 1979, during Typhoon Tip in the western Pacific Ocean. The measurement was based on an instrumental observation made from a reconnaissance aircraft.^[14]

Measurement based on the depth of water[edit]

One atmosphere (101.325 kPa or 14.7 psi) is also the pressure caused by the weight of a column of freshwater of approximately 10.3 m (33.8 ft). Thus, a diver 10.3 m underwater experiences a pressure of about 2 atmospheres (1 atm of air plus 1 atm of water). Conversely, 10.3 m is the maximum height to which water can be raised using suction under standard atmospheric conditions.

Low pressures, such as natural gas lines, are sometimes specified in inches of water, typically written as w.c. (water column) gauge or w.g. (inches water) gauge. A typical gas-using residential appliance in the US is rated for a maximum of 1⁄2 psi (3.4 kPa; 34 mbar), which is approximately 14 w.g. Similar metric units with a wide variety of names and notation based on millimetres, centimetres or metres are now less commonly used.

Boiling point of liquids[edit]

Pure water boils at 100 °C (212 °F) at earth’s standard atmospheric pressure. The boiling point is the temperature at which the vapour pressure is equal to the atmospheric pressure around the liquid.^[15] Because of this, the boiling point of liquids is lower at lower pressure and higher at higher pressure. Cooking at high elevations, therefore, requires adjustments to recipes^[16] or pressure cooking. A rough approximation of elevation can be obtained by measuring the temperature at which water boils; in the mid-19th century, this method was used by explorers.^[17] Conversely, if one wishes to evaporate a liquid at a lower temperature, for example in distillation, the atmospheric pressure may be lowered by using a vacuum pump, as in a rotary evaporator.

Measurement and maps[edit]

An important application of the knowledge that atmospheric pressure varies directly with altitude was in determining the height of hills and mountains, thanks to reliable pressure measurement devices. In 1774, Maskelyne was confirming Newton’s theory of gravitation at and on Schiehallion mountain in Scotland, and he needed to measure elevations on the mountain’s sides accurately. William Roy, using barometric pressure, was able to confirm Maskelyne’s height determinations, the agreement being to be within one meter (3.28 feet). This method became and continues to be useful for survey work and map making.^[18]

See also[edit]

References[edit]

External links[edit]

• 1976 Standard Atmosphere from NASA
• Source code and equations for the 1976 Standard Atmosphere
• A mathematical model of the 1976 U.S. Standard Atmosphere
• Calculator using multiple units and properties for the 1976 Standard Atmosphere
• Calculator giving standard air pressure at a specified altitude, or altitude at which a pressure would be standard
• Current map of global mean sea-level pressure
• Calculate pressure from altitude and vice versa

Experiments[edit]

• Movies on atmospheric pressure experiments from Georgia State University’s HyperPhysics website – requires QuickTime
• Test showing a can being crushed after boiling water inside it, then moving it into a tub of ice-cold water.