Наибольшее атмосферное давление над уровнем моря

Атмосферное давление на разных высотах

Мы уже знаем, как рассчитать давление в жидкости по формуле $p=\rho gh$, из которой видно, что давление зависит от ее плотности и высоты столба жидкости.

Так как жидкость мало подвержена сжатию, ее плотность на различных глубинах практически одинакова (рисунок 1). Соответственно, мы можем считать плотность жидкости постоянной и учитывать только изменение глубины/высоты.

Но газы, в отличие от жидкости, легко поддаются сжатию. Можно сказать, что чем сильнее газ сжат, тем больше его плотность и тем более сильное давление он производит.

Напомним, что нижние слои атмосферы наиболее плотные. Какова же величина атмосферного давления считается приемлемой и как изменение атмосферного давления влияет на нас?

Уменьшение давления с увеличением высоты

Зависимость давления воздуха от высоты намного сложнее, чем зависимость давления жидкости от высоты ее столба.

Как объяснить, что атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты подъема над уровнем Земли?
Наша атмосфера неоднородна, и давление воздуха вблизи поверхности Земли максимально. С высотой оно будет уменьшаться. Почему так происходит?

• Во-первых, при подъеме над землей высота столба воздуха над нами будет уменьшаться;
• Во-вторых, будет уменьшаться плотность воздуха.

Поэтому если вы полетите на воздушном шаре или вздумаете подняться в горы, то давление воздуха с высотой будет только уменьшаться.

Нормальное атмосферное давление

Наиболее заселенными участками Земли считаются равнины (до 500 м над уровнем моря), поэтому нам особенно важно знать величину атмосферного давления, приближенную к этим отметкам высоты над уровнем моря (рисунок 2).

Какое атмосферное давление называют нормальным?
Все эксперименты и опыты показали, что атмосферное давление в местах, расположенных на уровне моря, приблизительно равно 760 мм рт. ст. Именно эту величину атмосферного давления и назвали «нормальным атмосферным давлением».

Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой $760 \space мм$ при температуре $0 \degree C$, называется нормальным атмосферным давлением.

Нормальное атмосферное давление в паскалях

Рассчитаем нормальное атмосферное давление в паскалях. В прошлых уроках мы выяснили, что $1 \space мм \space рт. \space ст. = 133.3 \space Па$.

$760 \cdot 133.3 \space Па \approx 101 \space 308 \space Па \approx 1013\space гПа$.

Величина атмосферного давления в горах

Это давление считается нормальным, но будет ли оно таким, если подняться высоко в горы? Или на крышу небоскреба?

При подъеме на каждые 12 метров атмосферное давление уменьшается на 1 мм рт. ст., что можно с легкостью проверить с помощью барометра-анероида (или высотомера) и многоэтажного здания (рисунок 3).

Подобные расчеты на практике помогают ориентироваться в пространстве, определять положение заданных объектов относительно уровня Мирового океана (как вы знаете, данный уровень принят как стандартный нуль для отсчета любой высоты на Земле).

Интересные факты

Тело человека приспособлено к атмосферному давлению, но плохо переносит его понижение. При подъеме на такие высокие горы, (примерно с 4000 м, а иногда и ниже) многие люди начинают чувствовать себя плохо, появляются приступы «горной болезни»: становится трудно дышать, из ушей и носа нередко идет кровь, можно даже потерять сознание.

И все же люди приспосабливаются и к таким непростым условиям, например, в мире есть несколько стран (Боливия, Мексика, Перу, Эфиопия, Афганистан), в которых большинство населения проживают на высоте свыше 1000 м над уровнем моря.

В Тибете граница обитания человека превышает 5000 м над уровнем моря. Потоси — город, который еще во времена Инков являлся крупнейшим месторождением серебра в Южной Америке, — построен на высоте 4090 метров и имеет население около 160 тысяч человек. Это один из самых высокогорных городов на земном шаре.

Упражнения

Упражнение №1

Почему воздушный шарик, наполненный водородом, при подъеме над Землей увеличивается в объеме?

Изнутри на оболочку воздушного шарика оказывает давление водород. При подъеме это давление изменяться не будет. А вот давление воздуха (атмосферное давление) с подъемом шарика будет становиться меньше.

Когда шарик находится у поверхности Земли, то давление газа внутри него и атмосферное давление уравновешивают друг друга. При подъеме атмосферное давление будет уменьшатся — равновесие нарушится. Давление водорода внутри шарика станет больше давления воздуха снаружи. Это и приведет к увеличению размеров воздушного шарика.

Упражнение №2

У подножия горы барометр показывает 760 мм рт. ст., а на вершине 722 мм рт. ст. Какова примерно высота горы?

Дано:
$p_1 = 760 \space мм \space рт. \space ст.$
$p_2 = 722 \space мм \space рт. \space ст.$

Сначала вычислим разницу атмосферного давления у подножия горы и на ее вершине:
$\Delta p = p_1 \space − \space p_2$,
$\Delta p = 760 \space мм \space рт. \space ст. \space − \space 722 \space мм \space рт. \space ст. = 38 \space мм \space рт. \space ст.$

Мы знаем, что атмосферное давление при подъеме на каждые $12 \space м$ уменьшается на $1 \space мм \space рт. \space ст.$ У нас же давление уменьшилось на $38 \space мм \space рт. \space ст.$ Значит, мы можем вычислить высоту горы:
$h = \Delta p \cdot 12$,
$h = 38 \space мм \space рт. \space ст. \cdot 12 = 456 \space м$.

Ответ: $h = 456 \space м$.

Упражнение №3

Выразите нормальное атмосферное давление в гектопаскалях ($гПа$).

$1 \space мм \space рт. \space ст. = 133.3 \space Па = 1.333 \space гПа$.

$p = 760 \cdot 1.333 \space гПа \approx 1013 \space гПа$.

Упражнение №4

При массе $60 \space кг$ и росте $1.6 \space м$ площадь поверхности тела человека равна примерно $1.6 \space м^2$. Рассчитайте силу, с которой атмосфера давит на человека (при нормальном атмосферном давлении).

Для того, чтобы рассчитать силу, при вычислениях нам необходимо использовать величину нормального атмосферного давления, выраженную в паскалях: $p = 760 \cdot 133.3 \space Па = 101 \space 308 \space Па$.

Дано:
$p = 760 \space мм \space рт. \space ст.$
$S = 1.6 \space м^2$

СИ:
$p = 101 \space 308 \space Па$.

Посмотреть решение и ответ

Давление по определению:
$p = \frac$.

Выразим из этой формулы силу, с которой атмосфера давит на человека, и рассчитаем ее:
$F = pS$,
$F = 101 \space 308 \space Па \cdot 1.6 \space м^2 = 162 \space 092.8 \space Н \approx 162 \space кН$.

Ответ: $F \approx 162 \space кН$.

Упражнение №5

Высота самой высокой точки на планете, горы Эверест, составляет приблизительно $8800 \space м$ над уровнем моря. Какого же будет атмосферное давление на вершине горы?

Дано:
$h = 8800 \space м$
$p = 760 \space мм \space рт. \space cт.$

Посмотреть решение и ответ

Обозначим величину изменения давления с высотой как $h_1$. Так как мы знаем, что каждые $12 \space м$ давление воздуха уменьшается на $1 \space мм \space рт. \space ст.$ можно записать:
$h_1 = 12 \frac$

Обозначим разницу давлений: $\Delta p = p_2 \space − \space p_1$, где:
$p_2$ — давление у основания горы (или $p$),
$p_1$ — давление на вершине горы.

Рассчитаем изменение атмосферного давления $\Delta p$ по формуле:
$\Delta p= \frac$,
$\Delta p=\frac> \approx 733 \space мм. \space рт. \space ст.$

Искомое давление:
$p_1 = p \space − \space \Delta p$,
$p_1 = 760 \space мм. \space рт. \space ст. \space − \space 733 \space мм. \space рт. \space ст. = 27 \space мм. \space рт. \space ст.$

Ответ: $p_1 = 27 \space мм. \space рт. \space ст.$

Задание

С помощью барометра-анероида измерьте атмосферное давление на первом и последнем этажах здания школы. Определите по полученным данным расстояние между этажами.

Чтобы выполнить это задание, измерьте давление на первом этаже школы ($p_1$) и давление на последнем этаже школы ($p_2$). Значения фиксируйте в мм рт. ст.

Воспользуйтесь тем фактом, что каждые 12 метров атмосферное давление уменьшается на 1 мм.

• Найдите разницу между зафиксированными значениями давления на разных этажах:
  $\Delta p = p_1 \space − \space p_2$;
• Полученную разницу умножьте на 12 и вы получите значение расстояния между этажами:
  $h = \Delta p \cdot 12$.

Источник

Где в России было зафиксировано самое высокое атмосферное давление на земле

Учёные, занимающиеся изучением климата, из года в год проводят ежедневный сбор и анализ метеорологических данных, фиксируя атмосферные осадки и давление, скорость и направление ветра, температуру и влажность воздуха, облачность и продолжительность солнечной радиации, а также ряд иных показателей. На основе обработанных данных составляется карта климатических рекордов мира, 5 из которых принадлежат России.

Ввиду особенностей географического положения, большой протяженности с запада на восток и с юга на север Россия является рекордсменом Евразии по количеству климатических поясов. Её обширная территория находится во владениях сразу 4 климатических зон и 3 подзон.

Арктический пояс, где хозяйничают длительные полярные ночи, характеризуется продолжительной зимой до 10 месяцев, суровым климатом и вечной мерзлотой.

Субарктический пояс несколько приветливее северного соседа, но тоже не изобилует теплом, поскольку максимально жаркая летняя температура достигает отметки +12°С, при этом в любое время года фиксируются обильные осадки и постоянные ветряки.

Континентальный пояс России охватывает наибольшую часть страны и из-за этого подразделяется еще на 3 подзоны: умеренно-континентальную, резко-континентальную, муссонную.

Субтропический пояс проходит вдоль черноморского побережья России, где сконцентрированы основные курортные города, в которых даже зимой температура редко опускается ниже 0°С.

Самый холодный населённый пункт земли

На берегу реки Индигирка, на востоке Республики Саха (Якутия) расположен самый холодный населённый пункт земли – село Оймякон, где 6 февраля 1933 года была зафиксирована температура -67,7° С. Кроме того, по официально неподтверждённым данным в 1924 году экспедиция геолога Обручева якобы зарегистрировала здесь температуру 71,2° C. Устроившийся на высоте 700 м над уровнем моря в защищённой от ветров котловине, Оймякон является местом жительства 512 человек, в том числе и детей, которым разрешается не посещать школу, если на термометре значится цифра ниже 52° С.

Греться жители Полюса холода северного полушария могут дома или же на краю села у термального источника с постоянной температурой воды не ниже +30° C, не зря же с якутского языка Оймякон переводится как «незамерзающие воды».

Но не стоит думать, что в приполярном селе не бывает лета, оно заглядывает в этот край и даже прогревает воздух до + 30° С, именно в это время морозоустойчивые селяне обзаводятся «оймяконским загаром».

Город с максимальной разницей климатических температур

Соперничащий с Оймяконом за титул самого холодного населённого пункта земли городок Верхоянск, является обладателем другого рекорда. Именно тут зафиксирован максимальный на планете перепад климатических температур равный 104,3° С: от минимальных -67,6°С зимой до +36.7°С летом.

Основанный в XVII веке на труднодоступном правом берегу реки Яна, Верхоянск был местом ссылки политзаключенных, которые лишь 28 дней в году могли наслаждаться безморозным периодом. Сейчас в городке проживает 1131 человек, которые и при экстремальном холоде, и при коротком, но засушливом лете занимаются привычным скотоводством и пушным промыслом.

Самое высокое атмосферное давление на земле

Экстремально высокое атмосферное давление на земле, составляющее 1083,2 гПа(мбара) или 812,4 мм ртутного столба, было зарегистрировано 31 декабря 1968 года на российской (тогда еще советской) метеорологической станции Агата. Данные параметры уже приведены к нулю градусов Цельсия и нормальной (на уровне моря и широте 45 градусов) величине ускорения силы тяжести.

Расположенная на берегу эвенкского озера Някшингда наблюдательная станция Агата кроме метеорологических измерений, осуществляет отслеживание гидрологических и агрометеорологических значений.

Абсолютно низкая среднегодовая температура

Максимально низкая среднегодовая температура воздуха, равная 60,2°С, была отмечена на российской антарктической станции «Восток», где самым теплым днем до сих пор остаётся 16 декабря 1957 года, когда термометр замер на отметке 13,6 °C.

Здесь же 21 июля 1983 года специалистами была зафиксирована самая отрицательная температура на земле за всю историю метеонаблюдений, составляющая 89,2 °С. Но, поскольку станция «Восток» находится на высоте 3488 метров над уровнем моря, она при сопоставлении параметров проигрывает титул абсолютного Полюса холода селу Оймякон.

Источник