Δεν γνωρίζουν όλοι ότι η ατμοσφαιρική πίεση είναι διαφορετική σε διαφορετικά ύψη. Υπάρχει ακόμη και ειδική συσκευή για τη μέτρηση τόσο της πίεσης όσο και του υψομέτρου. Ονομάζεται βαρόμετρο-υψόμετρο. Στο άρθρο θα μελετήσουμε αναλυτικά πώς αλλάζει η ατμοσφαιρική πίεση με το ύψος και τι σχέση έχει η πυκνότητα του αέρα. Ας εξετάσουμε αυτήν την εξάρτηση από το παράδειγμα ενός γραφήματος.
Ατμοσφαιρική πίεση σε διαφορετικά υψόμετρα
Η ατμοσφαιρική πίεση εξαρτάται από το υψόμετρο. Όταν αυξάνεται κατά 12 m, η πίεση μειώνεται κατά 1 mmHg. Αυτό το γεγονός μπορεί να γραφτεί χρησιμοποιώντας την παρακάτω μαθηματική έκφραση: ∆h/∆P=12 m/mm Hg. Τέχνη. Δh είναι η μεταβολή του υψομέτρου, ΔP είναι η μεταβολή της ατμοσφαιρικής πίεσης με μεταβολή του υψομέτρου κατά Δh. Τι προκύπτει από αυτό;
Ο τύπος δείχνει πώς αλλάζει η ατμοσφαιρική πίεση με το υψόμετρο. Έτσι, εάν ανεβούμε κατά 12 m, τότε η αρτηριακή πίεση θα μειωθεί κατά 12 mm Hg, εάν κατά 24 m - τότεστα 2 mmHg. Έτσι, μετρώντας την ατμοσφαιρική πίεση, μπορεί κανείς να κρίνει το ύψος.
Χιλιοστά υδραργύρου και εκτοπασκάλων
Σε ορισμένα προβλήματα, η πίεση δεν εκφράζεται σε χιλιοστά υδραργύρου, αλλά σε πασκάλ ή εκτοπασκάλ. Ας γράψουμε την παραπάνω σχέση για την περίπτωση που η πίεση εκφράζεται σε εκτοπασκάλ. 1 mmHg Τέχνη.=133,3 Pa=1,333 hPa.
Τώρα ας εκφράσουμε την αναλογία υψομέτρου και ατμοσφαιρικής πίεσης όχι σε χιλιοστά υδραργύρου, αλλά σε εκατοπασκάλ. ∆h/∆P=12 m/1, 333 hPa. Μετά τον υπολογισμό παίρνουμε: ∆h/∆P=9 m/hPa. Αποδεικνύεται ότι όταν ανεβαίνουμε 9 μέτρα, η πίεση μειώνεται κατά ένα εκτοπασκάλ. Η κανονική πίεση είναι 1013 hPa. Ας στρογγυλοποιήσουμε το 1013 στο 1000 και ας υποθέσουμε ότι αυτό είναι ακριβώς το BP στην επιφάνεια της Γης.
Αν ανεβούμε 90 μέτρα, πώς αλλάζει η ατμοσφαιρική πίεση με το υψόμετρο; Μειώνεται κατά 10 hPa, κατά 90 m - κατά 100 hPa, κατά 900 m - κατά 1000 hPa. Εάν η πίεση στο έδαφος είναι 1000 hPa, και ανεβήκαμε 900 m, τότε η ατμοσφαιρική πίεση έγινε μηδέν. Έτσι, αποδεικνύεται ότι η ατμόσφαιρα τελειώνει σε υψόμετρο εννέα χιλιομέτρων; Οχι. Σε τέτοιο ύψος υπάρχει αέρας, εκεί πετούν αεροπλάνα. Ποια είναι η συμφωνία;
Σχέση μεταξύ πυκνότητας αέρα και υψομέτρου. Χαρακτηριστικά
Πώς αλλάζει η ατμοσφαιρική πίεση με το ύψος κοντά στην επιφάνεια της Γης; Η παραπάνω εικόνα έχει ήδη απαντήσει σε αυτήν την ερώτηση. Όσο μεγαλύτερο είναι το υψόμετρο, τόσο μικρότερη είναι η πυκνότητα του αέρα. Όσο βρισκόμαστε κοντά στην επιφάνεια της γης, η αλλαγή στην πυκνότητα του αέρα είναι ανεπαίσθητη. Επομένως, για κάθεανά μονάδα ύψους, η πίεση μειώνεται περίπου κατά την ίδια τιμή. Οι δύο εκφράσεις που καταγράψαμε νωρίτερα θα πρέπει να θεωρούνται σωστές μόνο εάν βρισκόμαστε κοντά στην επιφάνεια της Γης, όχι υψηλότερα από 1-1,5 km.
Ένα γράφημα που δείχνει πώς αλλάζει η ατμοσφαιρική πίεση με το υψόμετρο
Τώρα ας περάσουμε στην ορατότητα. Ας φτιάξουμε ένα γράφημα της ατμοσφαιρικής πίεσης σε σχέση με το υψόμετρο. Σε μηδενικό ύψος P0=760mm Hg. Τέχνη. Λόγω του γεγονότος ότι με την αύξηση του υψομέτρου, η πίεση μειώνεται, ο ατμοσφαιρικός αέρας θα είναι λιγότερο συμπιεσμένος, η πυκνότητά του θα γίνει μικρότερη. Επομένως, στο γράφημα, η εξάρτηση της πίεσης από το ύψος δεν θα περιγραφεί με ευθεία γραμμή. Τι σημαίνει αυτό;
Πώς αλλάζει η ατμοσφαιρική πίεση με το υψόμετρο; Κάτω από το έδαφος? Σε υψόμετρο 5,5 km, μειώνεται κατά 2 φορές (Р0/2). Αποδεικνύεται ότι αν ανέβουμε στο ίδιο ύψος, δηλαδή 11 χλμ., η πίεση θα μειωθεί κατά άλλο μισό και θα είναι ίση με Р0/4, κ.λπ.
Ας συνδέσουμε τις τελείες και θα δούμε ότι το γράφημα δεν είναι μια ευθεία γραμμή, αλλά μια καμπύλη. Γιατί, όταν καταγράψαμε τη σχέση εξάρτησης, φάνηκε ότι η ατμόσφαιρα τελειώνει σε υψόμετρο 9 km; Θεωρήσαμε ότι το γράφημα είναι ευθύ σε οποιοδήποτε ύψος. Αυτό θα συνέβαινε αν η ατμόσφαιρα ήταν υγρή, δηλαδή αν η πυκνότητά της ήταν σταθερή.
Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι αυτό το γράφημα είναι μόνο ένα τμήμα της εξάρτησης σε χαμηλά υψόμετρα. Σε κανένα σημείο αυτής της γραμμής η πίεση δεν πέφτει στο μηδέν. Ακόμη και στο βαθύ διάστημα, υπάρχουν μόρια αερίου, τα οποία όμως δεν έχουνσχέση με την ατμόσφαιρα της γης. Δεν υπάρχει απόλυτο κενό, κενό σε κανένα σημείο του Σύμπαντος.
