Ոչ բոլորը գիտեն, որ մթնոլորտային ճնշումը տարբեր է տարբեր բարձրությունների վրա: Կա նույնիսկ հատուկ սարք, որը չափում է ինչպես ճնշումը, այնպես էլ բարձրությունը: Այն կոչվում է բարոմետր-բարձրաչափ: Հոդվածում մանրամասն կուսումնասիրենք, թե ինչպես է մթնոլորտային ճնշումը փոխվում բարձրության հետ և ինչ կապ ունի դրա հետ օդի խտությունը։ Դիտարկենք այս կախվածությունը գրաֆիկի օրինակից։
Մթնոլորտային ճնշում տարբեր բարձրությունների վրա
Մթնոլորտային ճնշումը կախված է բարձրությունից: Երբ այն ավելանում է 12 մ-ով, ճնշումը նվազում է 1 մմ Hg-ով: Այս փաստը կարելի է գրել հետևյալ մաթեմատիկական արտահայտությամբ՝ ∆h/∆P=12 մ/մմ Hg։ Արվեստ. ∆h-ը բարձրության փոփոխությունն է, ∆P-ն մթնոլորտային ճնշման փոփոխությունն է բարձրության Δh-ով փոփոխությամբ: Ի՞նչ է հետևում սրանից:
Բանաձևը ցույց է տալիս, թե ինչպես է մթնոլորտային ճնշումը փոխվում բարձրության հետ: Այսպիսով, եթե մենք բարձրանանք 12 մ-ով, ապա արյան ճնշումը կնվազի 12 մմ Hg-ով, եթե 24 մ-ով, ապա.2 մմ Hg-ում: Այսպիսով, չափելով մթնոլորտային ճնշումը՝ կարելի է դատել բարձրության մասին։
Միլիմետր սնդիկ և հեկտոպասկալներ
Որոշ խնդիրների դեպքում ճնշումն արտահայտվում է ոչ թե սնդիկի միլիմետրերով, այլ պասկալներով կամ հեկտոպասկալներով։ Գրենք վերը նշված կապը այն դեպքի համար, երբ ճնշումն արտահայտված է հեկտոպասկալներով։ 1 մմ Hg Արվեստ.=133,3 Պա=1,333 հՊա։
Այժմ եկեք արտահայտենք բարձրության և մթնոլորտային ճնշման հարաբերակցությունը ոչ թե սնդիկի միլիմետրերով, այլ հեկտոպասկալներով։ ∆h/∆P=12 մ/1, 333 հՊա։ Հաշվարկից հետո ստանում ենք՝ ∆h/∆P=9 m/hPa։ Ստացվում է, որ երբ բարձրանում ենք 9 մետր, ճնշումը նվազում է մեկ հեկտոպասկալով։ Նորմալ ճնշումը 1013 հՊա է: Եկեք կլորացնենք 1013-ը մինչև 1000 և ենթադրենք, որ սա հենց BP-ն է Երկրի մակերևույթի վրա։
Եթե բարձրանանք 90 մետր, ինչպե՞ս է փոխվում մթնոլորտային ճնշումը բարձրության հետ: Այն նվազում է 10 հՊա-ով, 90 մ-ով` 100 հՊա-ով, 900 մ-ով` 1000 հա-ով: Եթե գետնի վրա ճնշումը 1000 հՊա է, իսկ մենք բարձրացել ենք 900 մ վեր, ապա մթնոլորտային ճնշումը դարձել է զրո։ Այսպիսով, ստացվում է, որ մթնոլորտը ավարտվում է ինը կիլոմետր բարձրության վրա: Ոչ Այդպիսի բարձրության վրա օդ կա, այնտեղ թռչում են ինքնաթիռներ։ Այսպիսով, ո՞րն է գործարքը:
Օդի խտության և բարձրության կապը. Հատկություններ
Ինչպե՞ս է փոխվում մթնոլորտային ճնշումը Երկրի մակերևույթին մոտ բարձրության հետ: Վերևի նկարն արդեն պատասխանել է այս հարցին։ Որքան բարձր է բարձրությունը, այնքան ցածր է օդի խտությունը: Քանի դեռ մենք մոտ ենք երկրի մակերեսին, օդի խտության փոփոխությունն աննկատ է։ Հետեւաբար, յուրաքանչյուրի համարմեկ միավորի բարձրության վրա ճնշումը նվազում է մոտավորապես նույն արժեքով: Նախկինում մեր գրած երկու արտահայտությունները պետք է ճիշտ համարվեն միայն այն դեպքում, եթե մենք մոտ ենք Երկրի մակերեսին, ոչ ավելի, քան 1-1,5 կմ:
Գծապատկեր, որը ցույց է տալիս, թե ինչպես է մթնոլորտային ճնշումը փոխվում բարձրության հետ
Այժմ եկեք անցնենք տեսանելիությանը: Եկեք կառուցենք մթնոլորտային ճնշման գծապատկերը բարձրության համեմատ: Զրոյական բարձրության վրա P0=760 մմ Hg: Արվեստ. Շնորհիվ այն բանի, որ բարձրության բարձրացման հետ ճնշումը նվազում է, մթնոլորտային օդը ավելի քիչ կսեղմվի, նրա խտությունը կդառնա ավելի քիչ: Հետևաբար, գրաֆիկի վրա ճնշման կախվածությունը բարձրությունից չի նկարագրվի ուղիղ գծով: Ի՞նչ է սա նշանակում:
Ինչպե՞ս է փոխվում մթնոլորտային ճնշումը բարձրության հետ: Գետնից վերև? 5,5 կմ բարձրության վրա նվազում է 2 անգամ (Р0/2)։ Ստացվում է, որ եթե բարձրանանք նույն բարձրության վրա, այսինքն՝ 11 կմ, ճնշումը կնվազի ևս կեսով և հավասար կլինի Р0/4 և այլն։։
Եկեք միացնենք կետերը և կտեսնենք, որ գրաֆիկը ուղիղ գիծ չէ, այլ կոր։ Ինչո՞ւ, երբ գրեցինք կախվածության կապը, թվում էր, թե մթնոլորտն ավարտվում է 9 կմ բարձրության վրա։ Մենք համարեցինք, որ գրաֆիկը ուղիղ է ցանկացած բարձրության վրա: Դա այդպես կլիներ, եթե մթնոլորտը հեղուկ լիներ, այսինքն՝ նրա խտությունը հաստատուն լիներ։
Կարևոր է հասկանալ, որ այս գրաֆիկը կախվածության միայն մի հատված է ցածր բարձրությունների վրա: Այս գծի ոչ մի կետում ճնշումը չի իջնում զրոյի: Նույնիսկ խորը տարածության մեջ կան գազի մոլեկուլներ, որոնք, սակայն, չունենկապը երկրագնդի մթնոլորտի հետ. Տիեզերքի ոչ մի կետում բացարձակ վակուում, դատարկություն չկա:
