Մթնոլորտային ճնշումն այն ուժն է, որով մեզ վրա ազդում է շրջակա օդը, այսինքն՝ մթնոլորտը: Հոդվածում կներկայացվեն փորձեր, որոնց ընթացքում մենք կհամոզվենք, որ օդի ճնշումն իսկապես գոյություն ունի։ Մենք կիմանանք, թե ով է այն առաջին անգամ չափել, ինչ է տեղի ունենում, երբ մթնոլորտային ճնշումը բաշխվում է անհավասարաչափ և շատ ավելին։
Մթնոլորտային ճնշման դրսևորումներ
Եթե օդը ճնշում է շրջապատող ամեն ինչի վրա, ուրեմն ինչ-որ բան կշռում է: Արդյո՞ք սա իրոք ճի՞շտ է, այդ դեպքում ինչո՞ւ է մեզ անկշիռ թվում: Եկեք փորձեր անցկացնենք, որոնք ցույց են տալիս, որ մթնոլորտային ճնշում իրականում գոյություն ունի։
Լցրեք ներարկիչը ջրով մինչև կեսը, այնուհետև մխոցը քաշեք վերև: Ջուրը կհետևի մխոցին: Դրա պատճառը մթնոլորտային ճնշումն է, բայց երբ մարդիկ դեռ չգիտեին դրա գոյության մասին, ասում էին, որ բնությունը պարզապես չի հանդուրժում դատարկությունը։ Այժմ մենք գիտենք, որ երբ մխոցը բարձրանում է, տարածք է ստեղծվումճնշումը նվազում է, և մթնոլորտը ջուրը սեղմում է ներարկիչի մեջ։
Փորձ պլաստիկ քարտի և տարայի հետ
Ապակե տարայի մեջ մինչև վերև լցրեք ջրով, վերևը ծածկեք պլաստիկի կտորով, օրինակ՝ բացիկով: Եկեք շուռ տանք բանկա և տեսնենք, որ քարտը պահում է և չի ընկնում: Ջրի ճնշման ուժը փոխհատուցվում է մթնոլորտի ճնշման ուժով: Վերևից ոչինչ չի ճնշում ջրի վրա, բայց մթնոլորտը ճնշում է ներքևից, արդյունքում քարտը պահվում է։ Եթե օդը մտնի պլաստիկի և տարայի միջև, քարտը կընկնի, և ջուրը դուրս կթափվի:
Torricelli սարք
Իտալացի գիտնական Տորիչելին առաջին անգամ չափել է մթնոլորտային ճնշումը։ Նա դա արեց, այսպես կոչված, սնդիկի բարոմետրով: Սկզբում Տորիչելին սնդիկով լցրեց ապակե խողովակի վրա, վերցրեց սնդիկի մի մեծ աման, շուռ տվեց խողովակը, մխրճեց ամանի մեջ և բացեց ստորին ծայրը: Մերկուրին սկսեց իջնել, բայց ամբողջությամբ դուրս չեկավ, այլ իջավ որոշակի բարձրության վրա։
Պարզվեց, որ այս մակարդակը 760 մմ է։ Հետևաբար, մթնոլորտի ճնշումը կարող է պահել 760 մմ սնդիկի սյուն: Եթե ճնշումը բարձրանում է, ապա այն կարող է ավելի մեծ բարձրության սյուն պահել, եթե նվազում է՝ ավելի քիչ։ Եթե այո, ապա դրա չափը կարելի է դատել սյան բարձրությունից։ Հետևաբար, գործնականում մթնոլորտի և գազերի ճնշումը հաճախ չափվում է ճշգրիտ սնդիկի միլիմետրերով: Եկեք կապ հաստատենք սնդիկի միլիմետրերի և պասկալի սովորական միավորների միջև։
Ինչպե՞ս են կապված սնդիկի և պասկալների միլիմետրերը
Մթնոլորտային ճնշումը բարձրացնում է սնդիկը 760 մմ-ով։ Դա նշանակում է որսնդիկի սյուն 760 մմ բարձրությամբ մամլիչներ, որոնց ուժը հավասար է մթնոլորտային ճնշման նորմալ մակարդակին: 1 մմ Hg-ն այն ճնշումն է, որն արտադրվում է 1 մմ բարձրությամբ սնդիկի սյունակի կողմից: Պատկերացրեք, որ սնդիկի սյունակի բարձրությունը 1 մմ է: Հաշվեք այս բարձրությանը համապատասխան հիդրոստատիկ ճնշումը։
P=1 մմ Hg Հիդրոստատիկ ճնշումը հաշվարկվում է բանաձևով՝ ρgh։ ρ-ն սնդիկի խտությունն է, g-ը ձգողականության շնորհիվ արագացումն է, h-ը հեղուկ սյունակի բարձրությունն է։ ρ=13, 6103 կգ/մ3, g=9, 8 Ն/կգ, h=110 -3 մ. Փոխարինեք այս տվյալները բանաձևի մեջ: Փոխարկումից հետո կմնա 13.69.8=133.3 N/m2։ N/m2 - սա Պասկալն է (Pa): Եթե մթնոլորտային ճնշումը վերածենք հեկտոպասկալների, ապա 1 մմ ս.ս. Արվեստ. համապատասխանում է 1,333 հՊա։
Hg և եղանակ
Տորիչելին երկար ժամանակ դիտում էր սնդիկի բարոմետրի ցուցանիշները։ Նա մի հետաքրքիր բան նկատեց. Երբ սնդիկի սյունը իջնում է, այսինքն, երբ մթնոլորտային ճնշումը նվազում է, որոշ ժամանակ անց վատ եղանակ է սկսվում։ Երբ սնդիկի սյունը բարձրանում է, որոշ ժամանակ անց վատ եղանակը փոխարինվում է լավ եղանակով։ Այսինքն՝ մթնոլորտային ճնշման չափումը թույլ է տալիս եղանակի կանխատեսում կատարել։
Այժմ օդերեւութաբանական ծառայությունները շուրջօրյա, յուրաքանչյուր 3 ժամը մեկ չափում են մթնոլորտային ճնշումը։ Ժյուլ Վեռնի «Տասնհինգամյա կապիտան» գիրքը նկարագրում է բարոմետրի և եղանակի դիտարկումը։ Գրքի գլխավոր հերոսը պարզել է, որ եթե սնդիկի սյունը արագ է ընկնում, ապա եղանակը կտրուկ վատանում է, բայց ոչ երկար ժամանակ, եթե սնդիկի մակարդակը դանդաղ է նվազում՝ մի քանի օրվա ընթացքում, ապա. Եղանակը աստիճանաբար կվատանա, բայց կտևի երկար։
Ինչ է տեղի ունենում, երբ մթնոլորտային ճնշումը բաշխվում է անհավասարաչափ
Եկեք դիտարկենք սինոպտիկ քարտեզ: Այն պարունակում է մթնոլորտային ճնշման արժեքները տարբեր տարածքներում, քաղաքներում, երկրներում, մայրցամաքներում: Օդային զանգվածների շարժման ուղղությունը նշվում է սլաքներով: Ինչու է քամին փչում: Մթնոլորտային ճնշումը որոշ տեղերում ավելի մեծ է, որոշ տեղերում՝ ավելի քիչ։ Այնտեղից, որտեղ այն ավելի մեծ է, քամին փչում է այնտեղ, որտեղ այն ավելի փոքր է: Մենք այն տեսնում ենք քարտեզի վրա սլաքների ուղղությամբ։
Եթե նայեք ամբողջ մոլորակին, ապա կտեսնեք, որ այն տարբեր է տարբեր մասերում: Բարձր ճնշման տարածքները նշված են մանուշակագույնով, որտեղ քամու սլաքները պտտվում և շարժվում են ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ: Բարձր ճնշման այս տարածքը կոչվում է անտիցիկլոն: Սովորաբար պարզ եղանակ է։
Բայց Իսպանիան և Պորտուգալիան. Այստեղ մենք դիտարկում ենք երկու ամենահզոր անտիցիկլոնները։ Օդային հոսանքների ոլորումը կապված է երկրագնդի պտույտի հետ։
Եվ ահա ցածր մթնոլորտային ճնշման երկու հզոր տարածքներ՝ ընդամենը 965 հեկտոպասկալ: Սա ցիկլոն է, օդը պտտվում է ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ։
Այսպիսով, դուք կարող եք դիտարկել մթնոլորտային ճնշման բաշխումը մեր մոլորակի տարբեր վայրերում: Մեր օրերում օդերևութաբանները ճշգրիտ կանխատեսում են եղանակային փոփոխություններ, որոնք տեղի են ունենում մթնոլորտային ճնշման անհավասարաչափ բաշխման ժամանակ։
Ճնշում ծովի մակարդակում և վերևում
Ենթադրենք, բարոմետրը ցույց է տալիս 1006 հՊա ճնշում: Բայց եթենայեք տվյալ տարածքի, քաղաքի սինոպտիկ քարտեզին, կարող է պարզվել, որ այնտեղ մթնոլորտային ճնշումը տարբեր է։ Ինչու է դա տեղի ունենում: Փաստն այն է, որ սինոպտիկ քարտեզները ցույց են տալիս ծովի մակարդակում մթնոլորտային ճնշման արժեքները: Մենք կարող ենք լինել ծովի մակարդակից որոշակի բարձրության վրա, այնպես որ ճնշումը, որը ցույց է տալիս բարոմետրը սենյակում, ավելի քիչ է, քան ծովի մակարդակում:
Բարձրաչափ
Ինչպե՞ս չափել ձեր գտնվելու վայրի բարձրությունը: Կան բարոմետրի նման հատուկ գործիքներ, սակայն դրանց սանդղակը աստիճանավորվում է ոչ թե ճնշման, այլ բարձրության միավորներով։ Նման սարքեր ունեն զբոսաշրջիկներն ու օդաչուները։ Դրանք կոչվում են բարձրաչափեր կամ պարամետրային բարձրաչափեր։ Երբ օդաչուն գետնին է, բարձրաչափը դնում է զրոյի, քանի որ գետնից նրա բարձրությունը զրո է։ Անհրաժեշտության դեպքում նա սլաքը դնում է ծովի մակարդակից բարձրության վրա՝ կախված նրանից, թե իր համար կարևոր է իմանալ, թե օդանավը ինչ բարձրության վրա է գտնվում ծովի մակարդակից, թե ոչ։ Երկար թռիչքների դեպքում դա կարող է օգտակար լինել, հատկապես, եթե օդանավակայանը գտնվում է լեռներում: Այնուհետև, նայելով բարձրաչափի սլաքին, օդաչուն որոշում է բարձրությունը:
Ինչու է մթնոլորտային ճնշումը բարձրանում բարձրության հետ
Այն բանից հետո, երբ իմացանք, որ երբ մթնոլորտային ճնշումը անհավասարաչափ է բաշխվում, քամի է առաջանում, եկեք պարզենք, թե ինչու է ճնշումը նվազում բարձրության բարձրացման հետ: Օդն ունի քաշ, ուստի այն ձգվում է դեպի երկիր, ճնշում է գործադրում նրա վրա։ Եթե բարոմետրը տեղադրենք մթնոլորտի որոշակի շերտում, ապա այն կսեղմվի մթնոլորտի այդ շերտի կողմից,որը վերևում է. Հարկ է նշել, որ մթնոլորտը հստակ սահմաններ չունի։
Եթե բարոմետրը տեղադրենք ծովի մակարդակում, ապա ճնշումը հավասար կլինի օդի այս շերտի ճնշման և մթնոլորտի վերին շերտերի ճնշումների գումարին: Այսինքն, երբ բարձրությունը մեծանում է, ճնշումը նվազում է: Հարց է առաջանում՝ հնարավո՞ր է մթնոլորտային ճնշումը հաշվարկել Р=ρgh բանաձևով։ Ոչ, քանի որ մթնոլորտի տարբեր շերտերում օդի խտության արժեքը հաստատուն չէ։ Ներքևում օդն ավելի մեծ ճնշման տակ է, ուստի այն ավելի խիտ է, իսկ վերևում՝ ավելի քիչ խիտ:
