לחץ אטמוספרי הוא הכוח שבו אנו מושפעים מהאוויר שמסביב, כלומר מהאטמוספירה. המאמר יציג ניסויים שבמהלכם נוודא שלחץ האוויר אכן קיים. נגלה מי מדד את זה בפעם הראשונה, מה קורה כאשר הלחץ האטמוספרי מתחלק בצורה לא אחידה ועוד הרבה יותר.
ביטויים של לחץ אטמוספרי
אם האוויר לוחץ על כל מה שמסביב, אז הוא שוקל משהו. האם זה באמת נכון, מדוע אם כן זה נראה לנו חסר משקל? בואו נערוך ניסויים שמראים שלחץ אטמוספרי אכן קיים.
מלא את המזרק במים עד לאמצע, ולאחר מכן משוך את הבוכנה כלפי מעלה. המים ילכו אחרי הבוכנה. הסיבה לכך היא לחץ אטמוספרי, אבל כשאנשים עדיין לא ידעו על קיומו, הם אמרו שהטבע פשוט לא סובל ריקנות. כעת אנו יודעים שכאשר הבוכנה עולה, נוצר אזורלחץ מופחת, והאטמוספירה סוחטת מים לתוך המזרק.
ניסיון עם כרטיס פלסטיק וצנצנת
למלא צנצנת זכוכית עד למעלה במים, לכסות את החלק העליון בפיסת פלסטיק, למשל, כרטיס. בואו נהפוך את הצנצנת ונראה שהקלף מחזיק ולא נופל. כוח לחץ המים מפצה על ידי כוח הלחץ של האטמוספירה. שום דבר לא לוחץ על המים מלמעלה, אבל האווירה לוחצת מלמטה, כתוצאה מכך, הקלף מוחזק. אם ייכנס אוויר בין הפלסטיק לצנצנת, הקלף ייפול והמים ישפכו החוצה.
מכשיר Torricelli
המדען האיטלקי Torricelli מדד לחץ אטמוספרי בפעם הראשונה. הוא עשה זאת עם מה שנקרא ברומטר כספית. ראשית, טוריצ'לי מילא צינור זכוכית בכספית עד למעלה, לקח קערה גדולה של כספית, הפך את הצינורית, צלל אותה לתוך הקערה ופתח את הקצה התחתון. מרקורי התחיל לרדת, אבל לא יצא לגמרי, אלא ירד לגובה מסוים.
התברר שהרמה הזו היא 760 מ"מ. לכן, לחץ האטמוספירה מסוגל להחזיק עמוד כספית של 760 מ"מ. אם הלחץ עולה, אז הוא יכול להחזיק עמוד בגובה גדול יותר, אם הוא יורד, פחות. אם כן, אז ניתן לשפוט את גודלו לפי גובה העמוד. לכן, בפועל, לחץ האטמוספירה והגזים נמדד לרוב בדיוק במילימטרים של כספית. בואו נבסס קשר בין מילימטרים של כספית ליחידות הרגילות של פסקל.
איך מילימטרים של כספית ופסקל קשורים
לחץ אטמוספרי מעלה את הכספית ב-760 מ"מ. זה אומר שעמוד של כספית בגובה 760 מ"מ עם כוח השווה לרמה הרגילה של לחץ אטמוספרי. 1 מ"מ כספית הוא הלחץ שנוצר על ידי עמודת כספית בגובה 1 מ"מ. תארו לעצמכם שגובה עמוד הכספית הוא 1 מ"מ. חשב את הלחץ ההידרוסטטי המתאים לגובה זה.
P=1 מ"מ כספית לחץ הידרוסטטי מחושב לפי הנוסחה: ρgh. ρ היא צפיפות הכספית, g היא התאוצה עקב כוח הכבידה, h הוא גובה עמוד הנוזל. ρ=13, 6103 kg/m3, g=9, 8 N/kg, h=110 -3 מ. החלף את הנתונים האלה בנוסחה. לאחר ההמרה, יישאר 13.69.8=133.3 N/m2. N/m2 - זה פסקל (Pa). אם נמיר לחץ אטמוספרי להקטופסקלים, אז 1 מ"מ כספית. אומנות. מתאים ל-1.333 hPa.
Hg ומזג האוויר
Torricelli צפה בקריאות של ברומטר הכספית במשך זמן רב. הוא שם לב לדבר מעניין. כאשר עמוד הכספית יורד, כלומר כאשר הלחץ האטמוספרי הופך נמוך, לאחר זמן מה נכנס מזג אוויר גרוע. כאשר עמוד הכספית עולה, לאחר זמן מה מזג אוויר גרוע מוחלף במזג אוויר טוב. כלומר, מדידת הלחץ האטמוספרי מאפשרת לערוך תחזית מזג אוויר.
עכשיו שירותים מטאורולוגיים מסביב לשעון, כל 3 שעות, מודדים לחץ אטמוספרי. ספרו של ז'ול ורן "קפטן בן החמש עשרה" מתאר את התצפית על הברומטר ומזג האוויר. גיבור הספר גילה שאם עמוד הכספית נופל במהירות, אז מזג האוויר מתדרדר בחדות, אך לא לזמן רב, אם רמת הכספית יורדת לאט, במשך מספר ימים, אזמזג האוויר יתדרדר בהדרגה, אך יימשך זמן רב.
מה קורה כאשר הלחץ האטמוספרי מתחלק בצורה לא אחידה
בואו נשקול מפה סינופטית. הוא מכיל את הערכים של לחץ אטמוספרי באזורים שונים, ערים, מדינות, יבשות. כיוון התנועה של מסות אוויר מסומן בחצים. למה נושבת הרוח? הלחץ האטמוספרי גדול יותר בחלק מהמקומות ובאחרים פחות. מהמקום שבו הוא גדול יותר, הרוח נושבת למקום שבו היא קטנה יותר. אנחנו רואים את זה בכיוון החצים במפה.
אם אתה מסתכל על כוכב הלכת כולו, אתה יכול לראות שהוא שונה בחלקים שונים. אזורי לחץ גבוה מסומנים בסגול, כאשר חיצי הרוח מתערבלים ונעים בכיוון השעון. אזור זה של לחץ גבוה נקרא אנטיציקלון. בדרך כלל יש מזג אוויר בהיר.
אבל ספרד ופורטוגל. כאן אנו רואים שני אנטיציקלונים חזקים ביותר. פיתול זרמי האוויר קשור לסיבוב כדור הארץ.
והנה שני אזורים רבי עוצמה של לחץ אטמוספרי נמוך - רק 965 הקטופסקלים. זהו ציקלון, האוויר בו מסתובב נגד כיוון השעון.
לכן, אתה יכול לצפות בהתפלגות הלחץ האטמוספרי במקומות שונים על הפלנטה שלנו. כיום, מטאורולוגים חוזים במדויק שינויים במזג האוויר המתרחשים כאשר הלחץ האטמוספרי מתחלק בצורה לא אחידה.
לחץ בגובה פני הים ומעל
נניח שהברומטר מראה לחץ של 1006 hPa. אבל אםתסתכל על המפה הסינופטית של אזור נתון, עיר, אולי יתברר שהלחץ האטמוספרי שונה שם. למה זה קורה? העובדה היא שמפות סינופטיות מציגות את ערכי הלחץ האטמוספרי בגובה פני הים. אנחנו יכולים להיות בגובה מסוים מעל פני הים, כך שהלחץ שהברומטר מראה בחדר הוא פחות מאשר בגובה פני הים.
מד גובה
איך למדוד את גובה המיקום שלך? ישנם מכשירים מיוחדים הדומים לברומטר, אך קנה המידה שלהם אינו מדורג ביחידות לחץ, אלא ביחידות גובה. לתיירים ולטייסים יש מכשירים כאלה. הם נקראים מדי גובה או מדי גובה פרמטריים. כאשר הטייס על הקרקע, הוא מכוון את מד הגובה לאפס, כי הגובה שלו מעל הקרקע הוא אפס. במידת הצורך הוא מכוון את החץ לגובה מעל פני הים, תלוי אם חשוב לו לדעת באיזה גובה שדה התעופה מעל פני הים, או לא. במקרה של טיסות ארוכות, זה יכול להיות שימושי, במיוחד אם שדה התעופה נמצא בהרים. ואז, מסתכל על מחט מד הגובה, הטייס קובע את הגובה.
למה הלחץ האטמוספרי עולה עם הגובה
לאחר שלמדנו שכאשר הלחץ האטמוספרי מתפזר בצורה לא אחידה, מתרחשת רוח, בואו נבין מדוע הלחץ יורד עם הגדלת הגובה. לאוויר יש משקל, ולכן הוא נמשך לכדור הארץ, מפעיל עליו לחץ. אם נמקם ברומטר בשכבה מסוימת של האטמוספירה, אז הוא יילחץ על ידי אותה שכבה של האטמוספרה,שהוא למעלה. יש לציין כי לאווירה אין גבולות ברורים.
אם נניח ברומטר בגובה פני הים, הלחץ יהיה שווה לסכום הלחץ בשכבת אוויר זו והלחצים בשכבות העליונות של האטמוספירה. כלומר, ככל שהגובה עולה, הלחץ יורד. נשאלת השאלה: האם ניתן לחשב את הלחץ האטמוספרי לפי הנוסחה Р=ρgh? לא, כי ערך צפיפות האוויר אינו קבוע בשכבות שונות של האטמוספירה. בחלק התחתון, האוויר בלחץ רב יותר, ולכן הוא צפוף יותר, ובחלק העליון, הוא פחות צפוף.
