Атмосферно налягане в градовете по света
Има две формули за изчисление. Една от тях е за училищни и приблизителни изчисления и е доста широко известна.
Той взема предвид не само височината, на която е направено измерването, но и температурата и географската ширина на географското местоположение, където е направено измерването.
- средна температура на въздушен стълб между две точки по скалата на Целзий
Смешно наблюдение. Разглеждайки го подробно, започнах да разбирам защо има толкова много вицове за метеоролозите относно качеството на техните прогнози. Има поне две различни формули на Лаплас с различни данни (или печатни грешки, или някакъв друг човешки фактор).
Ето още една формула под формата на снимка, която вече е намерена в интернет.
Каква формула всъщност се използва при изчисленията в метеорологичните станции е загадка, но според мен английската версия ми се струва по-правилна, дори само защото обяснява всички параметри, включени във формулата.
Ние ще преведем за тези, които не говорят много добре чужд език
- коефициент на разширение на въздуха
- средна температура на колоната в градуси по Целзий
- средно колонно налягане в градуси в Паскал
- средно барометрично налягане в колона в градуси в паскали
- коефициент, отчитащ реалната форма на Земята (геоид)
- географска ширина на мястото на наблюдение
- разлика във височината между точките за наблюдение в метри
- среден радиус на Земята в метри
По този начин, знаейки температурата в точката на наблюдение, географската ширина и налягането в точката на наблюдение, човек винаги може да приведе тези данни до морското равнище.
История на откриването на атмосферното налягане
Доскоро нямаше такъв апартамент, в който да няма стаенбарометър (анероид).Леко почуквайки по стъклото на уреда, проследете движението на стрелката и определете дали атмосферното налягане се повишава или пада.
Атмосферното налягане и естеството на неговата промяна са незаменима основа за прогнозиране на времето.Барометърът измерва налягането на атмосферен стълб с основа от 1 cm 2 и простиращ се от нивото на барометъра до върха на атмосферата. Това ни е познато.
Но бяха необходими дълги поредици от изследвания, преди да стане ясно, че въздухът има тегло. Нека мислено се върнем към времето, когато човекът за първи път е принудил природата да отговори на въпроса дали въздухът може да се разглежда като някакво физическо тяло.
Дължим знанията си за същността на атмосферното налягане на двама изследователи, които успяха да измерят независимо това налягане: италианеца Еванджелиста Торичели (1608-1647) и германеца Ото фон Герике (1602-1682).
Сега е невъзможно да се каже какви причини са подтикнали Герике да търси "празнота", тоест създаването на силно разредено пространство. С експериментите си с въздушна помпа Герике установява, че „няма нищо, тоест вакуум, от който да идва някаква мощна сила“.
Въпреки това, неговите противници все още вярваха, че празнотата не съществува.
Този спор беше разрешен с изобретяването набарометъра. Герике прикрепил към стената на къщата си висока тръба, чийто долен край бил потопен в съд с вода. Горният му край беше на нивото на втория етаж на къщата. Герике свърза помпата си към този край на тръбата. С всяко движение на буталото водата в тръбата се издигаше все по-високо и по-високо. Следователно, вместо вакуум, в тръбата имаше колона вода, която в крайна сметка се издигна до горния край на тръбата.
Това донякъде смути Герике.
Защо се провалисъздавам вакуум? Може би тръбата е била твърде къса? Тогава Герике удължи тръбата, така че дължината й да достигна приблизително 12 м - краят й беше на нивото на третия етаж. Помпата беше пусната отново и отново водата в тръбата започна да се покачва. Но тойдостигна само определено нивои не се издигна по-високо, въпреки енергичната работа на помпата.
Герике намерил обяснение за това неочаквано явление. Не някакво мистериозно вещество вкарва водата в тръбата, а тежестта на въздуха, който притиска „течността в долния съд.Воден стълб в тръба се издига, докато теглото му балансира теглото на въздушния стълб.
Герике не само обяснява естеството на атмосферното налягане, но също така изследва промяната му във времето. Когато наближава буря, височината на водния стълб в неговия барометър винаги е по-малка, отколкото при хубаво време.
Известно е, че Герике е предсказал предварително приближаването на силна буря, която е причинила значителни щети на Магдебург. По това време Герике научава за експериментите на италианеца Торичели, който създава вакуум с помощта на тръбас дължина само 1 m, пълна с живак. Въпреки че Герике смята, че неговият вакуум е по-добър, тъй като е създаден чрез изпомпване на въздух, въпреки това впоследствие живачният барометър на Торичели става стандартен инструмент за измерване на атмосферното налягане, в който се постига много по-пълен вакуум, отколкото в устройството на Герике.
Заслугата на Герике е, че изобретява въздушната помпа, успява да създаде вакуум и за първи път измерва атмосферното налягане с воден барометър.Вярно е, че пространството над водата в неговия барометър не е абсолютен вакуум, то е изпълнено с водна пара. В зависимост от температурата на околната среда налягането на водните пари в барометърната тръба става или по-голямо, или по-малко. Следователно височинатаВодният стълб в тръбата не е недвусмислена мярка за атмосферното налягане. Освен това барометърът, чиято тръба имаше височина 12 м, беше много неудобен. Височината на живачната колона в барометъра на Торичели беше само 80 см. Торичели получи наистина идеален вакуум,като обърна тръба, затворена от единия край и пълна с живак, и потопи свободния й край в съд с живак.
Височината на живачния стълб в барометъра обаче не е недвусмислена мярка за атмосферното налягане, тъй като зависи и от две други физични величини:температура и ускорение на гравитацията.
Нека обясним това с пример. Ако в даден момент атмосферното налягане е еднакво във всеки два различни момента, тогава височината на живачния стълб в барометъра може да не е еднаква, ако температурата на живачния стълб в барометъра не е еднаква в тези моменти.С повишаване на температурата живакът се разширява. Следователно, ако при горните допускания има същото атмосферно налягане, тогава височината на живачния стълб ще бъде по-голяма в момента, когато температурата е по-висока.
По същия начин, отчитането на барометър също се влияе от силата на гравитацията (свързана с ускорението на свободното падане).
Нека сега приемем, че в две точки, разположени на различни географски ширини (например на Северния полюс и на екватора), има едно и също атмосферно налягане и еднаква температура в помещението, където са разположени барометрите. Тогава отчитането на барометъра на Северния полюс ще бъде по-малко, отколкото на екватора, тъй като на полюса действа по-голяма сила на гравитацията: живакът тук ще бъде малко по-тежък.С международно споразумение е обичайно да се въвеждат изменения в измерената височина на живачния стълб, които правят тази височина същата, каквато би била при температура от 0 ° и при гравитацияна ширина 45°.
Показанията на барометъра, коригирани с тези корекции, могат да се сравняват едно с друго на каквато и да е географска ширина, надморска височина и каквато и температура да са отчетени. Налягането на живачен стълб с височина 1 mm при температура 0 °, с такава сила на гравитацията, каквато се наблюдава на ширина 45 ° и на морското равнище, е нареченоTorr в чест на Торичели. На земната повърхност атмосферното налягане е средно около 760 тора. Това налягане се нарича още физическа атмосфера. Има друга единица за налягане -милибар (mb), и
760 torr=1013,22 mb
1 тор = 1,33317 mb
1 mb=0,750092 тор.
Всеки знае, че прогнозите за времето отчитат барометрично налягане. Тук обаче не става въпрос за действителното тегло на въздушния стълб над точката, в която се измерва налягането, а за така нареченотонамалено налягане. Как трябва да се разбира това?
Паскал установи, чеатмосферното налягане намалява с увеличаване на надморската височина. Следователно налягането, измерено например в Пекин, Берлин и Москва, не може да се сравнява, тъй като изброените точки не лежат на една и съща височина над морското равнище. Ако пренебрегнем сравнително малките колебания в налягането във времето във всяка от тези точки, показанията на барометъра в Берлин винаги ще бъдат по-големи, отколкото в Пекин или Москва. Поради по-ниската надморска височина на Берлин, въздушният стълб над тази точка винаги е по-висок и следователно по-тежък, отколкото над Москва. Ако показанията на барометрите се използват за прогнозиране на времето, тогава може да възникне погрешно впечатление, че винаги има зона с ниско налягане над Берлин и зона с високо налягане над Москва. Следователно данните за атмосферното налягане могат да се използват за прогнозиране на времето само ако са такиваводят до една и съща височина,или морско ниво, тъй като морското ниво (нормална нула) е избрано като същата височина.
Това намаление се извършва доста просто, тъй като е известно, че в долната атмосфера увеличението на височинас 8 m съответства на намаляване на налягането с 1 mb.Например, ако барометър, инсталиран на височина 104 m над морското равнище, показа 1005 mb, тогава налягането, намалено до морското равнище, ще бъде равно на
1005+104/8=1018 mb.
Приблизително 200 години след изобретяването на барометъра беше предложен различен принцип за измерване на атмосферното налягане. Базира се на деформацията на еластична цилиндрична месингова кутия, от която се изпуска въздухът. Такава кутия се използва в широко използвани вътрешни анероидни барометри. По името на изобретателя тя получава иметоВиди кутия. При промяна на налягането кутията се деформира, а стрелката, свързана към кутията чрез система от лостове, показва налягането върху скалата.
За съжаление, старият обичай се е вкоренил да доставя скалата на налягането в такива барометри с надписи: „буря и дъжд“, „стабилно време“. Тези надписи създават впечатлението, че времето зависи само от атмосферното налягане, което не е вярно. Много по-важно може да бъде наблюдението на тенденцията на налягането, т.е. дали то се повишава или намалява.
Въпреки това, дори и с такива данни, все още е невъзможно да се посочи точно как ще се развие времето в бъдеще. Може да се случи, че при непрекъснато повишаване на налягането ще вали или, въпреки спада на налягането, времето ще се подобри. Атмосферното налягане придобива първостепенно значение при прогнозирането на времето само ако се сравнят данните, получени от хиляди метеорологични станции по света.Само чрез сравнение ще бъдат разкрити огромни области с високо и ниско налягане, движението на които може да предскаже бурно или тихо време. Постоянното сравнение на стойностите на атмосферното налягане в различни точки на земното кълбо е една от основите на съвременните методи за прогнозиране на времето.