Атмосферное давление измеряют: ☂ Как и в каких единицах измеряют атмосферное давление?

Содержание

☂ Как и в каких единицах измеряют атмосферное давление?

Стандартным прибором для измерения атмосферного давления является ртутный барометр. Он представляет собой стеклянную трубку, запаянную с одной стороны и наполненную ртутью. Открытым концом трубка опущена в сосуд, частично заполненный ртутью. Когда давление воздуха повышается, столбик ртути в трубке растет, и наоборот. Высота столбика ртути в барометре на уровне моря при среднем, или «нормальном», давлении равна 760 мм. Колебания этой высоты также можно измерять в миллиметрах. Официальной единицей атмосферного давления является паскаль (Па).

2. Барограф — самописец атмосферного давления

100 Па составляют 1 гектопаскаль (гПа), или 1 миллибар (мбар). 1 гПа соответствует 3/4 мм ртутного столба. На практике используются все названные единицы для определения атмосферного давления: Па, гПа, мбар, мм рт. ст. В метеорологии долгое время наиболее употребительной была единица миллибар, в настоящее время — гектопаскаль.

Там, где относительно громоздкие ртутные барометры неудобны, применяют барометры-анероиды (рис. 3).

Основной частью анероида является упругая мембранная металлическая коробка, из которой выкачан воздух. Деформация стенок коробки, вызываемая изменением давления, системой рычагов передается на шкалу, градуированную по эталону — ртутному барометру — в соответствующих единицах атмосферного давления. Точность измерения давления барометрами-анероидами несколько меньшая, чем ртутными барометрами, но для ряда практических целей она достаточна.

Д Астапенко, «Вопросы о погоде», Ленинград Гидрометеоиздат, 1986

Назад к разделу

Атмосферное давление – внеурочная деятельность (конкурсная работа) – Корпорация Российский учебник (издательство Дрофа – Вентана)

Участник: Вертушкин Иван Александрович
Руководитель: Виноградова Елена Анатольевна

Тема : «Атмосферное давление»

Введение

Сегодня за окном идёт дождь. После дождя уменьшилась температура воздуха, увеличилась влажность и уменьшилось атмосферное давление. Атмосферное давление является одним из основных факторов, определяющих состояние погоды и климата, поэтому знания об атмосферном давлении необходимы в прогнозировании погоды. Большое практическое значение имеет умение измерять атмосферное давление. И его можно измерить специальными приборами-барометрами. В жидкостных барометрах при изменении погоды столбик жидкости понижается или повышается.

Знания об атмосферном давлении необходимы в медицине, в технологических процессах, жизнедеятельности человека и всех живых организмов. Существует прямая связь между изменениями атмосферного давления и изменениями погоды. Рост или понижение атмосферного давления может служить признаком изменения погоды и влияет на самочувствие человека.

Описание трёх взаимосвязанных физических явлений из повседневной жизни:

Связь между погодой и атмосферным давлением.
Явления, лежащие в основе работы приборов для измерения атмосферного давления.
Зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости в жидкостных барометрах.

Актуальность работы

Актуальность выбранной темы состоит в том, что во все времена люди, благодаря своим наблюдениям за поведением животных могли предугадать изменения погоды, стихийные бедствия, избежать людских жертв.

Влияние атмосферного давления на наш организм неизбежно, резкие изменения атмосферного давления влияют на самочувствие человека, особенно страдают метеозависимые люди. Конечно, уменьшить влияние атмосферного давления на здоровье человека мы не в силах, но помочь собственному организму можем. Правильно организовать свой день, распределить время между трудом и отдыхом может помочь умение измерять атмосферное давление, знание народных примет, использование самодельных приборов.

Цель работы: выяснить, какую роль в повседневной жизни человека играет атмосферное давление.

Задачи:

Изучить историю измерения атмосферного давления.

Установить, есть ли связь между погодой и атмосферным давлением.
Изучить виды приборов, предназначенных для измерения атмосферного давления, изготовленных человеком.
Изучить физические явления, лежащие в основе работы приборов для измерения атмосферного давления.
Зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости в жидкостных барометрах.

Методы исследования

Анализ литературы.
Обобщение полученной информации.
Наблюдения.

Область исследования: атмосферное давление

Гипотеза: атмосферное давления имеет важное значение для человека

Значимость работы: материал данной работы может быть использован на уроках и во внеурочной деятельности, в жизни моих одноклассников, учеников нашей школы, всеми любителями исследований природы.

План работы

I. Теоретическая часть (сбор информации):

Обзор и анализ литературы.
Интернет-ресурсы.

II. Практическая часть:

наблюдения;
сбор информации о погоде.

III. Заключительная часть:

Выводы.
Презентация работы.

История измерения атмосферного давления

Мы живем на дне огромного воздушного океана, называемого атмосферой. Все изменения, которые происходят в атмосфере, непременно оказывают влияние на человека, на его здоровье, способы жизнедеятельности, т.к. человек является неотъемлемой частью природы. Каждый из факторов, определяющих погоду: атмосферное давление, температура, влажность, содержание в воздухе озона и кислорода, радиоактивность, магнитные бури и др. оказывает прямое или косвенное воздействие на самочувствие и здоровье человека. Остановимся на атмосферном давлении.

Атмосферное давление — это давление атмосферы на все находящиеся в ней предметы и Земную поверхность.

В 1640 году великий герцог Тосканский решил устроить фонтан на террасе своего дворца и приказал для этого подвести воду из ближайшего озера с использованием всасывающего насоса. Приглашенные флорентийские мастера сказали, что это невозможно, потому что воду нужно было всасывать на высоту более 32 футов (более 10 метров). А почему вода не всасывается на такую высоту, объяснить не могли. Герцог попросил разобраться великого ученого Италии Галилео Галилея. Хотя ученый уже был стар и болен и не мог заняться экспериментами, он все-таки предположил, что решение вопроса лежит в области определения веса воздуха и его давления на водную поверхность озера. За разрешение этого вопроса взялся ученик Галилея Эванджелиста Торричелли. Для проверки гипотезы своего учителя он провел свой знаменитый опыт. Стеклянную трубку длиной 1 м, запаянную с одного конца, заполнил полностью ртутью, и плотно закрыв открытый конец трубки, перевернул ее этим концом в чашку с ртутью. Часть ртути из трубки вылилась, часть осталась. Над ртутью образовалось безвоздушное пространство. Атмосфера давит на ртуть в чашке, ртуть в трубке тоже давит на ртуть в чашке, так как установилось равновесие, то эти давления равны. Рассчитать давление ртути в трубке означает рассчитать давление атмосферы. Если атмосферное давление повышается или понижается, то столбик ртути в трубке соответственно повышается или понижается. Так появилась единица измерения атмосферного давления – мм. рт. ст. – миллиметр ртутного столба. Наблюдая за уровнем ртути в трубке, Торричелли заметил, что уровень меняется, значит, он не является постоянным и зависит от изменения погоды. Если давление повышается, погода будет хорошей: холодной – зимой, жаркой – летом. Если давление резко понижается, значит, ожидается появление облачности и насыщение влагой воздуха. Трубка Торричелли с приставленной линейкой представляет собой первый прибор для измерения атмосферного давления – ртутный барометр. (Приложение 1)

Ртутный барометр

Создавали барометры и другие ученые: Роберт Гук, Роберт Бойль, Эмиль Марриот. Водяные барометры сконструировал французский ученый Блез Паскаль и немецкий бургомистр города Магдебурга Отто фон Герике. Высота такого барометра составляла более 10 метров.

Для измерения давления пользуются различными единицами: мм ртутного столба, физическими атмосферами, в системе СИ – Паскалями.

Связь между погодой и атмосферным давлением

В романе Жюль Верна «Пятнадцатилетний капитан» заинтересовало описание о том, как понимать показания барометра.

«Капитан Гуль, хороший метеоролог, научил его понимать показания барометра. Мы вкратце расскажем, как надо пользоваться этим замечательным прибором.

Когда после долгого периода хорошей погоды барометр начинает резко и непрерывно падать это верный признак дождя. Однако если хорошая погода стояла очень долго, то ртутный столбик может опускаться два-три дня, и лишь после этого произойдут в атмосфере сколько-нибудь заметные изменения. В таких случаях чем больше времени прошло между началом падения ртутного столба и началом дождей, тем дольше будет стоять дождливая погода.

Напротив, если во время долгого периода дождей барометр начнет медленно, но непрерывно подниматься, можно с уверенностью предсказать наступление хорошей погоды. И хорошая погода удержится тем дольше, чем больше времени прошло между началом подъема ртутного столба и первым ясным днем.

В обоих случаях изменение погоды, происшедшее сразу после подъема или падения ртутного столба, удерживается весьма непродолжительное время.

Если барометр медленно, но беспрерывно поднимается в течение двух-трех дней и дольше, это предвещает хорошую погоду, хотя бы все эти дни и лил, не переставая, дождь, и vice versa. Но если барометр медленно поднимается в дождливые дни, а с наступлением хорошей погоды тотчас же начинает падать, хорошая погода удержится очень недолго, и vice versa

Весной и осенью резкое падение барометра предвещает ветреную погоду. Летом, в сильную жару, оно предсказывает грозу. Зимой, особенно после продолжительных морозов, быстрое падение ртутного столба говорит о предстоящей перемене направления ветра, сопровождающейся оттепелью и дождем. Напротив, повышение ртутного стол ба во время продолжительных морозов предвещает снегопад.

Частые колебания уровня ртутного столба, то поднимающегося, то падающего, ни в коем случае не следует рассматривать как признак приближения длительного; периода сухой либо дождливой погоды. Только постепенное и медленное падение или повышение ртутного столба предвещает наступление долгого периода устойчивой погоды.

Когда в конце осени, после долгого периода ветров и дождей, барометр начинает подниматься, это предвещает северный ветер в наступление морозов.

Вот общие выводы, которые можно сделать из показаний этого ценного прибора. Дик Сэнд отлично умел разбираться в предсказаниях барометра и много раз убеждался, насколько они правильны. Каждый день он советовался со своим барометром, чтобы не быть застигнутым врасплох переменой погоды.»

Я провел наблюдения за изменением погоды и атмосферным давлением. И убедился, что существует эта зависимость.

Дата	Температура, °С	Осадки,	Атмосферное давление, мм рт.ст.	Облачность
28.01.2017	-3		765	ясно
29.01.2017	-6		761	пасмурно
30.01.2017	-4		767	ясно
31.01.2017	-5		763,5	пасмурно
01.02.2017	-6		751	пасмурно
02.02.2017	-12		758	пасмурно
03.02.2017	-12		753	пасмурно
04.02.2017	-5		754	ясно
05.02.2017	-16		755	ясно
06.02.2017	-23		764	ясно
07.02.2017	-21		769	ясно
08.02.2017	-15		765	пасмурно
09.02.2017	0		768	ясно
10.02.2017	0		764	пасмурно

Приборы для измерения атмосферного давления

Для научных и житейских целей нужно уметь измерять атмосферное давление. Для этого существуют специальные приборы – барометры. Нормальным атмосферным давлением называют давление на уровне моря при температуре 15 °C. Оно равно 760 мм рт. ст. Нам известно, что при изменении высоты на 12 метров атмосферное давление изменяется на 1 мм рт. ст. Причём, при увеличении высоты атмосферное давление понижается, а при уменьшении – повышается.

Современный барометр сделан безжидкостным. Он называется барометр-анероид. Металлические барометры менее точны, но не столь громоздки и хрупки.

Барометр-анероид – очень чувствительный прибор. Например, поднимаясь на последний этаж девятиэтажного дома, из-за различия атмосферного давления на различной высоте мы обнаружим уменьшение атмосферного давления на 2-3 мм рт. ст.

Барометр может служить для определения высоты полета самолета. Такой барометр называется барометрический высотомер или альтиметр. Идея опыта Паскаля легла в основу конструкции альтиметра. Он определяет высоту подъема над уровнем моря по изменению атмосферного давления.

При наблюдении погоды в метеорологии, если необходимо зарегистрировать колебания атмосферного давления в течение некоторого промежутка времени, пользуются самопишущим прибором – барографом.

Штормгласс (Storm Glass) (штормглас, нидерл. storm — «буря» и glass — «стекло»)— это химический или кристаллический барометр, состоящий из стеклянной колбы или ампулы, заполненных спиртовым раствором, в котором в определённых пропорциях растворены камфора, нашатырь и калийная селитра.

Этим химическим барометром активно пользовался во время своих морских путешествий английский гидрограф и метеоролог, вице-адмирал Роберт Фицрой, который тщательно описал поведение барометра, это описание используется до сих пор. Поэтому, штормгласс также называют «Барометром Фицроя». В 1831–36 Фицрой возглавлял океанографическую экспедицию на корабле «Бигл», в которой участвовал Чарльз Дарвин.

Барометр работает следующим образом. Колба герметически запаяна, но, тем не менее, в ней постоянно происходит рождение и исчезновение кристаллов. В зависимости от грядущих изменений погоды, в жидкости образуются кристаллы различной формы. Штормгласс настолько чувствителен, что может предсказывать резкое изменение погоды за 10 минут до такового. Принцип работы так и не получил полного научного объяснения. Барометр лучше работает находясь у окна, особенно в железобетонных домах, вероятно в этом случае барометр не так сильно экранируется.

Бароскоп – прибор для наблюдения за изменением атмосферного давления. Можно сделать бароскоп своими руками. Для изготовления бароскопа требуется следующее оборудование: Стеклянная банка объемом 0,5 литра.

Кусок пленки от воздушного шарика.
Резиновое кольцо.
Легкая стрелка из соломы.
Проволока для крепления стрелки.
Вертикальная шкала.
Корпус прибора.

Зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости в жидкостных барометрах

При изменении атмосферного давления в жидкостных барометрах изменяется высота столба жидкости (воды или ртути): при уменьшении давления – уменьшается, при увеличении увеличивается. Значит, существует зависимость высоты столба жидкости от атмосферного давления. Но и сама жидкость давит на дно и стенки сосуда.

Французский ученый Б. Паскаль в середине XVII века эмпирически установил закон, названный законом Паскаля:

Давление в жидкости или газе передается во всех направлениях одинаково и не зависит от ориентации площадки, на которую оно действует.

Для иллюстрации закона Паскаля на рисунке изображена небольшая прямоугольная призма, погруженная в жидкость. Если предположить, что плотность материала призмы равна плотности жидкости, то призма должна находиться в жидкости в состоянии безразличного равновесия. Это означает, что силы давления, действующие на грани призмы, должны быть уравновешены. Это произойдет только в том случае, если давления, т. е. силы, действующие на единицу площади поверхности каждой грани, одинаковы: p₁ = p₂ = p₃ = p.

Давление жидкости на дно или боковые стенки сосуда зависит от высоты столба жидкости. Сила давления на дно цилиндрического сосуда высоты h и площади основания S равна весу столба жидкости mg, где m = ρghS – масса жидкости в сосуде, ρ – плотность жидкости. Следовательно p = ρghS / S

Такое же давление на глубине h в соответствии с законом Паскаля жидкость оказывает и на боковые стенки сосуда. Давление столба жидкости ρgh называют гидростатическим давлением.

Во многих устройствах, встречающихся нам в жизни, используются законы давления жидкости и газов: сообщающиеся сосуды, водопровод, гидравлический пресс, шлюзы, фонтаны, артезианский колодец и т.д.

Заключение

Измеряют атмосферное давление для того, чтобы с большей вероятностью предсказать возможное изменение погоды. Существует прямая связь между изменениями давления и изменениями погоды. Рост или понижение атмосферного давления с некоторой вероятностью может служить признаком изменения погоды. Надо знать: если давление падает, то ожидается пасмурная, дождливая погода, если же повышается — сухая погода, с похолоданием зимой. Если давление падает очень резко – возможна серьёзная непогода: шторм, сильная гроза или буря.

Еще в древности врачи писали о влиянии погоды на организм человека. В тибетской медицине есть упоминание: «боли в суставах усиливаются в дождливое время и в период больших ветров». Знаменитый алхимик, врач Парацельс отмечал: «Тому, кто изучил ветры, молнию и погоду, известно происхождение болезней».

Для того, чтобы человеку было комфортно, атмосферное давление должно быть равно 760 мм. рт. ст. Если атмосферное давление отклоняется, хоть на 10 мм, в ту или иную сторону, человек чувствует себя не комфортно и это может сказаться на его состоянии здоровья. Неблагоприятные явления наблюдаются в период изменения атмосферного давления — повышения (компрессии) и особенно его снижения (декомпрессии) до нормального. Чем медленнее происходит изменение давления, тем лучше и без неблагоприятных последствий приспосабливается к нему организм человека.

Атмосферное давление: что за загадочный термин?

14.05.2009 15:09

Сообщая по радио о погоде, дикторы в конце обычно сообщают: атмосферное давление 760 мм ртутного столба (или 749, или 754 и т.д.). Но многие ли понимают, что это значит, и откуда синоптики берут эти данные? О том, как измеряют атмосферное давление, как оно изменяется и влияет на человека, вы узнаете из этой статьи.

Немного истории

Первым атмосферное давление измерил итальянский ученый Эванджелиста Торричелли в 1643 году. Развивая учения Галилея, Торричелли после долгих опытов, доказал, что воздух имеет вес, и давление атмосферы уравновешивается столбом воды в 32 фута, или 10,3 м. Он пошел в своих исследованиях ещё дальше и позже изобрел прибор для измерения атмосферного давления — барометр.

Атмосферное давление, что это?

Атмосферное давление — давление атмосферного воздуха на находящиеся в нем предметы и на земную поверхность. В каждой точке атмосферы атмосферное давление равно весу вышележащего столба воздуха с основанием, равным единице площади. С высотой атмосферное давление убывает. В соответствии с международной системой единиц (система СИ) основной единицей для измерения атмосферного давления является гектопаскаль (гПа), однако, в обслуживании ряда организаций разрешается применять старые единицы: миллибар (мб) и миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.). Нормальным атмосферным давлением (на уровне моря) принято значение 760 мм ртутного столба (мм рт. ст.) при температуре 0 °С.

Зачем его измеряют?

Изменение атмосферного давления с высотой

Газы сильно сжимаемы и чем сильнее сжат газ, тем больше его плотность и тем большее давление он производит. Нижние слои воздуха сжаты всеми вышележащими слоями. Чем выше от поверхности Земли, тем воздух слабее сжат, тем меньше его плотность и, следовательно, тем меньшее давление он производит. Так, например, когда воздушный шар поднимается над Землей, то давление воздуха на шар становится меньше не только потому, что высота столба воздуха над ним уменьшается, но еще и потому, что плотность воздуха вверху меньше, чем внизу. Так как все метеостанции, измеряющие атмосферное давление, расположены на разных высотах и полученные на них показатели чаще всего приводят к уровню моря. Делают это потому, что атмосферное давление довольно существенно убывает с высотой. Так на высоте 5 000 м оно уже примерно в два раза ниже. Поэтому для получения представления о реальном пространственном распределении атмосферного давления и для сравнимости его величины в различных местностях и на разных высотах, для составления синоптических карт давление приводят к единому уровню – к уровню моря.

В течение суток давление также меняется, но незначительно, т.е. имеет суточный ход. Ночью повышается, а днем в период максимальных температур понижается. Особенно правильный суточный ход оно имеет в тропических странах, где дневное колебание достигает 2,4 мм рт. ст., а ночное — 1,6 мм рт. ст. С увеличением широты амплитуда изменения АД уменьшается, но вместе с тем становятся более сильными непериодические изменения атмосферного давления.

Распределение атмосферного давления по земной поверхности обусловливает движение воздушных масс и атмосферных фронтов, определяет направление и скорость ветра.

Влияние атмосферного давления на самочувствие

На самочувствие человека, достаточно долго проживающего в определённой местности, обычное, т.е. характерное давление не должно вызывать особого ухудшения самочувствия.

Пребывание в условиях повышенного атмосферного давления почти ничем не отличается от обычных условий. Лишь при очень высоком давлении отмечается небольшое сокращение частоты пульса и снижение минимального кровяного давления. Более редким, но глубоким становится дыхание. Незначительно понижается слух и обоняние, голос становится приглушенным, появляется чувство слегка онемевшего кожного покрова, сухость слизистых и др. Однако все эти явления относительно легко переносятся.

Более неблагоприятные явления наблюдаются в период изменения атмосферного давления — повышения (компрессии) и особенно его снижения (декомпрессии) до нормального. Чем медленнее происходит изменение давления, тем лучше и без неблагоприятных последствий приспосабливается к нему организм человека.

При пониженном атмосферном давлении отмечается учащение и углубление дыхания, учащение сердечных сокращений (сила их более слабая), некоторое падение кровяного давления, наблюдаются также изменения в крови в виде увеличения количества красных кровяных телец. В основе неблагоприятного влияния пониженного атмосферного давления на организм лежит кислородное голодание. Оно обусловлено тем, что с понижением атмосферного давления понижается и парциальное давление кислорода, поэтому при нормальном функционировании органов дыхания и кровообращения в организм поступает меньшее количество кислорода.

Повлиять на погоду мы не в состоянии. Но вот помочь своему организму пережить этот тяжелый период совсем несложно. При прогнозе значительного ухудшения погодных условий, а следовательно и резких перепадов атмосферного давления, прежде всего следует не паниковать, успокоиться, максимально снизить физическую нагрузку, а для тех у кого адаптация протекает довольно сложно, необходимо посоветоваться с врачом о назначении соответствующих лекарственных средств.

Физика 7 класс. Измерение атмосферного давления :: Класс!ная физика

ИЗМЕРЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ

Для научных и житейских целей нужно уметь измерять атмосферное давление. Для этого существуют специальные приборы — барометры. Самый первый прибор для измерения атмосферного давления был изобретен…


… Торричелли. Его трубка со ртутьюбыла первым барометром.	Чашечный барометр- усовершенствованный вариант барометра Торричелли.

Каких бы размеров ни брали чашку со ртутью, какого бы диаметра ни была трубка, ртуть всегда поднимется на одну и ту же высоту — 760 мм. Барометрической трубке можно придать различную форму, важно лишь одно, один конец трубки должен быть закрыт, чтобы сверху не было воздуха.

Можно заполнить трубку кроме ртути любой жидкостью, но нужно помнить о необходимости изменения ее длины.


Водяные барометры были сооружены Паскалем (г. Руан, 1646г.) …	… и Отто фон Герике (г. Магдебург, 1660г.)

Самый большой водяной барометр высотой 12 м был сконструирован в 1987 году Бертом Болле, хранителем Музея барометров в Мартенсдейке, Нидерланды, где он и установлен.

Ртутные барометры дают точные показания, но требуют большой осторожности в обращении с ними. Современный барометр сделан безжидкостным!

Он называется барометр-анероид. Металлические барометры менее точны, но не столь громоздки и хрупки.

Внутреннее устройство анероида.

… барометр-анероид – очень чувствительный прибор. Например, поднимаясь на последний этаж 9-ти этажного дома, из-за различия атмосферного давления на различной высоте мы обнаружим уменьшение атмосферного давления на 2-3 мм рт. ст.

Устали? — Отдыхаем!

Приборы измерения параметров воздуха. Атмосферное давление Измерение атмосферного давления с помощью термогигрометра

19.06.2015

Давление воздуха изменяется в широких пределах. Если оно больше 760 миллиметров ртутрного столба, то считается повышенным , если меньше – то пониженным .

Наблюдения за изменением атмосферного давления позволяют предсказывать погоду. Например, при повышении давления в зимний период погода становится морозней, а летом – жаркой. Пониженное атмосферное давление способствует появлению облачности, выпадению осадков. Поэтому постоянно знать величину атмосферного давления и контролировать его изменения необходимо не только ученым, медикам, но и всем нам.

Атмосферное давление

Атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба, а также в Паскалях и гектоПаскалях. Принято считать нормальным давление, которое равно 760 мм рт. ст. (1013,25 гПа) .

Атмосферное давление, как правило, изменяется в зависимости от изменений погодных условий. Зачастую давление падает перед ненастной погодой, повышается – перед хорошей. Ведение учета изменения давления позволяет определить перемещение циклонов и направление ветров.

На самочувствие человека, проживающего долгое время в определенной местности, изменение характерного давления зачастую не влияет. В случаях, когда происходят непериодические колебания атмосферного давления, даже у здоровых людей появляется головная боль, падает работоспособность и ощущается тяжесть тела.

Изменение атмосферного давления также влияет на многие технологические процессы. Например, при переработке нефтепродуктов, где давление является одним из основных контролируемых технических параметров; хлебо-булочное производство, где показания давления сильно влияют на влажность полуфабрикатов из теста; в авиационной промышленности это очень важный параметр, оказывающий влияние на сроки и условия эксплуатации.

Приборы для измерения атмосферного давления

На сегодняшний день существует несколько видов барометров, с помощью которых осуществляют измерение давления воздуха:

Ртутный сифонный барометр – представляет У-образную, наполненную ртутью трубку с открытым и запаянным концом.
Ртутный чашечный барометр – состоит из вертикальной, наполненной ртутью трубки, верхний конец которой запаян, а нижний находится в специальной чашечке с ртутью.
Барометр-анероид – является безвоздушной металлической коробкой с волнообразными стенками.
Барограф – самопищущий прибор, который применяют для наблюдения за барометрическим давлением в определенные промежутки времени.
Электронный барометр – цифровой прибор, работающий по принципу обычного анероида или по принципу измерения давления воздуха на чувствительный кристалл.

Ртутные барометры являются более точными и надежными по сравнению с анероидами, по ним проверяют работу других видов барометров. Высота давления в них определяется по высоте столба ртути. Метеорологические станции оборудованы чашечными барометрами.

Измерение атмосферного давления с помощью термогигрометра

Атмосферное давление измеряется не только с помощью различных видов барометров, но и такими универсальными цифровыми приборами, как термогигрометры. Несмотря на то, что основная задача данных устройств – определение относительной влажности и температуры, они прекрасно справляются и с измерением давления воздуха, показывая максимально точные величины. Поэтому такие многофункциональные приборы приобрести намного выгоднее, чем устаревшие барометры и психрометры.

АО «ЭКСИС» предлагает Вашему вниманию огромный ассортимент электронных измерителей давления и других контрольно-измерительных приборов высокого качества и всегда по доступным ценам.

В частности, в нашей копании Вы сможете приобрести следующие модели термогигрометров:

Все модели термогигрометров имеют интерфейс связи с ПК посредством USB, RS-232 и могут крепиться к стене.

Приспособление для учета колебаний атмосферного давления. Надземный слой нашей планеты имеет толщину в десятки километров. Концентрация смешанных газов в нем отличается небольшой массой, однако в таких значимых объемах оказывает на поверхность существенную нагрузку. Фактически, человек редко его ощущает, так как имеет приспособленность к воздействию этого фактора. Тем не менее, эту величину вполне реально измерить.

Принцип действия простейших устройств

Простейший прибор для измерения атмосферного давления (АД) представляет собой нехитрое устройство, состоящее из тонкостенной стеклянной трубки и ртутного наполнителя. Один из стандартных размеров такого приспособления: трубка толщиной 1 миллиметр и длинной в сто сантиметров.

Если перевернуть емкость закрытым концом вверх, а открытой частью вниз, то некий объем ртути удалится, а определенная часть останется внутри. Содержание жидкого металла будет снижаться до стабилизации внутреннего и наружного давления.

Анероидный и ртутный прибор

Анероид-барометр, что это такое? В принципе работы этого устройства учитываются колебания через круглый металлический корпус с волнистыми стенками, из которого выкачан воздух.

Эластические боковины короба при увеличении давления прогибаются, а при снижении — выпираются. Специальным механизмом рабочие камеры связаны со стрелкой. Она показывает на величину атмосферного давления по шкале, градуированной в миллиметрах столба ртутного.

Прибор для измерения атмосферного давления представляет собой U-образно изогнутую стеклянную колбу с ртутным наполнителем. Показания определяются по разности содержимого в увеличенном и малом отрезке колбы.

При помощи барографов вариации АД регистрируются на ленте, находящейся в действующем блоке барабанного типа. Измеряемые показатели регистрируются в миллиметрах (мм рт. ст.) или миллибарах (мбар).

Барограф

Далее представлен барограф. На вопрос — барометр, что это такое в данной конфигурации, можно ответить — это агрегат-самописец для постоянной фиксации атмосферного давления. Его действие основано на колебаниях АД. В итоге деформация передается системой на устройство. При повышении показаний происходит сжимание коробок, рычаг с пером идет вверх, а в случае снижения давления камеры под действием контрольной пружины становятся шире, и самописец проводит нижнюю линию. Фиксированные показания давления вычитаются на специальной градуированной бумажной ленте, которая размещена на вращающемся барабане.

Для устранения температурных колебаний, влияющих на точность показаний, в устройства монтируют конденсаторы из биметалла. Приспособления устанавливаются вдали от нагревательных приборов и должны быть защищены от прямого воздействия солнечных лучей. Заводной механизм рассчитан на сутки либо на недельный режим.

Особенности использования

Показания барометра фиксируют с учетом изменения климатических условий в разных регионах, поскольку давление воздуха — величина непостоянная, о чем известно еще со школьных уроков природоведения.

При хорошей, теплой и безветренной погоде барометр настенный или настольный показывает высокие значения. Соответственно, при снижении данных в ближайшее время ожидается похолодание либо осадки.

Приспособление, расположенное внутри дома работает точно так, как и в пространстве, не ограниченном оградами, стенами и заборами. Слегка видоизменяет показания прибора высота здания, поскольку давление будет более низким на 9-м этаже и выше, чем на меньших уровнях одного строения.

Приспособление с учетом высоты

Чем выше подъем вверх, тем ниже показатели давления атмосферного столбика. Выявленная закономерность применяется в авиационных приборах, определяющих высоту полета. Подобные устройства называются альтиметрами.

Безусловно, результаты первых, не совсем совершенных приборов, существенно варьировались от погодных факторов, ведь негативные метеоусловия сопровождались падением давления, соответственно, показания прибора высвечивали данные, которые объективно больше реальной отметки. Для снятия правильных показаний требуется корректировка исходящих параметров. Принцип работы современных альтиметров иной — они не используют для измерения высоты давление атмосферы.

Как пользоваться?

Часы с барометром и другие виды устройств — это стрелочный прибор с круглой или овальной шкалой, на которой имеются деления. Величина измерения берется в миллиметрах ртутного столба.

При значениях 750-760 мм рт. ст. в перспективе ожидается замечательный погожий день, который не помешает прогулке, поездке на природу, дачу. При снижении указателя барометра ниже отметки 750 имеется вероятность дальнейшего падения, значит — стоит ожидать ненастную погоду, внезапное похолодание и обильное выпадение осадков.

Слежение за АД жизненно важно для тех, кто страдает повышенным давлением крови. В периоды критического изменения этого показателя такие люди подвержены ухудшению состояния здоровья. Информация о погодных переменах существенна для них по причине своевременного принятия лекарства, сохранения своей работоспособности и здоровья.

Современные экземпляры

Сейчас чаще всего используются барометры чашечного типа или сифонные виды. В стационарных устройствах, которые оборудованы компенсированной шкалой, атмосферное давление высчитывается непосредственно по положению ртути в стеклянной емкости.

В экземплярах для экспедиций перед началом наблюдений предварительно корректируют уровень ртути в чаше на нулевой отметке, используя регулирующий винт. В сифонно-чашечных приспособлениях величина АД измеряется по разнице высот столба в длинном и открытом участке. Такое приспособление отсчитывает показания с точностью до пяти сотых. Для определения десятых долей столба используется подвижной металлический шаблон.

Полученные числовые результаты атмосферного давления приводятся по специальной таблице к нулю градусов по Цельсию. Температурные корректировки показаний могут быть весьма существенными. Невзирая на виды барометров, они устанавливаются вдали от источников тепла (печей, обогревателей, прямого солнечного воздействия), а также подальше от дверных и оконных проемов.

Особенности

Рассматриваемое приспособление может применяться в удобном и компактном исполнении. Например, часы с барометром имеют следующую функциональность:

Непроницаемость для воды, вплоть до 50-100 метров.
Устойчивость к ударам и механическим воздействиям, что немаловажно для рыбаков, охотников и любителей экстремального отдыха.
Барометр позволяет спрогнозировать изменения атмосферного давления и погоды в целом.
Кроме того, часы могут оснащаться термометром, подсветкой, компасом и даже навигатором, что существенно облегчает пребывание в не совсем знакомой местности.

На вопрос «Барометр, что это такое?» однозначно можно ответить — приспособление особенно важное для путешественников, рыбаков, охотников и мореплавателей. Кроме того, эта штука в бытовом использовании позволяет довольно точно предугадать колебания погоды, что актуально для людей с заболеваниями сердечно-сосудистой и нервной системы.

Внимание! Администрация сайта сайт не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

Участник: Вертушкин Иван Александрович
Руководитель: Виноградова Елена Анатольевна

Тема: «Атмосферное давление»

Введение

Описание трёх взаимосвязанных физических явлений из повседневной жизни:

Связь между погодой и атмосферным давлением.
Явления, лежащие в основе работы приборов для измерения атмосферного давления.

Актуальность работы

Цель работы: выяснить, какую роль в повседневной жизни человека играет атмосферное давление.

Задачи:

Изучить историю измерения атмосферного давления.
Установить, есть ли связь между погодой и атмосферным давлением.
Изучить виды приборов, предназначенных для измерения атмосферного давления, изготовленных человеком.
Изучить физические явления, лежащие в основе работы приборов для измерения атмосферного давления.
Зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости в жидкостных барометрах.

Методы исследования

Анализ литературы.
Обобщение полученной информации.
Наблюдения.

Область исследования: атмосферное давление

Гипотеза : атмосферное давления имеет важное значение для человека.

Значимость работы : материал данной работы может быть использован на уроках и во внеурочной деятельности, в жизни моих одноклассников, учеников нашей школы, всеми любителями исследований природы.

План работы

I. Теоретическая часть (сбор информации):

Обзор и анализ литературы.
Интернет-ресурсы.

II. Практическая часть:

наблюдения;
сбор информации о погоде.

III. Заключительная часть:

Выводы.
Презентация работы.

История измерения атмосферного давления

Атмосферное давление — это давление атмосферы на все находящиеся в ней предметы и Земную поверхность.

Связь между погодой и атмосферным давлением

Когда после долгого периода хорошей погоды барометр начинает резко и непрерывно падать это верный признак дождя. Однако если хорошая погода стояла очень долго, то ртутный столбик может опускаться два-три дня, и лишь после этого произойдут в атмосфере сколько-нибудь заметные изменения. В таких случаях чем больше времени прошло между началом падения ртутного столба и началом дождей, тем дольше будет стоять дождливая погода.
Напротив, если во время долгого периода дождей барометр начнет медленно, но непрерывно подниматься, можно с уверенностью предсказать наступление хорошей погоды. И хорошая погода удержится тем дольше, чем больше времени прошло между началом подъема ртутного столба и первым ясным днем.
В обоих случаях изменение погоды, происшедшее сразу после подъема или падения ртутного столба, удерживается весьма непродолжительное время.
Если барометр медленно, но беспрерывно поднимается в течение двух-трех дней и дольше, это предвещает хорошую погоду, хотя бы все эти дни и лил, не переставая, дождь, и vice versa. Но если барометр медленно поднимается в дождливые дни, а с наступлением хорошей погоды тотчас же начинает падать, хорошая погода удержится очень недолго, и vice versa
Весной и осенью резкое падение барометра предвещает ветреную погоду. Летом, в сильную жару, оно предсказывает грозу. Зимой, особенно после продолжительных морозов, быстрое падение ртутного столба говорит о предстоящей перемене направления ветра, сопровождающейся оттепелью и дождем. Напротив, повышение ртутного стол ба во время продолжительных морозов предвещает снегопад.
Частые колебания уровня ртутного столба, то поднимающегося, то падающего, ни в коем случае не следует рассматривать как признак приближения длительного; периода сухой либо дождливой погоды. Только постепенное и медленное падение или повышение ртутного столба предвещает наступление долгого периода устойчивой погоды.
Когда в конце осени, после долгого периода ветров и дождей, барометр начинает подниматься, это предвещает северный ветер в наступление морозов.

Дата	Температура, °С	Осадки,	Атмосферное давление, мм рт.ст.	Облачность

				пасмурно

				пасмурно
				пасмурно
				пасмурно
				пасмурно




				пасмурно

				пасмурно

Приборы для измерения атмосферного давления

Для научных и житейских целей нужно уметь измерять атмосферное давление. Для этого существуют специальные приборы – барометры . Нормальным атмосферным давлением называют давление на уровне моря при температуре 15 °C. Оно равно 760 мм рт. ст. Нам известно, что при изменении высоты на 12 метров атмосферное давление изменяется на 1 мм рт. ст. Причём, при увеличении высоты атмосферное давление понижается, а при уменьшении – повышается.

– очень чувствительный прибор. Например, поднимаясь на последний этаж девятиэтажного дома, из-за различия атмосферного давления на различной высоте мы обнаружим уменьшение атмосферного давления на 2-3 мм рт. ст.

Барометр может служить для определения высоты полета самолета. Такой барометр называется барометрический высотомер или альтиметр . Идея опыта Паскаля легла в основу конструкции альтиметра. Он определяет высоту подъема над уровнем моря по изменению атмосферного давления.

(Storm Glass) (штормглас, нидерл. storm — «буря» и glass — «стекло»)- это химический или кристаллический барометр, состоящий из стеклянной колбы или ампулы, заполненных спиртовым раствором, в котором в определённых пропорциях растворены камфора, нашатырь и калийная селитра.

Кусок пленки от воздушного шарика.
Резиновое кольцо.
Легкая стрелка из соломы.
Проволока для крепления стрелки.
Вертикальная шкала.
Корпус прибора.

Зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости в жидкостных барометрах

Французский ученый Б. Паскаль в середине XVII века эмпирически установил закон, названный законом Паскаля:

Давление в жидкости или газе передается во всех направлениях одинаково и не зависит от ориентации площадки, на которую оно действует.

Давление жидкости на дно или боковые стенки сосуда зависит от высоты столба жидкости. Сила давления на дно цилиндрического сосуда высоты h и площади основания S равна весу столба жидкости mg , где m = ρ ghS – масса жидкости в сосуде, ρ – плотность жидкости. Следовательно p = ρ ghS / S

Такое же давление на глубине h в соответствии с законом Паскаля жидкость оказывает и на боковые стенки сосуда. Давление столба жидкости ρ gh называют гидростатическим давлением .

Заключение

Сила веса воздушного столба высотой 10 км, действующая на единицу земной поверхности, называется атмосферным давлением. В системе СИ за единицу давления принят Паскаль (Па)

Однако, 1 Па – очень малая величина давления, поэтому при измерении атмосферного давления пользуются кратными единицами: кПа = 1000 Па и МПа = 10 6 Па = 1000 кПа.

Кроме Паскаля для измерения атмосферного давления также используются внесистемные единицы – миллиметры ртутного (водяного) столба и бары, причем

1 бар = 101,3 кПа = 760 мм. рт. ст.,

именно такое значение имеет атмосферное давление на уровне моря.

Прибор для измерения атмосферного давления называется барометром. Наиболее распространенным типом является металлический барометр-анероид, конструкция которого показана на рис. 1.2. Основу анероида составляет цилиндрическая камера К , из которой откачан воздух. Камера герметично закрыта тонкой гофрированной (волнистой) мембраной М . Чтобы атмосферное давление не сплющило мембрану, она с помощью тяги Т соединена с пружиной П , закрепленной на корпусе прибора. К пружине шарнирно прикреплен нижний конец стрелкиС , которая может вращаться вокруг оси О . Для измерения показаний прибора служит шкала Ш . При изменении атмосферного давления мембрана прогибается внутрь или наружу и перемещает стрелку по шкале, показывая значение давления (шкалу барометра-анероида градуируют и поверяют по показаниям ртутного барометра).

Рис. 1.2 – Принципиальная схема барометра-анероида

Анероиды очень удобны в работе, прочны, малогабаритны, но менее точные, чем ртутные барометры. Внешний вид барометра-анероида показан на рис. 1.3.

Рис. 1.3 – Барометр-анероид

Согласно барометрической формуле

(1.5)

то есть значение атмосферного давления зависит от высоты над поверхностью Земли, потому шкалу барометра-анероида можно проградуировать в метрах согласно распределения давления по высоте. Анероид, имеющий шкалу, по которой можно определить высоту подъёма над Землей, называют альтиметром (высотомером). Их широко используют в авиации, парашютном спорте, альпинизме.

1.4. Приборы и методы измерения влажности воздуха

Атмосферный воздух всегда содержит определенное количество водяного пара, поэтому по сути является механической смесью сухого воздуха и водяного пара, соответствующей законам идеальных газов. Для характеристики степени влажности воздуха используют абсолютную и относительную влажность.

Абсолютная влажность – количество водяного пара, содержащегося в 1 м 3 воздуха, измеряется в кг/м 3 (г/см 3).

Относительная влажность – отношение действительной плотности (давления) воздуха, к максимально возможной при данной температуре:

(1.6)

Относительная влажность воздуха выражается в процентах и является одной из главных метеорологических величин. Для определения влажности воздуха используют психрометрические и волосяные гигрометры.

Психрометр бытовой служит для измерения температуры и влажности воздуха. Он состоит из двух термометров (рис. 1.4, а ), причем резервуар правого термометра завернут в ткань, смоченную водой. Левый термометр сухой и служит для измерения температуры воздуха. Отсчеты по правому и левому термометрам одновременно служат для вычисления относительной влажности воздуха.

К
лочок ткани, окутывающей шарик термометра, должен быть чистым, в случае загрязнения его необходимо заменить новым. При постоянной эксплуатации заменять ткань следует раз в две недели.

Вблизи прибора не должно быть никаких предметов, имеющих температуру, отличную от температуры воздуха, которые могут повлиять на показания прибора.

Влажность определяют с помощью психрометричних таблиц и графиков (Приложения А и В ), методика определения приведена в лабораторной работе 1.

Рис. 1.4 – Приборы измерения влажности: а — психрометр бытовой; б – волосяной гигрометр

Волосяной гигрометр (рис. 1.4, б ) также предназначен для измерения относительной влажности воздуха. Действие прибора основано на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять свою длину при изменении относительной влажности окружающего воздуха. Основное назначение волосяного гигрометра – измерять влажность в морозное время, когда по психрометру влажность не определяется. Но поскольку отсчеты по гигрометру требуют поправок, получаемых через сравнение с психрометром, то наблюдения по гигрометру ведут на протяжении всего года. Если при отсчете окажется, что конец стрелки вышел за сотое деление, то надо примерно оценить, на каком делении оказалась бы стрелка, если бы шкала была продлена на 110 и записать «экстраполированный» отсчет. Температура воздуха отсчитывается по сухому термометру психрометра.

Приборы контроля температурно-влажностных параметров воздуха:

термометры – используются для измерения температуры;

барометры – используются для измерения давления;

анемометры – используются для измерения скорости ветра;

психрометры, гигрометры, влагомеры – используются для измерения влажности;

термографы, барографы, гигрографы – используются для записи изменения соответствующих параметров во времени.

Шкала измерительного прибора, совокупность отметок и цифр на устройстве отсчета прибора, соответствующая ряду последовательных значений измеряемой величины. Минимальная часть деления прибора – цена деления .

Используются следующие виды термометров :

Газовый термометр – действие основано на зависимости давления или объема газа от температуры.

Жидкостный термометр – действие основано на термическом расширении жидкости. В зависимости от температурной области применения, заполняют этиловым спиртом (от –80 до +80 °С), ртутью (от –35 до +750 °С) и другими жидкостями.

Металлический термометр – действие основано на изменении конфигурации биметаллической пластинки при нагревании вследствие разницы в тепловом расширении металлов. Биметаллическая пластинка – сваренная или склепанная из полосок двух различных металлов с разным тепловым расширением.

Термометр сопротивления – действие основано на изменении электрического сопротивления металлов и полупроводников с температурой.

Термометр термоэлектрический – действие основано на изменении электродвижущей силы в термопаре. Термопара состоит из двух последовательно соединенных (спаянных) между собой разнородных проводников или полупроводников.

Используются следующие виды барометров :

В ртутном (жидкостном ) барометре атмосферное давление измеряется по высоте столба ртути в запаянной сверху трубке, опущенной открытым концом в сосуд с ртутью. Ртутные барометры – наиболее точные приборы, ими оборудованы метеорологические станции и по ним проверяется работа других видов барометров.

Анероид – барометр, в котором атмосферное давление измеряется по величине деформации упругой металлической коробки, из которой откачан воздух. При изменениях давления коробка сжимается или расширяется, а связанная с ней стрелка перемещается по шкале, указывая давление.

Гипсотермометр (термобарометр ) – прибор для измерения атмосферного давления, основан на том, что с изменением давления меняется и температура кипения воды. Применяется в экспедиционных условиях в горах.

Скорость ветра измеряют анемометром.

Анемометр , прибор для измерения скорости ветра и газовых потоков (иногда и направления ветра – анеморумбометр) по числу оборотов вращающейся вертушки.

Приборы для измерения влажности воздуха имеют общее название влагомеров .

Влагомер – прибор для измерения влажности газов, жидкостей и твердых (в т. ч. сыпучих) тел. Различают влагомеры: гигроскопические, электрохимические (для газов и жидкостей), гигрометрические и психрометрические (для газов), емкостные и кондуктометрические (для жидкостей и твердых тел), а также влагомеры, основанные на явлении ядерного магнитного резонанса.

Влажность воздуха измеряют в основном следующими приборами.

Гигрометр – прибор для определения влажности воздуха. Наиболее распространены психрометр и волосной гигрометр, измеряющий относительную влажность воздуха по изменению длины обезжиренного человеческого волоса в зависимости от влажности воздуха.

Психрометр – прибор для измерения температуры и влажности воздуха, состоящий из двух термометров, у одного из которых («смоченного») резервуар обернут смоченным батистом. Температура определяется по «сухому» термометру, влажность – по разности показаний сухого и смоченного термометров.

Барометры и метеостанции. Атмосферное давление. Прогноз погоды. | Официальный сайт RST

Устройство барометра — анероида:

A — анероидная капсула

B — стрелка барометра

С — шкала барометра

Карта атмосферного давления

Устройство барометра — анероида RST

< 1 2 3 4 5 >

Барометр

Прибор для измерения атмосферного давления. еПо принципу действия различают:

1. Жидкостный барометр, основанный на законах гидростатики; атмосферное давление измеряется в нем высотой столба жидкости, уравновешивающего давление. Ртутный, чашечный, сифонно-чашечный барометры.

2. Анероид, построенный на использовании упругих деформаций тел при колебаниях давления.

3. Гипсотермометр, построенный на использовании зависимости точки кипения воды от внешнего атмосферного давления.

4. Газовый барометр, измеряющий атмосферное давление по величине объема постоянного количества газа, изолированного от внешнего воздуха подвижным столбиком жидкости. *

Анероид (барометр анероид)

Прибор для измерения атмосферного давления по величине деформации упругой металлической коробки (коробка Виды), из которой выкачен (удален) воздух. Эта деформация пропорциональна деформирующему усилию, т. е. изменению приложенного к коробке давления. Деформация коробки через систему рычагов передается на стрелку, перемещающуюся по шкале. Шкала градуируется по ртутному барометру. В отсчеты, кроме шкаловой поправки, вводятся еще поправки на температуру и на остаточную деформацию приемника.

Синонимы: металлический барометр, барометр-анероид. *

Барометры — анероиды RST

Классические барометры RST выпускаются в деревянных, металлических и пластиковых корпусах. Дизайн барометров RST поддерживает два направления: классический дизайн «ПОГОДНИК» и современный «hi-tech». При этом во многих моделях в прибор встроен термометр и гигрометр, что превращает их в домашние метеостанции для определения комфорта Вашего помещения.

Барометры «ПОГОДНИК» выполнены в деревянных корпусах различных пород дерева (орех, махагони). Дизайн циферблатов барометров выполнен в старинном стиле традиционным для Российского метео общества. Сохранены исторические элементы, взятые с оригинальных старинных барометров.

Дизайн современных барометров — анероидов разработан группой CONCEPT DESIGN.

Цифровой (электронный) барометр

В основу цифрового (электронного) барометра положен принцип барометра — анероида, когда очень чувствительный микро-анероид переводит показания в электронные значения. Цифровые барометры встроены во все домашние метеостанции RST и служат для определения текущего атмосферного давления, прогноза погоды на ближайшие сутки и составления графиков изменения атмосферного давления в течении заданных промежутков времени, благодаря которым можно четко понять тенденцию изменения погодных условий. Это необходимо во многих видах жизненной деятельности человека. Если вы — яхтсмен, рыбак, охотник, путешественник или просто метеозависимый человек — электронные барометры или механические барометры RST Вам необходимы.

Цифровые барометры (метеостанции) RST оснащены рядом других полезных пользователю функций. Как правило это — автоматическая коррекция даты и точного времени по радиосигналам, измерение температур в помещении и на улице, определение влажности воздуха, сигнализация гололеда, лунный календарь с указанием приливов и отливов.

Цифровая метеостанция

Это портативный прибор, который определяет метеорологические условия и прогноз погоды по встроенным и выносным датчикам. Устройство оборудовано большим электронным дисплеем; на экране отображается температура в месте установки погодной станции и за окном с внешнего радио датчика, атмосферное давление, прогноз погоды на ближайшие сутки.

Кроме того, метеостанция показывает уровень влажности воздуха, в некоторых случаях – состояние дорог и прогноз магнитных бурь. Современные метеостанции – это цифровые беспроводные приборы, которые также определяют степень радиационного загрязнения на местности, а также фазы луны, уровень солнечной активности.

В основе определения прогноза погоды метеостанций RST лежит определение тенденции изменения атмосферного давления в течении времени с учетом атмосферных характеристик воздуха — температуры и относительной влажности.

Компания RST производит также метеостанции с дополнительными выносными датчиками, определяющими скорость ветра, уровень осадков и UV — ультрафиолетовую активность.

Прогноз погоды

Цифровые метеостанции RST отображают анимированный прогноз погоды в виде символов погоды (ясно, облачно, дождь, снег, ветер и т.п.).

Погодная станция способна регистрировать малейшие изменения атмосферного давления. Основываясь на полученных данных, с внутренних и внешних сенсоров станция предсказывает погоду на предстоящие 12 — 36 часов. При уменьшении атмосферного давления более чем на 3 hPa в течение 3 часов, изображение ветра будет отображено на дисплее.

При внезапном или существенном изменении атмосферного давления погодные символы будут изменяться соответственно. При внешней температуре менее +1 оС осадки отображаются в виде снега.

В случае, если текущая погода облачная или, а на дисплее, например, указан дождь, это не означает, что завтра обязательно должен быть дождь, а указывает на то, что он вероятен и следует ожидать ухудшение погоды. Алгоритм прибора запрограммирован на то чтобы показывать ухудшение погоды при падении атмосферного давления и улучшение её при повышении.

Прогноз погоды может быть понятен также из аналитических графиков изменения атмосферного давления, которые наглядно отображают тенденцию его изменения во времени.

Атмосферное давление. Урок 13

Земля путём силы гравитации притягивает к себе молекулы воздуха. Они имеют вес, а значит создают давление как внутри самой атмосферы, так и на её границе с различными телами на земной поверхности. Атмосферное давление – это сила, с которой воздух давит на земную поверхность и на все находящиеся на ней предметы.

Атмосферное давление изменяется с высотой и зависит от погодных условий: температуры воздуха и перемещения воздушных масс в вертикальном направлении (конвекции). Вблизи земной поверхности оно приблизительно равно 10⁵Па (в интернациональной системе (СИ) давление измеряется в Паскалях – русское Па, международное – Pa).

За нормальное атмосферное давление принято давление ртутного столба высотой 76 см сечением в 1 см² на уровне моря на широте 45° при температуре 0°С. Оно равно 760 мм рт. ст.(101325 Па, но реально берётся 100 000 Па) – это 1 атмосфера (атм.).

<!— Реклама —>

Атмосферное давление по-традиции измеряют в миллиметрах ртутного столба, современные аналоги этой меры – миллибары и гектопаскали. Один Паскаль – это давление силой в 1 Ньютон (Н), приходящееся на площадь 1 м².

Интересно, что среднее давление атмосферы на поверхности Марса в 160 раз меньше, чем у поверхности Земли.

Как заметить атмосферное давление?

Хотя молекулы газа не имеют запаха и цвета, они постоянно взаимодействуют с рецепторами нашей кожи, сдавливают со всех сторон все предметы, заполняют пустоты, а их быстрое перемещение в горизонтальном направлении, называемое ветром, может сбить нас с ног. Доказать, что атмосферное давление существует, можно при помощи простых опытов.

Опыт 1 – «Непроливайка»

В стакан налить воды до краёв. Прикрыть его листком плотной бумаги и, придерживая бумагу ладонью, быстро перевернуть стакан кверху дном. Убрать ладонь. Вода из стакана не выльется, так как на бумагу снизу давит атмосфера.

Объяснение: фраза «на нас давит столб атмосферного воздуха», иногда употребляемая, в том числе и в школьных учебниках, некорректна. Она произносится по ассоциации с силой давления, действующей со стороны твёрдого тела. Эта сила действует на тела, расположенные ниже, и не действует на тела сбоку или, тем более, сверху данного тела. Иное дело давление жидкости или газа.

По закону Паскаля давление передаётся не только в точки на дне сосуда, но также и в точки на стенках и крышке. Силы гидростатического и атмосферного давлений действуют перпендикулярно произвольно ориентированной поверхности тела, контактирующей со средой, и могут иметь любое направление.

Воздух, давящий на бумагу снизу наполненного стакана – это доказательство несостоятельности такой ассоциации. Интересно, что если стакан наполнить водой только наполовину, то оставшийся воздух будет давить с такой же силой, как и наружный, и бумага не удержит воду (и воздух) в стакане.

Опыт 2 – «Сухим из воды»

Положить на плоскую тарелку монету или металлическую пуговицу и налить воды. Монета окажется под водой. Наша задача – выловить монету голыми руками, не замочив их.

Зажгите внутри сухого стакана бумагу и, когда воздух нагреется, опрокиньте стакан на тарелку рядом с монетой так, чтобы монета не очутилась под стаканом. Ждать придётся недолго. Бумага в стакане сразу погаснет, и воздух начнёт остывать. По мере его остывания вода будет втягиваться стаканом и вскоре вся соберётся там, обнажив дно тарелки.

Объяснение: когда воздух в стакане нагрелся, он расширился, как и все нагретые тела, избыток его нового объёма вышел из стакана. Когда же оставшийся воздух начал остывать, его стало недостаточно, чтобы в холодном состоянии оказывать прежнее давление, уравновешивать наружное давление атмосферы. Теперь вода под стаканом испытывает на каждый сантиметр своей поверхности меньшее давление, чем в открытой части тарелки. Неудивительно, что она вгоняется под стакан, втискиваемая туда избытком давления наружного воздуха. Вода вдавливается воздухом!

По этой же теме посмотрите эксперимент программы «Галилео».

Почему мы не чувствуем атмосферное давление?

Зная, что 1 м³ воздуха при температуре 0° на уровне моря весит 1,3 кг, легко подсчитать, что на крышу дома, имеющую площадь, например 100 м², атмосфера давит с силой 10⁷ Н, что соответствует весу тела массой 1000 т. Однако крыша дома не проваливается.

Площадь спины лежащего на пляже человека заведомо больше 0,2 м²; следовательно, атмосфера давит на спину человека с силой, большей чем 20 000 Н, что соответствует камешку массой 2 т. Однако человек вообще не ощущает никакого давления сверху.

Опыт «Сухим из воды» демонстрирует нам ещё и доказательство внутреннего давления, уравновешивающего наружное давление атмосферы.

Мы не чувствуем давления воздуха, потому что давление атмосферы равномерно распределяется со всех сторон и потому что внутри нас есть такое же давление воздуха и жидкости, а адаптационные способности организма постоянно уравновешивают внутреннее давление, подстраивая его под изменение атмосферного. Но адаптации проходят только в небольшом интервале.

Если люди живут длительное время на большой высоте, то их организм приспосабливается как к меньшему количеству кислорода, так и к более низкому давлению. Самые высокогорные поселения мира:

Ла-Ринконада (Перу) – 5100 м;
Эль-Альто (Боливия) – 4150 м;
Потоси (Боливия) – 4090 м;
Лхаса (Т ибет) – 3650 м;
Намче-базар (Непал) – 3450 м;
в России это Куруш (Дагестан) – 2600 м.

Посёлок золотоискателей Ла Ринконада-Ананея, 5100 м.
Автор: IJISCAY

А вот рыбы, живущие на глубине океана, привыкли к более высокому давлению, и быстро перестроиться их организм не способен. Их тело адаптировалось к нему, и внутреннее давление его намного выше 1 атм. Поэтому когда их достают из глубины, они взрываются из-за высокого внутреннего давления. То же произошло бы и с человеком в безвоздушном пространстве (в космосе).

Фильм по теме «Атмосферное давление и самочувствие человека».

Из истории открытия знаний о весе, давлении воздуха и изобретении барометра

О том, как измерить атмосферное давление, догадался итальянский математик и физик, выпускник иезуитского колледжа Э. Торричелли. Вместе с В. Вивиани – юным учеником Галилея – он провёл опыты по его измерению. Торричелли тоже был одним из последних учеников Галилея, и основываясь на его догадках доказал, что воздух имеет вес и оказывает давление.

Эванжелиста Торричелли и его барометр.
Автор: Saperaud~commonswiki

Торричелли впервые открыто выступил против догм Аристотеля. Рассуждая о насосе, он заявил, что

«прежде всего вода поднимается вслед за поршнем вовсе не потому, что «природа боится пустоты», просто воду гонит в насос давление, которое оказывает воздух на поверхность реки. В трубе же насоса, под поршнем, воздуха нет, поэтому вода входит в неё до тех пор, пока вес водяного столба в трубе насоса не уравновесит наружное давление воздуха».

Но доказал он это немного позже. Предложенный им опыт был осуществлён в 1643 г. В этом опыте использовалась запаянная с одного конца стеклянная трубка длиной около 1 м. Её наполняли ртутью и, закрыв пальцем (чтобы ртуть не выливалась раньше времени), перевернув, опускали в широкую чашку со ртутью.

Часть ртути из трубки выливалась, и в её верхней части образовывался вакуум (первая настоящая пустота, обнаруженная на Земле – Торричеллиева пустота). При этом высота столба ртути в трубке оказалась равной примерно 760 мм (если отсчитывать её от уровня ртути в чашке). Воздух давил на ртуть чашки и не давал вылиться из трубки.

Учёный также догадался, что давление атмосферы связано с изменением погоды. Наблюдая за высотой ртутного столба в трубке, Торричелли заметил, что атмосферное давление непостоянно и зависит от «теплоты или холода». Столбик в трубке то опускался, то поднимался, указывая на нужное деление шкалы. Вот почему в качестве одной из единиц давления взят миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.). Тяжесть по-гречески «барос», и прибор Торричелли стали называть барометром.

Принцип действия барометра Торричелли

О давлении и весе воздуха почти одновременно с Торричелли догадался и другой известный учёный того времени – Декарт. Он объяснил, почему из продырявленного на дне флакона при закрытой крышке духи не вытекают, а при открытой вытекают, именно разностью в давлении воздуха на разные площади поверхности. Когда крышка флакона закрыта, поверхностное натяжение воды на небольшом отверстии способно удерживать жидкость во флаконе. При открытой крышке оно преодолевается силой давления воздуха и духи начинают вытекать. Декарт выдвинул гипотезу, что с высотой воздух становится реже, а значит, должно уменьшаться и его давление.

Уже после опытов Торричелли Декарт поручил талантливому французскому математику и физику Блезу Паскалю проверить его догадку – верно ли, что давление с высотой убывает. Для этого он должен был подняться в горы с трубкой Торричелли. Опустившийся вниз столбик ртути на высоте горы Пюи де Дом подтвердили гипотезы Торричелли и Декарта.

Паскаль сделал вывод:

«законы давления жидкостей, известные ещё со времён славного Архимеда и развитые голландцем Симеоном Стевином, во многом справедливы и для воздуха».

Давление воздуха не замечается человеком, потому что по законам давления в жидкостях и газах оно направлено и в стороны, и вниз.

Как измеряют атмосферное давление?

Барометр Торричелли используют до сих пор. Этот простой прибор помогает определить примерную высоту над уровнем моря. Альпинисты берут его с собой высоко в горы. Барометр – обязательный прибор кабины каждого летательного аппарата, будь то самолёт или спутник Земли. В наши дни его «братья» спускаются и на дно морей. Из высотомеров они превратились в глубиномеры.

За три с лишним века барометры изменились: стали автоматическими, самозаписывающими, научились управлять другими механизмами.

Ртутный барометр измеряет атмосферное давление с наибольшей точностью

Старые ртутные барометры.
Автор: GianniG46

На метеорологических станциях давление атмосферного воздуха измеряют всё те же ртутные барометры, так как они обладают наибольшей точностью. Они работают по тому же принципу, что и изобретение Торричелли.

При измерении величины давления вводят поправки на температуру, так как при повышении температур, ртуть и шкала барометра расширяются. На практике пользуются готовой таблицей поправок, которая сразу же даёт нужную величину.

Мембранные барометры

Для измерения атмосферного давления применяют также мембранные манометры. Простейший мембранный манометр показан схематически на рис 1.

Рис. 1. Мембранный барометр

Тонкая упругая пластинка-мембрана 1 герметически закрывает коробку 2, из которой откачана часть воздуха. С мембраной соединён указатель 3, поворачивающийся около О на угол, зависящий от степени прогиба мембраны, которая в свою очередь зависит от разности измеряемой силы давления воздуха вне коробки и внутри коробки.

Такие манометры называют барометрами-анероидами. Их градуируют и выверяют по ртутному барометру. Они менее точны, зато более удобны в обращении, поскольку не содержат ртути. При определении давления анероидом вносятся три поправки (на шкалу, на температуру и дополнительная на прибор), указанные в сертификате прибора. Анероид может давать надежные показания только в том случае, если он время от времени подвергается тщательной проверке.

Барометр-анероид.
Изображение Wolfgang Eckert с сайта Pixabay

Анероид может быть градуирован непосредственно на высоту атмосферы. Такие анероиды называют альтиметрами; или высотомерами, они используются в авиалайнерах и позволяют пилоту контролировать высоту полёта.

Высотомер Булова Б-11, с самолёта-истребителя.
Автор: Дозиметр

Для непрерывной регистрации изменения атмосферного давления применяется самопишущий прибор — барограф . Приёмной частью барографа является несколько соединённых между собой малых анероидных коробок.

Другие приборы

Гипсотермометр (гипсометр, термобарометр, баротермометр^{) — прибор для измерения атмосферного давления по температуре кипящей жидкости (обычно воды). Он более точен, чем анероид.}

Состоит из кипятильника и термометра со шкалой, разделённой на 0°,01. Этот прибор обычно применяется в экспедиционных условиях для барометрического нивелирования.

Штормгласс – это химический или кристаллический барометр, состоящий из стеклянной колбы или ампулы, заполненных спиртовым раствором, в котором в определённых пропорциях растворены камфора, нашатырь и калийная селитра.

Этим химическим барометром активно пользовался во время своих морских путешествий английский гидрограф и метеоролог, вице-адмирал Роберт Фицрой, который тщательно описал поведение барометра, это описание используется до сих пор. Поэтому штормгласс также называют «Барометром Фицроя». В 1831–1836 гг. Фицрой возглавлял океанографическую экспедицию на корабле «Бигль», в которой участвовал Чарльз Дарвин.

Весной и осенью резкое падение показателей барометра предвещает ветреную погоду. Летом, в сильную жару, оно предупреждает о грозе. Зимой, особенно после продолжительных морозов, быстрое падение ртутного столба говорит о предстоящей перемене направления ветра, сопровождающейся оттепелью и дождём. Напротив, повышение ртутного столба во время продолжительных морозов предвещает снегопад.

Закономерности в изменении атмосферного давления и способ использования этих знаний

Почти вся масса атмосферы Земли сосредоточена в слое высотой примерно до 50 км. По достижении высоты 50 км ускорение свободного падения уменьшается всего лишь на 1,5% по сравнению с ускорением на уровне моря; поэтому можно принять, что в пределах всего 50-километрового слоя атмосферы ускорение свободного падения остается равным g = 9,8 м/с².

Представляя атмосферный воздух в виде сплошной среды, мы, конечно, не должны забывать, что в действительности это газ. Давление — статистическая величина, выражаемая через усреднённый по многим молекулам квадрат скорости их хаотического движения. Сила давления на любую реальную или мысленно выделенную площадку в газе обусловлена хаотической бомбардировкой этой площадки множеством молекул.

Давление понижается с высотой и повышается при спуске в глубокие шахты. Причина – в разрежении воздуха (уменьшении плотности) с подъёмом и уплотнении со спуском, ведь он притягивается землёй и около неё сосредоточена основная его масса. В нижней тропосфере давление с высотой уменьшается примерно на 1 мм на каждые 10,5 м. Это позволяет с помощью барометра-высотомера определять высоту места.

Как изменяется атмосферное давление с высотой?

На самом деле эта закономерность соблюдается только до высоты в 1 км. Расстояние в метрах, на которое надо подняться или опуститься, чтобы атмосферное давление изменилось на 1 мб, называется барической ступенью. Барическая ступень на высоте от 0 до 1 км составляет 10,5 м, от 1 до 2 км – 11,9 м, на высоте 2-3 км барическая ступень равна 13,5 км. Величина барической ступени зависит от температуры. В тёплом воздухе она больше. Более точно барометрическая формула описана тут: https://ru.wikipedia.org/wiki/

На практике же часто пользуются особыми таблицами, которые позволяют более или менее приблизительно получать данные о высотах. Но для решения задач, не требующих высокой точности, можно пользоваться и средним значением. Можно оценить давление по разности высот, высчитать высоту по разности давления.

Задача 1

Альпинисты поднимаются на гору, высота которой 5100 м. У подножия горы давление составляет 720 мм рт. ст. Какое давление будет на вершине?

Решение:

При подъёме на 10,5 м давление снижается на 1 мм рт. ст.

1) Узнаем, на сколько мм. рт. ст. снизится давление при подъёме на эту гору. 5100:10,5=486 (на 486 мм рт. ст.)

2) Узнаем, каким будет давление на вершине. 720-486=234 (мм рт. ст.)

Ответ: На вершине будет давление в 234 мм рт. ст.

Задача 2

Определите, на какой высоте летит самолёт, если за бортом давление 450 мм рт. ст., а у поверхности Земли 750 мм рт. ст.

1) Определяем разность в давлении. 750-450=300 мм рт. ст. – столько раз по 10,5 метров поднялся самолёт.

2) Узнаем, на сколько метров поднялся самолёт. 10,5 Х 300 = 3150 (м)

Ответ: самолёт на высоте 3150 м.

Задача 3

У подножия холма барометр показывает давление – 761 мм рт. ст., а на вершине – 761 мм рт. ст. Чему равна высота холма?

Задача решается по тому же принципу, что и предыдущая.

1) 761-750=11 (мм рт. ст.)

2) 11 Х 10,5 = 115,5 (м)

Ответ: высота холма равна 115,5 м.

Атмосферное давление постоянно изменяется

Плотность воздуха зависит от температуры, температура же и является главной причиной изменения давления воздуха. Давление тёплого воздуха меньше, чем холодного. Это объясняется тем, что при нагревании воздух, как и все предметы, расширяется, его объём увеличивается и он перетекает в верхние слои на место менее нагретого воздуха, что приводит к уменьшению давления около земной поверхности.

На климатических и синоптических картах точки с одинаковыми показателями давления, приведённые к уровню моря, соединяют изолиниями, называемыми изобарами. Изобары бывают замкнутыми и незамкнутыми. Система замкнутых изобар с пониженным давлением в центре (Н) называется барическим минимумом, или циклоном. Система замкнутых изобар с повышенным давлением в центре (В) называется барическим максимумом, или антициклоном. Незамкнутые системы изобар – барический гребень, ложбина и седловина.

Все барические области делят на две группы: постоянные и сезонные (сохраняют характерные особенности давлений в течение определенного периода года).

Пояса давления на Земле

Давление на Земле распределяется зонально. В обобщённом виде эту зональность представляют в виде поясов:

на экваторе расположен пояс низкого давления – экваториальная депрессия;
к югу и северу от экватора до 30-40° широты – пояс повышенного давления;
на 60-70° с. и ю. ш. – пояса пониженного давления;
приполярные районы – пониженное давление.

Пояса атмосферного давления на Земле

На самом деле реальная картина распределения давления на поверхности земли гораздо сложнее.

Постоянные барические области

Постоянным остаётся экваториальный пояс пониженного давления, только смещая ось вслед за Солнцем. В июле она перемещается в Северное полушарие на 15-20° с. ш., в декабре – в Южное, на 5° ю. ш. Зимой над океаном и над сушей возникает сплошной пояс повышенного давления. Летом повышенное давление сохраняется над океанами, а над сушей образуется термическая депрессия и понижение давления. Постоянны и барические максимумы Антарктиды и Гренландии.

Над незамерзающими океанами и тёплыми течениями умеренной зоны и зимой и летом ярко выражены барические минимумы:

Исландский;
Алеутский.

Сезонные барические области

30-40° широты

Только зимой тут действительно наблюдается пояс высокого давления. Летом над материком оно становится низким, а над океанами, прогревающимися медленно, давление остаётся высоким и даже повышается. Другими словами барические максимумы в течение всего года здесь сохраняются только над океанами:

Северо-Атлантический;
Северо-Тихоокеанский;
Южно-Атлантический;
Южно-тихоокеанский;
Южно-Индийский.

Умеренные и субполярные

В умеренных и субполярных широтах северного полушария, где чередуются океаны и материки, давление над сушей и водой различное, особенно зимой. Над сушей летом – минимум, а зимой – максимум. Летом же во всём поясе давление пониженное. Зимой над охлаждёнными материками давление высокое, здесь возникают сезонные барические максимумы:

Азиатский, с центром над Монголией;
Северо-Американский (Канадский).

Суточное колебание давления атмосферы

Наблюдается и суточное колебание давления. Ночью наблюдается один максимум, а днём – один минимум. Дважды за сутки, утром и вечером, оно повышается и столько же раз понижается, после полуночи и после полудня.

Изменение давления в течение суток связано с температурой воздуха и зависит от её изменений. Годовые изменения зависят от нагревания материков и океанов в летний период и их охлаждения в зимнее время. Летом область пониженного давления создается на суше, а область повышенного давления над океаном.

Минимальная величина атмосферного давления – 641,3 мм рт.ст или 854 мб – была зарегистрирована над Тихим океаном в урагане «Ненси», а максимальная – 815,85 мм рт.ст. или 1087 мб – в Туруханске зимой. Максимальное давление в России зарегистрировано в Красноярском крае в 1968 г – 870 мм рт. ст.

Все барические системы оказывают большое влияние на воздушные течения, погоду и климат на значительных территориях. О вызываемых ими ветрах мы поговорим в следующий раз.

Тест для закрепления изученного материала

Источники:

Томилин А. Н., Теребинская Н. В. Для чего ничего? Очерки. /Л., «Дет. лит.», 1975.
Я. И. Перельман. Занимательные задачи и опыты. — М.: «Детская литература», 1972.
Физическая география: Справ. пособие для подгот. отд. вузов/Г. В. Володина, И. В. Душина, С. Г. Любушкина и др.; Под ред. К. В. Пашканга — М.: Высш. шк., 1991.
Тарасов Л. В. Атмосфера нашей планеты. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2012.
Савцов Т. М. Общее землеведение: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений — М.: Издательский центр «Академия», 2003
Дронов В. П. Землеведение. 5-6 кл.: Учебник/В. П. Дронов, Л. Е. Савельева. 5-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2015.
География 5-6 классы: учеб. для общеобразоват. учреждений / А. И. Алексеев, Е. К. Липкина, В. В. Николина и др.; Под ред А. И. Алексеева. — М.: Просвещение, 2012.

Вам будет интересно

Что такое атмосферное давление и как его измеряют?

Атмосферное давление влияет на вашу повседневную жизнь, осознаёте вы это или нет. На погодные условия и прогнозы во всем мире влияет атмосферное давление, но многие на самом деле не знают, что это такое. Изучив основы атмосферного давления, вы сможете лучше понять, как его измерять. Продолжайте читать, чтобы узнать больше.

Что такое атмосферное давление?

По сути, атмосферное давление — это сила, действующая в любой заданной точке на поверхности Земли за счет веса воздуха над этой точкой.Вкратце: воздух, окружающий Землю, создает атмосферное давление, и это давление определяется совокупным весом молекул воздуха. Молекулы воздуха на больших высотах имеют меньшее количество молекул, давящих на них сверху, и поэтому испытывают более низкое давление, в то время как более низкие молекулы имеют большую силу или давление, оказываемое на них молекулами, расположенными на них сверху, и более плотно упакованы вместе.

Когда вы поднимаетесь в горы или летите высоко на самолете, воздух становится тоньше, а давление ниже.Давление воздуха на уровне моря при температуре 59 ° F (15 ° C) равно одной атмосфере (Атм), и это базовое значение для определения относительного давления.

Атмосферное давление также называют барометрическим давлением, потому что оно измеряется с помощью барометра. Поднимающийся барометр указывает на повышение атмосферного давления, а падающий барометр указывает на снижение атмосферного давления.

Что вызывает изменения атмосферного давления?

Изменения давления воздуха вызваны разницей температуры воздуха над землей, а температура воздушной массы определяется ее местоположением.Например, воздушные массы над океанами обычно холоднее, чем над континентами. Разница температур воздуха порождает ветер и вызывает развитие систем давления. Ветер перемещает системы давления, и эти системы имеют тенденцию меняться, когда они проходят над горами, океанами и другими областями.

Французский ученый и философ 17-го века Блез Паскаль (1623–1662) обнаружил, что давление воздуха уменьшается с высотой и что изменения давления на уровне земли могут быть связаны с ежедневной погодой.Эти открытия используются для предсказания погоды сегодня.

Часто синоптики обращаются к областям с высоким или низким давлением, движущимся к определенным регионам, чтобы описать прогнозируемые условия для этих областей. Когда воздух поднимается в системах низкого давления, он охлаждается и часто конденсируется в облака и осадки, что приводит к штормам. В системах высокого давления воздух опускается к Земле и нагревается вверх, что приводит к сухой и ясной погоде.

Как изменение давления влияет на погоду

В общем, ртутный барометр может сообщить вам, будет ли в вашем ближайшем будущем ясное или грозовое небо или совсем небольшие изменения, основанные только на атмосферном давлении.

Вот несколько примеров того, как интерпретировать показания барометра:

Когда воздух сухой, прохладный и приятный, показания барометра повышаются.
В целом, повышение барометра означает улучшение погоды.
В общем, падение барометра означает ухудшение погоды.
Когда атмосферное давление внезапно падает, это обычно указывает на приближение шторма.
Когда атмосферное давление останется стабильным, погода, скорее всего, не изменится немедленно.

Как измерить атмосферное давление с помощью барометра?

Считывание барометра просто, если вы знаете, на что указывают различные значения атмосферного давления. Чтобы понять ваш барометр и то, как меняется атмосферное давление, интерпретируйте показания следующим образом (обратите внимание на единицы измерения).

Высокое давление

Барометрическое значение выше 30,20 дюйма ртутного столба обычно считается высоким, а высокое давление ассоциируется с чистым небом и безветренной погодой.

Если показание превышает 30,20 дюйма рт. Ст. (102268,9 Па или 1022,689 мбар):

Повышение или постоянное давление означает сохранение хорошей погоды.
Медленно падающее давление означает хорошую погоду.
Быстро падающее давление означает пасмурную и теплую погоду.
Нормальное давление

Барометрические показания в диапазоне от 29,80 до 30,20 дюйма ртутного столба можно считать нормальным, а нормальное давление связано с устойчивой погодой.

Если показание падает между 29.80 и 30,20 дюйма рт. Ст. (100914,4–102268,9 Па или 1022,689–1009,144 мбар):

Повышение или постоянное давление означает, что текущие условия сохранятся.
Медленно падающее давление означает незначительное изменение погоды.
Быстро падающее давление означает, что вероятен дождь или снег, если он достаточно холодный.

Низкое давление

Барометрическое значение ниже 29,80 дюймов ртутного столба обычно считается низким, а низкое давление связано с теплым воздухом и ливнями.

Если показание ниже 29,80 дюйма рт. Ст. (100914,4 Па или 1009,144 мбар):

Повышение или устойчивое давление указывает на ясную и прохладную погоду.
Медленно падающее давление указывает на дождь.
Быстро падающее давление указывает на приближение шторма.

Если вы хотите измерить атмосферное давление прямо у себя дома, обратите внимание на широкий выбор барометров Maximum. А если у вас есть вопросы о вашем барометре или о том, как им пользоваться, не стесняйтесь обращаться к нам сегодня.

барометр | Национальное географическое общество

Атмосферное давление — индикатор погоды. Изменения в атмосфере, в том числе изменения атмосферного давления, влияют на погоду. Метеорологи используют барометры для прогнозирования краткосрочных изменений погоды.

Быстрое падение атмосферного давления означает, что прибывает система низкого давления.Низкое давление означает, что не хватает силы или давления, чтобы оттолкнуть облака или шторм. Системы низкого давления ассоциируются с пасмурной, дождливой или ветреной погодой. Быстрое повышение атмосферного давления вытесняет эту пасмурную и дождливую погоду, очищая небо и принося прохладный сухой воздух.

Барометр измеряет атмосферное давление в единицах измерения, называемых атмосферой или барами. Атмосфера (атм) — это единица измерения, равная среднему давлению воздуха на уровне моря при температуре 15 градусов по Цельсию (59 градусов по Фаренгейту).

Количество атмосфер уменьшается с увеличением высоты, потому что плотность воздуха ниже и оказывает меньшее давление. По мере уменьшения высоты плотность воздуха увеличивается, как и количество атмосфер. Барометры должны быть настроены на изменение высоты, чтобы получать точные показания атмосферного давления.

Типы барометров

Барометр ртутный

Ртутный барометр — старейший тип барометра, изобретенный итальянским физиком Евангелистой Торричелли в 1643 году.Торричелли провел свои первые барометрические эксперименты, используя трубку с водой. Вода относительно легкая по весу, поэтому пришлось использовать очень высокую трубку с большим количеством воды, чтобы компенсировать более тяжелый вес атмосферного давления.

Водяной барометр Торричелли имел высоту более 10 метров (35 футов) и возвышался над крышей его дома! Это странное устройство вызвало подозрения у соседей Торричелли, которые думали, что он причастен к колдовству. Чтобы сделать свои эксперименты более секретными, Торричелли пришел к выводу, что он может создать барометр гораздо меньшего размера, используя ртуть, серебристую жидкость, которая весит в 14 раз больше воды.

У ртутного барометра есть стеклянная трубка, закрытая сверху и открытая снизу. На дне пробирки находится лужа ртути. Ртуть находится в круглой неглубокой посуде, окружающей трубку. Ртуть в трубке сама приспособится к атмосферному давлению над тарелкой. По мере увеличения давления ртуть поднимается по трубке. Трубка помечена серией измерений, которые позволяют отслеживать количество атмосфер или баров. Наблюдатели могут определить давление воздуха, посмотрев на точку остановки ртути на барометре.

Барометр-анероид

В 1844 году французский ученый Люсьен Види изобрел барометр-анероид. Барометр-анероид имеет герметичную металлическую камеру, которая расширяется и сжимается в зависимости от атмосферного давления вокруг него. Механические инструменты измеряют, насколько камера расширяется или сжимается. Эти измерения совпадают с атмосферой или столбиками.

Барометр-анероид имеет круглый дисплей, который показывает текущее количество атмосфер, как часы.Одна рука движется по часовой стрелке или против часовой стрелки, чтобы указать текущее количество атмосфер. Термины «шторм», «дождь», «перемены», «ясный» и «сухой» часто пишутся над цифрами на циферблате, чтобы людям было легче интерпретировать погоду. Барометры-анероиды постепенно вытеснили ртутные барометры, потому что они были проще в использовании, дешевле покупать и легче транспортировать, поскольку в них не было жидкости, которая могла пролиться.

Некоторые барометры-анероиды используют механический инструмент для отслеживания изменений атмосферного давления в течение определенного периода времени.Эти барометры-анероиды называются барографами. Барографы — это барометры, подключенные к иглам, которые делают отметки на рулоне соседней миллиметровой бумаги. Барограф записывает количество атмосфер по вертикальной оси и единицы времени по горизонтали. Инструмент отслеживания барографа будет вращаться, как правило, один раз в день, неделю или месяц. Пики на графике показывают, когда давление воздуха было высоким или низким, и как долго эти системы давления прослужили. Например, сильный шторм будет отображаться на барографе как глубокий и широкий провал.

Цифровые барометры

Современные цифровые барометры измеряют и отображают сложные атмосферные данные более точно и быстро, чем когда-либо прежде. Многие цифровые барометры отображают как текущие барометрические показания, так и предыдущие показания за 1, 3, 6 и 12 часов в формате гистограммы, как на барографе. Они также учитывают другие показатели атмосферы, такие как ветер и влажность, чтобы делать точные прогнозы погоды. Эти данные архивируются и хранятся в барометре, а также могут быть загружены в компьютер для дальнейшего анализа.Цифровые барометры используются метеорологами и другими учеными, которым нужны актуальные атмосферные показания при проведении экспериментов в лаборатории или в полевых условиях.

Цифровой барометр сейчас является важным инструментом во многих современных смартфонах. Этот тип цифрового барометра использует данные атмосферного давления для получения точных показаний высоты. Эти показания помогают GPS-приемнику смартфона более точно определять местоположение, значительно улучшая навигацию.

Разработчики и исследователи также используют возможности краудсорсинга смартфонов, чтобы делать более точные прогнозы погоды.Такие приложения, как PressureNet, автоматически собирают барометрические измерения от каждого из своих пользователей, создавая обширную сеть атмосферных данных. Эта сеть передачи данных упрощает и ускоряет отображение штормов по мере их развития, особенно в районах с небольшим количеством метеостанций.

Что такое барометрическое давление?

Проще говоря, барометрическое давление — это измерение давления воздуха в атмосфере, в частности, измерение веса, оказываемого молекулами воздуха в данной точке на Земле.Атмосферное давление постоянно меняется и всегда разное в зависимости от того, где происходит считывание.

Среднее барометрическое давление на уровне моря обычно обозначается как 14,7 фунтов на квадратный дюйм (PSI) . Однако это всего лишь средний показатель. На самом деле барометрическое давление в разных частях мира варьируется, особенно на возвышенностях, где атмосферное давление намного ниже, чем на уровне моря. Фактически, на высоте 18 000 футов молекул воздуха на 50% меньше, чем на уровне моря.Один из способов определения высоты полета самолета — измерение атмосферного давления. Высотомеры могут считывать давление воздуха относительно откалиброванного показания на земле и преобразовывать эту информацию в показания в футах или метрах.

Атмосферное давление также меняется с погодой — точнее, погода изменяется с изменениями атмосферного давления. Возможность измерять и анализировать небольшие изменения атмосферного давления помогает метеорологам отслеживать погоду и предсказывать штормы.Фактически, Национальная метеорологическая служба (NWS) управляет большим массивом буев с данными через Тихий и Атлантический океаны для выполнения этой функции. Возможность точно считывать и передавать данные об изменениях давления с этих станций имеет решающее значение для отслеживания крупных штормовых систем, таких как ураганы и тайфуны.

SETRA BLOG: Что такое буй данных?

Хотя стандартное давление на уровне моря измеряется в фунтах на квадратный дюйм, барометрическое давление обычно измеряется либо в дюймах ртутного столба (дюйм рт. Ст. Или «рт. Ст.), Либо в миллибарах.Национальная метеорологическая служба использует ртуть для измерения приземного давления воздуха, хотя большинство ученых обычно предпочитают использовать гектор паскали (гПа) в качестве стандартной единицы. Традиционно барометры строились из стеклянных колонн, заполненных жидкой ртутью; изменения атмосферного давления будут отражаться, когда уровень ртути повысится или снизится относительно ближайшего эталона.

Многие бытовые барометры сделаны из стеклянных трубок, заполненных жидкостью, или имеют вид типичного индикатора часового типа.Однако барометры для промышленного использования или для использования на метеостанциях представляют собой емкостные преобразователи давления. Эти датчики чрезвычайно чувствительны и точны — до 0,02% полной шкалы. Основным преимуществом емкостных датчиков является их способность преобразовывать показания давления в аналоговый электрический сигнал, что является идеальным решением для аванпостов, которым необходимо передавать информацию о атмосферном давлении обратно в центральное место.

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы узнать больше об инструментах, используемых для измерения атмосферного давления.

Атмосферное давление | Единицы измерения Wiki

суточный (суточный) ритм атмосферного давления на севере Германии (черная кривая — атмосферное давление)

Атмосферное давление — это давление над любой областью земной атмосферы, вызванное весом воздуха. Стандартное атмосферное давление ( атм, ) обсуждается в соответствующем разделе.

На воздушные массы влияет общее атмосферное давление внутри массы, создавая области высокого давления (антициклоны) и низкого давления (депрессии).

По мере увеличения высоты над уровнем моря находится меньше молекул воздуха. Следовательно, атмосферное давление уменьшается с увеличением высоты. Следующее соотношение является приближением первого порядка:

http://upload.wikimedia.org/math/5/9/4/5947a290b4faffdd30f576dd60f53366.png

, где P — давление в паскалях, а h — высота в метрах. это показывает, что преша на высоте 31 км составляет около 10 ^(5-2) Па = 1000 Па, или 1% от этого значения на уровне моря ¹.

Столб воздуха с поперечным сечением 1 квадратный дюйм, измеренный от уровня моря до верхних слоев атмосферы, будет весить приблизительно 14,7 фунта. Столб воздуха размером 1 м ² будет весить около 100 килоньютон. Смотрите плотность воздуха.

Стандартное атмосферное давление [править | править источник]

Стандартное атмосферное давление или «стандартная атмосфера » (1 атм ) определяется как 101,325 килопаскалей (кПа). Это определение используется для пневмоэнергетики (ISO R554), а также в аэрокосмической (ISO 2533) и нефтяной (ISO 5024) отраслях.

В 1985 году ИЮПАК рекомендовал, чтобы стандартное атмосферное давление составляло 100 000 Па = 1 бар = 750 торр. Такое же определение используется в производстве компрессоров и пневматических инструментов (ISO 2787). [1] (см. Также Стандартные температура и давление)

Это также может быть указано как:

Это «стандартное давление» является чисто произвольной репрезентативной величиной давления на уровне моря, а реальное атмосферное давление варьируется от места к месту и от момента к моменту во всем мире.

Среднее давление на уровне моря (MSLP или QFF) [править | править источник]

Среднее давление на уровне моря (MSLP или QFF) — это давление на уровне моря или (при измерении на заданной высоте на суше) давление станции, приведенное к уровню моря, принимая изотермический слой при температуре станции.

Это давление, обычно указываемое в сводках погоды по радио, телевидению и в газетах. Когда барометры в доме настроены на соответствие местным сводкам погоды, они измеряют давление, приведенное к уровню моря, а не фактическое местное атмосферное давление.

Понижение до уровня моря означает, что нормальный диапазон колебаний давления одинаков для всех. Давления, которые считаются высоким давлением или низким давлением , не зависят от географического положения. Это делает изобары на карте погоды значимым и полезным инструментом.

В США [править | править источник]

В США расход сжатого воздуха часто измеряется в «стандартных кубических футах» в единицу времени, где «стандарт» означает эквивалентное количество воздуха при стандартной температуре и давлении.Однако эта стандартная атмосфера определяется несколько иначе: температура = 68 ° F (20 ° C), плотность воздуха = 0,075 фунт / фут³ (1,20 кг / м³), высота = уровень моря, а относительная влажность = 0%. В индустрии кондиционирования воздуха стандартом часто является температура = 32 ° F (0 ° C). Для природного газа в нефтяной промышленности используется стандартная температура 60 ° F (15,6 ° C).

В авиации [править | править источник]

Настройка высотомера в авиации, устанавливаемая либо QNH, либо QFE, представляет собой еще одно атмосферное давление, пониженное до уровня моря, но метод этого снижения немного отличается.См. Высотомер.

Настройка барометрического высотомера QNH , при которой высотомер будет считывать высоту аэродрома при нахождении на аэродроме. В температурных условиях ISA высотомер будет показывать высоту над средним уровнем моря в непосредственной близости от аэродрома

QFE барометрическая установка высотомера, которая заставит высотомер показывать ноль, когда он находится на опорной точке конкретного аэродрома (обычно взлетно-посадочной полосы). порог). В температурных условиях ISA высотомер будет показывать высоту над точкой отсчета в районе аэродрома.

Среднее давление на уровне моря составляет 1013,25 гПа (мбар) или 29,921 дюйма ртутного столба (дюймы ртутного столба). В сводках погоды для авиации (METAR) QNH передается по всему миру в миллибарах или гектопаскалях, за исключением США и Канады, где он указывается в дюймах (или сотых долях дюйма) ртутного столба. (Соединенные Штаты также сообщают о давлении на уровне моря SLP, которое понижается до уровня моря другим методом, в разделе примечаний, а не в международной части кода, в гектопаскалях или миллибарах.В государственных метеорологических сводках Канады давление на уровне моря указывается в килопаскалях, в то время как стандартная единица давления Министерства окружающей среды Канады — гектопаскаль.) В коде погоды все, что нужно, — это три цифры, десятичные точки и одна или две старшие цифры опускаются : 1013,2 мбар или 101,32 кПа передается как 132; 1000,0 мбар или 100,00 кПа передается как 000; 998,7 мбар или 99,87 кПа передается как 987; и т.д. Самое высокое давление на уровне моря на Земле наблюдается в Сибири, где Сибирский антициклон часто достигает давления на уровне моря выше 1032.0 мбар. Самое низкое измеряемое давление на уровне моря находится в центрах ураганов (тайфуны, багуи).

Изменение атмосферного давления [править | править источник]

Ураган Вильма , 19 октября 2005 г. — 88,2 кПа в глазу

Атмосферное давление на Земле сильно различается, и эти колебания важны для изучения погоды и климата. См. «Система давления», чтобы узнать о влиянии колебаний давления воздуха на погоду..

Интуитивное ощущение атмосферного давления в зависимости от высоты воды [править | править источник]

Атмосферное давление часто измеряется ртутным барометром, а высота около 760 мм (30 дюймов) ртутного столба часто используется, чтобы показать, сделать видимым и проиллюстрировать (и измерить) атмосферное давление. Однако, поскольку ртуть не является веществом, с которым люди обычно контактируют, вода часто предоставляет более интуитивный способ концептуализировать величину давления в одной атмосфере.

Одна атмосфера (101,325 кПа или 14,7 фунт-силы / дюйм²) — это величина давления, при которой вода может поднять примерно 10,3 м (33,9 фута). Так, водолаз на глубине 10,3 метра под водой в пресноводном озере испытывает давление около 2 атмосфер (1 атм для воздуха и 1 атм для воды).

Военный стандарт Министерства обороны США 810E
Берт, Кристофер С. (2004). Экстремальная погода, руководство и книга рекордов . W. W. Norton & Company ISBN 0393326586
U.S. Standard Atmosphere, 1962, , Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия, 1962.
Стандартная атмосфера США, 1976 , Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия, 1976 год.

9.4: Измерение давления — Химия LibreTexts

Атмосферное давление действует в во всех направлениях , а не только вниз, на любой заданной высоте. Вы можете показать это с помощью простого трюка для вечеринки, который позволяет перевернуть чашку воды, не пролив ни капли.

Видео выше, безусловно, имеет большое значение для демонстрации того, что воздух оказывает давление во всех направлениях, но как нам измерить это давление? Ниже вы видите барометр, который представляет собой устройство для измерения давления, изобретенное давным-давно и используемое до сих пор. Чтобы узнать, как это работает, читайте дальше.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \) Ртутный барометр. (a) Трубка, заполненная Hg (l), закрывается пробкой и опускается в стакан с ртутью. (b) Когда пробка удалена, ртуть вытекает из трубки до тех пор, пока атмосферное давление (в точке A) не уравновесит давление столба ртути (в точке B).Область C над ртутью в трубке представляет собой почти идеальный вакуум с нулевым давлением. Следовательно, давление столба ртути высотой h равно атмосферному давлению.

Барометры измеряют давление довольно косвенным образом, используя вытеснение жидкости, чтобы определить, какое давление приложено. Перевернутая трубка (см. Выше) помещается в стакан, наполненный жидкостью (часто ртутью или водой). Давление воздуха оказывает давление на жидкость в стакане, заставляя ее подниматься в трубку.Количество жидкости, поднимающейся в трубку, можно измерить (обычно по высоте) и сравнить, что дает нам сопоставимые и повторяемые измерения.

Подводя итог, можно сказать, что максимальная высота жидкости, на которую может воздействовать атмосферное давление, является мерой давления. Оказывается, столб воды высотой около 10 м (более 30 футов) может удерживаться земной атмосферой. Эту высоту было бы неудобно измерять в лаборатории, поэтому вместо нее используется более плотная жидкость — ртуть.Ртутный барометр, устройство для измерения атмосферного давления, показано на рисунке \ (\ PageIndex {1} \).

Еще один инструмент измерения — манометр, изображенный ниже. У манометра есть колба (изображенная ниже в виде гигантского круга) с известным давлением. Отрезок трубки, соединенный с шаром, заполнен жидкостью, в данном случае ртутью. Конец трубки открыт для атмосферы, которая оказывает давление на ртуть. Давление внутри колбы оказывает давление с другой стороны.

Если атмосферное давление больше внутреннего давления, манометр будет выглядеть как на втором изображении. Если атмосферное давление меньше внутреннего давления, то манометр будет выглядеть как на первом изображении. Если давление одинаковое, уровни будут одинаковыми с каждой стороны. Разницу в высоте между двумя сторонами можно измерить количественно, обеспечивая измерение давления.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \) Использование ртутного манометра.а) измерение давления выше атмосферного; (б) измерение давления ниже атмосферного. P _A = атмосферное давление, P _Hg = давление ртутного столба; P _газ = давление ограниченного газа.

Хотя Паскаль является принятой единицей давления в системе СИ, в Соединенных Штатах он еще не получил широкого распространения. Следовательно, нужно также быть знакомым с атмосферой. Атмосфера удобна еще и потому, что 1.000 атм почти равно атмосферному давлению, которое каждый из нас испытывает каждый день своей жизни.Это дает конкретную ссылку, с которой можно сравнивать другие давления. По этим причинам мы обычно будем использовать атмосферу в качестве единицы давления до конца этой главы. Тем не менее, есть ряд случаев, когда использование Паскаля дает существенное представление о поведении газа. В таких случаях мы будем использовать более новую международно признанную единицу.

Пример \ (\ PageIndex {1} \): атмосферное давление

Барометр построен, как показано на рисунке 1.{-2} = 101,33 \ text {кПа} \)

Предыдущий пример показывает, что ртутный столбик высотой 760,0 мм и площадью 1 000 см ² создает давление 101,33 кПа (1 атм). Также можно показать, что только высота ртутного столба влияет на его давление. Для большего поперечного сечения имеется большая масса ртути и, следовательно, большая сила, но она действует на большую площадь, оставляя неизменной силу на единицу площади. По этой причине удобно измерять давление газов по высоте ртутного столба, который может поддерживаться.То есть, мы могли бы указать атмосферное давление в Примере 1 как 760 мм рт. Ст. Вместо 101,3 кПа или 1000 атм. Полезно помнить, что \ (760 \ text {mmHg} = 1.000 \ text {atm} = 101.3 \ text {кПа} \) Давление газа в баллоне часто измеряется относительно атмосферного давления с помощью манометра. Это U-образная трубка, содержащая ртуть и соединяющая емкость с воздухом (рис. 2).

Пример \ (\ PageIndex {2} \): Давление

Ртутный манометр используется для измерения давления газа в колбе.Как показано на Рисунке 2 b , уровень ртути выше в рукаве, соединенном с колбой, но разница в уровнях составляет 43 мм. Атмосферное давление 737 мм рт. Рассчитайте давление в баллоне ( a ) в миллиметрах ртутного столба; ( b ) в килопаскалях; и ( c ) в атмосферах.

Решение

а) \ (P_ {газ} + P_ {Hg} = P_ {A} \)

\ (P_ {газ} = P_ {A} — P_ {Hg} \)

\ (P_ {gas} = 737 \ text {mmHg} — 43 \ text {mmHg} = 694 \ text {mmHg} \)

б) \ (P_ {газ} = \ text {694 мм рт. Ст.} \ Times \ text {} \ frac {\ text {101} \ text {.3 кПа}} {\ text {760 мм рт. Ст.}} = \ Text {92} \ text {0,5 кПа} \) c) \ (P_ {gas} = \ text {694 мм рт. Ст.} \ Times \ text {} \ frac {\ text {1 атм}} {\ text {760 мм рт. Ст.}} = \ Text {0} \ text { 0,913 атм} \)

Обратите внимание, что, по сути, той же процедуры достаточно для преобразования миллиметров ртутного столба в килопаскали или атмосферу. Лабораторные измерения обычно производятся в миллиметрах ртутного столба, но дальнейшие вычисления почти всегда более удобны, если используются килопаскали или атмосфера.

Как барометры измеряют давление воздуха

Барометр — это широко используемый метеорологический прибор, который измеряет атмосферное давление (также известное как давление воздуха или барометрическое давление) — вес воздуха в атмосфере.Это один из основных датчиков, входящих в состав метеостанций.

Хотя существует множество типов барометров, в метеорологии используются два основных типа: ртутный барометр и барометр-анероид.

Как работает классический ртутный барометр

Классический ртутный барометр представляет собой стеклянную трубку высотой около 3 футов с одним открытым концом и запечатанным другим концом. Трубка заполнена ртутью. Эта стеклянная трубка перевернута в контейнере, называемом резервуаром, который также содержит ртуть.Уровень ртути в стеклянной трубке падает, создавая вакуум наверху. (Первый барометр такого типа был изобретен итальянским физиком и математиком Евангелистой Торричелли в 1643 году.)

Барометр работает, уравновешивая вес ртути в стеклянной трубке с атмосферным давлением, подобно весам. Атмосферное давление — это, по сути, вес воздуха в атмосфере над резервуаром, поэтому уровень ртути продолжает изменяться до тех пор, пока вес ртути в стеклянной трубке не станет в точности равным весу воздуха над резервуаром.После того, как они остановились и уравновесились, давление регистрируется путем «считывания» значения на высоте ртути в вертикальном столбце.

Если вес ртути меньше атмосферного давления, уровень ртути в стеклянной трубке повышается (высокое давление). В областях с высоким давлением воздух опускается к поверхности земли быстрее, чем может вытекать в окружающие области. Поскольку количество молекул воздуха над поверхностью увеличивается, появляется больше молекул, оказывающих силу на эту поверхность.При увеличении веса воздуха над резервуаром уровень ртути поднимается до более высокого уровня.

Если вес ртути больше атмосферного давления, уровень ртути падает (низкое давление). В областях с низким давлением воздух поднимается от поверхности земли быстрее, чем он может быть заменен воздухом, поступающим из окружающих областей. Поскольку количество молекул воздуха над областью уменьшается, остается меньше молекул, оказывающих силу на эту поверхность.При уменьшении веса воздуха над резервуаром уровень ртути падает до более низкого уровня.

Меркурий против Анероида

Мы уже изучили, как работают ртутные барометры. Однако один «минус» их использования заключается в том, что они не самые безопасные (в конце концов, ртуть — очень ядовитый жидкий металл).

Барометры-анероиды более широко используются как альтернатива «жидкостным» барометрам. Барометр-анероид, изобретенный в 1884 году французским ученым Люсьеном Види, напоминает компас или часы.Вот как это работает: внутри барометра-анероида находится небольшой гибкий металлический ящик. Поскольку из этого ящика откачивается воздух, небольшие изменения внешнего давления воздуха заставляют его металл расширяться и сжиматься. Движения расширения и сжатия приводят в движение механические рычаги внутри, которые перемещают иглу. Поскольку эти движения перемещают стрелку вверх или вниз по круговой шкале барометра, изменение давления легко отображается.

Барометры-анероиды чаще всего используются в домашних условиях и в небольших самолетах.

Барометры сотового телефона

Независимо от того, есть ли у вас барометр дома, в офисе, на лодке или в самолете, скорее всего, ваш iPhone, Android или другой смартфон имеет встроенный цифровой барометр! Цифровые барометры работают как анероид, за исключением того, что механические части заменяются простым датчиком давления. Итак, почему в вашем телефоне есть датчик, связанный с погодой? Многие производители включают его для улучшения измерений высоты, предоставляемых службами GPS вашего телефона (поскольку атмосферное давление напрямую связано с высотой).

Если вы помешаны на погоде, вы получите дополнительное преимущество в виде возможности обмениваться данными о атмосферном давлении и краудсорсингом данных о давлении воздуха с множеством других пользователей смартфонов через постоянное подключение к Интернету и погодные приложения вашего телефона.

Миллибары, дюймы ртутного столба и паскали

Атмосферное давление может быть указано в любой из следующих единиц измерения:

Дюйм ртутного столба (inHg) — используется в основном в США.
Миллибар (мб) — используется метеорологами.
Паскали (Па) — единица давления в системе СИ, используемая во всем мире.
Атмосфера (Атм.) — Давление воздуха на уровне моря при температуре 59 ° F (15 ° C)

При преобразовании между ними используйте следующую формулу: 29,92 дюйма рт. Ст. = 1,0 Атм = 101325 Па = 1013,25 мб

Под редакцией Тиффани Минс

Атмосферное давление — Netatmo

Когда мы говорим о погоде, в основном речь идет о температуре, уровне влажности и измерении интенсивности дождя.Однако есть еще одна важная часть данных, которая влияет на прогнозы погоды и используется для прогнозирования как изменений температуры, так и скорости ветра: атмосферное давление . Это давление и механизм его влияния на погоду сложно измерить. Ниже приведены несколько указателей, которые помогут вам понять, что такое атмосферное давление , как его измерять и насколько это важно в метеорологии.

Что такое атмосферное давление? В науке атмосферное давление — это вес, который воздух оказывает на атмосферу Земли.Когда мы говорим об атмосферном давлении , мы, следовательно, говорим о давлении, оказываемом в данной точке столбом воздуха, идущим от земли в этой точке к верхним слоям атмосферы.

Вот почему, чем выше высота, тем ниже давление: поскольку количество воздуха меньше, атмосферное давление меньше. На уровне моря среднее давление составляет 1013,25 гПа, и считается, что атмосферное давление падает в среднем на 1 гПа каждые 8 метров выше этой точки.Поэтому, когда мы говорим об атмосферном давлении , всегда необходимо учитывать высоту. Откройте для себя всю нашу продукцию

Как измеряется атмосферное давление? Атмосферное давление измеряется в паскалях (Па) или, точнее, в гектопаскалях (гПа), т. Е. Эквивалент 100 паскалей или 1 миллибар, как это использовалось ранее. Его измеряют с помощью прибора, называемого барометром. Первые устройства датируются 1644 годом и экспериментами Евангелисты Торричелли, которая разработала ртутный барометр.

Сегодня существует множество различных типов барометров для измерения атмосферного давления . Ртутные барометры сейчас встречаются редко, потому что они содержат ртуть, которая может быть опасной. Между тем, барометры-анероиды содержат капсулу, которая деформируется в соответствии с атмосферным давлением . Существуют также барометры с цифровым дисплеем, которые имеют циферблат, и барографы, которые переносят изменения давления на миллиметровую бумагу или экран (в цифровых версиях).

Измерение давления и высоты

Поскольку высота влияет на измеряемое атмосферное давление , чтобы иметь возможность использовать записанные данные и сравнивать цифры, важно учитывать их на уровне моря.Таким образом, барометры калибруются для индикации давления на уровне моря, то есть значения, которое было бы измерено, если бы устройство находилось на нулевой высоте. Это позволяет анализировать давление независимо от высоты, на которой оно регистрируется. Метеостанция также может быть использована для измерения атмосферного давления . Оснащенный датчиком давления, это устройство может показывать уровень давления на нулевой высоте. Эта информация полезна для профессионалов и любителей погоды, чтобы анализировать изменения давления во времени и составлять прогнозы погоды.

Почему мы измеряем атмосферное давление?

Давление и прогнозы погоды

В метеорологии важно знать атмосферное давление и его вариации. Вот почему метеостанции имеют барометр и измеряют давление, а также регистрируют внешнюю температуру с помощью термометра, относительную влажность и абсолютную влажность с помощью гигрометра и скорость ветра с помощью датчика ветра. Эти три датчика необходимы для составления всеобъемлющих и надежных прогнозов погоды.

Наблюдение за давлением является важным показателем: в регионах с умеренным климатом в среднем давление составляет от 950 до 1050 гПа, хотя оно может меняться очень быстро. Вообще говоря, быстрое падение атмосферного давления указывает на плохую погоду (осадки и ветер), в то время как высокое давление указывает на стабильную и в целом приятную погоду с чистым небом. Когда давление низкое, ниже 1010 гПа, это называется депрессией или условиями низкого давления. Между тем, когда давление превышает 1020 гПа, это называется антициклоническими или антициклоническими условиями.

Атмосферное давление карты

Поэтому специалисты по погоде отслеживают изменения температуры так же внимательно, как изменения атмосферного давления . Мало того, что измерение давления указывает на общую краткосрочную тенденцию, запись давления в более крупном масштабе позволяет нам создавать карты атмосферного давления и . Этот тип карты, также называемой изобарической картой или картой погодного фронта, показывает линии равного давления, известные в метеорологии как «изобары».Эти карты позволяют метеорологам отслеживать центры событий (антициклоны или депрессии).

Поскольку разница давления между двумя точками (горизонтальный градиент давления) вызывает смещение воздуха на высоте, карты давления используются для определения направления ветра, а также скорости. Проще говоря, ветер — это следствие вытеснения воздуха из области высокого давления в область низкого давления. Чем ближе друг к другу изобары на карте, тем выше скорость ветра.

Выявление областей схожего давления на карте также может выделить фронты, т.е.е. области, где встречаются воздушные массы с различными характеристиками (будь то давление, температура или влажность). Есть теплые фронты, холодные фронты, фронты окклюзии, стационарные фронты и линии нестабильности. Все эти данные используются для подготовки среднесрочных прогнозов погоды.

РубрикаРазное