Давление атмосферы
В-третьих, на распределение давления влияет характер земной поверхности. Разные ее участки: суша или океан, лес или пустыня — нагреваются и остывают по-разному. Поэтому в одно и то же время давление над ними разное (рис. 99).
Летом суша нагревается быстро, и над ней образуется низкое давление. В океане вода нагревается медленнее. Воздух над ним летом холоднее, чем над сушей, а давление выше. Зимой суша быстро остывает, и над ней устанавливается высокое давление. Океан же медленно отдает тепло. Над ним зимой более высокая температура воздуха и более низкое давление.
Распределение давления на поверхности Земли
Как вы уже знаете, температура воздуха уменьшается по направлению от экватора к полюсам. Близ экватора воздух сильно нагревается, расширяется и поднимается вверх. Поэтому образуется низкое давление. Вокруг полюсов из-за низких температур воздух тяжелый. Он опускается вниз, и давление становится высоким (рис. 100).
Вопросы и задания
1. Где больше атмосферное давление — на уровне моря, в глубине шахты или на вершине горы?
2. Как давление зависит от температуры воздуха?
3. Как изменяется давление над сушей и над океаном летом и зимой?
4. Почему вдоль экватора атмосферное давление пониженное, а над полюсами — повышенное?
Источник
Атмосферное давление
Давление, температура и плотность — важнейшие характеристики любого газа, в том числе и воздуха, составляющего атмосферу. Любой газ, заключённый в сосуд, давит на его стенки. Это происходит потому, что молекулы газа двигаются и создают давление — действуют с определённой силой на стенки сосуда. Когда температура повышается, а объём газа не меняется, скорость движения молекул увеличивается и давление растёт.
На стены комнаты, в которой мы находимся, тоже давит воздух. Если комната не очень плотно закрыта и воздух поступает через окна и щели, давление внутри и снаружи легко выравнивается. Поэтому давление внутри комнаты почти не отличается от давления под открытым небом. Если вообразить какой-то объём воздуха внутри атмосферы, то и его со всех сторон тоже будут «бомбардировать» молекулы газов, находящиеся вне этого объёма. Получается, что в любой точке атмосферы или на земной поверхности имеется определённая величина атмосферного давления, равная весу вышележащего столба воздуха.
Атмосферное давление выражают в граммах на см2 или в килограммах на м2. На уровне моря давление воздуха составляет около 1 кг 33 г на 1 см2. Представьте, что вы загораете на морском берегу, растянувшись на песке. Если площадь вашего тела примерно равна 1 м2, то воздух давит на вас с силой около 10 тонн! Но человек, как и любой другой организм, не чувствует этого, поскольку атмосферное давление уравновешивается внутренним.
С высотой давление уменьшается. Например, на высоте 5 км оно почти в 2 раза ниже, чем на уровне моря, а на уровне 10 км — почти в 4 раза.
Атмосферное давление измеряют с помощью ртутного барометра, в котором давление столба ртути уравновешивается атмосферным давлением. Запаянную с одного конца стеклянную трубочку опускают свободным концом в сосуд с ртутью. Столбик ртути поднимается и опускается в зависимости от изменения давления воздуха на открытую ртуть в сосуде. По специальной шкале определяют величину атмосферного давления. Среднее давление на уровне моря около 760 мм ртутного столба.
В барометрах-анероидах давление измеряют, основываясь на деформациях пустой металлической коробочки. Упругие стенки коробочки реагируют на изменения атмосферного давления, а соединённая с ними стрелка показывает величину давления. Атмосферное давление измеряют также в миллибарах и гектопаскалях.
Воздух находится в постоянном движении, его масса над определённой точкой поверхности непрерывно меняется, давление повышается там, где воздуха становится больше, и понижается там, откуда воздух уходит. Главная причина движения воздуха — изменение его температуры. Нагреваясь от поверхности Земли, воздух расширяется и поднимается вверх, растекаясь в стороны, в результате у поверхности Земли давление понижается. Охлаждаясь над холодной поверхностью, воздух уплотняется и опускается вниз; в верхних слоях плотность уменьшается, и туда устремляется воздух со стороны. Количество воздуха увеличивается, и давление над холодной поверхностью возрастает.
Широтная зональность атмосферного давления
В целом на земном шаре формируется несколько поясов атмосферного давления. На экваторе, интенсивно нагреваемом Солнцем, оно постоянно понижено. Здесь нагретый от земной поверхности воздух поднимается и растекается к тропическим широтам. На высоте он охлаждается, опускается вниз, создавая в тропиках области повышенного давления.
Над полюсами температура постоянно низкая, здесь холодный воздух опускается и уплотняется, в эти районы поступает воздух из умеренных широт. Над полюсами устанавливается высокое давление, а над умеренными широтами — низкое.
Пояса высокого и низкого давления не распределяются над поверхностью Земли ровными полосами, потому что материки и океаны, по-разному поглощающие и отдающие солнечное тепло, располагаются на земном шаре неравномерно. К тому же земная ось наклонена к плоскости орбиты нашей планеты и полушария нагреваются неодинаково. Поэтому зоны атмосферного постоянно смещаются.
В умеренных широтах зимой над сушей воздух холоднее, чем над океаном (суша быстрее нагревается, но и быстрее остывает), поэтому давление над сушей выше, чем над океаном. Летом океан нагревается медленнее, и над сушей давление ниже, чем над океаном. В тропических широтах, где суша весь год теплее океана, такое смещение областей давления может и не наблюдаться. Во-вторых, смещение областей давления связано со смещением температур в Северном и Южном полушариях. В результате наклона земной оси летом области давления смещены к северу, зимой — к югу.
Атмосферное давление — это сила, с которой воздух давит на земную поверхность и на поверхность всех находящихся в нем тел, и она равна весу вышележащего столба воздуха. Высота атмосферного слоя различна: в горах она меньше, на уровне моря — выше. Соответственно, и давление в горах ниже чем на уровне моря. В среднем на уровне моря атмосферное давление равно 10334 кг на 1м2. Также атмосферное давление не является постоянным и зависит главным образом от изменений температуры и от восходящих и нисходящих потоков воздуха, связанных с общей циркуляцией воздуха в атмосфере. Нормальным атмосферным давлением называется давление, уравновешиваемое весом ртутного столба высотою 760 мм.
Читать онлайн
книги о тайнах и загадках истории, а также о необъяснимых явлениях на нашем сайте
Источник
Эта статья перенесена сюда!
Ветер – горизонтальное перемещение воздушных масс. Движение воздушных масс обусловлено особенностями барического поля в пределах которого наблюдается различное атмосферное давление.
Между температурой воздуха и атмосферным давлением существует следующая зависимость: чем выше tº, тем ниже атмосферное давление или чем ниже tº, тем выше атмосферное давление.
При нагревании воздуха, происходит его расширение, то есть увеличение объема и, как следствие, уменьшение веса единицы объема (за нее принят 1 кубический метр). При охлаждении воздуха наблюдается его уплотнения, вес единицы объема увеличивается.
Температура воздуха изменяется поширотно. Поэтому атмосферное давление, также изменяется поширотно.
В экваториальной полосе круглый год наблюдается очень большой приток солнечной энергии к земной поверхности — сильное ее нагревание — устойчивая высокая среднегодовая температура воздуха — низкое атмосферное давление . Экваториальный пояс пониженного атмосферного давления получил название экваториальная депрессия или экваториальный min .
В приполюсных областях полгода притока солнечной энергии вовсе не наблюдается, а другие полгода ее величина очень маленькая — земная поверхность охлаждена — температуры атмосферного воздуха очень низкие — воздух плотный, тяжелый — формируется область высокого атмосферного давления . Это область полярных антициклонов или max атмосферного давления . И экваториальный min и полярные max имеют термическое происхождение.
Температура воздуха помимо широты места зависит и от характера поверхности (вода или суша).
На побережьях крупных водоемов наблюдается разница атмосферного давления в течение суток:
- днем суша прогрета лучше водной массы — tº воздуха над сушей выше, чем над водой — перемещение воздушных масс с водоема на сушу;
- ночью суша остывает быстрее чем вода — tº воздуха на суше ниже, а атмосферное давление выше — ветер с суши в сторону водоема.
Таким образом, в течение суток направление ветра меняется 2 раза. Этот ветер получил название бриз .
На побережьях океанов, наблюдается сезонная разница атмосферного давления:
- летом суша прогрета лучше водной массы — tº воздуха над ней выше, а атмосферное давление ниже — ветер с океана на сушу;
- зимой водная масса остывает медленнее — tº воздуха над океаном выше, атмосферное давление ниже — ветер с суши в сторону океана.
В течение года направление ветра меняется 2 раза. Этот ветер получил название муссон . Эти ветры наиболее характерны для восточных побережий материков. Ярче всего они выражены на Тихоокеанском побережье Азии.
При нагревании воздуха происходит увеличение его объема и, как следствие, возникают конвективные, т.е. восходящие, потоки воздуха. Другими словами, в областях пониженного атмосферного давления наблюдается восходящее движение воздуха.
При охлаждении воздуха объем воздуха уменьшается и воздух устремляется вниз, т.е. для областей повышенного атмосферного давления характерно нисходящее движение воздуха.
Свободно перемещающиеся в горизонтальном направлении воздушные массы испытывают воздействие силы Кориолиса (центробежная сила, возникающая из-за вращения Земли вокруг своей оси).
Под ее действием происходит разворот (отклонение) воздушных масс от направления их перемещения – в северном полушарии вправо, в южном полушарии – влево.
Схема распределения давления и ветров на земном шаре
В области пониженного давления над экватором хорошо нагретые воздушные массы поднимаются (конвективные токи) и на высоте растекаются в сторону полюсов.
создавая у поверхности область высокого атмосферного давления, которая получила название – область повышенного атмосферного давления над 30 º или субтропический динамический антициклон (max) .
Из этой области повышенного атмосферного давления воздух (воздушные массы) растекаются в обе стороны: к экватору и в сторону полюсов.
Перемещение воздушных масс из области высокого атмосферного давления над 30-ыми широтами в область низкого атмосферного давления над экватором называют – пассатом .
Пассат – это постоянный ветер, сохраняющий свое направление в течение всего года. Направление пассата в северном полушарии – северо-восточное, в южном – юго-восточное (результат отклоняющего действия силы Кориолиса).
Из областей повышенного атмосферного давления над 30-ыми параллелями в обоих полушариях воздушные массы оттекают и в сторону полюсов. На направление их движение также оказывает влияние сила Кориолиса и к 40-50-м широтам воздушные массы начинают двигаться в западно-восточном направлении так образуется постоянный ветер умеренного пояса Западный перенос .
Из области высокого атмосферного давления над полюсами оттекают воздушные массы. Под действием силы Кориолиса направление их движения в северном полушарии – северо-восточное, в южном – юго-восточное (св/юв). Это постоянные веры высоких широт.
Область низкого давления над экватором лучше выражена над материками, хотя наблюдается и над океанами.
Область высокого давления над 30 о лучше выражена над океанами, ее центры получили свои собственные названия: Северо-Атлантический или Азорский max, Северо-Тихоокеанский или Гавайский max, Южно-Атлантический max, Южно-Тихоокеанский max, Южно-Индийский max. Пояса повышенного давления 30-х широт прослеживаются и над материками, четче в зимний период.
Характер циркуляции (горизонтальное и вертикальное движение воздушных масс) между экватором и тропиками доказано инструментально. А в умеренных и высоких широтах движение воздуха в высоких слоях тропосферы не отличается четко выраженным постоянством.
Области низкого атмосферного давления в умеренных широтах (40º – 50º с/ю ш.) четко выражены только в северном полушарии. Причем их образование связано с кольцами теплых океанических течений у о. Исландия (Исландский min) и у Алеутских островов (Алеутский min).
Планетарные области повышенного и пониженного атмосферного давления в течение года смещаются вслед за зенитальным положением Солнца. В июне, когда Солнце стоит в зените над северным тропиком, все пояса атмосферного давления смещается к северу, а в январе к югу. Поэтому возникают широтные пояса, где в течение года меняется характер воздушных потоков – это так называемые переходные пояса: субэкваториальные, субтропические, субарктический и субантарктический.
Субэкваториальная зона циркуляции наблюдается приблизительно между 5º и 19º северного и южного полушарий.
Летом соответствующего полушария экваториальная депрессия будет располагаться в районе 5º широты этого полушария, кроме, того все полушарие будет прогрето лучше, вследствие этого возникает разница атмосферного давления между полушариями и пассаты из другого полушария переходят через экватор.
Перешедшие в чужое полушарие пассаты получают название экваториальный муссон , а сила Кориолиса меняет их направление: с с-в на с-з, с ю-в на ю-з. Экваториальный муссон это ветер летнего сезона данного полушария.
Субтропическая зона циркуляции наблюдается приблизительно ме жду 30º и 40º широты в каждом полушарии.
Летом своего полушария в эту зону смещается центральная область субтропического антициклона, с ярко выраженными нисходящими токами воздуха. Зимой эта зона оказывается под воздействием западных ветров.
Субарктическая/субантарктическая циркуляционная зона (70-60º с/ю.ш.). Летом это зона оказывается под влиянием западных ветров, а зимой – постоянных ветров полярных областей (с-в в северном полушарии и ю-в в южном полушарии).
Прямое воздействие самих ветров в целом на климатические условия незначительно. Важнее их косвенное влияние – это характер воздушных масс, переносимых воздушными течениями.
- Зубащенко Е.М. Региональная физическая география. Климаты Земли: учебно-методическое пособие. Часть 1. / Е.М. Зубащенко, В.И. Шмыков, А.Я. Немыкин, Н.В. Полякова. – Воронеж: ВГПУ, 2007. – 183 с.
Источник