§24. Чому змінюється атмосферний тиск
Розум людини полягає не лише у знанні, а й у вмінні застосовувати ці знання.
Арістотель, давньогрецький науковець-енциклопедист
- У якому шарі атмосфери зосереджено 99,5 % атмосферного повітря?
- Як змінюється густина атмосферного повітря з висотою?
Що таке атмосферний тиск.
Ви вже знаєте, що нашу Землю огортає невидима повітряна «ковдра», яка простягається на кілька тисяч кілометрів і не має чіткої верхньої межі. Стовп повітря від поверхні Землі до верхньої межі атмосфери тисне на поверхню Землі із силою в середньому 1,033 кг/см2 (мал. 1). У техніці таку величину приймають за одиницю тиску й називають 1 атмосфера.
Силу, з якою повітря тисне на одиницю площі земної поверхні й на всі розташовані на ній тіла, називають атмосферним тиском.
У середньому поверхня людського тіла становить близько 1,5 м2. З’ясуйте, з якою силою тисне на нас повітря. Площа долоні дорівнює 60 см2. Обчисліть тиск, що чинить атмосфера на долоню.
Людина не відчуває атмосферного тиску, оскільки він урівноважується з її внутрішнім тиском.
Чи доводилося вам бачити, як вимірюють тиск у людини? З якою метою це роблять?
Для того щоб довести існування атмосферного тиску, проведіть експеримент.
Вам знадобляться: склянка, вода, аркуш паперу.
Наповніть склянку водою, накрийте аркушем паперу, притисніть рукою.
Переверніть і якийсь час тримайте в такому положенні. У цей час вода змочує папір, і він «приклеюється» до країв склянки.
Повільно заберіть руку і спостерігайте заявлений результат.
Зробіть висновок, давши відповідь на запитання: Що утворилося між дном склянки і поверхнею води?
Чим вимірюють атмосферний тиск.
Атмосферний тиск вимірюють приладом, який називається барометр (з гр. барос – «вага», «тиск», метрон – «міра»).
Дізнайтеся, хто винайшов прилад для вимірювання тиску. У яких одиницях його вимірюють?
Ще в ХVІІ столітті барометр винайшов італійський фізик Еванджеліста Торрічеллі (1608–1647), який вивчав властивості різних речовин. Якось він узяв скляну трубку метрової довжини, наповнив її ртуттю і запаяв один кінець. Потім незапаяний кінчик занурив у склянку з ртуттю. При цьому частина ртуті з трубки вилилася, а у верхньому, запаяному, її кінці утворилася порожнина без повітря. Це від того, здогадався вчений, що на поверхню ртуті, котра в склянці, тисне атмосфера – із силою, яка врівноважує тиск ртуті в трубці. Таким є головний принцип дії барометра. Якщо вздовж його трубки нанести мітки через кожний міліметр, то за висотою стовпчика ртуті в трубці можна визначити силу атмосферного тиску в певній точці в певну мить. Ось чому атмосферний тиск вимірюють у міліметрах ртутного стовпчика.
Барометри бувають двох видів: рідинний – ртутний і барометр-анероїд (мал. 2).
За допомогою ртутного барометра проводять найточніші вимірювання атмосферного тиску. Ртутний барометр громіздкий, а пари ртуті дуже небезпечні для людини. Тому для вимірювання атмосферного тиску використовують зручний, але менш точний прилад – барометр-анероїд. Основний його елемент – герметична металева коробочка з тонкими стінками, з якої викачано повітря. Коли тиск змінюється, стінки стискаються або розширюються, і металева пружина, прикріплена з одного боку до стінки, а з іншого – до механізму зі стрілкою, передає ці зміни на циферблат. На ньому – шкала в міліметрах ртутного стовпа (мм рт. ст.) і паскалях (Па).
Чому змінюється атмосферний тиск.
Ви вже знаєте, що атмосферний тиск вимірюють у міліметрах ртутного стовпа. Характеризуючи атмосферний тиск, використовують слова: високий (В) і низький (Н). Нормальним прийнято вважати атмосферний тиск на рівні моря при температурі повітря 0 °С, він становить 760 мм рт. ст. Якщо тиск менший, його вважають пониженим, якщо вищий – підвищеним.
Шестикласник запропонував проаналізувати дані вимірювання атмосферного тиску впродовж тижня. Ознайомившись із показниками, він заявив, що підвищений тиск спостерігався тричі. Чи погоджуєтеся ви з його думкою?
| День тижня | 1 день | 2 день | 3 день | 4 день | 5 день | 6 день | 7 день |
| Атмосферний тиск, мм рт. ст. | 788 | 748 | 758 | 763 | 788 | 785 | 760 |
Атмосферний тиск змінюється також упродовж доби. Це пов’язано зі зміною температури повітря. Під час нагрівання збільшується об’єм повітря, воно стає менш щільним – атмосферний тиск знижується. Зворотний процес відбувається при охолодженні: холодне повітря стискається, стає більш щільним, об’єм зменшується – атмосферний тиск зростає. Отже, при підвищенні температури повітря атмосферний тиск знижується, при зниженні – зростає. Тому добовий максимум тиску спостерігається вночі, а мінімум – після полудня.
Обговоріть, чому впродовж року на суходолі максимум тиску припадає на зиму, а мінімум – на літо.
Чому дим із заводських труб підіймається вгору? Що відбувалося б, якби він не підіймався, а накопичувався біля земної поверхні?
Як змінюється атмосферний тиск з висотою.
На земну поверхню тисне стовп атмосферного повітря, що розташовується над нею. Що менша висота цього стовпа, то меншим буде атмосферний тиск (мал. 3).
Отже, з висотою атмосферний тиск зменшується в середньому на 1 мм рт. ст. на кожні 10 м, або на 100 мм рт. ст. на кожні 1000 м (баричний ступінь). Тому за допомогою барометра можна визначити відносну висоту місцевості.
1. Визначте відносну висоту горба, якщо різниця в атмосферному тиску біля підніжжя і на вершині становить 6 мм.
2. Розгляньте малюнок 4. З’ясуйте:
- А. У якій точці атмосферний тиск буде найменший.
- Б. У якій точці атмосферний тиск буде найбільший.
Поясніть причину різниці атмосферного тиску в цих точках.
У групах обговоріть, як змінюється атмосферний тиск, коли настає: а) похолодання; б) потепління. Поясніть причини зміни атмосферного тиску зі зміною температури.
Географічні рекорди.
Найвищий атмосферний тиск зафіксовано 12 грудня 1968 року на півночі Сибіру. Тиск повітря на рівні моря досягав 1133,3 гПа. Найнижчий атмосферний тиск, що дорівнює 880 гПа, було зареєстровано в центрі урагану Джімбер у Тихому океані 12 вересня 1988 року.
Як зміни в атмосфері впливають на здоров’я людини.
Кожна третя доросла людина дуже чутлива до змін погоди. Дискомфорт від коливань погодних умов, магнітних бур, сонячної активності відчувають насамперед ті, хто страждає від захворювань серцево-судинної системи (мал. 5). Таких людей називають метео- або керосочутливими (гр. kerros – «погода»).
Вплив атмосферного тиску, температури навколишнього середовища, рівня вологості, швидкості вітру та багатьох інших чинників на організм людини вивчає наука біометрологія.
Оптимальне значення, за якого людина почувається найбільш комфортно, становить 760 мм рт. ст.
Різкі переходи між підвищеним і нормальним атмосферним тиском украй негативно позначаються на здоров’ї людини. Тому люди, які професійно займаються альпінізмом, можуть мати схильність до так званої гірської хвороби. Основною її причиною є нестача кисню в крові. Щоб запобігти цьому, альпіністи, підіймаючись високо в гори, беруть із собою запаси кисню.
Коротко про головне
- Атмосферний тиск – це сила, з якою повітря тисне на одиницю площі земної поверхні й на всі розташовані на ній тіла. Атмосферний тиск вимірюють не лише в міліметрах ртутного стовпчика, а й у гПа.
- Атмосферний тиск залежить від температури повітря та висоти місцевості.
- Атмосферний тиск вимірюють барометром. Нормальний атмосферний тиск становить 760 мм рт. ст.
- Різкі зміни атмосферного тиску негативно впливають на здоров’я людини.
Перевіряємо себе
1. Визначте області високого (В) і низького (Н) тиску за кліматичною картою атласу.
2. Чому на шкалі побутового барометра-анероїда низький тиск відповідає дощу та шторму, а високий – ясній та сухій погоді?
3. Яка висота гори, якщо біля підніжжя атмосферний тиск становить 750 мм рт. ст., а на вершині – 715 мм рт. ст.?
4. Визначте нормальний атмосферний тиск для своєї місцевості (з урахуванням її висоти над рівнем моря).
5. Оцініть свою роботу на уроці. Дайте відповіді на запитання:
- Наскільки виправдалися ваші очікування?
- Що не виправдалося і чому?
- Які знання та вміння вам знадобляться у повсякденному житті?
Користуючись інтернет-ресурсами, підготуйте повідомлення і доберіть світлини про «живих барометрів» свого краю. Разом у класі створіть лепбук «Живі барометри нашого краю».