少なくとも物理学のレッスンと天気予報のおかげで、誰もが気圧に精通しています。さらに、人への圧力の影響のニュアンスも重要です。
大気圧とは何ですか?
気圧 -これは、私たちの惑星のガス殻の圧力です。大気は、その中のすべてのオブジェクトと地球の表面に作用します。圧力は、単位面積あたりの大気中に働く力に対応します。
簡単に言うと、これは私たちの周りの空気が地球や物体の表面に作用する力です。大気圧の変化を追跡することにより、気象条件を他の要因と組み合わせて予測できます。
なぜ、なぜ大気圧が発生するのですか?
地球の大気とさまざまな気象現象を研究する専門家が、気団の動きを注意深く監視します。これは、特定の地域の気候条件に影響を与える主な要因です。これらの観察により、大気圧が発生する理由を理解することができました。
重力のせいです。多くの実験を通じて、空気は決して無重力ではないことが証明されました。一定の重量を持つ様々なガスで構成されています。したがって、地球の重力が空気に作用し、圧力の形成に寄与します。
興味深い事実:地球上のすべての空気(または地球の大気全体)の重量は51 x 1014 トン
世界中で、空気の質量は同じではありません。したがって、気圧のレベルも変動します。空気の質量がより大きい領域では、圧力が高くなります。空気が少ない場合(このような場合は希薄化とも呼ばれます)、圧力は低くなります。
なぜ大気の重量が変化するのですか?この現象の秘密は、空気塊の加熱にあります。実際には、空気の加熱は太陽光からはまったく発生せず、地球の表面によるものです。
その近くでは、空気が熱くなり、軽くなって上昇します。このとき、冷却されたストリームは重く、低くなります。このプロセスは進行中です。それぞれの気流には独自の圧力があり、その違いが風を引き起こします。
大気組成は圧力にどのように影響しますか?
大気には大量のガスが含まれています。ほとんどは窒素と酸素(98%)です。二酸化炭素、ネオン、アルゴンなどもあります。大気は、1〜2 kmの厚さの境界層から始まり、高度約10,000 kmの外気圏で終わり、そこで惑星間空間にスムーズに移動します。
大気の組成は、密度により圧力に影響を与えます。各コンポーネントには独自の密度があります。高さが高いほど、大気の層は薄くなり、密度は低くなります。これにより、圧力が低下する。
大気圧測定
国際単位系では、気圧はパスカル(Pa)で測定されます。ロシアでも、バー、水銀柱ミリメートル、およびそれらの派生物などの単位が使用されています。それらの使用は、圧力が測定される機器-水銀気圧計によるものです。 1 mmHgは約133 Paに相当します。
気圧計には2つのタイプがあります。
- 液体;
- 機械的(アネロイド気圧計)。
液体バロメーター 水銀でいっぱい。この装置の発明は、イタリアの科学者エヴァンジェリスタトリチェリの功績です。 1644年に、彼は容器、水銀、およびフラスコを使って、穴の開いた液体に落下する実験を行いました。
圧力が変化すると、水銀がフラスコ内で上昇または降下しました。スケール付きの最新の水銀バロメーターは最も正確であると考えられていますが、あまり便利ではないため、気象ステーションで使用されています。
より一般的な アネロイド気圧計。そのような装置の設計は、内部に希薄な空気を含む金属箱を提供します。圧力が低下すると、ボックスが拡張します。圧力が増加すると、ボックスは収縮し、取り付けられたスプリングに作用します。ばねが矢印を動かし、圧力レベルをスケールに表示します。
興味深い事実:標準圧力単位(および物理量の他の単位)があります。絶対圧力を可能な限り正確に表示する一次標準は、メンデレーエフ全ロシア計量研究所(サンクトペテルブルク)にあります。
人間の大気圧
通常の大気圧 -これは、海抜0度(緯度45度)の温度で760 mm Hgまたは101 325 Paです。さらに、大気は地表の各平方センチメートルに1.033 kgの力で作用します。高さ760 mmの水銀柱は、この空気柱の質量のバランスをとっています。
760 mmの指標も、実験中にTorricelliによって決定されました。彼はまた、フラスコが水銀で満たされると、上部にボイドが残ることに気づきました。その後、この現象は「トリセリウム空虚」と呼ばれました。その後、科学者は彼の実験の過程で真空-つまり、物質のない空間-を作成したことをまだ知りませんでした。
760 mmHgの標準圧力で、人は最も快適に感じます。以前のデータを考慮すると、空気は約16トンの力を持つ人を圧迫します。では、なぜこの圧力を感じないのでしょうか。
実は、体内にも圧力があります。人だけでなく、動物界の代表者も大気圧に順応しています。各器官は、与えられた力の影響下で形成され、発達しました。大気が身体に作用すると、この力は表面全体に均一に分散されます。したがって、圧力はバランスが取れており、私たちはそれを感じません。
大気圧の基準と気候の基準を混同しないでください。各地域には、特定の時期の独自の基準があります。たとえば、ウラジオストクの住民は幸運でした。年間平均気圧インジケーターが標準である761 mm Hgにほぼ等しいからです。
また、山岳地帯(チベットなど)にある集落では、気圧は413 mmHgとはるかに低くなります。これは、高さが約5000 mであるためです。
圧力の増減
圧力が760mmの目盛りを超えたとき。 Hg。アート、それは増加と呼ばれ、インジケータが通常よりも低い場合-低。
24時間以内に、いくつかの大気圧降下が発生します。朝と夕方には上昇し、午後と夜の12時以降は低下します。これは、気温が変化し、それに応じてその流れが移動するために発生します。
冬は空気が低温で密度が高いため、本土では最高気圧が観測されます。夏には反対の状況が見られます-圧力は最小限です。
よりグローバルなスケールでは、圧力レベルは温度にも依存します。地球の表面の加熱方法は異なります。惑星の形状は(完全に円形ではなく)ジオイドで、太陽の周りを回転します。いくつかのゾーンはより多く加熱し、他はより少なく加熱します。このため、気圧は惑星の表面に帯状に分布しています。
科学者は、低圧が支配する3つのベルトと、支配的な最大値を持つ4つのベルトを区別します。赤道地帯が最も暖まるので、軽い暖かい空気が上昇し、地表近くに低圧が形成されます。
極の近くでは、反対のことが当てはまります。冷たい空気が落ちているため、ここでは高い圧力が示されています。惑星表面上の圧力分布パターンを見ると、最小値と最大値の帯が交互になっていることがわかります。
さらに、年間の地球の両方の半球の不均一な加熱について覚えておく必要があります。これは低圧ベルトと高圧ベルトの特定の変位につながります。夏には北に、冬には南に移動します。
人間への影響
大気圧は人体に深刻な影響を及ぼします。これは、空気が体を押す力とその反作用に関する上記のすべてを考慮すると、非常に自然なことです。
気象依存の概念があり、科学と医学によって確認されています。メテオパスとは、標準からの圧力の最小の偏差にさえ体が反応する人々です。また、一部の慢性疾患(特に、心臓血管、神経系など)の人々も含まれます。
一般的に、人体は気候条件の変化に適応できます。たとえば、まったく異なる気象条件の国に旅行する場合、慣れるまでに数日かかることがあります。
規範からの大幅な逸脱は、絶対に誰にとっても顕著になります。これには、高血圧と低血圧の両方が含まれます。
通常の生活では、人の健康状態が悪化する臨界レベルまで気圧が上昇することはありません(前述の天候に依存し、慢性的な病気を除く)。深海に潜るときなど、その効果を実感できます。
大気圧が低いほど危険です。その効果は高地で簡単に感じることができます。二酸化炭素の量が増加する高山病の概念があります。逆に、この場合の酸素の量は減少するので、体の組織は酸素欠乏を感じます。血管はこれに素早く反応し、体内の圧力が急激に上昇します。
サイクロン
サイクロン -これは、最大数千キロメートルの直径を持つ垂直軸の周りを渦の形で回転する巨大な空気の塊です。この渦の中心では、減圧が観察されます。
北半球では、サイクロンの大気渦は南半球では反時計回りに時計回りに回転します。サイクロンの形成は地球の自転に直接関係しているため、サイクロンは定期的に発生します。赤道付近にサイクロンはありません。
サイクロンには2つのタイプがあります。
- トロピカル。熱帯の緯度で発生し、比較的小さなサイズで異なります。しかし、それらは風の巨大で破壊的な力によって特徴付けられます。
- エクストラトロピカル。極地と温帯の緯度で形成されます。直径数千キロに達する。
興味深い事実:熱帯低気圧では、「嵐の目」がよく観測されます。これは渦のまさに中心の約20 kmの領域であり、晴れ渡った穏やかな天気が残ります。
サイクロンの主な特徴は、強風、嵐、雷雨、スコール、降水量の形で現れる巨大なエネルギーです。強力な熱帯低気圧には、カトリーナ(2005)、ニーナ(1975)、ドリアン(2019)などの固有の名前が付けられます。
高気圧
高気圧 -これはサイクロンの反対だけではありません。この現象は、発生のメカニズムが異なります。地球の両方の半球の風は、サイクロンと比較して反対方向に移動します。
高気圧は高圧地域です。それは閉じた等圧線によって特徴付けられます-これらは同じ大気圧の場所を示す線です。
高気圧は、年間を通して適切な気象条件をもたらします。夏は穏やかで暑く、冬は凍える。雲の数が少ないか、雲がまったくないのが特徴です。
高気圧は特定の領域で形成されます。たとえば、南極大陸、グリーンランド、北極圏など、大きな氷塊の上に発生することがほとんどです。熱帯地方にも見られます。
また、高気圧は危険と不快な結果をもたらします。それらは火災、長引く干ばつの一因となります。大都市では風が長くないため、有害物質やガスが蓄積します。これは、呼吸器疾患のある人々にとって特に深刻です。
興味深い事実:特定の領域に形成され、どこにも移動しないブロッキングサイクロンがあります。ただし、他の気団は通過しません。通常、それらは5日以内に持続しますが、ロシアのヨーロッパ地域では通常、高気圧は約1か月持続します。前回は2015年でした。その結果、熱、干ばつ、森林火災が発生します。
高さによって気圧はどのように変化しますか?数式チャート
大気圧は高度に直接依存します。高いほど圧力は低くなり、逆もまた同様です。海面から12 m上昇すると、気圧計の水銀のバーが1 mm減少します。
圧力は、mmHgの代わりにヘクトパスカルで表示されることがよくあります。 st。:1 mm = 133.3 Pa = 1、333 hPa。高さと圧力の関係は、簡単な式を使用して表示できます。
Δh/ΔP= 12 m / mmHg。 stまたは∆h / ∆P = 9 m / hPa、
ここで、Δhは高さの変化、
∆P-圧力変化。
したがって、9メートルに上昇すると、圧力レベルは1 hPa低下します。この指標は、バリックステージと呼ばれます。大気圧基準は1013 hPaです(1000に切り上げることができます)。
このデータを使用して別の高さでの圧力の変化を計算する方法は?たとえば、90 m持ち上げると、圧力は10 hPa低下します。この場合、900 mに上昇すると、圧力が0に低下することがわかります。
ただし、空気密度は高さによっても変化するため、距離が遠くなると(1.5〜2 kmから)、このインジケーターを考慮してすべての計算を実行する必要があります。
高度による気圧の変化のグラフは、上記のすべてを明確に示しています。直線ではなく、曲線の形を取ります。大気の密度が同じではないという事実により、高度が高くなると、圧力はよりゆっくりと低下し始めます。ただし、どこかにある種の物質があるため、ゼロに到達することはありません。宇宙には真空がありません。
山の気圧
山では、とにかく圧力が低くなります。人が同時に感じる方法は、身長やその他の条件によって異なります。たとえば、通常の湿度では、3,000 mの上昇は弱さとパフォーマンスの低下を引き起こす可能性があります。これは酸素不足によるものです。
湿度の高い気候では、高度1000 mですでに同じような感覚が生じますが、実際には、水分子が酸素分子に取って代わり、湿った空気ではそれが少なくなります。そして、乾燥した気候では、ほぼ5000 mまで登ることができます。
高さの違いとその影響:
- 5 km-酸素不足の感じ。
- 6 kmは、恒久的な集落が配置される最大の高さです。
- 8.9 km-エベレストの高さ。水は+ 68℃の温度で沸騰します。短い間、訓練を受けた人々はこのレベルになることができます。
- 13.5 km-純粋な酸素の存在下でのみ安全に滞在できます。特別な保護なしで滞在できる最大許容高さ。
- 20 km-人間には許容できない高さ。密閉された小屋にいることのみを条件とします。