§ 24. Чому змінюється атмосферним тиск

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/см 2 (мал. 1). У техніці таку величину приймають за одиницю тиску й називають 1 атмосфера.

Мал. 1. Тиск повітря

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 м 2 . З’ясуйте, з якою силою тисне на нас повітря. Площа долоні дорівнює 60 см 2 . 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, скориставшись QR-кодом. У яких одиницях його вимірюють?

Барометри бувають двох видів: рідинний – ртутний і барометр-анероїд (мал. 2).

Мал. 2. Барометри: а – ртутний барометр; б – барометр-анероїд

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?

Атмосферний тиск, мм рт. ст.

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).

Мал. 3. Зміна тиску і температури повітря з висотою

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»).

Мал. 5. Вплив погоди на здоров’я людини

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».

§ 24. Атмосферний тиск, його зміни у тропосфері

Проведи дослід. Підготуй невеликий зім’ятий у кульку шматочок паперу або вати і пусту півлітрову пластикову пляшку. Тримай відкриту пляшку приблизно на відстані довжини долоні від рота. Помісти на її край цей шматочок і дмухни (мал. 122). Що з ним відбуватиметься? Спробуй пояснити, чому кулька не потрапила всередину пляшки.

Мал. 122. Дослід зі шматочком паперу (вати) і пляшкою

Віртуальна скринька

Проведи імітацію експерименту «Чи повітря має вагу» на http://educationalobjects.org/ECOinvestigators/Air/Does_air_have_weight/03.html

Що таке атмосферний тиск і чому він виникає?

Атоми і молекули газів в атмосфері постійно рухаються у випадкових напрямках, ударяючись одне об одне та об земну поверхню. Кількість молекул величезна, тому створюється атмосферний тиск — величина, з якою стовп повітря діє на земну поверхню й тіла, що на ній розташовані (мал. 123).

Мал. 123. Тиск стовпа повітря

Якщо в тебе є досвід польоту в літаку, пригадай відчуття закладеності вух під час зльоту або приземлення. У середині літака штучно підтримується сталий тиск, тому під час польоту на набраній висоті дискомфорту людина не відчуває. Чому ж людина не відчуває атмосферний тиск на земній поверхні? Справа в тому, що всередині людського організму, як і будь-якого тіла, існує внутрішній тиск. Він і врівноважує атмосферний.

Як вимірюють атмосферний тиск?

Вимірювання атмосферного тиску здійснюють приладом барометром (з грецької — «вимірювати важкість»). Барометр винайшов італійський учений Еванджеліста Торрічеллі у 1643 році. Він використав запаяну з одного кінця скляну трубку завдовжки один метр. Установив її вертикально в посудину із ртуттю відкритим кінцем униз (мал. 124). Стовпчик ртуті піднімається всередині трубки до межі її врівноваження тиском атмосфери. Такий барометр називають ртутним, а висоту стовпчика ртуті записують уміліметрах(мм рт. ст.). Якщо, наприклад, атмосферний тиск дорівнює 760 мм рт. ст., то це означає, що повітря чинить саме такий тиск.

Мал. 124. Схематичне зображення ртутного барометра

Незважаючи на розвиток технологій, ртутні барометри використовують і в наш час. Вони є дуже точними, тож їх установлюють на метеостанціях. Однак їх важко переміщати (маса одного літра ртуті становить 13 кг) і вони потребують ретельних засобів безпеки через дуже високу токсичність ртуті.

Більш універсальним типом барометра є анероїд (з грецької — «безводний»). В анероїдах зміна атмосферного тиску змушує стискатися або розширюватися металеву пружну коробку, з якої викачане повітря. Ці зміни передаються стрілці, яка рухається по шкалі з позначками атмосферного тиску (мал. 125).

Мал. 125. Зовнішній вигляд барометра-анероїда (а); схематичне зображення принципу роботи барометра-анероїда (б)

Завдяки можливостям сучасної електроніки створюють барометри розмірами до 0,1 мм. Їх установлюють у цифрових метеостанціях, смартфонах і навіть у смартгодинниках.

Одиниці вимірювання атмосферного тиску

Крім мм рт. ст., атмосферний тиск вимірюється в паскалях (Па). 1 мм рт. ст. = 133,322 Па. Так, 760 мм рт. ст. становить 1013,25 гПа (ге кто паскаль).

1 гектопаскаль = 1 мілібару (мб)

Як змінюється атмосферний тиск?

Чому вже двічі для прикладу ми наводили показник 760 мм рт. ст.? Справа в тому, що це нормальний атмосферний тиск на рівні моря на широті, однаково розташованій як від Північного полюса, так і від екватора. У цьому разі значення, більші за 760 мм рт. ст., відповідають високому атмосферному тиску, менші значення цього показника вказують на низький атмосферний тиск.

Барометр використовують для прогнозування короткочасних змін погоди. Підвищення атмосферного тиску є ознакою майбутньої безхмарної погоди, тобто без опадів. Тоді як його зниження — привід очікувати вітряну і дощову погоду.

А який атмосферний тиск буде на інших висотах? «Стовпи повітря» над вершинами найвищих гір будуть уже значно меншими, ніж над рівнем моря. У тропосфері на кожні 10 м підйому тиск знижується на 1 мм рт. ст. Отже, на кожній висоті є свій нормальний, низький і високий атмосферний тиск.

Визначимо нормальний атмосферний тиск для місця у Києві, розташованого на висоті 180 м над рівнем моря. Він становить: 760 – (180 : 10) = 742 (мм рт. ст.). Отже, для Києва при підйомі вгору на 180 м тиск упаде на 18 мм рт. ст. Порівнюємо з показником нормального атмосферного тиску над рівнем моря: 760 – 18 = 742 (мм рт. ст.). Отже, для цього місця у Києві 743 мм рт. ст. — високий атмосферний тиск, 741 мм рт. ст. — низький.

Метеостанція Чернівці розміщена на висоті 252 м над рівнем моря. На ній атмосферний тиск о 6 год ранку 12 серпня 2022 року становив 743 мм рт. ст., о 6 год наступного ранку — 739 мм рт. ст. Визнач, який саме атмосферний тиск (високий, нормальний, низький) був у обох випадках. Спрогнозуй можливі зміни погоди в Чернівцях 14 серпня, якщо впродовж частини доби 13 серпня тиск упаде ще на 4 мм рт. ст.

Дізнайся, хто з учених визначив закономірність зниження атмосферного тиску з висотою (див. цифровий додаток до с. 127).

https://vse.ee/Geography_6kl

Як показники тиску відображають на картах?

На картах і цифрових метеорологічних додатках показники атмосферного тиску відображені приведеними до рівня моря. Тобто фактичне значення 742 мм рт. ст. для Києва буде показане як 760 мм рт. ст. Так краще розуміти стан і розвиток атмосферних процесів. Лінії на картах, що сполучають місця з однаковим атмосферним тиском, називають ізобарами. Вони обмежують атмосферні області — циклони і антициклони (мал. 126). Циклони — області зниженого тиску, їх центр позначений літерою Н. Антициклони — області підвищеного тиску з літерою В у центрі. Визначення розміщення циклонів і антициклонів на території дослідження (наприклад, у Європі) допомагає метеорологам прогнозувати погоду. Циклони приносять хмарну погоду з опадами, антициклони — ясну, без опадів. Відстань між ізобарами виражає силу прояву циклону або антициклону.

Мал. 126. Схематичне зображення ізобар, які обмежують циклон і антициклон. Сині стрілки показують напрямки вітрів, які залежать від положення областей атмосферного тиску

Мал. 127. Смуги тиску на земній кулі

Як розподіляється атмосферний тиск на земній кулі?

На земній кулі атмосферний тиск розподіляється смугами: розрізняють пояси низького і високого тиску (мал. 127). Їх утворення пов’язане з нагріванням і переміщенням повітря. Під час нагрівання повітря розширюється. Тоді воно стає легшим і піднімається вгору. За таких умов атмосферний тиск зменшується. Під час охолодження повітря стискається, стає важчим і осідає, сильніше тиснучи на поверхню. Легше повітря буде здійснювати висхідний рух, важче — низхідний.

За допомогою малюнка 127 поясни, яким чином формуються зона низького тиску над екватором і зони високого тиску над тропіками. (Про утворення вітрів пасатів йтиметься в наступному параграфі.)

Мал. 127. Формування смуг тиску над екватором і тропіками

Над полярними областями формуються пояси високого тиску. Там панує холодне щільне повітря. У помірних областях, розташованих між полярними і тропічними областями, виникають зони низького тиску.

Запитання і завдання

1. Як змінюється атмосферний тиск із висотою і залежно від температури повітря?

2. Як за допомогою барометра можна передбачити характер погоди наступної доби?

3. З якою метою на картах зображують ізобари?

4. Розглянь космічні знімки. На якому з них показаний циклон, а на якому — антициклон? Свій вибір обґрунтуй.

Мої проєкти і дослідження

Підготуй повідомлення на тему «Вплив високого і низького атмосферного тиску на самопочуття людини».

В яку погоду треба йти на риболовлю, щоб точно повернутися з повним садком

Спека, дощ, різке похолодання, сильний вітер – всі ці погодні фактори можуть вплинути на результат вашої риболовлі. Але це не головне – найбільше риба реагує на атмосферний тиск. Саме тому досвідчені рибалки завжди звіряються з прогнозом погоди, коли планують йти “по рибу”.

За якої погоди і яка риба клює найкраще – читайте нижче в нашому матеріалі.

Як атмосферний тиск впливає на кльов

Як пише Fishub, на зміну настрою риби впливають найбільше коливання атмосферного тиску. Різкі скачки тиску призводять до того, що риба практично не клює, особливо, якщо тиск “скаче” вгору.

А найкраще риба клює, коли тиск стабільний протягом кількох днів, або повільно знижується (для деяких риб трішечки й повільно зростає).

Річ у тім, що риба дуже добре відчуває погіршення погоди та перед її погіршенням, клювання завжди активізується, а знижується тиск якраз і прогнозує нам зміну погоди в гіршу сторону – прихід циклону, а разом з ним опадів, вітру і хмар.

Бувалі рибалки знають, що при зниженні (поступовому) атмосферному тиску вдалою буде рибалка на хижаків: щуку, миня, окуня, судака і сома. Перед штормом, настанням холодного фронту, коли тиск падає, у них прокидається звірячий апетит.

У кожної риби “улюблений” тиск

• Щука – 758-764 мм рт. ст. (не повинно бути сильних стрибків)
• Окунь, судак – 758-762 мм рт. ст. (може падати, рости або не змінюватися, але значення мають бути в рамках норми)
• Лящ, підлящ – 755-760 мм рт. ст. (добре, якщо значення не змінюються або трішечки зростають)
• Карп, карась, лин – 755-765 мм рт. ст. (комфортний тиск має широкі рамки, саме тому коропові риби клюють частіше за інші види)
• Сом, минь – 750-770 мм рт. ст. (немає кореляції з відповідним значенням тиску для хорошого клювання)

Фото: Щука любить зниження тиску й прохолодну воду (freepik)

Температура – другий за важливістю фактор

Практично вся риба краще і швидше перетравлює їжу в теплій воді, а значить і харчуватися вона буде частіше, що приведе до кращого клювання.

Проте при спеці підвищується температура води і у риби падає апетит. Вона шукатиме прохолодніші місця, а на пошуки їжі виходитиме, коли похолодає (тобто з настанням сутінків). Наприклад, короп – нічна риба, тому активніше клюватиме після заходу сонця.

Водночас, коли температура піднялася на кілька градусів після тривалого похолодання, цілком можна очікувати активність риби. А от хижака змушує активніше полювати зниження температури.

Висновок можна зробити такий: похолодало – йди на хижака, потепліло – на мирну рибу.

При якій температурі краще клює риба:

• Карась клює при 12-30 градусах, інтенсивно клює при 19-23. Ловити треба рано вранці чи ввечері
• Щука клює при 4-23, інтенсивно при 13-16. Ловити треба вранці, ввечері в похмуру погоду
• Лящ клює при 5-23, інтенсивно – 15-18. Ловити – на світанку, перед заходом сонця, вдень, в теплі ночі
• Короп клює при 10-30, інтенсивно при 20 градусах. На світанку, у вечірні зорі, теплі ночі
• Головень клює при 14-20 (однаково інтенсивно) в ясну, тиху погоду.
• Окунь при 4-21, інтенсивно при 12-15 градусах, вранці, ввечері, в похмуру погоду

Як ще погода впливає на результат вашої риболовлі

При різкому похолоданні риба стає менш активною і ненажерливою, йде на глибину. Зловити її можна, але спінінги та вудки треба закидати далі, а наживку краще брати “посмачніше” – тваринного походження.

Якщо дме сильний тривалий вітер, що впливає на течію, хвилі, швидше за все рибалка не вдасться. Найсприятливішим буде легкий літній вітерець, що створює брижі на воді – він здатний моментально посилити активність риби. Можна потрапити на “жор” ляща та карася після того, як вщухне сильний вітер – тоді риба починає шукати поживу у воді, яку скаламутили пориви.

В сильну спеку риба стає млявою і втрачає апетит. Однак вихід є: перемістіться в затінене місце й ходіть на риболовлю, коли не так жарко – вночі, ввечері або рано вранці.

Опади. На клювання несприятливо діють сильні зливи, але дуже добре риба ловиться під час невеликого дощу, коли температура води знижується, вона стає мутною і насичується киснем.

Також повідомлялося, як вдома приготувати прикормку для карася, а також для коропа.