Атмосферний тиск – це сила, яку вага стовпа повітря над певною площею земної поверхні діє на цю площу внаслідок притяжіння Землі. Іншими словами, це силовий натиск повітря на поверхню Землі внаслідок гравітаційного впливу.
Атмосферний тиск вимірюється у паскалях (Па), а також у міліметрах ртутного стовпа (мм рт. ст.), де 1 мм ртутного стовпа відповідає приблизно 133.322 Па.
Визначення атмосферного тиску має велике значення для різних галузей науки і практики. Основні причини вимірювання атмосферного тиску включають:
- Погодні прогнози: Зміни в атмосферному тиску можуть сигналізувати про наближення погіршення погоди або покращення. Вимірювання тиску використовуються метеорологами для прогнозування погоди і вивчення атмосферних явищ, таких як циклони та антициклони.
- Навігація: Атмосферний тиск може використовуватися для навігації, зокрема при визначенні висоти над рівнем моря. Прилади, такі як барометри, використовуються на кораблях, літаках та інших транспортних засобах для цієї мети.
- Наукові дослідження: Атмосферний тиск є важливою величиною для наукових досліджень в галузях, таких як геологія, гідродинаміка, кліматологія і багато інших. Вимірювання тиску допомагає вченим розуміти фізичні закони, які керують атмосферою та кліматом.
- Технічні застосування: Атмосферний тиск враховується в проектуванні та експлуатації багатьох технічних систем, таких як пневматичні та гідравлічні системи, вакуумні пристрої і багато інших.
Зазначено, що атмосферний тиск зазвичай змінюється з висотою, і цей фактор також важливо враховувати при вимірюванні і використанні цього параметра.
Ми перебуваємо у нижній частині атмосфери, і вага повітря, що знаходиться над нами, створює атмосферний тиск. На кожен квадратний дюйм поверхні Землі діє тиск, який становить 14,7 фунтів (приблизно 6,6 кг) на квадратний дюйм. Іншими словами, атмосфера над нами створює тиск, який дорівнює 14,7 фунтів на квадратний дюйм.
Зрозуміло, що атмосферний тиск зменшується зі зростанням висоти. Це сталося через те, що на великій висоті у повітря менше молекул, і, отже, тиск від ваги повітря стає меншим.
Тиск в атмосфері може змінюватися щодня і в різних місцях нашої планети. Це виникає внаслідок нерівномірного нагрівання Землі сонячними променями. Там, де повітря нагрівається, тиск зазвичай нижчий, оскільки тепле повітря піднімається вгору. Такі області називаються системами низького тиску. У місцях, де є високий тиск повітря, мова йде про системи високого тиску.
Система низького тиску має нижчий тиск в центрі, порівняно з областями навколо неї. Вітри дмуть в напрямку низького тиску, піднімаючи повітря в атмосферу, де воно збирається і часто призводить до утворення хмар та опадів.
На погодних картах система низького тиску позначається червоною літерою “L”.
Система високого тиску має більший тиск у центрі, ніж в околицях. Вітри дмуть від центру високого тиску. Ці системи зазвичай викликають спокійну погоду. На погодних картах вони позначаються синьою літерою “H”.
Як ми вимірюємо атмосферний тиск?
Сьогодні ми використовуємо електронні датчики на метеостанціях для вимірювання тиску повітря. Ці датчики здатні здійснювати постійні вимірювання тиску протягом тривалого часу.
В минулому для цього використовувалися барометри, які вимірювали тиск повітря, який діяв на рідину, наприклад, ртуть. Тоді вимірювання тиску виразно виражалися в “дюймах ртутного стовпа”. Сучасні метеорологи використовують одиниці вимірювання, відомі як мілібари (мб).
Атмосферний тиск залежить від температури повітря і щільності його молекул. Зміна тиску повітря пов’язана зі зміною температури та щільності повітря. Наприклад, коли ви надуваєте повітряну кулю, молекули повітря всередині кулі стискаються, що призводить до підвищення щільності та тиску. Тепле повітря також має вищий тиск. Метеорологи використовують математичні рівняння, відомі як Закон ідеального газу, щоб пояснити взаємозв’язок між тиском, температурою, густинами та об’ємом повітря.
Ці рівняння допомагають пояснити різноманітні погодні явища, такі як утворення фронтів та штормів. Наприклад, підвищення тиску повітря може вказувати на підвищення температури, а зменшення тиску – на охолодження. Також завдяки цим рівнянням пояснюється, чому повітря на великих висотах стає холоднішим через зниження тиску.
За близькості до поверхні Землі тиск зменшується на 3,5 мілібара на кожних 30 метрів (100 футів) у висоту. Проте, при високих висотах, особливо над холодним повітрям, цей спад тиску відбувається набагато швидше через вищу щільність повітря.
На висоті близько 270 000 метрів (10^-6 мб) тиск подібний до тиску в найвищому ступені техногенного вакууму, який коли-небудь було досягнуто.
На висотах понад 1500-3000 метрів (5000-10 000 футів) тиск настільки низький, що це може викликати гірську хворобу і інші серйозні фізіологічні проблеми, якщо не здійснюється відповідна адаптація.
