ما هو الضغط في الأعلى. الضغط الجوي. الصيغة البارومترية

الوزن الخاص لعمود الهواء يخلق ما يسمى ب الضغط الجوي الذي يعمل على جميع الأجسام الموجودة داخل الأرض وغلافها الجوي. الضغط الجويبسبب وزن طبقات الهواء أعلاه. من الواضح أنه سيتغير اعتمادًا على الارتفاع فوق سطح الأرض: الضغط عند قمة الجبل أقل بداهة من الضغط عند مستوى سطح البحر.

يغلق سطح الأرضلكل 8 أمتار ترتفع ، ينخفض ​​الضغط الجوي بمقدار 100 باسكال = 1 ملي بار.

من الصيغة الأخيرة ، عن طريق التحولات الرياضية ، تتبع معادلة اعتماد الضغط الجوي على الارتفاع عند مستوى سطح البحر.

في حالة مبسطة ، عندما تكون درجة حرارة الهواء ثابتة ، يتم وصف اعتماد الضغط الجوي على الارتفاع فوق سطح الأرض من خلال ما يسمى بالصيغة البارومترية:

(T = const)

حيث p هو الضغط عند الارتفاع h ،

p o - الضغط عند مستوى سطح البحر (h = 0) ،

م - الكتلة الموليةغاز (للهواء = 0.029 كجم / مول)

حهو الارتفاع الذي يقاس عنده الضغط الجوي ،

R هو ثابت الغاز العالمي (R = 8.31 J / (mol K)) ،

T - درجة الحرارة (على مقياس كلفن ، OºK \ u003d ─273.15 ... ºС) ،

ه- عارض ( ه = 2,71828).

يتم وصف هذا الاعتماد الأسي من خلال الرسم البياني الموضح في الشكل:

ص

لتوصيف الضغط الجوي ، كقاعدة عامة ، يتم استخدام وحدات غير النظام الدولي للوحدات: المليمتر عمود الزئبق(مم زئبق) والجو المادي (أجهزة الصراف الآلي).

● عند مستوى سطح البحر ، يبلغ متوسط ​​الضغط الجوي السنوي

ع n \ u003d 1.01325 10 5 باسكال = 760 مم زئبق. فن. = 1 atm (بمتوسط ​​درجة حرارة سنوية 15 درجة مئوية) -

تعتبر هذه القيمة طبيعي الضغط الجوي؛

● يعتمد الضغط الجوي على مكان القياس ودرجة حرارة الهواء والطقس ؛

● تعمل العديد من الأجهزة فقط بسبب وجود الضغط الجوي

(ماصات ، مكبس فراغ ومضخات ضغط ، مضخات طرد مركزي) ؛

● فرق الضغط الجوي في أماكن مختلفةيحدد الغلاف الجوي إلى حد كبير

حدوث ظواهر أرصاد جوية مختلفة.

أ N T I C I K L O N

أنتيكلونهي كتلة الغلاف الجوي ، الحركة الدوامة للهواء مع عاليالضغط في الوسط ، في اتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الشمالي ، وعكس اتجاه عقارب الساعة في الجنوب. سمة مميزةالمضادات هي اتجاه رياح محدد بدقة. يتم توجيه الريح من المركز إلى المحيطالمضاد ، أي في اتجاه خفض ضغط الهواء. مكون آخر للرياح في إعصار هو تأثير قوة كوريوليس بسبب دوران الأرض. في نصف الكرة الشمالي ، يتسبب هذا في تحول التيار المتحرك إلى اليمين. في نصف الكرة الجنوبي ، على التوالي ، إلى اليسار. هذا هو السبب في أن الرياح في الأعاصير المضادة في نصف الكرة الشمالي تتحرك في اتجاه عقارب الساعة ، والعكس بالعكس في نصف الكرة الجنوبي. تتميز الأعاصير بالاتجاه العكسي للرياح. في إعصار منخفض ، بارد ، تظل خطوط متساوية الضغط مغلقة فقط في أقل كيلومترات ، وفي طبقة التروبوسفير الوسطى ضغط دم مرتفعغير موجود على الإطلاق من الممكن أيضًا وجود إعصار على ارتفاعات عالية فوق مثل هذا الإعصار المضاد. يكون الإعصار المرتفع دافئًا ويحافظ على أشرطة متساوية مغلقة مع دوران مضاد للدوامات حتى في طبقة التروبوسفير العليا. في بعض الأحيان يكون الإعصار متعدد المراكز.

يصل حجم الأعاصير المضادة إلى عدة آلاف من الكيلومترات في القطر. في وسط المضاد ، يكون الضغط عادة 1020-1030 hPa ، ولكن يمكن أن يصل إلى 1070-1080 hPa. مثل الأعاصير ، تتحرك الأعاصير المضادة في اتجاه النقل العام للهواء في طبقة التروبوسفير ، أي من الغرب إلى الشرق ، بينما تنحرف إلى خطوط العرض المنخفضة. يبلغ متوسط ​​سرعة حركة الإعصار حوالي 30 كم / ساعة في نصف الكرة الشمالي وحوالي 40 كم / ساعة في نصف الكرة الجنوبي ، ولكن غالبًا ما يصبح الإعصار المضاد غير نشط لفترة طويلة.

علامات حدوث إعصار: طقس مستقر ومعتدل يستمر لعدة أيام. في فترة الصيفيجلب الإعصار المضاد طقسًا حارًا غائمًا. في الشتاء ، يتميز بطقس فاتر وضباب.

ميزة مهمةالمضادات الحلزونية هي تكوينها في مناطق معينة. على وجه الخصوص ، تتشكل الأعاصير المضادة فوق حقول الجليد. وكلما زادت قوة الغطاء الجليدي ، كلما كان الإعصار المضاد أكثر وضوحًا ؛ هذا هو السبب في أن الإعصار المضاد فوق القارة القطبية الجنوبية قوي للغاية ، وهو منخفض الطاقة فوق جرينلاند ، أما فوق القطب الشمالي فهو متوسط ​​الشدة. تتطور الأعاصير القوية أيضًا في المنطقة الاستوائية.

مثال مثير للاهتمامتغييرات جذرية في تشكيل الكتل الهوائية المختلفة يخدم أوراسيا. في وقت الصيفيتم تشكيل منطقة فوق مناطقها المركزية ضغط منخفضحيث يتم امتصاص الهواء من المحيطات المجاورة. هذا واضح بشكل خاص في جنوب وشرق آسيا: سلسلة لا نهاية لها من الأعاصير تحمل الهواء الدافئ الرطب في عمق البر الرئيسي. في فصل الشتاء ، يتغير الوضع بشكل كبير: تتشكل منطقة فوق وسط أوراسيا ضغط مرتفع- رياح آسيوية قصوى وباردة وجافة من مركزها (منغوليا ، توفا ، جنوب سيبيريا) متباعدة في اتجاه عقارب الساعة ، تحمل البرد إلى الضواحي الشرقية للبر الرئيسي وتتسبب في طقس صافٍ ، بارد ، شبه خالٍ من الثلوج. الشرق الأقصىفي شمال الصين. في الاتجاه الغربي ، يكون تأثير الأعاصير المضادة أقل كثافة. انخفاض حاددرجات الحرارة ممكنة فقط إذا تحرك مركز الإعصار إلى الغرب من نقطة المراقبة ، لأن الرياح تغير اتجاهها من الجنوب إلى الشمال. غالبًا ما يتم ملاحظة عمليات مماثلة في سهل أوروبا الشرقية.

C I K L O N

إعصار(من اليونانية الأخرى κυκλῶν - "الدورية") - دوامة جوية بقطر ضخم (من مئات إلى عدة آلاف من الكيلومترات) مع خفضتضغط الهواء في المركز.

الهواء في الإعصار يدور عكس اتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الشمالي وفي اتجاه عقارب الساعة في الجنوب. بالإضافة إلى ذلك ، في طبقات الهواء على ارتفاع من سطح الأرض إلى عدة مئات من الأمتار ، الريح لها مصطلح موجه نحو المركزالإعصار الحلزوني ، على طول الانحدار الشعري (في اتجاه تناقص الضغط). قيمة المصطلح تتناقص مع الارتفاع.

حركة الهواء (منقط

الأسهم) و isobars (مستمر

هـ) في إعصار في نصف الكرة الشمالي.

الإعصار ليس فقط عكس الإعصار المضاد ، بل له آلية مختلفة في الحدوث. تظهر الأعاصير باستمرار وبشكل طبيعي بسبب دوران الأرض ، بسبب قوة كوريوليس. إحدى نتائج نظرية النقطة الثابتة لبروير هي وجود إعصار أو إعصار واحد على الأقل في الغلاف الجوي.

التمثيل التخطيطيعملية

تشكيل الأعاصير بسبب الدوران

أرض

هناك نوعان رئيسيان من الأعاصير - خارج المداري والاستوائي. يتكون الأول في خطوط العرض المعتدلة أو القطبية ويبلغ قطره في بداية التطور آلاف الكيلومترات ، ويصل إلى عدة آلاف في حالة ما يسمى بالإعصار المركزي. من بين الأعاصير خارج المدارية ، تتميز الأعاصير الجنوبية ، التي تتكون عند الحدود الجنوبية لخطوط العرض المعتدلة (البحر الأبيض المتوسط ​​، البلقان ، البحر الأسود ، جنوب قزوين ، إلخ) وتتحرك إلى الشمال والشمال الشرقي. الأعاصير الجنوبية لديها احتياطيات هائلة من الطاقة ؛ مع الأعاصير الجنوبية في وسط روسيا ورابطة الدول المستقلة ، يرتبط هطول الأمطار الغزيرة والرياح والعواصف الرعدية والعواصف وغيرها من ظواهر الطقس.

تتشكل الأعاصير المدارية في خطوط العرض المدارية وتكون أصغر (مئات ونادرًا ما تزيد عن ألف كيلومتر) ، لكن لها تدرجات ضغط أكبر وسرعة رياح تصل إلى العواصف. تتميز هذه الأعاصير أيضًا بما يسمى. "عين العاصفة" - منطقة مركزية يبلغ قطرها 20-30 كم ذات طقس صافٍ وهادئ نسبيًا. يمكن أن تتحول الأعاصير المدارية إلى أعاصير خارج المدارية أثناء تطورها. تحت خط العرض 8-10 درجات شمالًا وجنوبيًا ، نادرًا ما تحدث الأعاصير ، ولا تحدث على الإطلاق في المنطقة المجاورة مباشرة لخط الاستواء.

تحدث الأعاصير ليس فقط في الغلاف الجوي للأرض ، ولكن أيضًا في الغلاف الجوي للكواكب الأخرى. على سبيل المثال ، في الغلاف الجوي لكوكب المشتري ، لوحظ ما يسمى بالنقطة الحمراء العظيمة لسنوات عديدة ، والتي يبدو أنها إعصار طويل العمر. ومع ذلك ، لم تتم دراسة الأعاصير في الغلاف الجوي للكواكب الأخرى بشكل كافٍ.

أولاً ، لنتذكر دورة الفيزياء المدرسة الثانوية، وهو ما يفسر لماذا وكيف يتغير الضغط الجوي مع الارتفاع. كلما ارتفعت المساحة فوق مستوى سطح البحر ، انخفض الضغط هناك. التفسير بسيط للغاية: يشير الضغط الجوي إلى القوة التي يضغط بها عمود من الهواء على كل ما هو موجود على سطح الأرض. بطبيعة الحال ، كلما ارتفع ارتفاعك ، كلما انخفض ارتفاع عمود الهواء وكتلته والضغط الذي يمارسه.

بالإضافة إلى ذلك ، عند الارتفاع يكون الهواء مخلخلاً ، فهو يحتوي على عدد أقل بكثير من جزيئات الغاز ، والتي تؤثر أيضًا على الكتلة على الفور. ويجب ألا ننسى أنه مع زيادة الارتفاع ، يتم تطهير الهواء من الشوائب السامة وغازات العادم وغيرها من "السحر" ، مما يؤدي إلى انخفاض كثافته ، وانخفاض مؤشرات الضغط الجوي.

أظهرت الدراسات أن اعتماد الضغط الجوي على الارتفاع يختلف على النحو التالي: تؤدي زيادة عشرة أمتار إلى انخفاض في المعلمة بمقدار وحدة واحدة. طالما أن ارتفاع التضاريس لا يتجاوز خمسمائة متر فوق مستوى سطح البحر ، فإن التغييرات في ضغط عمود الهواء غير محسوسة عمليًا ، ولكن إذا ارتفعت خمسة كيلومترات ، فإن القيم هي نصف القيم المثلى . تعتمد قوة الضغط الذي يمارسه الهواء أيضًا على درجة الحرارة ، والتي تنخفض كثيرًا عند الصعود إلى ارتفاع كبير.

لضغط الدم و الحالة العامة جسم الانسانليس فقط قيمة الضغط الجوي ، ولكن أيضًا الضغط الجزئي ، الذي يعتمد على تركيز الأكسجين في الهواء ، مهم جدًا. بالتناسب مع انخفاض قيم ضغط الهواء ، ينخفض ​​أيضًا الضغط الجزئي للأكسجين ، مما يؤدي إلى عدم كفاية إمدادات هذا العنصر الضروري لخلايا وأنسجة الجسم وتطور نقص الأكسجة. ويفسر ذلك حقيقة أن انتشار الأكسجين في الدم ونقله اللاحق إلى الأعضاء الداخلية يحدث بسبب الاختلاف في قيم الضغط الجزئي للدم والحويصلات الرئوية ، وعند الصعود إلى ارتفاع كبير. في الارتفاع ، يصبح الاختلاف في هذه القراءات أصغر بكثير.

كيف يؤثر الارتفاع على رفاهية الشخص؟

العامل السلبي الرئيسي الذي يؤثر على جسم الإنسان في المرتفعات هو نقص الأكسجين. نتيجة لنقص الأكسجة الاضطرابات الحادةأمراض القلب و الأوعية الدمويةوارتفاع ضغط الدم واضطرابات الجهاز الهضمي وعدد من الأمراض الأخرى.

يجب ألا يصعد مرضى ارتفاع ضغط الدم والأشخاص المعرضون لارتفاع الضغط عالياً إلى الجبال ، ويُنصح بعدم السفر لساعات طويلة من الرحلات الجوية. سيتعين عليهم أيضًا نسيان تسلق الجبال المحترف والسياحة الجبلية.

جعلت شدة التغييرات التي تحدث في الجسم من الممكن تحديد عدة مناطق ارتفاع:

• ما يصل إلى كيلومتر ونصف إلى كيلومترين فوق مستوى سطح البحر هي منطقة آمنة نسبيًا حيث لا توجد تغييرات خاصة في أداء الجسم وحالة الحيوية. أنظمة مهمة. من النادر جدًا ملاحظة تدهور الرفاهية وانخفاض النشاط والقدرة على التحمل.
• من كيلومترين إلى أربعة كيلومترات - يحاول الجسم مواجهة نقص الأكسجين من تلقاء نفسه ، وذلك بفضل زيادة التنفس والتنفس العميق. يصعب أداء العمل البدني الثقيل ، الذي يتطلب كمية كبيرة من استهلاك الأكسجين ، لكن الحمل الخفيف يمكن تحمله جيدًا لعدة ساعات.
• من أربعة إلى خمسة كيلومترات ونصف - تتدهور الحالة الصحية بشكل ملحوظ ، ويصعب أداء العمل البدني. تظهر الاضطرابات النفسية والعاطفية في شكل ابتهاج ونشوة وأفعال غير لائقة. مع الإقامة الطويلة في مثل هذا الارتفاع ، يحدث الصداع والشعور بالثقل في الرأس ومشاكل التركيز والخمول.
• من خمسة ونصف إلى ثمانية كيلومترات - للاشتباك عمل بدنيمستحيل ، فالحالة تزداد سوءًا بشكل حاد ، ونسبة فقدان الوعي مرتفعة.
• أكثر من ثمانية كيلومترات - في مثل هذا الارتفاع يكون الشخص قادرًا على الحفاظ على وعيه لمدة أقصاها عدة دقائق ، يليها إغماء عميق وموت.

من أجل تدفق عمليات التمثيل الغذائي في الجسم ، هناك حاجة إلى الأكسجين ، والذي يؤدي نقصه في الارتفاع إلى تطور مرض الجبال. الأعراض الرئيسية للاضطراب هي:

• صداع.
• ضيق في التنفس ، ضيق في التنفس ، ضيق في التنفس.
• نزيف الأنف.
• الغثيان ونوبات القيء.
• آلام المفاصل والعضلات.
• اضطرابات النوم.
• الاضطرابات النفسية والعاطفية.

في المرتفعات العالية ، يبدأ الجسم في تجربة نقص الأكسجين ، مما يؤدي إلى اضطراب عمل القلب والأوعية الدموية والشرايين والأوعية الدموية. الضغط داخل الجمجمة، ذات أهمية حيوية اعضاء داخلية. للتغلب على نقص الأكسجة بنجاح ، تحتاج إلى تضمين المكسرات والموز والشوكولاتة والحبوب وعصير الفاكهة في نظامك الغذائي.

تأثير الارتفاع على مستوى ضغط الدم

عند الصعود إلى ارتفاع كبير والهواء المتخلخل يتسبب في زيادة معدل ضربات القلب ، وزيادة ضغط الدم. ومع ذلك ، مع زيادة أخرى في الارتفاع ، يبدأ مستوى ضغط الدم في الانخفاض. يؤدي انخفاض محتوى الأكسجين في الهواء إلى القيم الحرجة إلى انخفاض نشاط القلب ، وانخفاض ملحوظ في الضغط في الشرايين ، بينما تزداد المؤشرات في الأوعية الوريدية. نتيجة لذلك ، يصاب الشخص بعدم انتظام ضربات القلب والزرقة.

منذ وقت ليس ببعيد ، قررت مجموعة من الباحثين الإيطاليين لأول مرة أن يدرسوا بالتفصيل كيف يؤثر الارتفاع على مستويات ضغط الدم. لإجراء بحث ، تم تنظيم رحلة استكشافية إلى إيفرست ، تم خلالها تحديد مؤشرات الضغط للمشاركين كل عشرين دقيقة. خلال الرحلة تأكد ارتفاع ضغط الدم أثناء الصعود: أظهرت النتائج أن القيمة الانقباضية زادت بمقدار خمسة عشر والقيمة الانبساطية بمقدار عشر وحدات. في نفس الوقت ، لوحظ أن القيم القصوىتم تحديد BP في الليل. كما تمت دراسة تأثير الأدوية الخافضة للضغط على ارتفاعات مختلفة. اتضح أن الدواء المدروس ساعد بشكل فعال على ارتفاع يصل إلى ثلاثة كيلومترات ونصف ، وعندما تسلق فوق خمسة ونصف أصبح عديم الفائدة على الإطلاق.