Механиката на въздушното налягане

Въздушно налягане, атмосферното налягане или барометричното налягане е налягането, упражнявано върху повърхността, спрямо теглото на въздушна маса (и неговите молекули) над него.

Въздушното налягане е трудно понятие. Как може нещо невидимо да има маса и тегло? Въздухът има маса, защото е съставен от а смес от газове които имат маса. Добавете теглото на всички тези газове, които съставят сух въздух (кислород, азот, въглероден диоксид, водород и други) и получавате теглото на сухия въздух.

Молекулното тегло или моларната маса на сух въздух е 28,97 грама на мол. Макар че това не е много, типичната въздушна маса е съставена от невероятно голям брой въздушни молекули. Като такъв, можете да започнете да виждате как въздухът може да има значителна тежест, когато масите на всички молекули се събират заедно.

И така, каква е връзката между молекулите и налягането на въздуха? Ако броят на въздушните молекули над дадена площ се увеличи, има повече молекули, които оказват натиск върху тази област и нейното общо атмосферно налягане се увеличава. Така го наричаме

Въздушното налягане не е равномерно на цялата земя. Той варира от 980 до 1050 милибара и се променя с височина. Колкото по-голяма е височината, толкова по-ниско е въздушното налягане. Това е така, защото броят на въздушните молекули намалява на по-голяма надморска височина, като по този начин намалява плътност на въздуха и налягане на въздуха. Въздушното налягане е най-високо на морското равнище, където плътността на въздуха е най-голяма.

Има 5 основи за налягането на въздуха:

• Тя се увеличава с увеличаване на плътността на въздуха и намалява с намаляване на плътността на въздуха.
• Той се увеличава с повишаване на температурите и понижаване, когато температурата се охлажда.
• Увеличава се на по-ниска надморска височина и намалява на по-голяма надморска височина.
• Въздухът преминава от високо налягане към ниско налягане.
• Налягането на въздуха се измерва с метеорологичен инструмент, известен като a барометър. (Ето защо понякога се нарича "барометрично налягане.")

А барометър се използва за измерване на атмосферното налягане в единици, наречени атмосфери или милибари. Най-старият тип барометър е живачен барометR. Този инструмент измерва живака, докато се издига или спуска в стъклената тръба на барометъра. Тъй като атмосферното налягане е основно теглото на въздуха в атмосфера над резервоара нивото на живак в барометъра ще продължи да се променя, докато теглото на живак в стъклената тръба е точно равно на теглото на въздуха над резервоара. След като двете са спрели да се движат и са балансирани, налягането се записва чрез „отчитане“ на височината на живак във вертикалната колона.

Ако теглото на живак е по-малко от атмосферното налягане, нивото на живак в стъклената тръба ще се повиши (високо налягане). В райони с високо налягане въздухът потъва към повърхността на земята по-бързо, отколкото може да изтича в околните райони. Тъй като броят на въздушните молекули над повърхността се увеличава, има повече молекули, които да упражняват сила върху тази повърхност. С повишено тегло на въздуха над резервоара нивото на живак се повишава на по-високо ниво.

Ако теглото на живак е по-голямо от атмосферното налягане, нивото на живак ще падне (ниско налягане). в области с ниско налягане, въздухът се издига далеч от повърхността на Земята по-бързо, отколкото може да бъде заменен от въздух, който постъпва от околните райони. Тъй като броят на въздушните молекули над областта намалява, има по-малко молекули, които да упражняват сила върху тази повърхност. С намалено тегло на въздуха над резервоара нивото на живак пада на по-ниско ниво.

Други видове барометри включват анероидни и цифрови барометри. Анероидни барометри не съдържат живак или друга течност, но имат запечатана и херметична метална камера. Камерата се разширява или свива в отговор на промени в налягането и указател на циферблата се използва за индикация на показанията на налягането. Съвременните барометри са цифрови и могат да измерват точно и бързо атмосферното налягане. Тези електронни инструменти показват текущите показания на атмосферното налягане през екрана на дисплея.

Атмосферното налягане се влияе от нагряването през деня от слънцето. Това нагряване не се извършва равномерно на цялата земя, тъй като някои области се нагряват повече от други. Докато въздухът се затопля, той се издига и може да доведе до система за ниско налягане.

Налягането в центъра на a система с ниско налягане е по-ниска от въздуха в околността. Ветровете духат в областта на ниското налягане, причинявайки повишаване на въздуха в атмосферата. Водната пара в надигащия се въздух се кондензира, образувайки облаци и в много случаи валежи. Поради Кориолис ефект, резултат от въртенето на Земята, ветровете в система с ниско налягане циркулират обратно на часовниковата стрелка в Северното полукълбо и по посока на часовниковата стрелка в Южното полукълбо. Системите с ниско налягане могат да причинят нестабилно време и бури като циклони, урагани и тайфуни. Като общо правило, ниските нива имат налягане от около 1000 милибара (29,54 инча живак). Към 2016 г. най-ниското налягане, регистрирано някога на Земята, е било 870 mb (25,69 inHg) в окото на Тайфун върха над Тихия океан на 12 октомври 1979 г.

в системи с високо налягане, въздухът в центъра на системата е с по-високо налягане от въздуха в околността. Въздухът в тази система потъва и издухва от високото налягане. Този низходящ въздух намалява водната пара и образуването на облаци, което води до леки ветрове и стабилно време. Потокът въздух в система с високо налягане е противоположен на този на система с ниско налягане. Въздухът циркулира по посока на часовниковата стрелка в Северното полукълбо и обратно на часовниковата стрелка в Южното полукълбо.

Член редактиран от Реджина Бейли

• Британика, редакторите на Енциклопедия. "Атмосферно налягане." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 5 март. 2018 г., www.britannica.com/science/atmospheric-pressure.
• Национално географско дружество. "Барометър". Национално географско дружество, 9 окт. 2012 г., www.nationalgeographic.org/encyclopedia/barometer/.
• "Високите и ниските нива на въздушното налягане." Безопасност при зимни условия | UCAR Център за научно образование, scied.ucar.edu/shortcontent/highs-and-lows-air-pressure.