Atmosferos slėgis yra jėgos, su kuria oro dalelės spaudžia paviršius, kuris jas apgaubia. Šis slėgis yra vienas iš atmosferos savybių, lemiančių oro dinamiką ir klimato nuolatinę kaitą.
Kas yra atmosferos slėgis ir kaip jis matuojamas
Atmosferos slėgis yra jėga, kuria oro masė veikia paviršių. Jis sukuriamas oro masėmis, kurios sustoja ant Žemės paviršiaus. Atmosferos slėgis yra matuojamas naudojant prietaisą, vadinamą barometru. Barometrai yra prietaisai, skirti matuoti atmosferos slėgį. Šie prietaisai matuoja oro slėgį oropaviršyje ir parodyti rezultatus paprastai vienetais milimetrais gyvsidabrio stulpelio (mmHg) arba hektopaskalais (hPa). Barometrai gali būti tiek analoginiai, tiek skaitmeniniai, ir jie plačiai naudojami meteorologijoje, aviacijoje, laivyboje bei kasdieniniame gyvenime.
Barometras veikia pagal kaitinimo ir aušinimo principą. Kai atmosferos slėgis didėja, tada skysčio kolba barometre nuleidžiama, o kai atmosferos slėgis mažėja, kolba kyla. Barometrų matavimo vienetais yra milimetrai arba centimetrai gyvsidabrio stulpo, kuriuos galime matyti barometro skalėje. Paprastai jis matuojamas milimetrais gyvsidabrio stulpeliu. Fizikai slėgį matuoja paskaliais; vienas paskalis yra toks slėgis, kurį sukuria vieno niutono jėga, veikianti vieno kvadratinio metro plotą.
Kaip slėgis kinta su aukščiu
Atmosferos slėgis priklauso nuo aukščio virš jūros lygio. Kylant aukštyn, slėgis mažėja eksponentiškai: pakilus vienu mastelio aukščiu (scale height) į viršų, slėgis sumažėja beveik trigubai. Mastelio aukštis priklauso nuo temperatūros, dujų rūšies (dalelių masės) ir planetos masės, o Žemės atmosferai yra maždaug 8 kilometrai. Grįžtant prie paties atmosferos slėgio, standartiniais vienetais jis yra truputį didesnis, nei 100 kilopaskalių.
Kuo aukščiau pakyli, tuo sunkiau darosi kvėpuoti; taip yra ne tik dėl absoliutaus slėgio sumažėjimo, tačiau ir dėl santykinio deguonies trūkumo. Deguonis yra truputį sunkesnis už gausiausias atmosferos dujas azotą, todėl deguonies mastelio aukštis yra mažesnis. Vadinasi kylant aukščiau, deguonies slėgis (kartu ir tankis) mažėja sparčiau, nei azoto, ir pakilus į keleto kilometrų aukštį deguonies dalis sumažėja nuo 21 iki 19 procentų.
Taip pat skaitykite: Elektrolito tankio priklausomybė nuo temperatūros analizė
Praktinis poslinkis: vandens stulpas ir barometrai
Taip jau yra, kad į cilindrinį indą įpylus skysčio, slėgis į indo dugną priklauso tik nuo skysčio tankio bei stulpelio aukščio, taigi slėgį galima išreikšti ir ilgio (gal tiksliau būtų sakyti „aukščio“) vienetais. Tai yra ypač praktiška matuojant įvairių dujų slėgį - prijungus dujas prie indo su skysčiu, pagal skysčio poslinkį galima nustatyti ir dujų slėgį. Tokiu principu veikia kai kurie slėgio matuokliai barometrai bei iš jų išvesti prietaisai. Geriausiai pažįstamas skystis - vanduo - nėra praktiškas, nes atmosferos slėgis atitinka daugiau nei dešimties metrų vandens stulpo slėgį.
Oro tankis ir jo ryšys su slėgiu
Oras - dujų mišinys. Kuo aukščiau pakyli, tuo mažiau oro masės yra virš tavęs, todėl slėgis mažėja. Atmosferos sluoksnių sandara lemia temperatūros ir tankio pasiskirstymą: troposfera − joje dažniausiai keičiasi orai, vyksta atmosferos turbulencija; pradeda kilti ir iki stratopauzės pasiekia 0 °C. Mezosfera - joje temperatūra krinta gan sparčiai. Viršutinė riba pakyla iki 2000 °C. Egzosfera - atmosfera laipsniškai pereina į tarpplanetinę erdvę.
Vertikalia kryptimi atmosfera dalijama į keletą sluoksnių - sferas. Kiekvienas sluoksnis pasižymi savitomis temperatūros ir tankio charakteristikomis, kurios lemia slėgio pokyčius ir oro dinamiką. Atmosferos išretėjimo jos neperduodamos šioje erdvėje skriejantiems aparatams.
Fiziniai pavyzdžiai ir žmogaus pojūčiai
Dabar pagalvokime apie žmogaus skerspjūvio plotą, žiūrint iš viršaus. Pečių plotis - koks pusmetris, gal kiek daugiau, storis nuo krūtinės iki nugaros - gal 20 centimetrų. Dešimtadalis kvadratinio metro tikrai yra. Taigi kiekvieno mūsų pečius atmosfera yra užgulusi taip, kaip vienos tonos masės krovinys. Savaime suprantama, mūsų organizmai prie šito yra prisitaikę; jei staiga slėgis pranyktų, išsprogtų akys ir kraujagyslės.
Keičiasi orams, keičiasi ir žmonių nuotaika - šitą faktą žino kiekvienas. Ne visiems poveikis yra vienodas: vieni nušvinta kartu su pasirodančia Saule, kiti slepiasi nuo to bjauraus veido danguje. Tai nenuostabu, nes didele dalimi oro sąlygų poveikis yra susijęs su psichologija. Tačiau vienas poveikis yra ir grynai fizikinis, toks paprastas, kad greičiausiai apie jį net nesusimąstome.
Taip pat skaitykite: Priklausomybė: klampumas ir tankis
Aukšto ir žemo slėgio sistemų įtaka orams
Aukšto slėgio sritis, dažnai vadinama aukštuoju arba anticiklonu, yra pagrindinė atmosferos cirkuliacijos ypatybė, kuriai būdinga tai, kad jos centre atmosferos slėgis yra aukštesnis nei aplinkinėse srityse. Šis slėgio skirtumas išjudina svarbų orus lemiantį procesą: oras linksta iš aukštesnio slėgio regionų į žemesnio slėgio regionus.
Aukštumų formavimasis: aukšto slėgio sritis susidaro dėl to, kad oras iš aukštesnių atmosferos sluoksnių nusileidžia į atmosferą. Šis žemyn besileidžiantis oras susispaudžia ir sušyla, todėl atmosferos sąlygos tampa stabilesnės. Krentančio oro judėjimą gali inicijuoti aukšto lygio konvergencija arba radiacinis aušinimas. Susidarius aukšto slėgio centrui, dėl slėgio gradiento jėgos oras teka iš centro į išorę, o Koriolio efektas suteikia spiralę: Šiaurės pusrutulyje oras sukasi pagal laikrodžio rodyklę, Pietų pusrutulyje - prieš laikrodžio rodyklę.
Aukšto slėgio sistemos lemia: suspaudimą ir šildymą (adiabatišką oro sušilimą), debesų susidarymo slopinimą ir stabilias atmosferos sąlygas. Dėl to dažnai susidaro giedras dangus ir sausas oras, langesnės dienos su silpnu vėju arba ekstremalios temperatūros (karščio bangos vasarą, stiprus šaltis žiemą). Oro sąstingis gali paskatinti teršalų kaupimąsi miestuose.
Kontraste, žemo slėgio sritys (ciklonai) pasižymi tuo, kad jų centre atmosferos slėgis yra žemesnis nei aplinkui. Oro srautui žemo slėgio sistemoje būdinga kylantis oras, susiliejantis srautas link centro ir asociacija su neramiu oru, debesų formavimusi ir krituliais.
Slėgio pokyčių pasekmės žmogui ir aplinkai
Atmosferos slėgio pokyčiai atsiliepia žmonėms, patyrusiems traumų - dėl aplinkos sąlygų pasikeitimo gali užskausti senas žaizdas; dar vienas dažnas fiziologinis efektas yra ausų užgulimas dėl pakitusio balanso tarp vidinės ir išorinės ausies. Žmonės taip pat gali jausti atmosferos slėgio pokyčius, pavyzdžiui, kai pakyla arba nusileidžia lėktuvas.
Taip pat skaitykite: Šviesos bangos ilgio pokyčiai skirtingose terpėse
Esant aukštam atmosferos slėgiui, oras paprastai yra šaltas ir sausas, o esant žemam slėgiui - šiltas ir drėgnas. Todėl žinoti atmosferos slėgį yra svarbu norint prognozuoti orą ir suprasti klimato pokyčius. Atmosferos slėgis yra svarbus gyvybei žemėje. Jis lemia oro srautus, vėją ir orų pokyčius. Be to, atmosferos slėgis taip pat veikia gyvūnų ir augalų organizmus.
Kasdienė reikšmė ir praktiniai patarimai
Kasdieniame gyvenime atmosferos slėgis yra labai svarbus, nes jis gali įtakoti oro sąlygas, o tai savo ruožtu veikia žmonių jausmus ir bendrą gerovę. Ypač svarbu kontroliuoti atmosferos slėgį, jei planuojate lauko veiklą, kaip pvz., kelionę arba sporto varžybas. Barmometras yra puikus prietaisas, padedantis suprasti ir stebėti šią sąvoką.
Slėgis ir tankis pagal aukštį: kuo skiriasi?
Atmosferos sluoksniai, debesis ir cirkuliacija
Debesuotumas - debesų kiekis, matomas dangaus skliaute arba skridimo trąsoje. Matuojamas 10 balų skalėje: 0 - debesų visai nėra, 5 - debesys dengia pusę dangaus, 10 - visas dangus užtrauktas. Nusakant debesų kiekį, be bendrojo debesuotumo taip pat išskiriamas apatinių debesų debesuotumas. Jų žemutinė riba - ne aukščiau kaip 2 km.
Vėjas - oro srauto judėjimas, kurį sukelia slėgio skirtumai priverčiantys judėti oro mases. Termikai - kylančios oro srovės, susidarančios dėl saulės spindulių, o nuo įšildyto žemės paviršiaus. Kai paviršiaus įšilimas labai skiriasi, pvz., suarta dirva įkaista daugiau negu pieva, oras virš įšilusių žemės plotų kyla. Taip susidaro kylančio oro frontą vadinamą antvėju, o besileidžiantis frontas - kuris sušyla prie žemės paviršiaus.
Orai ir pavojai
Audra, žaibas, krituliai, temperatūra, apledėjimas - jų keliami pavojai. Apledėjimas ypač pavojingas drėgnoje ir žemos temperatūros aplinkoje.
| Parametras | Poveikis kylant aukštyn |
|---|---|
| Atmosferos slėgis | Mažėja eksponentiškai |
| Oro tankis | Mažėja - mažėja deguonies parsisiuntimas |
| Deguonies dalis | Mažėja nuo 21% iki ~19% kelių km aukštyje |
| Mastelio aukštis (Žemė) | Apie 8 km |
Apibendrinant, atmosferos slėgis ir oro tankis priklauso nuo aukščio virš jūros lygio, o šie pokyčiai lemia kvėpavimo sąlygas, orų reiškinius ir žmonių savijautą. Stebint slėgio pokyčius barometru galima geriau suprasti oro dinamiką ir planuoti veiklas lauke.
tags: #oro #tankio #priklausomybe #nuo #aukscio