Атмосферное давление

Атмосферное давление

Министерство образования и науки

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Институт военно-технического образования и безопасности

Кафедра «Защита в чрезвычайных ситуациях»

Контрольная работа

по дисциплине: «Климатология и метеорология»

«Атмосферное давление»

Выполнил

Ефимова М.А.

Екатеринбург

Содержание

1.      Атмосфера

2.      Атмосферное давление

.        История

.        Вес и давление воздуха

.        Единицы измерения давления воздуха

.        Стандартное давление

.        Плотность воздуха

.        Изменение давления воздуха и его плотности с высотой

.        Барическая ступень

.        Барометрическая формула Лапласа

.        Изменчивость давления и его влияние на погоду

.        Приведение давления к уровню моря

.        Приборы для измерения атмосферного давления

Список используемой литературы

1. Атмосфера

Атмосфера - это газовая оболочка Земли с содержащимися в ней аэрозольными частицами. Атмосфера состоит из смеси газов, называемой воздухом. Кроме N₂ (~78 %), O₂ (~21 %) и Ar (~1 %) воздух содержит 0,03 % СО₂ и очень мало остальных газов. Воздух, как известно, сжимаем, поэтому его плотность в нижних слоях атмосферы максимальна и убывает с высотой, постепенно сходя на нет(переходит в космическое пространство) без резкой границы:

• 50 % всей атмосферы сосредоточено в нижних 5 км;

• 75 % всей атмосферы сосредоточено в нижних 10 км;

• 90 % всей атмосферы сосредоточено в нижних 20 км.

Но присутствие воздуха обнаруживается до очень больших высот.

. Атмосферное давление

Атмосфемрное давлемние - давление <#"803184.files/image001.gif">

Барометрическая формула Лапласа. помощью этой формулы решают следующие задачи:

• барометрическое нивелирование (разность высот двух пунктов);

• распределение давления по высоте;

• приведение давления к значению на уровне моря;

• определение средней температуры слоя воздуха по известной разности высот и давлений на этих уровнях.

. Изменчивость атмосферного давления и его влияние на погоду

Атмосферное давление является очень изменчивым метеорологическим элементом. Повышение и понижение давления как будто не подчиняются никакой видимой закономерности. Иногда давление меняется очень быстро во времени, иногда долго остается постоянным. На земной поверхности атмосферное давление изменяется от места к месту и во времени. Особенно важны определяющие погоду <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%B3%D0%BE%D0%B4%D0%B0> непериодические изменения атмосферного давления, связанные с возникновением, развитием и разрушением медленно движущихся областей высокого давления (антициклонов <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BD%D1%82%D0%B8%D1%86%D0%B8%D0%BA%D0%BB%D0%BE%D0%BD>) и относительно быстро перемещающихся огромных вихрей (циклонов <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B8%D0%BA%D0%BB%D0%BE%D0%BD>), в которых господствует пониженное давление. Колебание давления, не имеющее правильного хода, т.е. определенной закономерности в суточном или годовом ходе, относится к непериодическим колебаниям. Эти изменения обусловлены как термическими, так и динамическими причинами. Неравномерное нагревание земной поверхности или ее охлаждение приводит к изменению давления над различными участками. Вторжение теплых или холодных воздушных масс на данную территорию также приводит к изменению давления. Если теплые (легкие) массы воздуха заменяются тяжелыми (холодными), происходит рост давления, если вторгаются вместо холодных теплые, то давление падает. Интерполяцией называется нахождение по ряду данных величин промежуточных значений. В связи с различными формами циркуляции воздушных течений может происходить накопление и уплотнение воздуха в одних местах, убыль и разрежение - в других. В результате всех этих причин меняется общий вес вертикального столба воздуха и тем самым меняется атмосферное давление у земной поверхности. Колебания давления в определенном месте могут происходить в широких пределах.

Как выяснилось, атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты, поскольку оно создаётся лишь вышележащим слоем атмосферы. Зависимость давления от высоты описывается барометрической формулой <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D0%B0>.

На картах <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B5%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%BA%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%B0> давление показывается с помощью изобар <http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%98%D0%B7%D0%BE%D0%B1%D0%B0%D1%80%D0%B0_%28%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F%29&action=edit&redlink=1> - изолиний <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%B7%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D1%8F>, соединяющих точки с одинаковым приземным атмосферным давлением, обязательно приведенным к уровню моря. Распределение давления, выраженное с помощью изобар, принято называть барическим рельефом. Система изобар на синоптической карте наглядно изображает барическое поле у поверхности земли (точнее на уровне моря). Давление воздуха у земной поверхности или на уровне моря является одной из важных характеристик состояния атмосферы. Распределение давления тесно связано с изменением температуры, облаками, осадками, и, как мы увидим далее, со скоростью и направлением ветра. Система замкнутых изобар с пониженным давлением в центре называется барическим минимумом, или циклоном. Система замкнутых изобар с повышенным давлением в центре называется барическим максимумом, или антициклоном. В распределении давления на земной поверхности проявляется зональность. Атмосферное давление зависит от высоты соответствующего столба воздуха, его плотности, от ускорения силы тяжести, которая меняется от широты места и высоты над уровнем моря.

. Приведение давления к уровню моря

Приведение давления к уровню моря производится на всех метеостанциях, посылающих синоптические телеграммы. Так как большинство станций расположено выше уровня моря, то численное значение давления, измеренного на этих станциях, при приведении его к уровню моря увеличивается на вес столба воздуха, высота которого равна высоте станции над уровнем моря. Приведение давления к уровню моря делают во всех случаях, когда необходимо сравнить между собой данные наблюдений над давлением воздуха, полученные на станциях, расположенных на разной высоте. Поскольку в целях прогноза погоды используется именно «приведенное» давление, то в посылаемые станциями синоптические телеграммы включаются сведения об измеренном давлении только после приведения его к уровню моря.

Приведение давления на станциях производится с помощью готовых таблиц, составленных по барометрической формуле для разных значений давления и температуры. Очевидно, что на станциях, расположенных на разной высоте над уровнем моря, нельзя пользоваться одинаковыми таблицами.

Чтобы давление было сравнимо на станциях, расположенных на разных высотах, на синоптические карты наносится давление, приведённое к единой эталонной отметке - уровню моря. При приведении давления к уровню моря используют сокращенную формулу Лапласа: z₂-z₁=18400(1+лt)lg(p₁/p₂). То есть, зная давление и температуру на уровне z₂, можно найти давление (p₁) на уровне моря (z₁=0).

Вычисление давления на высоте h по давлению на уровне моря P_o и температуре воздуха T:

= P_oe^-Mgh/RT

где P_o - давление Па на уровне моря [Па]; - молярная масса сухого воздуха 0,029 [кг/моль]; - ускорение свободного падения 9,81 [м/сІ]; - универсальная газовая постоянная 8,31 [Дж/моль К]; - абсолютная температура воздуха [К],

= t + 273,

где t - температура в °C; - высота [м].

На небольших высотах каждые 12 м подъёма уменьшают атмосферное давление на 1 мм рт. ст. На больших высотах эта закономерность нарушается.

. Приборы для измерения атмосферного давления

Определяют барометрическое давление с помощью ртутных и металлических барометров.

Ртутный чашечный барометр. Чашечный барометр представляет собой вертикальную стеклянную трубку, наполненную ртутью. Верхний конец трубки запаян, а нижний погружен в чашку с ртутью. Воздух давит на поверхность ртути в чашке, поэтому часть ртути входит в трубку. Колебания давления воздуха отражаются на высоте столбика ртути. Верхнюю границу ртути определяют при помощи барометрической шкалы, нанесенной в пределах прореза на оправе, и нониуса. Нониус представляет собой металлическую пластинку со шкалой, позволяющей измерить давление с точностью до десятых долей миллиметра.

Барометр - анероид метеорологический (БАММ-1) предназначен для измерения атмосферного давления в наземных условиях при температуре от нуля до 400 С и относительной влажности до 80%. Прибор представляет собой металлическую гофрированную коробку, из которой выкачан воздух. При увеличении атмосферного давления стенки анероидной коробки прогибаются внутрь, а при уменьшении выпрямляются. С помощью системы рычажков эти колебания передаются стрелке, которая движется по циферблату. Шкала барометра - анероида градуирована в кПа. На циферблате барометра имеется ртутный термометр, по которому отсчитывают температуру для определения температурной поправки.

Барограф М-22 предназначен для непрерывной регистрации атмосферного давления. Барограф изготавливается двух типов: суточный М-22с с продолжительностью одного оборота барабана 26ч. И недельный М-22н с продолжительностью одного оборота барабана 176ч. Регистрация атмосферного давления производится на специальной ленте. Прибор состоит из чувствительного элемента - блока анероидных коробок, температурного компенсатора, передаточного механизма, регистрирующей части и корпуса.

Действие барографа основано на свойстве анероидных коробок деформироваться при изменении атмосферного давления. Суммарная деформация блока анероидных коробок через передаточный механизм передается стрелке с пером. Перо производит запись изменений атмосферного давления на диаграммной ленте, закрепленной на барабане, вращаемом часовым механизмом. Влияние температуры окружающего воздуха на величину деформации анероидных коробок компенсируется изгибом биметаллической пластинки термокомпенсатора. Диаграммная лента разделена по вертикали горизонтальными параллельными линиями с ценой деления 1 мбар, а по горизонтали - вертикальными дугообразными линиями с ценой деления 15 мин. для суточного барографа и 2ч. для недельного. Барограф устанавливают на прочной подставке вдали от источников тепловой радиации, рядом помещают контрольный ртутный барометр, по которому периодически производят сверку. Прибор имеет приспособление, позволяющее наносить пером на диаграммной ленте отметки времени в нужный момент.

атмосфера давление воздух барометрический

Литература

2.      Приходько М.Г. Справочник инженера-синоптика. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - С. 16. - 328 с.

.        Хромов С.П. Метеорология и климатология. - Л.: Гидрометеорологическое изд-во, 1964. - С. 69. - 500 с.

4.      Атмосфера давления <http://ru.wikisource.org/wiki/%D0%AD%D0%A1%D0%91%D0%95/%D0%90%D1%82%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%B0_%D0%B4%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F> // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%BA%D0%BB%D0%BE%D0%BF%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%81%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%80%D1%8C_%D0%91%D1%80%D0%BE%D0%BA%D0%B3%D0%B0%D1%83%D0%B7%D0%B0_%D0%B8_%D0%95%D1%84%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B0>: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). - СПб., 1890-1907.

.        Куцкая Н.Б. Метеорология и климатология. - Л.: Рубежное. РФ ВНУ, 2002. - с. 167