Атмосферное давление в физике и его измерение — формулы и определение с примерами

Метеоневроз

Это – особое состояние, которое определяется не просто зависимостью от погоды, но и адаптационным потенциалом организма. Если адаптация сохранена, даже хроники удовлетворительно справляются с капризами погоды. Тогда как здоровые, по сути, люди, но с потерянными адаптационными способностями, тяжело реагируют на смену погодных факторов. Это и называется метеоневрозом.

Предрасполагают к такому развитию ситуаций:

• наследственность;
• минимальная двигательная активность;
• отсутствие длительных прогулок на свежем воздухе;
• ожирение;
• алкоголь, курение, наркотики;
• высокая умственная нагрузка;
• стресс.

Что такое циклоны и антициклоны

Одним из наиболее интересных механизмов являются своеобразные «воздушные насосы» – атмосферные вихри огромных размеров, основной ролью которых является формирование погоды на больших площадях земной поверхности.

Высота их составляет до 20 км., а диаметр может достигать 4–5 тыс. км.

Рис. 1. Гигантский атмосферный вихрь.

Циклон представляет собой воздушный вихрь, собирающий и выбрасывающий воздух вверх из собственного центра. Антициклон, наоборот, втягивает воздух из верхних слоев атмосферы и распределяет его у поверхности.

Это происходит потому, что циклон представляет собой область низкого давления, воздух устремляется туда, где давление наиболее низкое, то есть в центр циклона. Там формируются восходящие потоки воздуха.

ТОП-1 статья

которые читают вместе с этой

Антициклон является атмосферным вихрем, характеризующийся высоким давлением. Он наоборот, «разгоняет» воздушные массы от собственного центра, втягивая их из более высоких слоев атмосферы. В его центре формируются нисходящие потоки воздуха, которые спирально от центра распределяются по земной поверхности.

Образуются атмосферные вихри часто в областях атмосферных фронтов, основной причиной их формирования является вращение Земли.

Рис. 2. Схема структуры циклона и антициклона.

Подобные явления наблюдаются и в атмосфере других планет. Внеземным долгоживущим циклоном является Малое Темное Пятно в атмосфере Нептуна, а антициклоном – Большое Красное Пятно на Юпитере.

Рекомендации по улучшению самочувствия

Метеозависимость не лечится. Однако вполне возможно восстановить состояние и устранить риски для здоровья. Даже в самых тяжелых ситуациях.

Гипертоникам

Пациентам с высокими показателями артериального давления рекомендуется систематически принимать прописанные медикаменты. Это основной способ увеличить переносимость изменений условий окружающей среды, а также свести на нет возможную симптоматику.

Кроме того, лучше придерживаться ряда простых рекомендаций:

Не заниматься физической активностью. Организм находится в уязвимом положении. Возможно развитие гипертонического криза, инсульта. Прием препаратов не является гарантией. Допустимый уровень нагрузок лучше уточнить у специалиста. Он в курсе ситуации и сможет ответить по существу.
Не стоит лишний раз выходить на улицу, особенно в пиковый период. Поскольку во время даже простой ходьбы наблюдается влияние большего числа факторов, чем когда пациент находится дома. Например, прямого солнечного излучения и пр.
Нужно полноценно отдыхать. В периоды изменений погоды следует вовремя ложиться спать, придерживаться оптимального режима.
Необходимо скорректировать рацион. Как можно меньше соли, но полный отказ недопустим (достаточно 4-6 граммов в сутки)

Это важное условие. Больше витаминизированных продуктов. Животные жиры ограничиваются до лучших времен.
В ряде случаев имеет смысл принимать короткими курсами препараты на основе валерианы и пустырника

Только в таблетках. Спиртовые настойки оказывают стимулирующее и тонизирующее влияние, что может быть опасно на фоне повышенного артериального давления. Эти медикаменты оказывают легкое седативное действие.

Животные жиры ограничиваются до лучших времен.
В ряде случаев имеет смысл принимать короткими курсами препараты на основе валерианы и пустырника. Только в таблетках. Спиртовые настойки оказывают стимулирующее и тонизирующее влияние, что может быть опасно на фоне повышенного артериального давления. Эти медикаменты оказывают легкое седативное действие.

Систематическое наблюдение за собственным состоянием также является частью самопомощи. При нарушениях имеет смысл обратиться к врачу. Неврологу, кардиологу, прочим. В зависимости от характера отклонений.

Гипотоникам

Основная проблема пациентов с пониженным давлением в слабости, обморочных состояниях и снижении активности. Необходимо оказание тонизирующего эффекта на весь организм. Вопрос решается довольно просто.

Рекомендации, в общем и целом, те же самые.

Полноценное питание и отдых в период изменений погодных условий. 
Количество соли можно не ограничивать. 

В рамках коррекции проявлений здесь и сейчас применяют натуропатические средства. Среди них:

Настойки женьшеня, элеутерококка

Принимать их нужно с большой осторожностью. Поскольку стимулирующее действие велико, возможны скачки давления, возбуждение центральной нервной системы, тревожность и прочие побочные эффекты

Кофеин

В натуральном виде, в таблетированной форме. Злоупотреблять также не стоит, это опасно.

Во избежание обмороков нельзя перенапрягаться физически. По необходимости обращаются к врачу. Назначаются препараты, корректирующие питание головного мозга и клеточное дыхание. Вроде цереброваскулярных, ноотропов и прочих. По ситуации.

Изменения атмосферного давления — это всегда испытание для организма. Даже здоровые люди ощущают погодные условия, не говоря о больных.

Необходимо следить за самочувствием, соблюдать простые рекомендации и при необходимости обращаться к врачу.

Какое атмосферное давление считается нормальным для человека?

Возникают головные боли и мигрени, которые зачастую невозможно снять таблетками. При резком снижении атмосферного давления повышается риск приступов удушья у астматиков и аллергиков.

Менее чувствительные, молодые и относительно здоровые люди ощущают сонливость и упадок сил.

Здоровые люди при изменениях погодных условий могут ощущать слабость, а больные внезапно чувствуют изменения в состоянии организма. Обострятся хронические сердечно-сосудистые заболевания. Влияние атмосферного давления на артериальное давление человека велико. Это отражается на состоянии людей с болезнями органов кровообращения (артериальная гипертензия, аритмия и стенокардия) и следующими патологиями систем организма:

• Нервные и органические поражения психики (шизофрения, психозы различной этиологии) в стадии ремиссии. При смене погоды происходит обострение.
• Заболевания опорно-двигательного аппарата (артриты, артрозы, грыжи и застарелые переломы, остеохондроз) проявляются дискомфортом, ноющей болью в области суставов или костей.

Название города

Среди первых чувствуют это отклонение от нормы «сердечники» и те, у кого наблюдается внутричерепное давление. Они жалуются на общую слабость, частые мигрени, нехватку кислорода, одышку, а также на боли в кишечнике.

Привести в норму свое артериальное давление. Снизить физическую нагрузку. Внести в каждый рабочий час десять минут отдыха. Пить чаще жидкость, отдавая предпочтение зеленому чаю с медом. Выпивать утренний кофе. Принимать настойки трав, показанные для сердечников. Расслабляться вечерами под контрастным душем. Ложиться спать раньше привычного часа.

Частые осадки, естественно, повышают влажность воздуха до 70 – 90 процентов. Это также негативно сказывается на состоянии здоровья.Высокая влажность воздуха может стать причиной обострения хронических заболеваний почек и суставов.

Поменяйте климат, по возможности, на сухой. Уменьшите время пребывания на улице в сырую погоду. На прогулку выходите в теплой одежде. Помните о витаминах

Впервые концепцию атмосферы открыл Э. Торричелли в 1643 году, доказав, что воздух имеет вес. Его также считают изобретателем первого в мире барометра. Измеряют силу атмосферы, с которой она давит на землю в паскалях, гектопаскалях, миллиметрах ртутного столба, миллибарах, атмосферах.

Влияние колебаний ад на организм человека

Так как баланс достигается за счет жидкостей нашего тела – кровь, лимфа, тканевая жидкость – атмосферное давление напрямую влияет на артериальное. Изменения в одном приводит к дисбалансу в другом.

Низкий показатель барометра

Снижение давления, которое наблюдается при подъеме на высоту, может привести к таким последствиям:

• затрудненное дыхание;
• низкий пульс;
• усталость, сонливость;
• апатия;
• пониженное артериальное давление;
• головная боль;
• приступы головокружения;
• тошнота или рвота;
• расстройства пищеварительной системы;
• проблемы с сосредоточением.

При понижении давления воздуха в группе риска находятся люди с патологиями органов дыхания и обычно пониженным артериальным давлением. Обычно их состояние в таких условиях становится хуже. Если человек не ощущает изменений, для него подобные колебания можно считать нормой.

Высокий показатель барометра

Колебания вверх ртутного столба наблюдаются при спуске в шахты, пещеры или другие низменности.

Дискомфорт будет отличаться от пониженного АД:

• гул в ушах, закладывает уши;
• пульсация в висках и на шее;
• повышение артериального давления;
• увеличение пульса;
• прилив крови к коже человека, покраснения;
• мушки перед глазами;
• головная боль:
• головокружения;
• тошнота или рвота.

Обратите внимание!

При повышенном атмосферном давлении часто происходят инфаркты и инсульты. Людям, склонным к метеозависимости, стоит следить за погодными условиями и в дни повышенного АД не перегружать свой организм стрессом или физическими нагрузками.

Группы риска

Если ртуть за 2-3 часа сдвигается даже на одно деление, метеозависимые люди это почувствуют. Усталость, сонливость, тошнота и другие неприятные или даже болезненные симптомы сразу себя проявят. Кого отнести к зависимым от изменений атмосферного давления людям?

Различные травмы, болезни или врожденные патологии – причина подобных неприятных симптомов. Так что страдают от метеозависимости в первую очередь люди:

• с повышенным или пониженным артериальным давлением;
• с патологиями органов дыхания – астма, бронхит, плеврит, травмы грудной клетки, гайморит, синусит;
• с нарушениями опорно-двигательного аппарата – артроз, остеохондроз, старые травмы;
• с ушными болезнями;
• после черепно-мозговых травм или с повышенным внутричерепным давлением.

Что делать для облегчения симптомов

Людям среднего и старшего возраста очень важно бережно относится к своему здоровью. Циклоны и антициклоны могут вызвать серьезные последствия

Чтобы предотвратить инсульт и инфаркт, а также облегчить неприятные симптомы, стоит прислушаться к некоторым советам:

1. Консультация с лечащим врачом. Он, опираясь на особенности пациента, сможет подобрать нужный препарат или, например, лечение в кислородной барокамере.
2. Регулярная проверка погодных условий. Нужно освобождать такие дни от нагрузок на работе и дома.
3. Правильный режим сна. Продолжительность сна должна составлять не менее 7 часов. При изменениях погоды лучше ложиться спать раньше.
4. Правильное питание. Меню должно быть сбалансированным и полноценным. Исключить жирное, но употреблять продукты содержащие омега 3-6-9 кислоты.
5. Прогулки на свежем воздухе (желательно в вечернее время).
6. Умеренные физические нагрузки.
7. Снижение уровня стресса.

Интересные факты

Тело человека приспособлено к атмосферному давлению, но плохо переносит его понижение. При подъеме на такие высокие горы, (примерно с 4000 м, а иногда и ниже) многие люди начинают чувствовать себя плохо, появляются приступы «горной болезни»: становится трудно дышать, из ушей и носа нередко идет кровь, можно даже потерять сознание. 

И все же люди приспосабливаются и к таким непростым условиям, например, в мире есть несколько стран (Боливия, Мексика, Перу, Эфиопия, Афганистан), в которых большинство населения проживают на высоте свыше 1000 м над уровнем моря.

В Тибете граница обитания человека превышает 5000 м над уровнем моря. Потоси — город, который еще во времена Инков являлся крупнейшим месторождением серебра в Южной Америке, — построен на высоте 4090 метров и имеет население около 160 тысяч человек. Это один из самых высокогорных городов на земном шаре.

Сравнение

Сама приставка анти- указывает на то, что антициклон – это атмосферное явление, противоположное циклону по своим характеристикам. Если циклон — это низкое атмосферное давление, то антициклон — высокое. Это самое существенное различие, коренным образом меняющее погоду на территории под этими вихрями. Их отличие состоит в разных движениях воздушных потоков. Чем они еще отличаются.

Характеристика циклона и антициклона предоставлена ниже.

Характеристика	Циклон	Антициклон
Давление	Низкое в центре вихря	Повышенное в том же месте
Размеры	Диаметр может быть в 300-5000 км.	До 4000 км в самом широком месте.
Скорость движения (км/ч)	В среднем 30-60.	В среднем 20-40 или же вовсе малоподвижные.
Характерные места	Возникают по всей территории земного шара, кроме экватора.	Возникают преимущественно над сушей, покрытой ледяным слоем (Антарктида или Арктика).
Причины возникновения	Естественное движение Земли вокруг своей оси. Появление дефицита воздушной массы.	Появление циклона. При переизбытке воздушной массы.
Вращение воздуха	Воздух направляется от окраины к центру. Что касается его направления, то в Северном полушарии он двигается против часовой стрелки, а в Южном, наоборот, по часовой стрелке.	Как и в целом, движение воздуха в данном вихре обратно: воздух направляется от центра к окраинам вихря, а направление его также зависит от полушария: Северное — по часовой стрелке; Южное – против часовой стрелки.
Направление движения воздуха	Восходящее	Нисходящее
Погода	Данное природное явление характеризуется высокой вероятностью осадков и порывами сильного ветра. На небе образуются густые облака, а погода в целом будет пасмурной и влажной, но не холодной. Летом часто идут дожди, а зимой – снег или дождь, но без морозов.	Несет с собой сухую погоду, для которой не характерны ветра или облака. Обычно летом сухая малооблачная погода, без осадков, а зимой – холодно и морозно.

Тропический циклон

От циклонов, образованных в умеренных широтах, отделяют циклоны, которые своим происхождением обязаны тропикам. Они имеют множество названий. Это и ураганы (Вест-Индия), и тайфуны (восток Азии),
и просто циклоны (Индийский океан), и арканы (юг Индийского океана). Размеры таких вихрей колеблются от 100 до 300 миль, а диаметр центра — от 20 до 30 миль.Ветер тут разгоняется до 100 км/час, и это характерно для всей области вихря, что кардинально отличает их от циклонов, образованных в умеренных широтах.Верным признаком приближения такого циклона является рябь на воде. Причем она идет в противоположную сторону дующему ветру или ветру, который дул незадолго до этого.

Влияние высокого атмосферного давления на самочувствие

Значения больше условной нормы в 750 мм ртутного столба считаются столь же опасными для некоторых категорий лиц.

Высокое атмосферное давление влияет на человека негативным образом и сказывается на артериальном: наблюдается снижение скорости и качества трофики (питания) головного мозга. По сути, отмечается идентичное нарушение, как и при низких цифрах, только механизм принципиально иной.

Страдают, преимущественно, пациенты с гипертонической болезнью или симптоматическими скачками АД.

Среди проявлений можно назвать следующие:

Головная боль. Интенсивность зависит от изменений со стороны сосудов. Пациенты-гипертоники с приличным стажем страдают от отклонений сильнее, чем их более здоровые «коллеги». При этом наблюдаются скачки артериального давления в широких пределах.

Нарушение сердечного ритма. По типу тахикардии. Возможны прочие расстройства. Зависит от особенностей организма и анамнеза.

Болевые ощущения в грудной клетке. Тревожный признак. Обычно указывает на развитие нарушений по типу ишемии

Пациенты со стенокардией находятся в группе особого риска, потому им необходимо знать о мерах предосторожности в подробностях. Возможны критические, опасные осложнения.

• Слабость. Невозможность выполнять привычную деятельность. Встречается проблема практически всегда.
• Одышка. Обычно сердечного происхождения, при недостаточном питании миокарда и нервных тканей.
• Падение толерантности к физическим нагрузкам.

Антициклон приносит сухой воздух. Потому пациенты с патологиями дыхательной системы опять чувствуют себя плохо.

В данном случае возможны приступы бронхиальной астмы, спазмы дыхательных путей, мучительный кашель при патологиях ЛОР-органов, без выделения мокроты.

Высокое давление в атмосфере влияет самочувствие на человека за счет повышения температуры в окружающей среде и снижения уровня кислорода в воздухе. В системе эти факторы создают опасные для больных явления.

Когда при росте барометрического давления температура понижается, в воздухе увеличивается содержание кислорода, плохо чувствуют себя преимущественно  гипертоники.

Гипотоникам в такую погоду живется хорошо, они напротив, ощущают прилив сил.

Влияние на жизнедеятельность человека

Резкие изменения погоды, сопровождающие наступление АФ, могут значительно повлиять на жизнедеятельность людей.

Негативные последствия:

• возникновение природных катаклизмов и опасных для человека условий (тайфуны, гололед, обильные осадки и т. д.),
• нанесение материального ущерба, отрицательное влияние на технику,
• негативное воздействие на самочувствие человека через атмосферное давление (особенно подвержены такому влиянию метеозависимые или метеочувствительные люди).

Обильные осадки, грозы, резкие изменения температуры и ветра могут привести к возникновению опасных ситуаций на улицах: к зимней оттепели и гололеду, мощным ветрам и падению деревьев, повреждению проводов электропередач, пожарам, сильным грозам, ударам молний по незащищенным объектам и т. п. Циклоны нередко превращаются в мощные ураганы.

Неожиданные скачки и резкие спады/повышения атмосферного давления могут негативно сказаться на людях, страдающих от проблем с собственным давлением. Кроме этого, резкая смена погодных условий оказывает негативное влияние на метеочувствительных или метеозависимых людей, может вызывать обострение хронических заболеваний, рецидивы и пр.

Измерение атмосферного давления

Чтобы измерить атмосферное давление, метеорологи используют барометр.

Различают барометры двух типов:

• жидкостные;
• механические (барометр-анероид).

Жидкостные барометры заполняются ртутью. Данный прибор изобрел итальянский ученый Эванджелиста Торричелли. В 1643 году он доказал, что атмосферу можно взвесить, используя столбик ртути. Этот прибор был самым первым барометром. Открытый конец стеклянной трубки помещают в открытую чашу с ртутью. Атмосферное давление вынуждает ртуть подниматься вверх по трубке. На уровне моря столбик ртути поднимется (в среднем) на высоту 760 миллиметров.

А почему бы не использовать воду вместо ртути? Дело в том, что ртуть в 13,6 раза плотнее воды. Атмосферное давление может удерживать на месте вертикальный столб воды примерно в 13,6 раза выше ртутного столба. И для того, чтобы сделать водяной барометр, потребуется стеклянная трубка длиной более 10 м!

Эванджелиста Торричелли — итальянский математик и физик, ученик Галилея. Известен как автор концепции атмосферного давления и продолжатель дела Галилея в области разработки новой механики.

С другой стороны, ртуть является самым тяжелым веществом, которое остается жидким при обычной температуре. Это позволяет сделать инструмент более удобным в использовании.

Чаще встречаются барометры-анероиды. Конструкция такого устройства включает в себя металлическую коробку с разреженным воздухом внутри. Когда давление падает, коробка расширяется. С увеличением давления коробка сжимается и воздействует на прикрепленную пружину. Пружина приводит в движение стрелку, которая показывает на шкале уровень давления.

Атмосферное давление и опыт Торричелли

Атмосфера Земли — это смесь различных газов, удерживающихся возле планеты благодаря действию силы тяжести на их молекулы, которые одновременно и беспрерывно двигаются, создавая давление. Это давление называют атмосферным.

Доказать существование атмосферного давления можно при помощи простых опытов.

Какие последствия действия атмосферного давления

Если взять трубку с поршнем, опустить ее одним концом в сосуд с водой и поднимать поршень вверх, то вода будет подниматься вслед за поршнем (рис. 102). Это возможно только тогда, когда давление воды в сосуде будет больше, чем под поршнем. За счет весового давления вода не сможет подниматься, так как уровень воды под поршнем выше, чем в сосуде, а поэтому и его давление больше. Вода должна вылиться обратно в сосуд. Следовательно, на жидкость в сосуде действует дополнительное давление, значение которого больше давления жидкости столба воды под поршнем. Это давление создают молекулы атмосферного воздуха. Действуя на свободную поверхность воды, атмосферное давление согласно закону Паскаля передается во всех направлениях одинаково.

Так как под поршнем воздуха нет, то вода будет заходить в трубку под действием неуравновешенного давления.

Каково значение атмосферного давления

Значение атмосферного давления достаточно большое. Убедиться в этом можно на многих опытах.

Возьмем два полых полушария, имеющие хорошо отшлифованные поверхности сечений. В одной из них есть специальный штуцер с краном, через который можно откачивать воздух.

Подвесим к штативу одно из полушарий, присоединим к нему снизу другое и начнем откачивать насосом через кран воздух из полости. Нижнее полушарие крепко прижмется к верхнему. Это возможно только тогда, когда давление в полости шара будет меньше давления снаружи.

В результате действия воздушного насоса, который откачивает воздух, давление в полости полушарий уменьшится, а наружное давление останется без изменений. Поэтому нижнее полушарие плотно прижмется к верхнему.    ЮЗ

О значении силы при некотором уменьшении давления в шаре можно судить по массе груза, который может удерживаться, если его подвесить к нижнему полушарию. Если же открыть кран и в полость шара зайдет воздух, то нижнее полушарие вместе с грузом отпадет.

Как начали исследовать атмосферное давление

Подобный опыт провел и описал в 1654 г. немецкий физик, бургомистр города Магдебург а Отто Герике.

Отто Герике (1602-1686) — немецкий физик, который экспериментально изучал атмосферное давление. С помощью «магдебургских полушарий» он продемонстрировал действие атмосферного давления. Изучал также электрические явления, объяснил природу трения. Сконструировал первую электрическую машину.

Это событие осталось в истории науки благодаря образной гравюре того времени (рис. 103).

В современном производстве используют множество приспособлений, основанных на действии атмосферного давления. Для расчетов результатов их работы нужно знать значение атмосферного давления.

Способ измерения атмосферного давления впервые предложил итальянский ученый Эванджелиста Торричелли.

 Эванджелиста Торричелли (1608-1647) — итальянский ученый. Первым измерил атмосферное давление с помощью сконструированного им ртутного барометра. Доказал, что высота ртутного столба барометра равна примерно высоты водяного столба.

Он установил, что если закрытую с одной стороны трубку заполнить полностью ртутью, перевернуть ее и опустить в сосуд с ртутью, то выльется только часть этой ртути (рис. 104). Высота столба ртути в его опытах была примерно 760 мм. Результаты опыта дали возможность сделать вывод, что давление ртутного столба уравновешивается атмосферным давлением, которое действует на свободную поверхность ртути в сосуде. Атмосферное давление при таких условиях называют нормальным. С того времени в науку была введена единица измерения атмосферного давления — миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.).

Как рассчитать атмосферное давление

Выразим значение давления столба ртути высотой 760 мм (нормальное) в системных единицах измерения давления паскалях. Из предыдущих параграфов известно, что давление жидкости рассчитывается по формуле:

Учитывая, что плотность ртути получаем

Рекомендую подробно изучить предметы:

Физика Атомная физика Ядерная физика Квантовая физика Молекулярная физика

Ещё лекции с примерами решения и объяснением:

• Манометры в физике
• Барометры в физике
• Жидкостные насосы в физике
• Выталкивающая сила в физике
• Движение жидкостей и газов
• Гидравлические машины в физике
• Весовое давление жидкостей в физике
• Сообщающиеся ссуды в физике