Тема 4: «Атмосферное давление»
Важным элементом погоды, обуславливающим циркуляцию атмосферы на Земле, является атмосферное давление. Воздушная оболочка оказывает давление на все предметы, которые находятся в ней, и на земную поверхность в целом. В каждой точке давление определяется массой вышележащего воздуха. Следовательно, величина атмосферного давления зависит от высоты столба воздуха над точкой измерения и плотности самого воздуха.
Атмосферное давление измеряется в паскалях или миллиметрах ртутного столба. Его величина зависит от высоты над уровнем моря и температуры. За нормальное принимают атмосферное давление на широте 450 на уровне моря при температуре 00С. Оно равняется 1 013,25 гПа (760 мм рт. ст.).
Для перевода давления из миллиметров ртутного столба в гектопаскали и наоборот используют соотношение между этими единицами измерения:
1 мм рт. ст. = 1,33 гПа или 1 гПа = 0, 75 мм рт. ст.
На метеостанциях в настоящее время атмосферное давление измеряется в гектопаскалях. В связи с тем, что метеостанции расположены на разных абсолютных высотах, результаты измерения атмосферного давления на них приводят к уровню моря, а затем их используют для сравнения и построения синоптических и климатических карт.
С высотой атмосферное давление уменьшается, потому что уменьшается столб воздуха над точкой его измерения.
Изменение атмосферного давления с высотой
Высота, км: | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
Атмосферное давление, гПа: | 1013 | 280 | 54,4 | 12,4 | 3,1 | 0,9 |
У верхней границы стратосферы атмосферное давление составляет всего 0,9 гПа, т. е. менее одной тысячной давления на уровне моря.
Изменение давления с высотой характеризуется барической ступенью. Она показывает расстояние в метрах по вертикали, на котором атмосферное давление уменьшается вверх или увеличивается вниз на единицу давления. На уровне моря барическая ступень равна 8 м на 1 гПа, или 10,5 м на 1 мм ртутного столба. С высотой барическая ступень сильно увеличивается, так как падение давления замедляется. Величина барической ступени зависит также от температуры воздуха. С повышением температуры на 10С она увеличивается на 0,4 %. Величину барической ступени учитывают при барометрическом нивелировании.
Атмосферное давление непрерывно меняется во времени и в пространстве. Главная причина его изменения – это неравномерное нагревание и охлаждение воздуха. При нагревании воздуха и растекании его в стороны давление уменьшается. Понижение температуры воздуха вызывает его уплотнение, приток с соседних территорий и увеличение давления.
Суточные колебания давления воздуха выражены слабо и выражены на ограниченных участках земной поверхности, потому что нагревшийся в дневные часы воздух не успевает растекаться на соседние территории. Расширяясь, он в основном сохраняет свое воздействие на земную поверхность, над которой находится. Сезонные колебания атмосферного давления выражены хорошо, так как длительный нагрев больших воздушных масс обуславливает их подъем, растекание на соседние участки земной поверхности и понижение давления в районах устойчивого прогрева. И наоборот, при длительном охлаждении воздушных масс уменьшается объем воздуха, увеличивается его плотность, и возникают очаги повышенного давления.
В тропосфере чередуются области высокого и низкого атмосферного давления, которые называются барическими системами. Системы, имеющие в центральной части наименьшее давление, являются областями низкого давления, или барическими минимумами, а имеющие наибольшее давление – областями высокого давления, или барическими максимумами.
Распределение атмосферного давления на земном шаре имеет четко выраженную зональность.
По обе стороны от экватора в полосе шириной около 100 преобладает в течение года низкое атмосферное давление (1000 – 1008 гПа). Оно объясняется поступлением огромного количества тепла от Солнца, сильным нагреванием воздуха, его поднятием и растеканием в более высокие широты.
В тропических и субтропических поясах постоянно сохраняется высокое давление (1022 – 1026 гПа). В северном полушарии особенно выделяются Азорский и Гавайский максимумы, а в Южном – Южно - Атлантический, Южно – Индийский и Южно – Тихоокеанский.
В умеренных широтах северного и южного полушарий наблюдаются минимумы атмосферного давления, но они менее выражены, чем в экваториальном поясе. В южном полушарии пояс низкого давления проходит в основном над однородной поверхностью Мирового океана и сохраняется в течение года. В северном полушарии низкое наблюдается постоянно над океанами: Исландский минимум в Северной Атлантике и Алеутский минимум в Тихом океане. Над материками в умеренных широтах минимумы атмосферного давления возникают летом в результате значительного нагревания воздуха, его подъема и растекания на прилегающие территории. Зимой материки сильно охлаждаются, и над ними формируются плотные, холодные воздушные массы с очень высоким атмосферным давлением. Так, над Азией летом наблюдается низкое давление (994 гПа), которое зимой сменяется обширной областью высокого давления (1040 гПа) – Азиатским (Сибирским) максимумом с центром над Монголией.
Над полярными областями земного шара постоянно преобладают низкие температуры. Они обеспечивают существование там областей высокого давления.
В зависимости от высоты Солнца над горизонтом и количества поступающего тепла на земную поверхность пояса высокого и низкого атмосферного давления над океаном несколько смещаются к северу и югу по сезонам года, а над материками наблюдается даже смена летнего барического минимума на зимний максимум.
Постоянные и сезонные пояса и области высокого и низкого давления называются центрами действия атмосферы. Они располагаются на обширных территориях и оказывают огромное влияние на формирование их климата.
Атмосферное давление отображается на картах изобарами – линиями, соединяющими точки земной поверхности с одинаковым давлением. На синоптических картах изобарами показывают атмосферное давление на определенное время – время наблюдения. На климатические карты наносят средние многолетние показатели атмосферного давления по сезонам года, обычно января и июля.
Вопросы для самопроверки и контроля.
1. Как определяется атмосферное давление?
2. В каких единицах измеряется атмосферное давление?
3. Что характеризует барическая ступень?
4. Давление это постоянная величина или изменяющаяся?
5. Что называется барическими системами?
6. Что значит атмосферная зональность давления?
7. Что называется центрами действия атмосферы?
8. Как изображается давление на картах?
