§ 28. Атмосферное давление. Ветер

1. Какое вещество образует атмосферу? 2. Назовите примерную толщину атмосферы. 3. Что нагревается быстрее — суша или вода?

1. Понятие об атмосферном давлении. Всякое вещество можно взвесить. Оказывается, что масса 1 м3 воздуха на уровне моря примерно 1 кг 300 г. Каждый предмет, имеющий массу, давит на нижележащие предметы. Воздух тоже давит на предметы, с которыми соприкасается. Человек не замечает давления воздуха потому, что внешнее давление уравновешивается давлением, существующим внутри человеческого организма. Если взять столб воздуха от земной поверхности до верхней границы атмосферы, то окажется, что на каждый 1 см2 поверхности воздух давит с такой же силой, как гиря массой 1 кг 33 г.

Атмосферное давление — это сила, с которой воздух давит на земную поверхность и все находящиеся на ней предметы.

2. Измерение атмосферного давления. Атмосферное давление измеряют с помощью барометров. Имеются два вида барометров — ртутный и анероид.

Рис. 73. Изменение атмосферного давления с высотой

• Почему в точке 1 давление больше, чем в точке 4?

• Сравните атмосферное давление в точках 2 и 3.

Ртуть — жидкий металл. Если налить ртуть в длинную стеклянную трубку, запаянную с одного конца, и погрузить открытым концом в чашу с ртутью, то из трубки выльется только часть ртути. Вся ртуть не может вылиться из трубки, потому что на поверхность ртути в чаше давит воздух. Если атмосферное давление ослабеет, то из трубки выльется ещё небольшое количество ртути и ртутный столбик станет ниже. Если же, наоборот, воздух станет давить сильнее, то столбик ртути поднимется.

Установлено, что на уровне моря на параллели 45° при температуре воздуха 0 °С ртуть в трубке поднимается на 760 мм. Давление при таких условиях называется нормальным атмосферным давлением (рис. 73).

Ртутный барометр неудобен для использования. Гораздо безопаснее применять анероид (это слово в переводе означает «без жидкости»). Внутри такого барометра имеется металлическая коробочка, которая не содержит воздуха и очень чувствительна к изменению атмосферного давления. С коробочкой соединена стрелка, которая реагирует на изменение её объёма. По указанию стрелки на шкале можно узнать величину атмосферного давления.

3. Изменение атмосферного давления. Первые воздухоплаватели обнаружили, что при подъёме вверх становится очень трудно дышать. То же самое наблюдается и при подъёме в горы. Это происходит потому, что с высотой воздух становится менее плотным. Масса 1 м3 воздуха на высоте 12 км, например, равна 310 г, а на высоте 40 км — 4 г. При подъёме на 10 м атмосферное давление понижается примерно на 1 мм ртутного столба.

Атмосферное давление изменяется не только с высотой. В одном и том же пункте на земной поверхности атмосферное давление то увеличивается, то уменьшается. Причина колебаний атмосферного давления заключается в том, что давление воздуха зависит от его температуры. Воздух при нагревании расширяется. Тёплый воздух легче холодного, поэтому 1 м3 тёплого воздуха на одной и той же высоте весит меньше, чем 1 м3 холодного. Значит, давление тёплого воздуха на земную поверхность меньше, чем холодного.

4. Как возникает ветер? Воздух постоянно перемещается над поверхностью Земли. Движение воздуха в горизонтальном направлении называется ветром.

При приближении к большому водоёму жарким летним днём чувствуется, что от воды дует прохладный ветерок. Суша и вода нагреваются по-разному. Нагревшийся от суши воздух расширяется и поднимается вверх. Атмосферное давление над сушей падает. Холодный воздух со стороны водного пространства перетекает на сушу, занимая место поднявшегося вверх тёплого воздуха. Так возникает ветер.

Главная причина образования ветра — это разница в атмосферном давлении над разными участками земной поверхности. Ветер всегда дует из областей Земли с высоким атмосферным давлением к областям, где атмосферное давление ниже.

Чем больше разница в атмосферном давлении, тем сильнее ветер.

5. Виды ветров. На берегах морей, крупных озёр в течение суток ветер меняет направление два раза. Днём он дует с воды на сушу (рис. 74), а ночью — с суши на воду. Такой прибрежный ветер называется бризом.

ЗАДАНИЕ. Нарисуйте в тетради схему образования ночного бриза. Обозначьте температуру и атмосферное давление (примерно) над водой и сушей.

Рис. 74. Дневной бриз

На юге Дальнего Востока России дуют ветры, которые меняют направление дважды в год. Такие ветры называются муссонами (рис. 75). Летом материк нагревается быстрее, чем Тихий океан, поэтому холодный воздух с океана, над которым атмосферное давление выше, поступает на сушу. Дует летний муссон. Зимой океан ещё сохраняет тепло, следовательно, атмосферное давление над ним ниже, чем над сушей. Зимний муссон дует с материка на океан.

6. Как определить направление и силу ветра? Ветер называют по той стороне горизонта, откуда он дует. Например, если ветер дует с юга, то он называется южным, если с юго-востока — юго-восточным и т. д. Направление ветра определяют с помощью флюгера. Общей для флюгеров особенностью является то, что они свободно вращаются на оси и устанавливаются по направлению ветра.

Рис. 75. Муссоны на Дальнем Востоке

• Как вы думаете, когда на Дальнем Востоке дождливо, а когда сухо? Почему?

График, на котором показаны направления ветров, дувших в течение определённого периода времени, называется розой ветров (рис. 76). Рассмотрим январскую розу ветров для Владивостока. Основой для построения розы ветров служат линии, обозначающие направления ветра. Как видно из рисунка, таких линий восемь. Каждая линия направления поделена на равные отрезки; один отрезок соответствует двум дням месяца. В январе во Владивостоке примерно 2 дня дул юго-восточный ветер, значит, на линии юго-восточного направления от центра графика отложен один отрезок. По январской розе ветров видно, что южный, юго-западный, западный и северо-восточный ветры дули каждый по одному дню, северо-западный — 3 дня, а северный — 20 дней. Все отрезки на соответствующих линиях направлений соединены между собой. На кружочке в центре розы ветров написано число дней без ветра.

ЗАДАНИЕ. По июльской розе ветров для Владивостока определите: а) ветры какого направления преобладали и сколько дней они дули; б) какой ветер дул 4 дня; в) сколько дней ветра не было.

Рис. 76. Роза ветров для Владивостока

Ветер дует с различной силой. Сила ветра определяется по 12-балльной шкале (см. форзац 2 учебника). Самый разрушительный ветер — ураган — имеет силу 12 баллов. Если ветра нет, то это штиль (0 баллов). 12-балльная шкала силы ветра разработана на основе различных местных признаков и позволяет определить примерную скорость ветра.

7. Значение ветра. Если бы не было ветра, то над сушей не выпадало бы ни капли дождя, так как именно ветер переносит влажный воздух с океанов на материки. Ветер уносит загрязнённый воздух из городов, недаром в ветреную погоду легче дышится.

Человек давно заставил ветер служить себе. Географические открытия были совершены мореплавателями, которые отправлялись в путь на парусных кораблях, подгоняемых ветром. С давних времён сила ветра использовалась на ветряных мельницах.

Рис. 77. Ветряной двигатель

Сейчас строят ветряные двигатели, которые превращают силу ветра в электричество (рис. 77).

ПРАКТИКУМ (выполняется индивидуально)

Цель: научиться строить розу ветров.

Ход работы

  • 1. По данным своего дневника наблюдений за погодой постройте розу ветров за месяц.
  • 2. Определите число дней без ветра и запишите его в кружочке в центре розы ветров.
  • 3. Оформите работу и сдайте её учителю.

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Как изменяется атмосферное давление с наступлением: а) холодной погоды; б) тёплой погоды? Объясните причины изменения атмосферного давления с изменением температуры. 2. На какой высоте над уровнем моря нормальным можно считать атмосферное давление, равное: а) 670 мм; б) 790 мм? 3. Определите атмосферное давление на вершине горы, если давление у её подножия равно 740 мм, а высота горы — 3150 м. 4*. Определите нормальное атмосферное давление для своей местности. 5. Определите, в каком направлении будет дуть ветер и в каком случае он будет сильнее: а) 741 мм А — Б 750 мм; б) 763 мм А — Б 758 мм; в) 754 мм А — Б 752 мм; г) 755 мм А — Б 762 мм.