Почему с увеличением высоты атмосферное давление снижается: объяснение и причины (8 видео)

Атмосферное давление – важный параметр, который определяет состояние атмосферы и оказывает влияние на многие процессы в природе и нашу жизнь. Для большинства людей, привыкших жить на поверхности Земли, атмосферное давление ощущается как сила, которая держит нас на месте.

Однако, по мере того как мы поднимаемся вверх, высота атмосферы над головой увеличивается, и что происходит с атмосферным давлением? Здесь на помощь приходят знания о физических свойствах газов и принципе действия гравитации.

Причина снижения атмосферного давления с увеличением высоты заключается в том, что в верхних слоях атмосферы количество газа и его масса становятся меньше. Гравитационное притяжение Земли воздействует на все газовые молекулы, которые находятся в атмосфере, и удерживает их на поверхности.

Интенсивность гравитационной силы уменьшается с увеличением высоты, поэтому газовые молекулы на больших высотах испытывают меньшее притяжение, что приводит к разрежению атмосферы и снижению атмосферного давления. На каждую единицу площади давление становится меньше, так как количество газа, создающего этот давление, уменьшается.

Таким образом, с увеличением высоты атмосферное давление снижается из-за уменьшения массы газа, действующего на каждую единицу площади. Этот физический закон объясняет, почему в высокогорных регионах атмосферное давление ниже, чем на уровне моря, и почему нам становится труднее дышать на больших высотах.

Содержание

Как работает атмосферное давление?
3. Изначальное понятие о давлении
Физический процесс создания атмосферного давления
Атмосферное давление с высотой
Уровни атмосферного давления
Причины, почему атмосферное давление снижается с высотой
📽️ Видео

Видео:Атмосферное давлениеСкачать

Как работает атмосферное давление?

Воздух состоит из молекул, которые постоянно движутся, сталкиваются друг с другом и со стенками сосудов. Это движение создает силу, которая оказывает давление на стены сосуда. Количество молекул в данном объеме воздуха называется плотностью воздуха, и она влияет на атмосферное давление.

Атмосферное давление измеряется в единицах, называемых атмосферами, миллиметрах ртутного столба или паскалях. Стандартное атмосферное давление на уровне моря равно около 1013 миллибар или 760 миллиметров ртутного столба.

Однако атмосферное давление не постоянно и не одинаково на всей поверхности Земли. Оно меняется в зависимости от различных факторов, таких как высота над уровнем моря и погодные условия. По мере подъема вверх от уровня моря, атмосферное давление снижается. Это происходит из-за того, что с увеличением высоты столб воздуха над головой становится меньше, а, следовательно, его вес и атмосферное давление уменьшаются.

На поверхность Земли атмосферное давление влияет на множество процессов, включая погоду и климат. Воздушное давление оказывает силу на твердые объекты и влияет на перемещение воздушных масс. Различия в атмосферном давлении также создают ветер и влияют на циркуляцию атмосферы.

Чтобы измерить атмосферное давление, используются барометры или другие давлеизмерительные приборы. Измерения давления помогают ученым прогнозировать погоду и изучать изменения климата в разных регионах Земли.

3. Изначальное понятие о давлении

Понятие о давлении возникло учеными еще в древние времена. Однако, некоторое время они не понимали, что именно является физическим основанием этой силы. Человек мог сознавать лишь воздействие силы на свое тело, приложенное к определенной площади поверхности. С развитием научных знаний стало понятно, что давление возникает в результате коллизий различных частиц, которые образуют газ, жидкость или твердую среду.

Для понимания этого процесса учеными был введен величина, известная как сила, разделенная на площадь, на которую она приложена. Таким образом, давление можно определить как отношение силы, действующей на определенную площадь, к этой самой площади.

Давление = Сила / Площадь

Зависимость давления от площади поверхности, на которую оно действует, можно наблюдать в повседневной жизни. Например, когда человек идет по песчаному пляжу, его ноги углубляются в песок, так как площадь контакта между стопой и песком является относительно большой. В то же время, когда он стоит на ногах, его ноги не проваливаются под поверхность твердого асфальта, так как площадь контакта значительно меньше.

Теперь, применяя это понимание к атмосферному давлению, можно сказать, что сила Атмосферы, которая давит на поверхность Земли, распределяется равномерно и оказывает давление на все объекты, находящиеся на поверхности. Масштаб этой силы зависит от высоты над уровнем моря.

Физический процесс создания атмосферного давления

Гравитация: Земля притягивает воздушные молекулы, что вызывает их сосредоточение ближе к поверхности Земли. Чем ближе подходит воздушная молекула к поверхности, тем больше она ощущает притяжение, что приводит к увеличению давления.
Масса воздуха: Воздух состоит из множества молекул, которые имеют определенную массу. Чем больше масса воздуха, тем больше силы он оказывает на поверхность Земли.
Тепло и изменение температуры: Тепло воздуха вызывает его расширение, что приводит к возникновению конвекции и вертикальному движению воздушных масс. При вертикальном движении воздуха происходят изменения давления.
Разрежение и компрессия: Воздух разрежен на больших высотах из-за уменьшения количества воздушных молекул, что приводит к снижению атмосферного давления. Наоборот, вблизи поверхности Земли, где плотность воздуха выше, атмосферное давление выше.
Ветер: Движение воздуха ветрами также влияет на атмосферное давление. Воздушные массы с высоким давлением перемещаются в сторону областей с низким давлением, что приводит к изменению атмосферного давления в разных частях Земли.

Все эти процессы взаимодействуют между собой и создают сложную систему атмосферного давления, которая влияет на погоду и климат. Понимание физического процесса создания атмосферного давления помогает нам лучше понять природные явления и изменения в окружающей среде.

Видео:Изменение атмосферного давления с высотой. География в действии!Скачать

Атмосферное давление с высотой

При движении вверх от поверхности Земли атмосферное давление постепенно снижается. Это происходит из-за того, что с ростом высоты уменьшается количество воздушной массы над поверхностью, а следовательно, сила, с которой она давит на эту поверхность, уменьшается.

На каждом уровне атмосферного давления высота уменьшается. Например, на уровне моря атмосферное давление составляет около 1013 миллибар, а на высоте 5 километров — около 540 миллибар. Это означает, что на высоте 5 километров атмосферное давление составляет примерно половину от давления на уровне моря.

Снижение атмосферного давления с увеличением высоты связано с изменением температуры и плотности воздуха. Возникающие гравитационные силы, ветер и другие факторы также оказывают свое влияние на изменение атмосферного давления в зависимости от высоты.

Таким образом, атмосферное давление снижается с высотой из-за уменьшения количества воздушной массы над поверхностью и изменений в плотности и температуре воздуха. Этот процесс имеет важное значение для метеорологии, авиации и других областей науки и техники.

Уровни атмосферного давления

Атмосферное давление варьирует в зависимости от высоты над уровнем моря. На каждом уровне атмосферного давления можно выделить определенные характеристики, которые определяются различными факторами.

На уровне моря величина атмосферного давления принимается за 760 мм ртутного столба или 1013,25 гектопаскаля. Данный уровень считается стандартным и используется в качестве эталона для измерения атмосферного давления на различных высотах.

При подъеме вверх над уровнем моря атмосферное давление начинает падать. На 100 метрах над уровнем моря оно снижается примерно на 1 гектопаскаль, а также на 1 миллиметр ртутного столба. Это объясняется уменьшением массы воздушного столба, т.к. на каждой высоте атмосферного давления имеется меньше воздушных молекул, и следовательно, их среднее число становится меньше.

На большой высоте, например, в стратосфере, атмосферное давление становится очень низким. В стратосферу попадают только некоторые виды самолетов и баллонные аппараты. При высоте от 10 до 20 километров над уровнем моря атмосферное давление снижается примерно на 10 процентов от его значения на уровне моря.

Если подняться на высоту 20-30 километров, то атмосферное давление будет в несколько раз меньше, чем на уровне моря. Таким образом, с увеличением высоты атмосферное давление снижается все больше и больше, пока не перейдет в космическое пространство, где давление практически отсутствует.

Таблица ниже показывает изменение атмосферного давления при движении вверх от уровня моря:

Высота над уровнем моря	Атмосферное давление (гПа)
0 метров	1013.25
100 метров	1012.25
500 метров	1008.50
1000 метров	1003.25
2000 метров	988.10
5000 метров	849.40

Таким образом, атмосферное давление на каждой высоте имеет свое значение, которое уменьшается по мере подъема над уровнем моря. Познание этих изменений важно для понимания климатических процессов, деятельности самолетов и других объектов, а также для проведения метеорологических наблюдений и прогноза погоды на различных высотах.

Причины, почему атмосферное давление снижается с высотой

Одна из основных причин, по которой атмосферное давление снижается с высотой, связана с убыванием плотности воздуха. Чем выше поднимаемся в атмосферу, тем меньше молекул воздуха находится в определенном объеме. Это связано с тем, что давление, которое оказывают молекулы воздуха друг на друга, становится меньше из-за уменьшения их количества.

Еще одной причиной является гравитация. Воздух находится под влиянием силы тяжести и стремится приблизиться к поверхности Земли. Следовательно, воздух внизу атмосферы испытывает большую силу сжатия, чем воздух в верхних слоях атмосферы.

Также стоит учитывать, что с повышением высоты уменьшается температура окружающей среды. Молекулы воздуха при низких температурах двигаются медленнее и имеют меньшую кинетическую энергию. Это приводит к уменьшению количества столкновений между молекулами и, как следствие, к снижению давления.

Другим важным фактором является наличие в атмосфере газов, таких как кислород и углекислый газ. С высотой концентрация этих газов также снижается. Постепенно, преобладающим газом становится азот, который оказывает меньшее давление на окружающую среду.

Итак, атмосферное давление снижается с высотой, потому что количество молекул воздуха и их кинетическая энергия уменьшаются, под влиянием силы тяжести газ стремится к поверхности Земли, и концентрация газов в атмосфере меняется.

Высота	Атмосферное давление
0 м	1013 гектопаскалей
1000 м	898 гектопаскалей
2000 м	794 гектопаскаля
3000 м	701 гектопаскаль
4000 м	616 гектопаскалей