Атмосфералық қысым әртүрлі биіктікте әртүрлі болатынын бәрі біле бермейді. Тіпті қысымды да, биіктікті де өлшейтін арнайы құрылғы бар. Ол барометр-биіктік өлшегіш деп аталады. Мақалада біз атмосфералық қысымның биіктікке қарай қалай өзгеретінін және ауаның тығыздығының оған қандай қатысы барын егжей-тегжейлі зерттейміз. Бұл тәуелділікті график мысалында қарастырайық.
Әртүрлі биіктіктегі атмосфералық қысым
Атмосфералық қысым биіктікке байланысты. Оны 12 м ұлғайтқанда қысым 1 мм сын.бағ. төмендейді. Бұл фактіні келесі математикалық өрнек арқылы жазуға болады: ∆h/∆P=12 м/мм рт.ст. Өнер. ∆h - биіктіктің өзгеруі, ∆P - биіктіктің ∆сағ өзгеруімен атмосфералық қысымның өзгеруі. Бұдан не шығады?
Формула атмосфералық қысымның биіктікке қарай қалай өзгеретінін көрсетеді. Сонымен, егер біз 12 м көтерілсек, онда қан қысымы 12 мм Hg төмендейді, егер 24 м - онда2 мм рт.ст. Осылайша, атмосфералық қысымды өлшеу арқылы биіктікке баға беруге болады.
Сынаптың миллиметрі және гектопаскаль
Кейбір есептердегі қысым сынаптың миллиметрімен емес, паскальмен немесе гектопаскальмен көрсетіледі. Қысым гектопаскальмен өрнектелетін жағдайға жоғарыдағы қатынасты жазайық. 1 мм сын. бағ Өнер.=133,3 Па=1,333 гПа.
Енді биіктік пен атмосфералық қысымның қатынасын сынаптың миллиметрімен емес, гектопаскальмен өрнектеп көрейік. ∆h/∆P=12 м/1, 333 гПа. Есептеуден кейін аламыз: ∆h/∆P=9 м/гПа. 9 метрге көтерілгенде қысым бір гектопаскальға төмендейді екен. Қалыпты қысым 1013 гПа. 1013-тен 1000-ға дейін дөңгелектеп, бұл Жер бетіндегі дәл қан қысымы деп есептейік.
90 метр биіктікке көтерілсек, атмосфералық қысым биіктікке қарай қалай өзгереді? Ол 10 гПа, 90 м - 100 гПа, 900 м - 1000 гПа төмендейді. Егер жердегі қысым 1000 гПа болса, ал біз 900 м биіктікке көтерілсек, онда атмосфералық қысым нөлге тең болды. Сонда атмосфера тоғыз шақырым биіктікте аяқталады екен? Жоқ. Мұндай биіктікте ауа бар, ұшақтар ұшады. Сонымен не болды?
Ауа тығыздығы мен биіктік арасындағы байланыс. Мүмкіндіктер
Жер бетіне жақын биіктікте атмосфералық қысым қалай өзгереді? Жоғарыдағы сурет бұл сұраққа жауап берді. Биіктік неғұрлым жоғары болса, ауа тығыздығы соғұрлым аз болады. Біз жер бетіне жақын болған кезде ауа тығыздығының өзгеруі байқалмайды. Сондықтан әрқайсысы үшінбірлік биіктікте қысым шамамен бірдей мәнге төмендейді. Біз бұрын жазып кеткен екі өрнек Жер бетіне 1-1,5 км-ден жоғары емес жақын болған жағдайда ғана дұрыс деп қабылдануы керек.
Атмосфералық қысымның биіктікке қарай қалай өзгеретінін көрсететін график
Енді көріну мүмкіндігіне көшейік. Атмосфералық қысымның биіктікке қарсы графигін тұрғызайық. Нөлдік биіктікте P0=760мм Hg. Өнер. Биіктік өскен сайын қысым төмендейтіндіктен, атмосфералық ауа аз қысылады, оның тығыздығы азаяды. Демек, графикте қысымның биіктікке тәуелділігі түзу сызықпен сипатталмайды. Бұл нені білдіреді?
Атмосфералық қысым биіктікке қарай қалай өзгереді? Жер үстінде? 5,5 км биіктікте ол 2 есе төмендейді (Р0/2). Сол биіктікке, яғни 11 шақырымға көтерілсек, қысым тағы екі есе азайып, Р0/4, т.б. тең болады екен.
Нүктелерді байланыстырсақ, график түзу емес, қисық екенін көреміз. Неліктен біз тәуелділік қатынасын жазғанда, атмосфера 9 км биіктікте аяқталатындай көрінді? Біз графикті кез келген биіктікте түзу деп есептедік. Атмосфера сұйық болса, яғни оның тығыздығы тұрақты болса солай болар еді.
Бұл график төмен биіктіктегі тәуелділіктің фрагменті ғана екенін түсіну маңызды. Бұл сызықтың ешбір нүктесінде қысым нөлге дейін төмендемейді. Тіпті терең кеңістікте газ молекулалары бар, бірақ оларда жоқжер атмосферасына қатынасы. Әлемнің кез келген нүктесінде абсолютті вакуум, бостық жоқ.
