Атмосфералық қысым – бізге қоршаған ауаның, яғни атмосфераның әсер ететін күші. Мақалада біз ауа қысымының шынымен бар екеніне көз жеткізетін эксперименттер қарастырылады. Оны алғаш рет кім өлшегенін, атмосфералық қысым біркелкі таралмаған кезде не болатынын және т.б. білетін боламыз.
Атмосфералық қысымның көріністері
Егер ауа айналадағының бәрін басатын болса, онда оның салмағы бірдеңе болады. Бұл шынымен рас па, неге ол бізге салмақсыз болып көрінеді? Атмосфералық қысымның бар екенін көрсететін эксперименттер жүргізейік.
Шприцті ортасына дейін сумен толтырыңыз, содан кейін поршеньді жоғары тартыңыз. Су поршеньдің соңынан түседі. Мұның себебі - атмосфералық қысым, бірақ адамдар оның бар екендігі туралы әлі білмеген кезде, олар табиғаттың бослыққа шыдамайтынын айтты. Поршень көтерілген кезде аймақ пайда болатынын енді білемізқысым төмендейді және атмосфера шприцке суды сығады.
Пластикалық карта мен банка тәжірибесі
Шыны құмыраны басына дейін су құйыңыз, үстіңгі жағын пластикпен, мысалы, картамен жабыңыз. Құмыраны төңкеріп, картаның ұстап тұрғанын және құлап кетпейтінін көрейік. Су қысымының күші атмосфераның қысым күшімен өтеледі. Жоғарыдан суды ештеңе баспайды, бірақ атмосфера төменнен басады, нәтижесінде карта ұсталады. Пластмасса мен құмыраның арасына ауа кірсе, карта құлап, су ағып кетеді.
Торричелли құрылғысы
Итальяндық ғалым Торричелли алғаш рет атмосфералық қысымды өлшеген. Ол мұны сынап барометрімен жасады. Алдымен Торричелли шыны түтікке сынап құйып, үстіне сынап құйып, үлкен сынапты алып, түтікшені төңкеріп, тостағанға батырып, төменгі ұшын ашты. Меркурий төмендей бастады, бірақ толық шықпай, белгілі бір биіктікке түсті.
Бұл деңгей 760 мм болып шықты. Сондықтан атмосфераның қысымы сынап бағанасын 760 мм ұстауға қабілетті. Егер қысым көтерілсе, онда ол үлкен биіктіктегі бағананы ұстай алады, егер ол төмендесе, аз. Егер солай болса, онда оның өлшемін тірек биіктігі бойынша бағалауға болады. Сондықтан іс жүзінде атмосфера мен газдардың қысымы көбінесе сынаптың миллиметрімен дәл өлшенеді. Сынаптың миллиметрлері мен паскальдың әдеттегі бірліктері арасындағы қатынасты орнатайық.
Сынап пен паскальдың миллиметрлері қалай байланысты
Атмосфералық қысым сынапты 760 мм-ге көтереді. Соны білдіредібиіктігі 760 мм сынап бағанасы атмосфералық қысымның қалыпты деңгейіне тең күшпен басады. 1 мм сынап бағанасы - биіктігі 1 мм сынап бағанасы шығаратын қысым. Сынап бағанының биіктігі 1 мм деп елестетіңіз. Осы биіктікке сәйкес гидростатикалық қысымды есептеңіз.
P=1 мм сын.бағ Гидростатикалық қысым мына формула бойынша есептеледі: ρgh. ρ - сынаптың тығыздығы, g - ауырлық әсерінен үдеу, h - сұйық бағанының биіктігі. ρ=13, 6103 кг/м3, g=9, 8 Н/кг, h=110 -3 м. Бұл деректерді формулаға ауыстырыңыз. Түрлендіруден кейін 13,69,8=133,3 N/m2 қалады. N/m2 - бұл Паскаль (Па). Егер атмосфералық қысымды гектопаскальға айналдырсақ, онда 1 мм рт.ст. Өнер. 1,333 гПа сәйкес келеді.
Hg және ауа райы
Торричелли ұзақ уақыт сынап барометрінің көрсеткіштерін бақылап отырды. Ол бір қызық нәрсені байқады. Сынап бағанасы төмендегенде, яғни атмосфералық қысым төмендегенде, біраз уақыттан кейін қолайсыз ауа-райы басталады. Сынап бағанасы көтерілгенде, біраз уақыттан кейін қолайсыз ауа райы жақсы ауа-райына ауыстырылады. Яғни, атмосфералық қысымды өлшеу ауа райы болжамын жасауға мүмкіндік береді.
Енді метеорологиялық қызметтер тәулік бойы, әр 3 сағат сайын атмосфералық қысымды өлшейді. Жюль Верннің «Он бес жасар капитан» кітабында барометр мен ауа райын бақылау сипатталған. Кітаптың кейіпкері егер сынап бағанасы тез құласа, ауа-райы күрт нашарлайтынын, бірақ ұзақ емес, егер сынап деңгейі бірнеше күн бойы баяу төмендесе, ондаауа райы біртіндеп нашарлайды, бірақ ұзақ уақытқа созылады.
Атмосфералық қысым біркелкі таралмағанда не болады
Синоптикалық картаны қарастырайық. Ол әртүрлі аудандардағы, қалалардағы, елдердегі, континенттердегі атмосфералық қысымның мәндерін қамтиды. Ауа массаларының қозғалыс бағыты көрсеткілермен көрсетіледі. Неліктен жел соғады? Атмосфералық қысым кейбір жерлерде жоғары, ал кейбір жерлерде аз. Үлкен болған жерден жел кішірек жерге соғады. Біз оны картадағы көрсеткілер бағытында көреміз.
Бүкіл планетаға қарасаңыз, оның әр жерінде әртүрлі екенін байқауға болады. Жоғары қысымды аймақтар күлгін түспен белгіленген, онда жел жебелері бұралып, сағат тілімен қозғалады. Бұл жоғары қысым аймағы антициклон деп аталады. Әдетте ашық ауа райы болады.
Бірақ Испания мен Португалия. Мұнда біз ең күшті екі антициклонды байқаймыз. Ауа ағындарының бұралуы жер шарының айналуымен байланысты.
Ал мұнда төмен атмосфералық қысымның екі қуатты аймағы бар - бар болғаны 965 гектопаскаль. Бұл циклон, ондағы ауа сағат тіліне қарсы айналады.
Осылайша, атмосфералық қысымның біздің планетамыздың әртүрлі жерлерінде таралуын байқауға болады. Қазіргі уақытта метеорологтар атмосфералық қысым біркелкі таралмаған кезде болатын ауа райының өзгеруін дәл болжайды.
Теңіз деңгейіндегі және одан жоғары қысым
Барометр 1006 гПа қысымды көрсетті делік. Бірақ егерберілген ауданның, қаланың синоптикалық картасына қарасаңыз, онда атмосфералық қысым әртүрлі болып шығуы мүмкін. Неліктен бұл болып жатыр? Өйткені, синоптикалық карталар теңіз деңгейіндегі атмосфералық қысымның мәндерін көрсетеді. Біз теңіз деңгейінен белгілі бір биіктікте бола аламыз, сондықтан барометр бөлмеде көрсететін қысым теңіз деңгейінен азырақ.
Биіктік өлшегіш
Орналасқан жеріңіздің биіктігін қалай өлшеуге болады? Барометрге ұқсас арнайы аспаптар бар, бірақ олардың шкаласы қысымның өлшем бірліктерімен емес, биіктік бірліктерімен бағаланады. Туристер мен ұшқыштарда мұндай құрылғылар бар. Олар биіктік өлшегіштер немесе параметрлік биіктіктер деп аталады. Ұшқыш жерде болған кезде биіктік өлшегішті нөлге қояды, өйткені оның жерден биіктігі нөлге тең. Қажет болса, ол аэродромның теңіз деңгейінен қандай биіктікте екенін білу маңызды ма, жоқ па, соған байланысты көрсеткіні теңіз деңгейінен биіктікке қояды. Ұзақ қашықтыққа ұшу кезінде бұл пайдалы болуы мүмкін, әсіресе аэродром тауда болса. Содан кейін биіктік өлшегіш инеге қарап, ұшқыш биіктікті анықтайды.
Атмосфералық қысым неге биіктікте артады
Атмосфералық қысым біркелкі таралмаған кезде жел болатынын білгеннен кейін, биіктік өскен сайын қысымның неліктен төмендейтінін анықтайық. Ауаның салмағы бар, сондықтан ол жерге тартылады, оған қысым жасайды. Егер біз атмосфераның белгілі бір қабатына барометрді орналастырсақ, онда ол атмосфераның сол қабатымен басылады,ол жоғарыда. Атмосфераның нақты шекаралары жоқ екенін атап өткен жөн.
Егер барометрді теңіз деңгейіне қойсақ, қысым осы ауа қабатындағы қысым мен атмосфераның үстінгі қабаттарындағы қысымның қосындысына тең болады. Яғни, биіктік өскен сайын қысым төмендейді. Сұрақ туындайды: Р=ρgh формуласы бойынша атмосфералық қысымды есептеу мүмкін бе? Жоқ, өйткені атмосфераның әртүрлі қабаттарында ауа тығыздығының мәні тұрақты емес. Төменгі жағында ауа көбірек қысымда, сондықтан ол тығызырақ, ал жоғарғы жағында азырақ.
