ДАВЛЕНИЕ ВОЗДУХА. ВЕТРЫ

Давление воздуха. Долгое время считали воздух невесомым телом. Такой взгляд поддерживала религия. И только в начале XVII в. итальянский ученый Галилей доказал весомость воз­духа. Он проделал простой опыт — взвесил пустую бутылку, а потом эту же бутылку после нагревания. Оказалось, что бутылка после нагревания стала легче. Галилей это явление объяснил сле­дующим образом: воздух, как всякое материальное тело, при на­гревании расширяется, следовательно, часть его вышла из бутыл­ки, поэтому она стала легче.

Но если воздух имеет вес, он должен оказывать давление на все предметы, находящиеся на поверхности Земли. Этим во­просом занимался ученик Галилея — Торричелли. Взяв запаян­ную с одного конца метровую трубку, он заполнил ее ртутью. По­том перевернул ее и открытым концом опустил в чашку с ртутью. При этом немного ртути вылилось из трубки, но большая часть ее осталась примерно на уровне 76 см. Что же помешало всей ртути вылиться из трубки? Торричелли дал правильное объяс­нение: причиной служит давление воздуха на поверхность ртути. Это давление уравновешивается весом ртути, оставшейся в трубке.

Впоследствии взвесили воздух, оказалось, что на уровне мо­ря 1 куб. м его весит 1,3 кг. А вся атмосфера давит на 1 кв. м с силой примерно 10 т (10 333 кг).

За давлением воздуха и его изменением ведут систематичес­кие наблюдения. Основным прибором, при помощи которого оп­ределяют давление на метеорологических станциях, является ртутный барометр. В некоторых случаях (особенно в путе­шествиях) пользуются металлическим барометром — анероидом. Кроме этих приборов, имеется барограф, он записывает изменение давления.

Давление измеряется в миллиметрах (мм) ртутного столба и в миллибарах (сокращенно мб). Вес ртутного столба высотой 760 мм при поперечном сечении 1 кв. см равен 1033 мб. В абсолютной системе мер атмосферное давление измеряется в динах на 1 кв. см. Давление, равное 1000000 дин на 1 кв. см, называется бар, а доля бара — миллибар. Он принят сейчас за единицу давления. Нормальным давлением на уровне моря считается 1033 мб, или 760 мм ртутного столба (1 атмос­фера).

В связи с тем, что столб атмосферы с высотой уменьшается, уменьшается и давление. На каждые 10,6 м поднятия давление понижается на 1 мм (эту величину называют барометричес­кой ступенью). Человек в своей практической деятельности широко использует эти данные. Так, например, нужно определить высоту горы. Для этого проводят отсчеты показаний давления по барометру у подошвы и на вершине. Вычисляют разницу в пока­заниях барометра, умножают ее на 10,5 м и получают приблизи­тельно высоту горы.

Наблюдения на метеорологических станциях показывают, что давление в любом месте постоянно изменяется — то повышается, то понижается. Эти изменения показывает барограф, на ленте ко­торого видна запись изменения давления.

Непериодические изменения давления вызывают воздушные массы, приходящие в данное место и имеющие разную плотность. Более плотная воздушная масса вызывает повышение давления, менее плотная — понижение.

Известно, что метеорологические станции находятся на раз­ной высоте, поэтому показания, получаемые на станциях, ученые приводят к показаниям давления на уровне моря и эти данные наносят на карту, а затем места с одинаковым давлением соеди­няют линиями, которые называют изобарами. В результате образуются замкнутые кривые, изображающие области повышен­ного и пониженного давления.

Для установления закономерностей в распределении давления составляют карты июльских и январских изобар. В области экватора в январе и в июле наблюдается пониженное давление (меньше 760 мм), а в тропических областях, особенно над океанами, давление повышенное: в умеренных широтах давле­ние понижается, а в полярных повышается. Над материками в ян­варе (в северном полушарии) наблюдается повышенное давле­ние. Например, над материком Евразии центр повышенного давления находится над Монголией, отсюда давление понижается к окраинам материка. А в июле (летом) на материке давление понижается и центр низкого давления находится в бассейне реки Инд. Ученые такое изменение давления над материками объяс­няют тем, что зимой материк сильно охлаждается, охлаждается и воздух, который при этом уплотняется. Уплотнение вызывает приток воздуха извне, в частности воздух приходит с океанов из верхних слоев тропосферы, это приводит к увеличению массы воздуха над материком, поэтому давление повышается. В июле (летом) картина обратная: материк сильно нагревается, прогре­вается и воздух, который поднимается вверх и растекается в сто­рону океанов. В целом воздуха над материком становится мень­ше, давление понижается.