Что такое атмосферное давление какими приборами его измеряют

В целом, это вес воздуха над вами. Точнее, давление толщи воздуха на поверхность Земли.

Если вы, например, взлетите на самолете, то воздуха над вами станет меньше. Поэтому давление с высотой уменьшается.

На Земле давление меняется из-за того, что неравномерно прогрет воздух.

Атмосферное давление – это давление веса воздуха на какую-то точку. Если воздух становится легче, то и давление на эту точку меньше.

Чем теплее воздух, тем он более легкий. Поэтому чем теплее воздух, тем меньше атмосферное давление.

А если воздух становится холоднее – то и давление увеличивается.

Почему теплый воздух более легкий?

При нагревании скорость движения молекул увеличивается => молекулы разлетаются на большее расстояние друг от друга => плотность нагретого воздуха становится меньше. Так как вес напрямую зависит от плотности, то чем меньше плотность, тем меньше вес.

Как измеряют давление

Атмосферное давление измеряют с помощью барометра. Классический ртутный барометр сделан как стеклянная трубка высотой около одного метра. Один конец открыт, другой герметизирован. Труба заполнена ртутью и установлена вверх дном в контейнере.

Когда вес ртути меньше атмосферного давления – уровень ртути в трубке поднимается, что означает высокое давление.

Ртутный барометр

Когда вес ртути превышает атмосферное, уровень ртути падает. Это низкое давление.

Более современный барометр – анероидный. Он напоминает компас или часы.

Внутри анероидного барометра установлен небольшой гибкий металлический полый ящик, из которого выкачан воздух. Из-за того, что внутри ящика вакуум, небольшие изменения внешнего давления воздуха заставляют его стенки расширяться или сжиматься.

Движение стенок этого ящика отражается на рычагах, которые, в свою очередь, перемещают иглу. Эта игла и отображает данные об изменении давления на циферблате барометра.

Анероидный барометр

Барометры часто оснащены «запоминающей иглой». Вы сами устанавливаете ее на текущем показателе давления. При следующей проверке будет видно, что произошло с давлением.

Сегодня мы не будем разбирать, что такое миллибары или паскали, пока что достаточно будет запомнить:

Нормальное значение атмосферного давления на уровне моря – это 760 мм ртутного столба, или 1013 миллибар, или 1013 Гектопаскалей.

Прогноз погоды с помощью барометра

Если вы знаете показатели атмосферного давления, то можете прогнозировать погоду на ближайшие 12-24 часа. Если давление изменилось хотя бы на четверть Гектопаскаля, то уже следует ожидать перемен в погоде.

• Области высокого давления предвещают ясное небо и спокойную погоду.

Если на улице пасмурно, то резкий подъем давления говорит о том, что погода скоро станет солнечной.

• А вот в областях низкого давления лучше растут облака, чаще выпадают осадки.

Если на улице солнечная погода, а график давления показывает резкое падение, то будет дождь, либо густая облачность.

Быстрое падение давления (более 3 Гектопаскалей за 3 часа) означает, что следует ожидать шторма. Чем быстрее падает давление, тем скорее ухудшается погода.

Атмосферное давление и ветер

Воздушные массы всегда стремятся переместиться из областей с более высоким давлением в области с более низким. Это движение воздуха относительно земной поверхности мы и называем ветром.

Перепад давления — единственное, что придает воздуху ускорение. Чем быстрее меняется давление от места к месту, тем больше скорость ветра. Все другие силы, например, трение — только снижают скорость ветра и/или меняют его направление.

Если давление резко меняется, стоит ожидать усиление ветра.

Барометр и атмосферное давление

Барометр является ключевым инструментом в практике прогноза погоды. Барометр измеряет атмосферное давление, которое определяется весом воздуха над нами (от верхней границы атмосферы до поверхности моря). Если давление высокое, то это означает, что имеется большое количество воздуха над нами, если низкое, то воздуха меньше, чем где-либо вокруг, дальше от нас. Это невозможно заметить на глаз, так как воздух невидим.

Мы заинтересованы в атмосферном давлении потому, что оно информирует нас о распределении воздушных масс вокруг нас и об ожидаемых ветрах, которые возникают, когда воздух перетекает из областей с высоким атмосферным давлением в регионы с низким давлением. Чем больше разность давлений над соседними территориями, тем сильнее будет ветер.

В прогнозах погоды и на метеокартах принято отражать атмосферное давление в миллибарах (mb). Нам нужно знать является ли переданное официальным прогнозом или снятое с барометра давление высоким или низким, а его изменение большим или малым. Для этого необходимо помнить, что «стандартное» атмосферное давление составляет 1013 mb, но для каждой местности и времени года оно может немного отличаться от этой цифры.
На метео картах давление указано только двумя последними цифрами (предыдущие опущены). 1024 будет показано как «24», или 996 как «96». В большинстве случаев действительное давление в центрах циклонов и антициклонов пишется полностью и подчеркивается, но индивидуальные изобары (линии одинакового давления) имеют только две цифры. Обычно изобары прочерчены с интервалом в 4 mb на картах USA, хотя карты других стран могут иметь интервал от 2 mb (Австралия) и до 5mb на Европейских картах.

Типы барометров
Первый барометр был изобретен Евангелиста Торричелли в 1643 году. О Торричелли часто говорили как об ученике Галилео, но он проработал с ним только 3 месяца до смерти последнего и изобрел свой первый ртутный барометр несколько лет спустя.

Ртутный барометр Торричели

Прибор представлял собой полую стеклянную трубку, закрытую с одного конца и заполненную ртутью, которая была опущена открытым концом в сосуд с ртутью. Давление воздуха на открытую поверхность ртути уравновешивало давление столба ртути в трубке, и уровень ее оказывался на определенной высоте – около 760 мм. ртутного столба. Безусловно, такой прибор был громоздким и хрупким и не мог иметь широкого применения в практике.
Дальнейшее усовершенствование барометра шло по пути отказа от ртути и использования герметичных емкостей с вакуумом внутри, и в 1847 году первый барометр анероид был сконструирован другим итальянцем Люсьеном Види. «Анероид» означает без жидкости. Этот тип барометров используется и по сей день.

Барометр и атмосферное давление

Барометр-анероид

 «Сердцем» инструмента является герметичный гофрированный металлический цилиндр (сильфон), из которого частично откачан воздух (1). Когда внешнее давление воздуха изменяется, этот цилиндр расширяется или сжимается и это движение передается через систему рычагов (2) и нить (3) на ось вращения стрелки (4), которая и показывает нам давление на шкале значений (5). Прибор помещен в корпус (6) со стеклом над шкалой (7).

Другой, полезный в метеорологии прибор называется барограф. Это тот же барометр анероид, который может записывать чернильной линией значения давления за определенный период (обычно неделя) на бумажную ленту, обернутую вокруг барабана с часовым механизмом.

Другой, полезный в метеорологии прибор называется барограф. Это тот же барометр анероид, который может записывать чернильной линией значения давления за определенный период (обычно неделя) на бумажную ленту, обернутую вокруг барабана с часовым механизмом.

Барограф

Преимуществом этого прибора является то, что по этой линии мы можем напрямую наблюдать так называемую барограмму — изменение давления с течением времени, что на самом деле интересует нас больше всего.

Барограмма – график барической тенденции

Это очень ценная информация для прогноза погоды. Имея барограф, вы будете избавлены от необходимости постоянно записывать показания барометра, а затем по ним строить кривые барической тенденции.
Продолжая разговор о барометре как приборе, необходимо отметить, что в последнее десятилетие на рынке появились электронные барометры разных размеров и точности. Есть даже барометры и барографы, встроенные в ручные часы. Одни из них работают по принципу обычного анероида, но без механической системы рычагов, а измеряя изменение емкости электрического конденсатора, пластины которого находятся в торцах гофрированного цилиндра. Другие используют иной принцип, измеряя давление воздуха на чувствительный кристалл.

Цифровой барометр

Цифровые барографы также доступны для использования, и здесь их преимущества налицо, поскольку трудно обеспечить правильную работу традиционного барографа в условиях полёта на борту летательного аппарата.

Ценность и цена хорошего барометра
По моему мнению, ХОРОШИЙ барометр – большая ценность. Традиционный барометр-анероид будет очевидным выбором. В большинстве случаев знание того падает или поднимается давление, может быть достаточным для суждения приходит ли плохая погода или наоборот. Это суждение может быть сделано почти с любым работающим барометром, если вы периодически следите за его показаниями. Но часто нам необходимо знать истинное, точное значение давления. Более того, если давление изменяется, мы должны быть уверены, что оно изменяется именно так, как показывает прибор. Мне приходилось видеть барометры, которые красиво показывали изменение давления, но в очень узком диапазоне, и абсолютно не реагировали, когда давление выходило за пределы этого диапазона.
Знание точного значения давления очень важно, когда вы оперируете с метео-картой. Измерив скорость и направление ветра вы можете вычислить соответствующее им давление в точке вашего местоположения, а измерив существующее давление хорошо откалиброванным барометром, вы можете судить насколько правильна информация на полученной вами карте. Ключевым моментом здесь чаще всего является не столько качество барометра, как его калибровка, выяснение погрешности и учитывайте ее.
Если вы платите за прибор $150 — $200, он должен показывать правильные значения. К сожалению, не во всех случаях. Часто вы можете заплатить большие деньги за барометр с дорогим бронзовым корпусом и красивым циферблатом и абсолютно непригодным механизмом. Покупайте барометр у надежных дилеров и в специализированных магазинах.

Снятие показаний и уход за барометром
Постоянно проверяйте точность своего барометра по официальному радио. Имеются три фактора влияющих на показания прибора при тестировании. Первый – высота инструмента над уровнем моря – чем выше, тем значение давления, снятого с прибора, будет ниже. Второе – имеется «нулевая» точка настройки прибора. Она регулируется винтом, при вращении которого можно двигать стрелку вправо-влево, и каждый хороший барометр должен иметь такую регулировку. Для правильной установки стрелки прибор необходимо расположить на уровне моря. Как только вы получили данные давления, установите стрелку на это значение. И третье – время радио сообщения может и будет отличаться от времени замера давления на метеостанции. Постарайтесь выяснить это запоздывание.
Барометр – тонкий и точный прибор и снятие показаний с него требует внимания и аккуратности. Малые изменения значений могут означать многе в некоторых случаях. Барометр должен быть легко доступен, чтобы можно было хорошо видеть положение тонкой стрелки на мелких делениях шкалы, особенно в ночное время. Необходимо смотреть на шкалу перпендикулярно ее поверхности, в ином случае вы получите неверное показание из-за эффекта параллакса. Рис G110.

 эффект параллакса

Говоря об уходе за барометром необходимо отметить, что он требует к себе такого же бережного отношения, как и всякий точный измерительный прибор. Но есть несколько особенностей, вытекающих из его природы. Избегайте помещать прибор в условия, где атмосферное давление выходит за пределы измерения барометра. Так, перевозка его в самолете может стать фатальной, поскольку на высоте 10 км давление атмосферы составляет только 300mb, и хотя давление в кабине компенсируется, оно редко превышает значение 800mb, что выходит за пределы рабочего диапазона прибора, а в грузовом отсеке давление вообще равно наружному. Будьте бдительны и при перевозке барометра в автомобиле. Окна должны быть открыты, когда вы захлопываете дверцу – этим вы избегаете резкого скачка давления в салоне при закрывании дверей. Не могу сказать, насколько быстрый спуск автомашины с холма может повредить барометр, но если наши уши ощущают это, то изменение давления явно лежит за пределами рабочей области прибора.

Несколько советов по выбору барометра
Мы редко можем найти сочетание всех идеальных свойств прибора с приемлемой ценой, поэтому компромиссы неизбежны. Но есть несколько моментов, на которые необходимо обратить внимание при покупке барометра.

1. Хороший ход и сильфон.
Вы не можете судить об этом, просто глядя на инструмент, но если доступно заглянуть внутрь и можно увидеть сильфон, то полезно знать, что чем больше его размер, тем лучше ход прибора и его работа.

2. Размер циферблата.
Больший размер предпочтительней, поскольку с него легче снимать показания. 10- сантиметровый диаметр циферблата можно рассматривать как минимальный. 12-15-сантиметровые – лучше, но они дороже.

3. Деления шкалы
Предпочтительнее шкала с делениями в 1 mb.

4. Поверхность циферблата
Блестящая или посеребренная поверхность иногда может работать как зеркальная и помогает видеть отражение стрелки, что позволяет легче снимать показания.

5. Температурная компенсация
Поинтересуйтесь у продавца насколько хороша температурная компенсация у барометра. Температура, например, в яхте под палубой может достигать 60 град, а в тропиках до 100 град. по Цельсию

7. Корпус
Я предпочитаю барометры с легким корпусом. Любое добавление бронзы служит для украшения и только добавляет вес и цену, не привнося ничего в функциональность прибора.

Покзания давления и барическая тенденция
Говоря о значениях давления, которые показывает нам барометр, нужно отметить, что давление выше 1025 mb рассматривается как «высокое», а ниже 990 mb – как «низкое». Но, конечно, все относительно – атмосферное давление в 1005 mb будет скорее «высоким», если в окружающих регионах оно ниже. Всегда нужно учитывать особенности региона. Обычно высокому давлению сопутствует хорошая погода со слабыми ветрами, в то время как при низком давлении (ниже 1000 mb) следует ожидать плохой погоды со свежими и сильными ветрами при полностью закрытом облаками небе и с дождями. Подробнее об использовании барометра в прогнозе погоды будет описано в статье «Прогноз погоды» (прогноз по барометру). Здесь же мы остановимся лишь на нескольких важных моментах.
Отмечая важность актуальных показаний барометра на данный момент времени, необходимо сказать, что наиболее полезным в использовании барометра является определение барической тенденции – изменения давления с течением времени.
Общепринято, что падение давления на 1mb в час заслуживает нашего внимания. Падение на 2-3mb в час может означать приход шторма, хотя мы еще имеем на месте штилевую погоду. Исследуя множество записей барических тенденций при приближении штормов, замечено, что обычно им сопутствует медленное неуклонное падение на 2-3 mb за каждые три часа в течение полусуток, пока падение давления не ускорится. Жестокие шторма при своем прохождении могут вызвать падение давления в 5-10mb за 3 часа, но рекордные падения принадлежат прохождению глаза тропического шторма – до 12 mb в час!
Важно знать какое падение давления может быть для него опасным. Запомните правило «4-5-6». Оно означает: падение давления на 4 или 5 mb за 6 часов является сигналом к изменению погоды в худшую сторону…

Физическая сущность атмосферного давления подробно будет описана в статье «Откуда берется ветер».

Больше историй про погоду: airsport.ru

Читайте так же: