Кто впервые определил атмосферное давление

Кто впервые определил атмосферное давление Анемометр

Торричелли

Опыт Торричелли, доказывающий его существование, был максимально прост, но в то же время уникален и повлек за собой не только доказательство теории об атмосфере и ее давлении, но и изобретение барометра и открытие вакуума.

Атмосферное давление – одна из важнейших климатических характеристик, оказывающих влияние на погодные условия и человека. Оно способствует формированию циклонов и антициклонов, провоцирует развитие сердечно-сосудистых заболеваний у людей. Доказательства, что воздух имеет вес, были получены еще в 17 веке, с тех пор процесс изучения его колебаний является одним из центральных для синоптиков.

Что такое атмосфера

Слово «атмосфера» имеет греческое происхождение, дословно оно переводится как «пар» и «шар». Это газовая оболочка вокруг планеты, которая вращается вместе с ней и образует единое целое космическое тело. Она простирается от земной коры, проникая в гидросферу, и заканчивается экзосферой, постепенно перетекая в межпланетное пространство.

Атмосфера планеты – это важнейший ее элемент, обеспечивающий возможность жизни на Земле. В ней содержится необходимый человеку кислород, от нее зависят показатели погоды. Границы атмосферы весьма условны. Принято считать, что они начинаются на расстоянии около 1000 километров от поверхности земли и затем на расстоянии еще 300 километров плавно переходят в межпланетное пространство. По теориям, которых придерживается NASA, эта газовая оболочка заканчивается на высоте около 100 километров.

вследствие чего создается атмосферное давление

Она возникла в результате извержения вулканов и испарения веществ в космических телах, падавших на планету. Сегодня атмосфера Земли состоит из азота, кислорода, аргона и других газов.

Почему и вследствие чего создается атмосферное давление

Один из ключевых инструментов метеорологии – изучение движения и перемещения воздушных масс. Благодаря этому можно получить представление о том, вследствие чего создается атмосферное давление. После того как было доказано, что воздух имеет вес, стало ясно, что на него, как и на любое другое тело на планете, действует сила притяжения. Именно этим обуславливается возникновение давления, когда под влиянием гравитации находится атмосфера. Атмосферное давление может колебаться из-за различий массы воздуха на разных участках.

что такое атмосферное давление

Там, где воздуха становится больше, оно более высокое. В разреженном пространстве наблюдается снижение атмосферного давления. Причина изменения массы воздуха кроется в его температуре. Он нагревается не от лучей Солнца, а от поверхности Земли. Нагреваясь, воздух становится легче и поднимается вверх, в то время как охлажденные воздушные массы опускаются вниз, создавая постоянное, непрерывное движение воздушных масс. Каждый из этих потоков имеет разное атмосферное давление, что провоцирует появление ветров на поверхности нашей планеты.

Как Паскаль доказал, что атмосферное давление существует

371 год назад, 19 сентября 1648 года, знаменитый математик и физик Блез Паскаль провёл опыт, доказавший существование атмосферного давления.

В конце 1646 года семья Паскалей жила во французском городе Руане. Там узнали об удивительных итальянских опытах с пустотой, которые позже назвали опытами Торричелли. Паскаль повторил их, экспериментируя не только с ртутью, как Торричелли, но и с водой, маслом, красным вином. Интересно, что эти опыты он проводил на улицах Руана, собирая толпы любопытных граждан.

Кто впервые определил атмосферное давление

Решающий эксперимент был проведён 19 сентября 1648 года. По просьбе Блеза Паскаля его зять Флорен Перье проделал опыт, доказавший существование атмосферного давления. Помощь учёному потребовалась, так как он передвигался на костылях, а для опыта надо было забраться на гору Пюи-де-Дом. При помощи запаянной с одного конца стеклянной трубки, опрокинутой другим концом в чашечку с ртутью, предстояло измерить, на какую высоту поднимается в ней жидкий металл у подножия и на вершине горы Пюи-де-Дом высотой 1647 метров в Клермоне.

На вершине столбик ртути остановился на более низкой отметке, так как там земная атмосфера была на 1647 метров меньше. Разница уровней ртути составила более 8 см. В честь этого открытия единицу измерения давление назвали «паскалем».

В «Рассказе о великом эксперименте равновесия жидкостей» Паскаль напишет, что из проведенного опыта появится возможность «узнать, находятся ли два места на одном уровне, то есть одинаково ли они удалены от центра земли, или которое из них расположено выше, как бы ни были они далеки друг от друга».

Позже Блез Паскаль самостоятельно подтвердит данные, полученнные Флореном Перье, проведя ряд опытов в Париже на башне Сен-Жак. Эта башня пользует популярностью по сей день, ведь именно там установлен памятник ученому.

19 сентября 1648 года французский математик, механик, физик, литератор и философ Блез Паскаль, в ходе опытов в городе Руан (Франция) сумел экспериментально доказать существование атмосферного давления.

Наличие атмосферного давления стало для человечества настоящей сенсацией в 1638 году, когда не удалась затея герцога Тосканского украсить сады Флоренции фонтанами — вода не поднималась выше 10,3 метров. Поиски причин этого и опыты с более тяжёлым веществом — ртутью, предпринятые Эванджелистой Торричелли, привели к тому, что в 1643 году он доказал, что воздух имеет вес.

В конце 1646 года весть об этих удивительных опытах докатилась до французского города Руана, где в то время жил Блез Паскаль. Этому знаменитому математику, физику и мыслителю — была присуща удивительная разносторонность, которая характерна для людей эпохи Возрождения.

Паскаль с увлечением стал повторять тосканские опыты, экспериментируя не только с ртутью (как Торричелли), но и с водой, маслом, красным вином. Для всего этого ему потребовались бочки вместо чашек и трубки длиной около 15 м. Эти эффектные опыты проводились прямо на улицах Руана, собирая толпы зевак.

Паскаль верил, что в трубке Торричелли действительно есть пустота, и упорно искал этому доказательство. Решающий эксперимент был проведен 19 сентября 1648 года. По просьбе ученого его зять Флорен Перье проделал опыт, доказавший существование атмосферного давления и опровергший утверждение Аристотеля о том, что «природа боится пустоты».

Стоит сказать, что для такого научного вывода нужно было обладать немалым гражданским мужеством. В те времена во Франции за выступление против учения Аристотеля вполне можно было заработать звание «еретика» и даже угодить на каторгу.

Суть опыта состояла в том, чтобы при помощи запаянной с одного конца стеклянной трубки, опрокинутой другим концом в чашечку с ртутью, определить на какую высоту поднимается в ней жидкий металл у подножия и на вершине горы Пюи-де-Дом (1647 метров) в Клермоне.

Как Паскаль и предполагал, на вершине столбик ртути остановился на более низкой отметке — ведь там толща земной атмосферы ровно на 1647 метров меньше. При такой высоте горы разница уровней ртути составила более 8 см, что по словам Перье «повергло свидетелей эксперимента в удивление и восхищение».

В честь этого открытия единицу измерения давления назвали «паскалем». А помощь зятя ученому понадобился потому, что сам он передвигался на костылях и подняться на гору был просто не в состоянии.

Также в этот день:

1888 год — состоялся первый конкурс красоты

1356 год — битва при Пуатье (Столетняя война)

Знаменитый французский математик Блез Паскаль, 19 сентября 1648 года доказал существование атмосферного давления и опровергший утверждение Аристотеля о том, что «природа боится пустоты». Проделал опыт на горе Пюи-де-Дом в Клермоне, по просьбе ученого, его зять Флорен Перье, сам он передвигался на костылях и подняться на верх был просто не в состоянии. В честь этого открытия единицу измерения давления назвали «паскалем».

Традиционно считалось, что всасывающие насосы работают из-за того, что «природа боится пустоты». Но голландец Исаак Бекман в тезисах своей докторской диссертации, защищенной им в 1618 году, утверждал: «Вода, поднимаемая всасыванием, не притягивается силой пустоты, но гонима в пустое место налегающим воздухом».

В 1630 году физик Балиани написал письмо Галилею о неудачной попытке устроить сифон для подъема воды на холм высотой 21 метр. В другом письме Галилею от 24 октября 1630 года Балиани предположил, что подъем воды в трубе обусловлен давлением воздуха.

Наличие атмосферного давления привело людей в замешательство в 1638 году, когда не удалась затея герцога Тосканского украсить сады Флоренции фонтанами – вода не поднималась выше 10,3 метров. Поиски причин этого и опыты с ртутью, предпринятые Эванджелистой Торричелли, привели к тому, что в 1643 году он доказал, что воздух имеет вес.

Совместно с Винченцо Вивиани, Торричелли провел первый опыт по измерению атмосферного давления, изобретя первый ртутный барометр – стеклянную трубку, в которой нет воздуха. В такой трубке ртуть поднимается на высоту около 760 миллиметров.

Блезу Паскалю – знаменитому математику, физику и мыслителю, была присуща удивительная разносторонность, характерная для людей эпохи Возрождения. В конце 1646 года до французского города Руана, где в то время жила семья Паскалей, докатилась молва об удивительных итальянских опытах с пустотой – опыты Торричелли.

Паскаль с увлечением их повторяет, экспериментируя не только с ртутью как Торричелли, но и с водой, маслом, красным вином, для чего ему потребовались бочки вместо чашек и трубки длиной около 15 метров. Эти эффектные опыты проводились прямо на улицах Руана, радуя его жителей. Паскаль верил, что в трубке Торричелли есть пустота, и упорно искал этому доказательство.

Решающий эксперимент был проведен 19 сентября 1648 года. В этот день было доказано существование атмосферного давления и опровергнуто утверждение Аристотеля о том, что «природа боится пустоты». Надо сказать, что в те времена во Франции за выступление против Аристотеля можно было попасть на каторгу.

При помощи запаянной с одного конца стеклянной трубки, опрокинутой другим концом в чашечку с ртутью, предстояло измерить, на какую высоту поднимается в ней жидкий металл у подножия и на вершине горы Пюи-де-Дом высотой 1647 метров в Клермоне.

Про анемометры:  Как выбрать тонометр для дома

Как Паскаль и предполагал, на вершине столбик ртути остановился на более низкой отметке – ведь там толща земной атмосферы ровно на 1647 метров меньше. При такой высоте горы разница уровней ртути составила более 8 сантиметров, что, по словам Перье, «повергло свидетелей эксперимента в удивление и восхищение». В честь этого открытия единицу измерения давления назвали «паскалем». А зять ученому понадобился потому, что сам он передвигался на костылях и подняться на гору просто не смог бы.

Все знают, что поверхность Земли окружена слоем воздуха. Он располагается от поверхности планеты на десятки и сотни километров вверх. Но удивительные свойства воздуха у поверхности Земли чрезвычайно интересны. Окружающий нас воздух настолько невесом, прозрачен и незаметен, что люди даже не сразу поняли, что он оказывает постоянное воздействие на всё живое.

Впервые на это обратили внимание в 1640 году. Поводом послужил неработающий фонтан на террасе дворца герцога Тосканского. Воду никак не удавалось поднять на значительную высоту. Объяснение такому явлению предложил Торричелли. Им было высказано предположение, что существует давление воздуха, которое воздействует на всё, находящееся на поверхности Земли. Для подтверждения своей мысли он взял стеклянную трубку, один конец которой был запаян, и заполнил её ртутью. Затем свободный конец трубки Торричелли поместил в плоский сосуд с ртутью.

Ртуть в емкости опустилась, высота ее над поверхностью чаши составила 760 миллиметров. Так впервые было доказано, что существует давление атмосферы, и измерено барометрическое давление. Его измеряют в миллиметрах ртутного столба. Т.к. столб ртути был первым устройством подобного типа, то измеренное таким образом давление называют барометрическим. Объясняется полученный результат просто – воздух давит на поверхность с силой, равной весу ртутного столба высотой в 760 миллиметров.

Эти выводы были подтверждены французским учёным Паскалем. Он предположил, что давление воздуха зависит от высоты над поверхностью земли. Чем выше, тем давление должно быть меньше. Свои измерения он проводил с трубками, заполненными водой. Они были доставлены на гору, и там был проведен эксперимент. Результат полностью подтвердил предположение Паскаля – уровень подъема воды в трубке на вершине горы был меньше, чем на поверхности.

Если уж так глубоко погружаться в историю открытия атмосферного давления, то необходимо вспомнить опыт, проведенный в 1654 году в г. Магдебург немецким ученым Отто фон Герике. Он взял два полушария, соединил их между собой и откачал из внутреннего объема воздух. Две упряжки лошадей, каждая их которых тянула в свою сторону, не смогли оторвать полушария друг от друга. Вот с какой силой их сжало давление воздуха.

Этот опыт можно считать решающим подтверждением предположения о наличии атмосферного давления. В дальнейшем ученые занимались исследованием непосредственно атмосферы и влиянием барометрического давления на организм людей и животных. Не забывали и про изучение погоды и ее связь с атмосферным давлением. Проводились измерения давления на разных высотах, на разных территориях, выявлялись закономерности и связи давления воздуха с природными явлениями

Сейчас для измерения давления используют не трубку с ртутью, а специальный барометр-анероид. Его основу, датчик давления воздуха, составляет металлическая коробка с гофрированной поверхностью, к которой прикреплена стрелка, указывающая на шкале прибора давление воздуха. Такое устройство само по себе гораздо компактнее ртутного барометра и может быть использовано в тяжелых экспедиционных условиях.

Надо сказать, что открытие и в дальнейшем исследование атмосферного давления сыграло огромную роль в изучении и понимании многих процессов, происходящих на Земле. Изменения погоды, циклоны и антициклоны, влияние погоды на организм человека во многом связано с изменением атмосферного давления. Так что наши сегодняшние знания об окружающем мире и здоровье базируются на открытиях гениальных средневековых ученых.

Здесь была рассмотрена история возникновения и изучения такого понятия, как давление воздуха. Были приведены описания опытов, выполненных для подтверждения новой для того времени теории, описано, каким образом осуществляется измерение давления воздуха.

Выдающийся итальянский ученый. Математик и физик. Изобретатель. Ученик Галилея. Известен как автор концепции атмосферного давления и продолжатель дела Галилея в области разработки новой механики. Развил теорию атмосферного давления, а также изобрел ртутный барометр.


Эванджелиста Торричелли родился 15 октября 1608 года в городе Фаэнц, Италия. Отец мальчика, Гаспар работал на текстильной фабрике, а мать Катерина Анжетти вела домашнее хозяйство. В их семье кроме Эванджелиста было еще двое младших сыновей. Родители мальчика, заметив у него способности и тягу к знаниям отправили сына в монастырский приют, под присмотр дяди Якоба, бенедиктинского монаха. Из-за своего финансового положения семья не могла обеспечить ему достойное образование и поэтому принято такое решение. Дядя и занимался первоначальным обучением Эванджелиста, до поступления в школу иезуитов.

В 1627 году молодой человек приехал в Рим, где изучал математику под руководством Бенедетто Кастелли, друга и ученика Галилео Галилея. Под впечатлением трудов Галилея о движении написал в 1640 году собственное сочинение под названием «Трактат о движении». Через год удостоился чести стать учеником и секретарем самого Галилея, а позже его преемником на кафедре математики и философии Флорентийского университета.

В математике развил «метод неделимых» и применил его для квадратуры циклоиды, а также для решения задач на проведение касательных. Вслед за Декартом нашел длину дуги логарифмической спирали. Обобщил правило квадратуры параболы на случай произвольного рационального показателя степени. Исследуя семейства парабол открыл понятие огибающей.

В 1641 году Торричелли сформулировал закон вытекания жидкости из отверстий в стенке открытого сосуда и вывел формулу для определения скорости вытекания, впоследствии названой формула Торричелли. Фактически, данное исследование заложило основу теоретического фундамента гидравлики, построение которого сто лет спустя завершил Даниил Бернулли.

В основном труде по механике «О движении свободно падающих и брошенных тяжелых тел» ученый развил идеи Галилея о движении, сформулировал принцип движения центров тяжести, решил ряд задач баллистики. Использовал кинематические представления, в частности, принцип сложения движений, причём в понимании движения по инерции продвинулся дальше Галилея.

Торричелли в 1643 году, развивая идеи Галилея, показал, что воздух имеет вес, и что насос не может вытянуть воду на высоту более 10 метров. Совместно с Винчензо Вивиани, Эванджелиста поставил опыт, позволивший измерить атмосферное давление.

Стеклянная трубка длиной около 1 метра, запаянная с одного конца, была заполнена ртутью. Отверстие трубки закрыли пальцем и опустили открытым концом вниз в широкий сосуд с ртутью. Оказалось, что если теперь отнять палец, то столб ртути в трубке упадет до высоты около 76 сантиметров, а над поверхностью ртути в трубке образуется разряженное пространство, торричеллиева пустота. Высота ртутного столба менялась в зависимости от погодных условий, и Торричелли заключил, что этой высотой измеряется давление воздуха, атмосферное давление. 

Построенный им прибор оказался по существу первым барометром, и многие современные барометры по своей конструкции мало чем отличаются от трубки Торричелли.

Эванджелиста Торричелли скончался 25 октября 1647 года во Флоренции.


Научные Труды Эванджелиста Торричелли

Trattato del moto (1640)
Opera geometrica (1644)
Lezioni accademiche (1715, посмертно.)
Esperienza dell’argento vivo (Берлин, 1897, посмертно).

Память о Эванджелисте Торричелли

В честь ученого названы:

Единица давления торр (миллиметр ртутного столба).
Серия подводных лодок.
Лицей в Фаэнце.
Улица в Париже (Rue Torricelli, 17-й округ).
Кратер на видимой стороне Луны.

Вывел формулу, которая названа его именем.

Выпущена Марка СССР в 1959 году

Семья Эванджелиста Торричелли

Отец – Гаспар Торричелли, работал на текстильной фабрике.
Мать – Катерина Анжетти, вела домашнее хозяйство.

В семье воспитывались еще двое младших брата.

5. Атмосферное давление. Опыт Торричелли

Понятие атмосферного давления

Значение атмосферного давления впервые определил экспериментально в 1634 г. итальянский учёный Торричелли, создав простейший ртутный барометр. Опыт Торричелли состоит в следующем. Стеклянная трубка длиной около метра, запаянная с одного конца, заполняется полностью ртутью. Затем, закрыв отверстие трубки, её переворачивают и погружают открытым концом в чашу со ртутью (см. рис.).

Кто впервые определил атмосферное давление

Поскольку плотность воздуха намного меньше плотности воды, изменением атмосферного давления, связанным с перепадом высоты в несколько метров, можно в ряде случаев пренебречь по сравнению с гидростатическим давлением воды, вызванным таким же перепадом высоты.

В сосуд налита вода (см. рис.).

Кто впервые определил атмосферное давление

Расстояние от поверхности воды до дна H=0,5 мH=0,5\;\mathrm м. Площадь дна S=0,1 м2S=0,1\;\mathrm м^2. Найти гидростатическое давление `P_1` и полное давление `P_2` вблизи дна. Найти силу давления воды на дно.

На лёгкий поршень площадью `S`, касающийся поверхности воды, поставили гирю массой `m` (см. рис.).

Кто впервые определил атмосферное давление

Высота слоя  воды в сосуде с вертикальными стенками  `H`. Определить давление в жидкости вблизи дна. Плотность воды `rho`.

Этот  результат можно писать и сразу, говоря, что давление под поршнем равно атмосферному `P_”атм”` и добавочному давлению  `mg//S`, создаваемому гирей.

Разность давлений в воде у дна и вблизи поршня: `P_2 – P_1 = rho gH`.

Отсюда  `P_2 = P_1 + rho gH`.  

Окончательно, давление у дна `P_2 = P_”атм” + (mg)/S + rho gH`.

Удивительно, но уже в V—III вв. до н. э. греческие мудрецы (в частности, Аристотель, Эпикур и Демокрит) догадывались о том, что вся материя — в том числе воздух — неоднородна: ее составляют крошечные, незаметные невооруженным глазом, круглые частицы-атомы. У Аристотеля даже возникла любопытная идея — якобы все предметы, и природные, и рукотворные, представляют собой соединение четырех элементов-стихий: земли, огня, воды и воздуха. Значит, воздух что-то да весит, думал философ; для проверки он брал кожаный мешок, взвешивал, затем надувал его и снова измерял массу. Впрочем, о способности воздуха оказывать давление Аристотель не подозревал. А про всасывающий эффект безвоздушного пространства (явление, на котором основано действие насоса) говорил, будто все это из-за страха природы перед пустотой.

Про анемометры:  Бытовые газовые котлы Фондитал (Fondital)

Кто впервые определил атмосферное давление

О тяжести воздуха говорилось и в трудах арабского ученого X—XI вв. Ал Хайсамы (Альгазена). Более того, ученый писал, что атмосферная рефракция — преломление солнечных лучей, подчас вызывающее миражи, — возникает из-за изменений плотности воздуха с высотой: чем выше, тем она меньше. Измеряя, под каким углом солнце заходит за горизонт, Альгазен рассчитал, что высота атмосферы составляет 52 000 шагов, или 40 км. Таким образом, уже в Средние века стало известно, что сумеречный свет — это лучи, преломленные в верхних слоях атмосферы, и от высоты последней зависит продолжительность сумерек. И все же большинство европейцев почему-то были уверены, будто насос качает воду не посредством воздушного давления, а из страха пустоты.

Когда итальянский астроном Галилео Галилей увидел, как поршневой насос высасывает из колодца воду, вместо того чтобы выталкивать ее снизу, ему тоже показалось, что пространство просто не хочет пустовать. Вычислять степень этого «нежелания» ученый предложил по максимальной высоте, на которую насос способен поднять воду. На такую мысль его навело наблюдение за поведением механизма в связи с уровнем жидкости: с 10-метровой глубины насос уже воду не качал. Поэтому Галилей рассудил так: поскольку вес меди, из которой сделан поршень, вдевятеро превышает вес воды,а высота водного столба во столько же раз больше высоты поршня — чтобы последний не был разорван пустотой, нужно противодействие, составляющее килограмм на квадратный сантиметр.

Несмотря на то, что теория Галилея выглядела несколько наивно, в целом его расчеты были верны, а уточнить эти данные смог ученик великого астронома — Эванджелиста Торричелли (1608—1647). Звание отца гидравлики он заслужил тогда, когда выяснил, что скорость вытекания жидкости из емкости через отверстие зависит от высоты отверстия. После этого открытия Торричелли решил узнать с помощью ртути, сколько весит воздух. Это было в 1643 г. По просьбе Эванджелисты его приятель Винченцо залил ртуть в метровую трубку из стекла, закрытую с одной стороны и открытую с другой, и погрузил отверстием в ртутную ванночку, предварительно заткнув его пальцем. Стоило убрать палец, как ртуть из трубки частично вышла, оставшаяся часть образовала 760-миллиметровый столбик (если мерить до уровня ртути в ванночке), а над ним возникла «торричеллиева пустота», лишенная воздуха. Далее ученый вставил первую трубку еще в одну, бóльшую, и все вместе снова-таки опустил в ртуть, только с водой на поверхности. Вытаскивая трубки, Винченцо и Эванджелиста заметили, что при прохождении через водный слой из внутреннего отверстия вылилась ртуть, а во внешнее попала вода.

Увиденное ученые объяснили тем, что на ванночку давят целых 80 км воздуха, которые и не дают вылиться ртути из трубки, ведь давление ртутного столба должно сравняться с давлением атмосферы. Но вода в 13,6 раза легче ртути, поэтому не может удержать ее во внутренней трубке, зато сама поднимается во внешнюю, в 13,6 раза превышая ртутный столбик. Более того, Торричелли заметил, что в зависимости от температуры воздуха (а значит, и от его давления) высота ртутного столба меняется, то есть сила, удерживающая ртуть в трубке, действует не изнутри, а снаружи и к «пустоте» никакого отношения не имеет.

Одновременно с Торричелли и Паскалем (однако совершенно самостоятельно) исследованиями давления занимался немецкий физик Отто фон Герике (1602—1686). Сперва Отто взял шар из тонкого слоя металла и выкачал оттуда весь воздух, вследствие чего «подопытный» стал плоским. Ученый справедливо предположил, что виноват во всем внешний воздух, который своим давлением деформировал шар. Затем Герике продемонстрировал общественности еще одно «чудо» — «магдебургские полушария». В ходе эксперимента ученый соединил две металлические полусферы и изнутри образовавшегося шара принялся насосом откачивать воздух. В конце концов полусферы прижались одна к другой настолько крепко, что разорвать их не удалось даже нескольким парам грузовых коней. За процессом наблюдали все представители власти города Регенсбург, и результат их убедил: атмосфера имеет вес, которым и давит на Землю, — иначе что заставило бы полушария так сцепиться при выкачивании воздуха?

После этого Отто, будучи любителем разных изобретений, повесил на своем доме необычный барометр — в виде медно-стеклянной трубки, опущенной в бассейн с водой. Когда из трубки был откачан весь воздух, вода из бассейна поднялась и впоследствии меняла свой уровень только в зависимости от температуры извне.

Так в научном мире сформировалось представление о воздухе как об особом виде материи, которая давит на нас своим весом и сжимает предметы, в которых воздуха нет. Безвоздушное пространство получило название вакуума.

Наш канал в Телеграм

Влияние на человека. Антициклон

Антициклоном называют рост барометрического воздействия. В такие периоды на улице не наблюдается существенного ветра, преобладает солнечная погода, температура не характеризуется резкими изменениями. Уровень влажности остается в норме. Антициклон плохо влияет на состояние здоровья человека. Смена давления оказывает неблагоприятное влияние, в особенности на людей, имеющих аллергию, астматиков и тех, у кого повышенное артериальное давление.   У человека во время антициклона болит голова, а также его мучают сердечные боли. Считается, что в такие периоды падает работоспособность, появляется недомогание. В зависимости от высоты антициклона, наблюдается эффективная или неэффективная защита организма от заболеваний.  

Важно! Для того чтобы легче переносить антициклон, специалисты рекомендуют переменно обливаться горячей и холодной водой в душе, больше употреблять фрукты, в которых имеется калий, делать легкую гимнастику. Для улучшения работы иммунной и нервной системы необходимо на определенное время забыть о серьезных делах, способных пошатнуть здоровье. В такие дни человек, страдающий от негативных симптомов, должен больше времени уделять отдыху для восстановления сил.

Влияние на погоду

Атмосферное давление – один из ключевых терминов в метеорологии. Погода на Земле формируется из-за воздействия циклонов и антициклонов, которые образуются под воздействием перепадов давления в газовой оболочке планеты. Для антициклонов характерны высокие показатели (до 800 мм ртутного столба и выше) и низкая скорость движения, в то время как циклоны – это области с более низкими показателями и высокой скоростью. Смерчи, ураганы, торнадо также формируются из-за резких перепадов атмосферного давления – внутри смерча оно стремительно падает, достигая 560 мм ртутного столба.

атмосфера атмосферное давление

Движение воздуха приводит к изменению погодных условий. Ветры, возникающие между областями с разными уровнями давления, перегоняют циклоны и антициклоны, вследствие чего создается атмосферное давление, формирующее те или иные погодные условия. Эти движения редко имеют систематический характер, и их очень трудно предугадать. В зонах, где повышенное и пониженное атмосферное давление сталкиваются, происходит изменение климатических условий.

Норма атмосферного давления

Атмосферное воздействие считается нормальным тогда, когда давление воздуха находится на уровне моря на широте 45 Температурный показатель составляет 0 градусов по Цельсию. В 1644 году благодаря Эванджелисту Торренчели и Винченцо Вивиани была получена величина в 760 мм. Стоит подметить, что эти открыватели были учениками у самого Галилео Галилея. Человек наиболее комфортно себя ощущает при стандартных значениях 750-760 мм. рт. ст. Однако данные показания не могут быть абсолютно точными для всех регионов в течение полного года.

Рис. 2. Атмосферное давление в России в июле

Рис. 2. Атмосферное давление в России в июле

Повышенное атмосферное давление

Самый высокий уровень на Земле наблюдается на Южном и Северном полюсах. Это объясняется тем, что воздух над холодной поверхностью становится холодным и плотным, его масса увеличивается, следовательно, его сильнее притягивает к поверхности гравитацией. Он опускается, а пространство над ним заполняется более теплыми воздушными массами, вследствие чего создается атмосферное давление с повышенным уровнем.

Измерение атмосферного давления

Согласно общепринятым нормам, за единицу для измерения давления принято брать миллиметры ртутного столба. Сокращенно – мм. рт. ст. Для определения используют прибор, называемый барометр. Барометры подразделяются на ртутные и безжидкостные. Вторые – носят название барометры-анероиды. Барометр представлен стеклянной трубкой, которая запаяна с одной стороны. Внутрь данной трубки помещается ртуть. Во время эксперимента открытый конец трубки опускают в сосуд, не полностью заполненный ртутью. По мере того, как происходит рост или упадок давления, ртуть в трубке начинает расти, и наоборот. Официальная единица для измерения – Паскаль.

Важно! Килопаскаль или КПа является единицей измерения давления механического напряжения в системе СИ. Мегапаскаль или МПа является метрической единицей измерения. Если перевести данные единицы, то получим, что 1 МПа равен 1000 КПа.

Достижения Торричелли

Эванджелиста Торричелли — ученый физик и математик, истинный энтузиаст, автор многочисленных трудов и открытий. Итальянец, родом из Флоренции. Был близок с Бенедетто Кастелли, который в свою очередь был другом и учеником Галилео Галилея. Под руководством Кастелли он начал изучать математику. Впоследствии, вдохновленный многими трудами Галилея и опираясь на содержание его многочисленных трактатов, он развивал свой гений и стал преемником Галилео.

Опыт Торричелли

Торричелли сделал много открытий в математике, механике и физике. Среди них:

  • развил тему «метод неделимых»;
  • открыл так называемую точку Торричелли в плоскости треугольника;
  • описал принцип движения центров тяжести;
  • проводил многочисленные исследования, которые заложили основу принципов гидравлики;
  • изобретатель микроскопов, линз для телескопов;
  • изобрел ртутный барометр;
  • доказал существование атмосферного давления;
  • открыл пустоту Торричелли, или вакуум.

Торричелли прожил интересную, полную профессиональных открытий жизнь и умер на родине, во Флоренции в 1647 году.

Атмосферное давление и его значимость

Атмосферное давление — невероятно важная и нужная человечеству величина. От показателей этого параметра зависят погодные условия: если давление увеличивается — это предвещает хорошую теплую погоду без осадков, низкую влажность, если понижается — высок процент того, что погода испортится, будет облачно и высока вероятность осадков.

Про анемометры:  Датчик фаз Лада Калина 8 и 16 кл: признаки неисправности

История открытия атмосферного давления

Поэтому его показатели, дающие возможность прогнозировать погоду, так важны для работников науки и медицины, для летчиков и полярников.

Наука выделяет пять слоев атмосферы: стропо-, страто-, мезо-, термо-, экзосферы. Чем дальше от земли, тем менее изучен слой. По мере удаленности от земли температура в слоях снижается, однако далее начинает повышаться по мере приближения к солнцу.

Атмосфера состоит из воздуха. Ученый стремился доказать, что воздух оказывает давление на все предметы, какие оказываются под его воздействием, и на человека в том числе. И по мере изменения слоев воздуха меняется и его плотность, и, соответственно, само атмосферное давление. Опыт Торричелли, связанный с этим явлением, произвел революцию в мире науки.

https://youtube.com/watch?v=0gzUysL2tzI

Повышение и понижение давления

Атмосферное воздействие повышается тогда, когда давление воздуха превышает норму 760 мм. рт. ст. Если наоборот, то снижается. В течение 24 часов утром и вечером величина давление значительно растет. Низкое воздействие атмосферы наблюдается после полудня и после полуночи. Данные изменения обусловлены тем, что происходит перепад температуры и перемещение воздуха. На Земле известны 3 пояса, где преобладает низкое атмосферное давление, и 4 пояса с высоким. Из-за того, что жар от Солнца и вращение Земли происходит неравномерно, на земном шаре образуются пояса атмосферного давления. В течение года Солнце нагревает полушария Земли не одинаково. Нагрев изменяется в зависимости от того, какое время года в тот или иной период.

Важно! Специалисты выявили упадок атмосферного воздействия в Москве, которое составляет 727 мм. рт. ст. В 2015 году в Москве было аномальное давление, равное 778 мм. рт. ст. Плюс Москва расположена на границе обширного циклона, центральная область которого находится над Латвией.

Влияние на человека

Нормальные показатели, характерные для местности проживания человека, не должны оказывать никакого воздействия на его самочувствие. Вместе с тем атмосферное давление и жизнь на Земле неразрывно связаны. Его изменение – повышение или понижение – может спровоцировать развитие сердечно-сосудистых заболеваний у людей с повышенным артериальным давлением. Человек может испытывать боли в области сердца, приступы беспричинной головной боли, снижается работоспособность.

повышенное и пониженное атмосферное давление

Для людей, страдающих заболеваниями дыхательных путей, опасными могут стать антициклоны, приносящие повышенное давление. Воздух опускается и становится более плотным, увеличивается концентрация вредных веществ.

Во время колебаний атмосферного давления у людей снижается иммунитет, уровень лейкоцитов в крови, поэтому не рекомендуется в такие дни нагружать организм физически или интеллектуально.

Циклон

Циклоном называют период, когда атмосферное воздействие снижается. Температура в период циклона повышается, становится облачно, увеличивается влажность и уровень осадков, равно как и при антициклоне. Во время циклона некоторые группы людей не могут спокойно переносить изменение погоды и давления. Циклон плохо переносят люди, у которых имеются проблемы с дыхательными функциями, низкое артериальное давление, а также те, у кого проблемы с сердечно-сосудистой системой. При циклоне снижается количество кислорода, в результате чего становится тяжело дышать, появляется одышка. Пациенты жалуются на слабость. Наблюдается повышение мозгового кровообращения, вследствие чего человека мучает мигрень. Сколько бы ни было симптомов, специалисты советуют обильно пить воду, принимать контрастный душ. Также необходимо, чтобы человек хорошо высыпался. С утра не помешает любимая чашечка кофе. Несмотря на то, какое известно текущее давление – пониженное или повышенное, необходимо пить настойку из лимонника и женьшеня.

Рис. 3. Схематическое изображение циклона и антициклона

Рис. 3. Схематическое изображение циклона и антициклона

Как влияет состав атмосферы на давление?

Специалисты утверждают, что на человека приходится давления в 16 тонн.

Рис. 1. Барометр - прибор для измерения атмосферного давления

Рис. 1. Барометр – прибор для измерения атмосферного давления

Стандартные показатели

Средним показателем в идеальных условиях считается уровень 760 мм ртутного столба. Уровень давления изменяется с высотой: на низинах или территориях, расположенных ниже уровня моря, давление будет более высоким, на высоте, где воздух разреженный, напротив, его показатели снижаются на 1 мм ртутного столба с каждым километром.

Атмосферное давление в горах

Человек, жаждущий покорить высокие горы, знает, что поход может быть небезопасным. Например, высота в 3000 метров вызывает снижение работоспособности, а при 6000 м человек едва ли может выжить. Объясняется это тем, что давление уменьшается в два раза, человеку недостает кислорода, ему трудно выжить. Однако все зависит от того, в каких климатических условиях находится альпинист. Если брать влажный морской климат Камчатки, то там человек будет некомфортно себя чувствовать уже при высоте 1000 метров. Сухой континентальный климат в Гималаях позволяет альпинисту в большинстве случаях не ощущать затруднений при подъеме вплоть до 5000 метров.   Разные высоты и их влияние:

  • 5000 метров – наблюдается недостаток кислорода, из-за чего альпинист может потерять сознание.
  • 6000 метров – наибольшая высота для постоянных человеческих поселений.
  • 8882 метров – высота горы Эверест. Здесь человек, приспособленный к такой высоте, может прожить несколько часов. На этой высоте температура кипения будет составлять +68 градусов по Цельсию.
  • 13 500 метров – примерно на такой высоте альпинист в силах выжить, вдыхая чистый кислород. Эта высота является максимальной для выживания без внешней защиты.
  • 20 000 метров – на этой высоте человек почти сразу умирает, если находится вне герметической кабины.

История открытия атмосферного давления

До 17 века человечество не задумывалось о том, имеет ли воздух массу. Не было и никаких представлений о том, что такое атмосферное давление. Однако, когда герцог Тосканский решил оборудовать знаменитые флорентийские сады фонтанами, его проект с треском провалился. Высота водяного столба не превышала 10 метров, что противоречило всем представлениям о закономерностях природы в то время. Именно здесь берет начало история открытия атмосферного давления.

история открытия атмосферного давления

Изучением этого феномена занялся ученик Галилея, итальянский физик и математик Эванджелиста Торричелли. С помощью опытов на более тяжелом элементе, ртути, спустя несколько лет ему удалось доказать наличие веса у воздуха. Он впервые создал вакуум в лаборатории и разработал первый барометр. Торричелли представлял стеклянную трубку, заполненную ртутью, в которой под воздействием давления оставалось такое количество вещества, которое уравнивало бы давление атмосферы. Для ртути высота столба равнялась 760 мм. Для воды – 10,3 метра, это именно та высота, на которую поднялись фонтаны в садах Флоренции. Именно он открыл для человечества, что такое атмосферное давление и как оно влияет на жизнь человека. Безвоздушное пространство в трубке было названо в его честь «торричеллиевой пустотой».

Пониженное атмосферное давление

Оно понижается с увеличением высоты из-за удаления от поверхности Земли. В первом случае этот процесс объясняется снижением воздействия гравитационных сил.

атмосферное давление и жизнь на земле

Нагреваясь от Земли, газы, из которых состоит воздух, расширяются, их масса становится легче, и они поднимаются в более высокие слои атмосферы. Движение происходит до тех пор, пока соседние воздушные массы не окажутся менее плотными, тогда воздух распространяется по сторонам, а давление выравнивается.

Традиционными территориями с более низким атмосферным давлением считаются тропики. На экваториальных территориях всегда наблюдается пониженное давление. Однако зоны с повышенным и пониженным показателем распространены над Землей неравномерно: в одной географической широте могут присутствовать участки с разными уровнями.

Суть опыта ученого

Торричелли был вдохновлен своим видением того, что другие не замечали. Он отчаянно верил в теорию Галилео Галилея, что воздух весом и стремился выявить, что он оказывает прямое влияние на предметы. Для доказательства своей правоты в XVII веке он поставил опыт.

Суть опыта Торричелли

Для проведения опыта он взял стеклянную трубку (приблизительно метр длиной), с одной стороны она была запаяна. Торричелли наполнил трубку (которая впоследствии получила название трубки Торричелли) ртутью и, перевернув ее, опустил ее в чашу также со ртутью. Некоторая часть вещества перетекла в емкость, но большая часть оставалась в емкости. Что же не давало всему веществу перетечь в емкость? Давление атмосферы, которое воздействовало на ртуть в самой чаше, тем самым создавая отпор проникновению ртути из трубки.

Выходит, что атмосферное давление равно тому показателю, который показывает ртуть в столбце трубки, ведь именно с этой силой атмосфера давит на жидкость в емкости. Именно поэтому принято измерять атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба. Вот в чем заключался опыт Торричелли, кратко говоря. Таким образом, была выведена следующая краткая формула:

АД равно давлению столба ртути в трубке.

pатм=pртути=ρgh=13600 ⋅ 9.8 ⋅ 0.76=101293 (Па)

Этот же опыт простимулировал изобретение измерительного прибора — ртутного барометра. Сейчас существуют более современные и безопасные приборы для измерения давления атмосферы, так как пары ртути крайне опасны. Новые же изобретения пригодны к применению без последствий для человеческого здоровья и без вреда для окружающей среды.

Опыты Эванжелиста Торричелли

В процессе своего эксперимента ученый неосознанно сделал еще одно открытие. Он открыл вакуум, который первоначально называли торричеллиевой пустотой. Та часть трубки, которая опустела, и была вакуумом. Хотя многие ученые придерживаются мнения о том, что на самом деле это был не вакуум, а пары ртути.

Подытоживая, можно выделить следующие достижения этого эксперимента:

  • доказательство существования атмосферного давления;
  • изобретение барометра;
  • открытие «торричеллиевой пустоты», или вакуума.

Сообщение о таком результативном опыте, который принес не одно открытие, а сразу три, несомненно, разделил мир науки на до и после.

Все эти данные и приборы, теперь уже модифицированные, по сей день приносят ежедневную пользу человечеству.

Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий