big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Давление и вес воздуха

Так как газы имеют вес, атмосфера вследствие силы земного притяжения не рассеивается в мировом пространстве, а, окутывая Землю, вращается вместе с ней. На каждый квадратный метр на уровне океана масса воздуха оказывает давление, равное 10333 кг. Иначе говоря, столько весит столб воздуха сечением 1 м2 и высотой от уровня океана до верхней границы атмосферы. Вес 1 м3 воздуха на уровне океана равен около 1,03 кг,

На дне воздушного океана невидимый, но ощущаемый нами воздух на каждый квадратный сантиметр площади давит с силой, равной 1033 г. Какое же давление испытывает наше тело? Очевидно, что если внешняя поверхность человеческого тела в среднем составляет около 12 000—15 000 см2, то давление воздуха на нее будет равно приблизительно 12 000—15 000 кг, или 12—15 т. Однако эту тяжесть организм не чувствует, так как внешнее давление воздуха уравновешивается давлением его внутри тела. Жизнь на Земле приспособлена именно к этому давлению. Поэтому при подъеме на большие высоты самочувствие человека ухудшается не только из-за недостатка кислорода, но и вследствие значительного понижения давления разреженной среды.

Кстати сказать, опыты в барокамере показали, что, чем сложнее организм, тем труднее переносит он низкое давление воздуха. Например, представитель холоднокровных — лягушка на высоте 20—30 км в течение нескольких часов сохраняет жизнь, а человек при быстром подъеме до высоты 7—8 км теряет сознание обычно через 8—10 минут после подъема. На высотах 15—16 км, даже если человек дышит только кислородом, вследствие низкого давления в течение нескольких секунд наступает кислородное голодание. При низком атмосферном давлении начинается кипение крови. Известно, что, чем ниже давление, тем быстрее закипает вода. В горах, например, вода закипает не при 100°, а при более низкой температуре. На высоте около 20 км вода закипает при температуре 37° выше нуля. Кровь также кипит на этой высоте. Поэтому в космическом полете человек обеспечивается соответствующими физиолого-гигиеническими условиями. В герметической кабине космического корабля создается нормальное давление и более или менее постоянная температура воздуха, космонавт защищен от шума и вибраций, обеспечен удобным рабочим местом, хорошим освещением и т. п.

Давление воздуха измеряется в миллиметрах ртутного столба с помощью ртутного или металлического барометра. Давление принято выражать в тысячных долях бара, т. е. в миллибарах. Среднее давление на уровне моря, выраженное в миллибарах, равно 1013,3. Давление воздуха 1000 мб эквивалентно давлению ртутного столба высотой 750,1 мм. Для перевода миллиметров в миллибары обычно пользуются переводным множителем 4/з (табл. 1).

Вместе с уменьшением плотности воздуха по высоте атмосферное давление также быстро убывает. Поэтому, несмотря на большую вертикальную протяженность атмосферы, половина ее массы сосредоточена в первых 5—6 км. Давление на этом уровне равно всего 500 мб, т. е. вдвое меньше, чем на уровне моря. В столбе воздуха высотой около 16 км сосредоточено 0,9 всей

массы атмосферы. Давление на этом уровне равно 100 мб, а на высоте 40 км — всего лишь 2,4 мб.

Уменьшение атмосферного давления с высотой можно характеризовать вертикальным градиентом давления, или так называемой барической ступенью. Барическая ступень — расстояние по вертикали (в метрах), на котором атмосферное давление изменяется на единицу (на 1 мб). Величина барической ступени различна. Она зависит от высоты над уровнем моря и от температуры воздуха. В приземном слое при давлении 1000 мб и температуре 0° барическая ступень равна 8 м. Это значит, что на каждые 8 м поднятия давление понижается на 1 мб. В слое с давлением 600—500 мб, что соответствует высотам около 4,5—5,5 км, барическая ступень равна 13 м, в слое с давлением 100—200 мб — 40 м.

Величиной барической ступени удобно пользоваться для приближенных расчетов изменения давления с высотой. Так, например, легко определить разность между давлением воздуха на 1-м и 25-м этажах высотного здания. При разности высот указанных этажей, равной 90 м, давление воздуха на уровне 25-го этажа приблизительно на 12 мб меньше, чем на уровне 1-го этажа. Однако, поднимаясь даже на скоростном лифте, мы не ощущаем разности давления. Объясняется это тем, что изменение давления около 10—20 мб очень мало (1—2%) по сравнению с нормальным атмосферным давлением. Среднее междусуточное изменение давления, к которому привык человеческий организм, небольшое. В тропических странах оно составляет около 1 мб, а в средних широтах — 5—6 мб. Но в отдельных, не очень редких случаях междусуточное изменение давления в средних широтах достигает 20—30 мб и более.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.