10. Изменение атмосферного давления с высотой.

Известно, что в горах труднее дышать, асовременные самолеты и полеты на высоте до 10 км уже требуютгерметизации и поддержания нормального давления воздуха. Когда об этом незнали, первые полеты и случаи разгерметизации приводили к гибели людей. Этопоказывает, что плотность и давление воздуха падает с высотой и определяетстроениеатмосферы.

Впервые это показал Паскаль, поднявшись на горус ртутной трубкой Торричели, заметил уменьшение высоты ртутного столба на 7.5 см; при спуске высотаувеличилась обратно. Он же установил закон Паскаля для жидкостей и связьдавления с высотой.

Давление падает с подъемом в воздухе, как и вводе. Но в жидкости изменение давление легко рассчитать по формуле р=ρgh,благодаря несжимаемости, постояннойплотности жидостей. Но газы в отличии от жидкостейне сохраняют объем и плотность, сжимаются и расширяются с изменением давления.

Поэтому хотя массу воздуха атмосферы оценить очень легко (510¹⁸кг,з.5.1.5), закон падения давления с высотой – т.н.барометрическая формула имеет характер степени. Астроном Галлей в 1686 г.показал, что законБойля определяет зависимость давления от высоты по гиперболе и оценил высотуатмосферы до в 3000 раз меньшей плотности в 72 км, что объяснялодлительность сумерек (из-за освещения Солнцем атмосферы выше Земли).Давление и плотность воздухапостепенно снижается до 0 на границах атмосферы, строго не определенных.

Нанебольшой высоте можно считать, что уменьшение давления на 1 мм рт.ст. отвечает подъемуна 12 м,или 100 Па на 8-9 м,на 1%=1 кПа на 90 м.Тогда на высоте 1 кмдавление получается меньше на 1000/12=83 мм рт.ст.Если давление науровне моря 760 ммрт.ст., то на 1 км– 677 ммрт.ст., заметно меньше. (Но понятно, что для больших высот этой формулойпользоваться нельзя, т.к. на 10км давление не уменьшится на 830 мм, ниже 0. На высоте 6 км давление и плотностьвоздуха падает в 2, а не в 3 раза).

 Понятно, почему выше в горах уже трудно дышатьи для восхождения альпинисты берут с собой кислородные маски.

 Измеряя уменьшение давления, таким образомможно найти высоту подъема. Так ее измеряют приборы – альтиметры или обычныебарометры-анемометры с делениями в м/км.

11. Карты абсолютной и относительной барической топографии.

Высотная карта, синоптическая, средняя или климатологическая, на которую нанесены высоты (точнее — геопотенциалы) той или иной изобарической поверхности над уровнем моря (карта абсолютной барической топографии) или над уровнем нижележащей изобарической поверхности (карта относительной барической топографии). На карте проводятся изогипсы — линии равного геопотенциала. На К. Б. Т. наносятся иногда и некоторые другие элементы: температура и ветер на данной изобарической поверхности, термический ветер для слоя между двумя изобарическими поверхностями (на картах относительной топографии). К. Б. Т. составляются для главных изобарических поверхностей 1000, 850, 700, 500, 300, 200, 100, 50, 25, 10 мб. К. Б. Т. в совокупности характеризуют пространственное распределение давления и температуры в атмосфере.

Синоптическая карта — географическая карта, на которую цифрами и символами нанесены результаты наблюдений сети метеорологических станций в определенные моменты времени. Такие карты регулярно составляются в службе погоды по нескольку раз в день; их анализ является основной операцией, дающей возможность для последующего прогноза погоды. По содержанию синоптические карты делятся на: приземные, кольцевые, высотные. Приземная карта погоды составляется каждые 3 часа по данным наблюдений метеорологических станций. На карте, вокруг кружка метеостанции, в международном синоптическом коде КН-01 наносятся различные метеорологические элементы. Кольцевая карта погоды — это приземная карта погоды определенного "кольца" (сеть метеостанций, привязанных к одному метеоцентру). Эта карта является главным источником при составлении свехкраткосрочных прогнозов для отдельных районов. На карте цветными карандашами выделяются зоны с метеорологическими явлениями, очаги роста (Р) и падения (П) давления, фронтальные зоны. Аэрологическая или высотная карта погоды характеризует распределение температуры, давления, ветра и влажности на высотах. Высотные синоптические карты бывают двух видов: абсолютная топография(АТ), на картах наносятся указанные выше элементы для определенной изобарической поверхности, т. е. поверхности, на которой атмосферное давление во всех точках одинаково; относительная топография(ОТ), на карты наносится превышение одной изобарической поверхности над другой, т. е. разность между высотами двух избранных поверхностей.