Влияние высоты на атмосферное давление
Атмосферное давление — это давление, оказываемое атмосферой на земную поверхность и все объекты, находящиеся на ней. Давление уменьшается с увеличением высоты над уровнем моря, и этому есть несколько причин.
Толщина атмосферы: На поверхности Земли мы испытываем давление от всей массы воздуха над нами. По мере подъема вверх в атмосфере часть этой массы остается ниже нас, поэтому давление снижается.
Расширение газа: Воздух в атмосфере действует как газ, который по закону Бойля-Мариотта расширяется, когда давление падает. С уменьшением плотности воздуха на более высоких высотах, молекулы воздушных объемов становятся менее упакованными, что дополнительно снижает давление.
Температурные изменения: Температура воздуха часто падает с увеличением высоты. Это связано с тем, что воздух в высоких слоях атмосферы не обогревается от поверхности земли, накрытой солнечным светом. Поскольку более холодный воздух способен удерживать меньше водяного пара и других газов, это также ведет к снижению давления.
Таким образом, совокупность этих факторов вносит вклад в снижение атмосферного давления с увеличением высоты.
Для вычисления атмосферного давления на различной высоте можно использовать барометрическую формулу:
$$ P = P_0 \cdot \left(1 - \frac{L \cdot h}{T_0} \right)^{(gM/RL)} $$
где:
- $P_0$ — давление на уровне моря,
- $L$ — вертикальный градиент температуры,
- $h$ — высота над уровнем моря,
- $T_0$ — температура на уровне моря,
- $g$ — ускорение свободного падения,
- $M$ — молярная масса воздуха,
- $R$ — универсальная газовая постоянная.
Эта формула позволяет сделать приблизительные расчеты давления на конкретной высоте над уровнем моря, учитывая изменения температурного градиента.
Категория: Физика
Теги: атмосферное давление, метеорология, физика