В книгах по метеорологии атмосфера Земли часто описывается как огромный воздушный океан, в котором мы все живем. Различные диаграммы изображают нашу планету в окружении огромного атмосферного моря высотой в несколько сотен километров, разделенным на несколько различных слоев. Но тот слой нашей атмосферы, который поддерживает всю жизнь, в действительности, чрезвычайно тонкий — толщиной всего чуть более 5 км. Часть же нашей атмосферы, которая может быть измерена с некоторой степенью точности, поднимается примерно до 40 километров. Кроме того, дать точный ответ о том, где атмосфера в конечном итоге заканчивается, почти невозможно; где-то между 400 и 500 км существует неопределенная область, где воздух постепенно разрежается и в конечном итоге растворяется в космическом вакууме.
Так что слой воздуха, окружающий нашу планету, в конце концов, не такой уж и большой. Как красноречиво выразился один известный ученый-метеоролог: «Земля не висит в море воздуха — она висит в море космоса, и на ее поверхности есть чрезвычайно тонкий слой газа».
И этот газ — наша атмосфера.
Если человек поднимется на высокую гору, например, такую как Мауна-Кеа на острове Гавайи, вершина которой достигает 4206 метров над уровнем моря, высока вероятность заболевания высотной болезнью (гипоксией). Перед восхождением на вершину посетители останавливаются в промежуточном лагере, расположенном на высоте 2804 м, где должны пройти акклиматизацию к высоте, прежде чем идти дальше на гору. «Ну, конечно, — можете сказать вы, — всем известно, что количество доступного кислорода на такой большой высоте значительно меньше по сравнению с тем, что есть на уровне моря».
Но, делая такое заявление, вы ошибаетесь!
Фактически, 21% атмосферы Земли состоит из живительного кислорода (78% — это азот, а оставшийся 1% — другие газы). И это соотношение в пропорциях практически одинаково как на уровне моря, так и высоко в горах.
Большая разница не в количестве присутствующего кислорода, а скорее, в его плотности и давлении.
Часто воздух сравнивают с океаном, используя термин «воздушный океан», и это верно, поскольку все мы буквально плывем в воздухе. А теперь представьте себе такое: высокое пластиковое ведро до краев заполнено водой. Теперь проделайте отверстие в верхней части ведра. Вода будет медленно стекать. Теперь сделайте еще одну дыру внизу около дна. Что произойдет? Из нижнего отверстия вода будет стремительно вытекать сильной струей. Причина в разнице давления. Давление, оказываемое весом воды внизу у дна ведра, больше, чем вверху, поэтому вода сильней «выдавливается» из отверстия снизу.
Точно так же давление всего воздуха над нами — это сила, которая заталкивает воздух в наши легкие тем самым поставляя кислород в кровоток. Как только это давление снижается (например, когда мы поднимаемся на высокую гору), в легкие поступает меньше воздуха, следовательно, меньше кислорода достигает нашего кровотока, что приводит к гипоксии; опять же, не из-за уменьшения количества доступного кислорода, а из-за уменьшения атмосферного давления.
Что такое атмосферное давление?
Атмосферное давление, также называемое барометрическим давлением, — это давление газовой оболочки нашей планеты, атмосферы, действующее на все объекты, находящиеся в ней, а также на земную поверхность. Давление соответствует силе, действующей в атмосфере на единицу площади. В покоящейся стационарной атмосфере давление равно отношению веса вышележащего столба воздуха к площади его поперечного сечения.
Проще говоря, это сила, с которой повсюду окружающий нас воздух воздействует на поверхность Земли и предметы.
Атмосферное давление выражается в нескольких различных системах единиц измерения: миллиметры (или дюймы) ртути, дины (dyn) на квадратный сантиметр, миллибары (mb), стандартная атмосфера или паскали (Па). Стандартное давление на уровне моря, по определению, равно 760 мм ртутного столба (29,92 дюйма), 1013,25 × 103 дин на см2, 1013,25 миллибар, одна стандартная атмосфера, или 101,325 килопаскалей. 1 мм ртутного столба соответствует примерно 133 Па.
Почему возникает атмосферное давление
В ходе многих экспериментов было доказано, что воздух отнюдь не невесом. На воздух действует сила притяжения Земли, которая способствует образованию давления.
Масса воздуха вокруг земного шара не одинакова. Поэтому колеблется и уровень атмосферного давления. В областях с большей массой воздуха наблюдается более высокое давление. Если воздуха меньше (в таких случаях его еще называют разреженным), то давление ниже.
Почему меняется вес атмосферы? Секрет этого явления заключается в нагревании воздушных масс. Дело в том, что воздух нагревается не непосредственно от солнечных лучей, а за счет нагрева от земной поверхности. Вблизи нее воздух нагревается, расширяется и, становясь легче, поднимается вверх. В это время охлаждаемые потоки становятся тяжелее и спускаются вниз. Этот процесс происходит постоянно. Воздух перемещается из районов высокого давления в области низкого давления. Результатом является ветер, который оказывает большое влияние на погоду и климат.
Что такое циклон?
В тропосфере (нижнем атмосферном слое) беспрестанно появляются и исчезают атмосферные вихри. Многие из них довольно малы, но некоторые имеют огромный размер и достигают в поперечнике нескольких тысяч километров.
Если такой вихрь движется против часовой стрелки в северном полушарии или по часовой в южном, а внутри наблюдается область пониженного давления, то его называют циклоном. Он имеет колоссальный запас энергии и приводит к негативным погодным явлениям, таким как гроза, сильные ветры, шквалы.
В зависимости от места образования циклоны бывают тропические и внетропические. Первые возникают в тропических широтах и обладают небольшими размерами (несколько сотен километров в диаметре). В их центре обычно находится район диаметром 20–25 км с солнечной погодой, а по краям бушуют бури и ветры.
Внетропические циклоны, образуемые в полярных и умеренных широтах, достигают гигантских размеров и одновременно покрывают большие территории земной поверхности. В разных районах их называют по-разному: в Америке – ураганом, в Азии – тайфуном, а в Австралии – вилли-вилли. Каждый мощный циклон получает собственное имя, например Катрина, Сэнди, Нэнси.
Измерение атмосферного давления
Чтобы измерить атмосферное давление, метеорологи используют барометр.
Различают барометры двух типов:
- жидкостные;
- механические (барометр-анероид).
Жидкостные барометры заполняются ртутью. Данный прибор изобрел итальянский ученый Эванджелиста Торричелли. В 1643 году он доказал, что атмосферу можно взвесить, используя столбик ртути. Этот прибор был самым первым барометром. Открытый конец стеклянной трубки помещают в открытую чашу с ртутью. Атмосферное давление вынуждает ртуть подниматься вверх по трубке. На уровне моря столбик ртути поднимется (в среднем) на высоту 760 миллиметров.
А почему бы не использовать воду вместо ртути? Дело в том, что ртуть в 13,6 раза плотнее воды. Атмосферное давление может удерживать на месте вертикальный столб воды примерно в 13,6 раза выше ртутного столба. И для того, чтобы сделать водяной барометр, потребуется стеклянная трубка длиной более 10 м!
Эванджелиста Торричелли — итальянский математик и физик, ученик Галилея. Известен как автор концепции атмосферного давления и продолжатель дела Галилея в области разработки новой механики.
С другой стороны, ртуть является самым тяжелым веществом, которое остается жидким при обычной температуре. Это позволяет сделать инструмент более удобным в использовании.
Чаще встречаются барометры-анероиды. Конструкция такого устройства включает в себя металлическую коробку с разреженным воздухом внутри. Когда давление падает, коробка расширяется. С увеличением давления коробка сжимается и воздействует на прикрепленную пружину. Пружина приводит в движение стрелку, которая показывает на шкале уровень давления.
Увеличение и уменьшение давления
Когда давление превышает отметку 760 мм рт. ст., его называют повышенным, а когда уровень меньше нормы — пониженным.
В течение 24 часов происходит несколько изменений атмосферного давления. Утром и вечером оно поднимается, а после 12 часов дня и ночью уменьшается. Это происходит из-за того, что температура воздуха меняется и, соответственно, его потоки движутся.
Зимой самое высокое атмосферное давление отмечается над материковой частью Земли, потому что здесь воздух имеет низкую температуру и очень плотный. Летом наблюдается обратная ситуация — наблюдается минимальное давление.
В более глобальном масштабе давление также зависит от температуры. Поверхность земли нагревается неравномерно: планета имеет геоидную (а не идеально круглую) форму и вращается вокруг Солнца. Одни участки планеты нагреваются сильнее, другие – слабее. Из-за этого атмосферное давление распределяется зонально по поверхности планеты.
Пояса атмосферного давления
Существуют 3 пояса, где преобладает низкое давление, и 4 пояса с преобладающим высоким давлением. Экваториальная зона прогревается сильнее всего, поэтому легкий теплый воздух поднимается вверх и у поверхности образуется низкое давление.
У полюсов все наоборот: холодный воздух оседает вниз, поэтому здесь фиксируется высокое давление. Если вы посмотрите на схему распределения давления по поверхности планеты, то заметите, что пояса низких и высоких давлений чередуются.
Кроме того, нужно помнить о неравномерном нагреве обоих полушарий Земли на протяжении всего года. Это приводит к некоторому смещению поясов низкого и высокого давления. Летом они сдвигаются к северу, а зимой — к югу.
Атмосферное давление, нормальное для человека
Нормальное атмосферное давление составляет 760 мм рт. ст. или 101 325 Па при 0 ℃ на уровне моря (45° широты). В этом случае на каждый квадратный сантиметр земной поверхности атмосфера воздействует с силой 1,033 кг. Ртутный столбик высотой 760 мм уравновешивает массу этого столба воздуха.
Почти все Мальдивы — островное государство в Индийском океане, — расположены практически на уровне моря. Это делает Мальдивы самой «самой низкой» страной в мире, находящейся под постоянной угрозой повышения уровня моря. Страна надеется купить землю в Индии, Шри-Ланке или Австралии, чтобы иметь возможность эвакуировать жителей Мальдив, если острова начнут уходить под воду.
Вышеупомянутый Торричелли в ходе эксперимента также заметил, что когда колба заполняется ртутью, в верхней ее части остается незаполненное пространство — пустота. Со временем это явление стали называть «торричеллиевой пустотой». Тогда ученый еще не знал, что в ходе своего эксперимента он создал вакуум — то есть пространство, свободное от каких-либо веществ.
При стандартном давлении 760 мм рт. ст. человек чувствует себя наиболее комфортно. Воздух давит на человека с силой около 16 тонн, но мы этого не замечаем. Почему же мы не чувствуем этого давления?
Дело в том, что внутри нашего тела тоже есть давление. Не только люди, но и представители животного мира приспособились к атмосферному давлению. Каждый орган формировался и развивался под влиянием этой силы. Когда атмосфера действует на тело, эта сила равномерно распределяется по всей поверхности. Таким образом, наше внутреннее давление уравновешивается со внешним, и мы его не чувствуем.
Нормальное атмосферное давление не следует путать с климатической нормой. В каждом регионе существуют свои стандарты для определенного времени года. К примеру, во Владивостоке среднегодовое атмосферное давление практически равно норме — 761 мм рт. ст.
А вот в населенных пунктах, расположенных в горных районах (например, в Тибете), обычно давление намного ниже — 413 мм рт. ст. Это сопряжено с высотой около 5000 м.
Панорамный вид на город Пуно рядом с озером Титикака, в перуанских Андах, недалеко от Боливии. Пуно — столица провинции Пуно с населением около 150 000 человек. Город расположен на высоте 3812 метров над уровнем моря. Атмосферное давление на такой высоте составляет около 483 мм рт. ст.
1. Рассмотрим теперь карты многолетнего среднего давления на уровне моря в январе и в июле. Зональные особенности в распределении давления можно легко заметить и на этих картах. Однако влияние неравномерного распределения суши и моря приводит к тому, что в каждой зоне барическое поле распадается на отдельные ячейки, на области повышенного и пониженного давления с замкнутыми изобарами. Эти области носят название центров действия атмосферы. Одни центры действия можно найти на климатологических картах всех месяцев года; эти центры называются перманентными. Другие обнаруживаются на картах только зимних или только летних месяцев; их называют сезонными центрами действия.
2. Январь. На карте XXIX хорошо различается экваториальная депрессия с давлением ниже 1015 гПа. Внутри этой депрессии имеются три отдельные области пониженного давления с замкнутыми изобарами: над Южной Америкой, Южной Африкой и Австралией и Индонезией. Давление в центрах всех областей ниже 1010 гПа. Области с наиболее низким давлением в экваториальной депрессии расположены в январе не на самом экваторе, а достаточно далеко от него: примерно на 15° ю. ш., над прогретыми (здесь лето!) материками южного полушария.
По обе стороны от экваториальной депрессии обнаруживаются субтропические зоны высокого давления, которые состоят из нескольких антициклонов с замкнутыми изобарами. Особенно хорошо выражены такие антициклоны над всеми тремя океанами южного полушария (с центрами на 30-35° ю. ш. и с давлением в центре выше 1020 гПа); над материками же, более теплыми, чем океаны, они заменяются пониженным давлением. В северном полушарии субтропические антициклоны обнаруживаются над Атлантическим и Тихим океанами (замкнутые изобары 1020 гПа), где их центры также располагаются на 30- 35° широты. Антициклон над северным Атлантическим океаном носит название азорского, над северным Тихим океаном — гонолульского, или гавайского.
Над Азией в субтропических и тропических широтах давление также повышено. Однако здесь нет самостоятельного субтропического антициклона: Южная Азия занята южной частью огромного азиатского зимнего антициклона с центром в Монголии.
В умеренных и субполярных широтах южного полушария, к югу от субтропических антициклонов, находится почти сплошная зона низкого давления, в которой, однако, можно выделить несколько центров. В соответствующих широтах северного полушария низкое давление обнаруживается только над океанами.
Это две океанические депрессии: исландская на севере Атлантического океана и алеутская на севере Тихого океана с давлением в центре ниже 1000 гПа. Над материками Азия и Северная Америка они заменяются зимними антициклонами: азиатским, о котором уже говорилось, и канадским. В азиатском антициклоне давление в центре выше 1035 гПа, в канадском — выше 1020 гПа.
В полярных широтах давление повышено по сравнению с субполярными широтами. Особенно хорошо выражена область высокого давления над Антарктидой: антарктический антициклон. В северном полушарии повышение давления в Арктическом бассейне незначительно. Только над ледяной Гренландией видна замкнутая изобара со значением 1000 гПа, обрисовывающая область сравнительно высокого давления.
3. Июль. На карте XXX видно, что экваториальная депрессия в июле сместилась к северу и самое низкое давление в ней уже не в южном, а в северном полушарии, где теперь лето. Центры низкого давления над нагретыми материками северного полушария особенно далеко сместились на север: они располагаются примерно на 30-й параллели как в Азии, так и в Северной Америке. Эти части экваториальной депрессии, вышедшие над нагретыми материками даже за пределы тропиков, называются летними депрессиями: южноазиатской и мексиканской.
Зоны высокого давления в субтропиках также различимы. В южном полушарии, где в июле зима, субтропические антициклоны захватывают в субтропиках и тропиках не только три океана, но и материки, которые теперь холодны. Но в летнем северном полушарии антициклоны остаются только над двумя океанами (причем они, как видно из карт, смещаются дальше на север и даже усиливаются). Над материками же субтропических широт давление, в противоположность январю, как мы видели, понижено.
Оно остается пониженным и в более высоких широтах. Таким образом, в умеренных и субполярных широтах северного полушария океанические депрессии (гораздо менее глубокие, чем зимой) и депрессии над материками образуют непрерывную субполярную зону низкого давления вокруг всего полушария. На север от нее давление незначительно растет.
В южном полушарии в июле, как и в январе, различают зону низкого давления в субполярных широтах и антициклон над Антарктическим материком.
Итак, зональность в распределении давления нарушается тем, что давление над материками повышается зимой и понижается летом. Зимой над материками высокое давление обнаруживается даже в умеренных и субполярных широтах, где оно вообще понижено. Летом над материками давление понижается даже в субтропических зонах, где оно вообще повышено.
Карта XXIX. Распределение среднего атмосферного давления на уровне моря в январе (гПа).
Карта XXX. Распределение среднего атмосферного давления на уровне моря в июле (гПа).
Карта XXXI. Средняя абсолютная высота изобарической поверхности 300 гПа в декабре-феврале. Высоты в геопотенциальных декаметрах.
Карта XXXII. Средняя абсолютная высота изобарической поверхности 300 гПа в июне-августе. Высоты в геопотенциальных декаметрах.
4. Наличие центров действия на многолетних средних картах свидетельствует о том, что в тех или иных местах Земли круглый год или весь сезон располагается один и тот же устойчивый циклон или антициклон. В действительности циклоны и антициклоны в атмосфере достаточно быстро сменяются. Из климатологических карт следует, что в одних местах Земли циклоны преобладают над антициклонами, и потому там на картах обрисовываются центры действия с пониженным давлением (как, например, на севере Атлантического океана — исландская депрессия). В других местах антициклоны наблюдаются значительно чаще, чем циклоны, и потому на картах обозначаются центры действия с повышенным давлением (как азорский антициклон в субтропиках Атлантического океана). В действительности в тот или иной момент, например, над северным Атлантическим океаном можно одновременно наблюдать не один, а два субтропических антициклона, а над северным Тихим океаном — даже три.
5. Прежде полагали, что в полярных областях антициклоны держатся почти постоянно или, во всяком случае, настолько преобладают над циклонами, что на многолетних средних картах там должны быть достаточно сильные центры действия с высоким давлением — полярные антициклоны. Теперь известно, что в Арктике преобладание антициклонов над циклонами совсем невелико, и потому на многолетних средних картах арктический антициклон обрисовывается очень слабо. И над Антарктидой антициклоны не обладают таким исключительным постоянством. Но все же антарктический антициклон в среднем выражен значительно лучше, чем антициклон арктический. Особую сложность в вопрос вносит большая высота самого материка Антарктида над уровнем моря при очень низких приземных температурах воздуха над ледяной поверхностью. Приведение давления к уровню моря дает завышенные результаты, несравнимые со значениями давления на уровне моря для океана и низменностей. Для того чтобы видеть, насколько давление над Антарктидой выше, чем над окружающим океаном, нужно составлять карты не для уровня моря, а для уровня 3-4 км, близкого к поверхности материка (для изобарической поверхности 700 гПа). Средние месячные карты для поверхности 700 гПа обнаруживают наличие антициклона над Восточной Антарктидой во все месяцы года.
6. На многолетних средних картах барической топографии для поверхностей 700, 500, 300 гПа и т. д. видно, что с высотой становится все меньше замкнутых изогипс, обрисовывающих отдельные центры действия, и распределение давления становится все более зональным (карты XXXI, XXXII). Это понятно, так как с высотой влияние распределения суши и моря на температуру, а следовательно, и на давление ослабевает. В верхней тропосфере и в нижней стратосфере абсолютные изогипсы на средних картах, а значит, и изобары огибают весь земной шар, конечно не совпадая вполне точно с широтными кругами; при этом они несколько прогибаются к низким широтам над теплыми материками. Только вблизи экватора еще обнаруживаются отдельные антициклоны даже и в верхней тропосфере. Итак, наиболее высокое давление будет вблизи экватора, наиболее низкое — над полярным районом. Правда, зимой в северном полушарии наиболее низкое давление смещено от полюса к особенно холодным северо-восточным частям Азии и Северной Америки.
В слоях выше 20-25 км летом распределение давления коренным образом меняется в связи с изменением меридионального распределения температуры. Над полюсом давление становится повышенным, т. е. околополюсная депрессия заменяется антициклоном.
Читать про метеорологию и климат далее…
| Favorite Color Foam | Мойка жд вагонов | Favorite Active Foam | Favorite Test, Ultra | Чистка форсунок | Мойка катеров |
Влияние атмосферного давления на человека
Долгое время медицина не признавала связи между погодными явлениями и здоровьем. Только за последние 50 лет благодаря всестороннему изучению влияния погодных условий на организм человека доказано — атмосферное давление и здоровье человека тесно связаны, и на любые погодные изменения люди реагируют осложнением в самочувствии. Ситуация, когда погодные условия влияют на физическое состояние человеческого организма, называется метеопатией.
Метеопаты — это люди, организм которых реагирует даже на минимальные отклонения атмосферного давления от нормы. Также к ним относятся люди с некоторыми хроническими заболеваниями (в частности, сердечно-сосудистыми, нервной системы и т. д.).
В год атмосферное давление колеблется в пределах 30 мм рт. ст. В течение дня значения могут колебаться от 1 до 3 мм рт.ст. Здоровый человек не ощущает этих изменений, но метеозависимые люди с любыми проблемами со здоровьем эти отклонения могут ощущать.
Гипертония и гипотония — вот два основных заболевания, для которых характерна метеорологическая зависимость.
Высокое атмосферное давление крайне небезопасно для гипертоников, людей с сердечной патологией. Всем, у кого имеется гипертония и чувствительность к переменам погоды придется столкнуться с такими симптомами: сердце бьется быстрее, на фоне чего растет артериальное давление (АД); кожа начинает краснеть; наблюдается слабость; в ушах появляется шум, перед глазами – мушки, в голове – пульсация.
Сильно ощущают перемены погоды люди с гипертонической болезнью в пожилом возрасте. Их организм ослаблен возрастными изменениями, накопленными болезнями, в результате возникает риск гипертонического криза, поражения сердца и сосудов.
Падение атмосферного давления в первую очередь влияет на здоровье людей с гипотонией и патологиями органов дыхания. В воздухе повышается процент углекислого газа, а кислорода – наоборот, уменьшается. Такие изменения погодных условий из-за недостатка кислорода у гипотоников вызывает недомогания: циркуляция крови замедляется и слабеет пульс, кровь хуже поступает к органам, падает АД; дыхание затрудняется; появляется сонливость и быстрая утомляемость, головокружение и тошнота; внутричерепное давление растет, на фоне этого возникают спазмы, превращающиеся в головные боли.
Зависимость самочувствия людей от атмосферного давления касается не только скачков артериального давления. У людей с психическими расстройствами усиливается проявление навязчивых состояний, страхов и различных фобий.
При болезнях суставов повышается вероятность болевых приступов в местах переломов и там, где существуют проблемы.
Значительные отклонения от нормы почувствует абсолютно любой человек, даже здоровый. Это относится как к высокому, так и к низкому давлению.
Влияние пониженного атмосферного давления на самочувствие человека, находящегося, например, в горах, проявляется в учащении дыхания и пульса, головных болях, приступах удушья и носовых кровотечениях. Симптомы проходят по мере привыкания человека к окружающим условиям. Часто возникает необходимость в медицинской помощи людям, имеющим признаки кислородного голодания.
Альпинисты при восхождении на горные вершины, во избежание смерти от недостатка кислорода, вынуждены брать с собой кислородные баллоны.
Восхождение на Эверест
При повышенном давлении пульс у человека замедляется, а дыхательная функция угнетается. Кроме того, повышается свертываемость крови и происходит сокращение стенок кишечника. Влияние внешнего давления на самочувствие человека увеличивается пропорционально расстоянию, на которое человек спускается. Наиболее подвержены воздействию повышенного давления люди, выполняющие работы на глубине. Количество растворенных газов в крови достигает максимального значения, повышается работоспособность и концентрация. Однако, в то же время, большое количество кислорода оказывает токсическое действие и провоцирует возникновение заболеваний легких. Подъем рабочих с глубины осуществляется специальным образом в соответствии с принятыми методиками. В случае нарушения скорости подъема пузырьки газа закупоривают кровеносные сосуды, и может наступить смерть.
Влияние колебаний ад на организм человека
Так как баланс достигается за счет жидкостей нашего тела – кровь, лимфа, тканевая жидкость – атмосферное давление напрямую влияет на артериальное. Изменения в одном приводит к дисбалансу в другом.
Низкий показатель барометра
Снижение давления, которое наблюдается при подъеме на высоту, может привести к таким последствиям:
- затрудненное дыхание;
- низкий пульс;
- усталость, сонливость;
- апатия;
- пониженное артериальное давление;
- головная боль;
- приступы головокружения;
- тошнота или рвота;
- расстройства пищеварительной системы;
- проблемы с сосредоточением.
При понижении давления воздуха в группе риска находятся люди с патологиями органов дыхания и обычно пониженным артериальным давлением. Обычно их состояние в таких условиях становится хуже. Если человек не ощущает изменений, для него подобные колебания можно считать нормой.
Высокий показатель барометра
Колебания вверх ртутного столба наблюдаются при спуске в шахты, пещеры или другие низменности.
Дискомфорт будет отличаться от пониженного АД:
- гул в ушах, закладывает уши;
- пульсация в висках и на шее;
- повышение артериального давления;
- увеличение пульса;
- прилив крови к коже человека, покраснения;
- мушки перед глазами;
- головная боль:
- головокружения;
- тошнота или рвота.
Обратите внимание!
При повышенном атмосферном давлении часто происходят инфаркты и инсульты. Людям, склонным к метеозависимости, стоит следить за погодными условиями и в дни повышенного АД не перегружать свой организм стрессом или физическими нагрузками.
Группы риска
Если ртуть за 2-3 часа сдвигается даже на одно деление, метеозависимые люди это почувствуют. Усталость, сонливость, тошнота и другие неприятные или даже болезненные симптомы сразу себя проявят. Кого отнести к зависимым от изменений атмосферного давления людям?
Различные травмы, болезни или врожденные патологии – причина подобных неприятных симптомов. Так что страдают от метеозависимости в первую очередь люди:
- с повышенным или пониженным артериальным давлением;
- с патологиями органов дыхания – астма, бронхит, плеврит, травмы грудной клетки, гайморит, синусит;
- с нарушениями опорно-двигательного аппарата – артроз, остеохондроз, старые травмы;
- с ушными болезнями;
- после черепно-мозговых травм или с повышенным внутричерепным давлением.
Что делать для облегчения симптомов
Людям среднего и старшего возраста очень важно бережно относится к своему здоровью. Циклоны и антициклоны могут вызвать серьезные последствия.
Чтобы предотвратить инсульт и инфаркт, а также облегчить неприятные симптомы, стоит прислушаться к некоторым советам:
- Консультация с лечащим врачом. Он, опираясь на особенности пациента, сможет подобрать нужный препарат или, например, лечение в кислородной барокамере.
- Регулярная проверка погодных условий. Нужно освобождать такие дни от нагрузок на работе и дома.
- Правильный режим сна. Продолжительность сна должна составлять не менее 7 часов. При изменениях погоды лучше ложиться спать раньше.
- Правильное питание. Меню должно быть сбалансированным и полноценным. Исключить жирное, но употреблять продукты содержащие омега 3-6-9 кислоты.
- Прогулки на свежем воздухе (желательно в вечернее время).
- Умеренные физические нагрузки.
- Снижение уровня стресса.
Циклоны и антициклоны
В атмосфере существуют два основных типа систем давления: циклоны и антициклоны. Циклоны и антициклоны — это ветровые системы, имеющие противоположные характеристики.
Циклон – это совокупность ветров, циркулирующих в системе низкого давления. Он вращается против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке в Южном. Обычно он ассоциируется с сырой и штормовой погодой.
Антициклон — то тип ветра, который циркулирует в системе высокого давления. Он вращается по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки в Южном. Обычно он ассоциируется с сухой и ясной погодой.
Для того, чтобы лучше понять, чем отличаются эти два явления, рассмотрим их более подробно.
Циклон — это область низкого давления, где воздушные массы поднимаются ввысь. Обычно это указывает на плохую погоду, например, на дождь или облака. Ветры в циклонах дуют против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном полушарии. В циклоне воздух у земли вытесняется к центру циклона с низким давлением, а затем поднимается вверх, расширяясь и охлаждаясь при движении. По мере охлаждения поднимающийся воздух становится более влажным, что приводит к облачности и высокой влажности внутри циклона. Основные последствия тропических циклонов включают проливной дождь, сильный ветер, сильные штормовые нагоны вблизи берега и торнадо. Разрушение от тропического циклона, такого как ураган или тропический шторм, в основном зависит от его интенсивности, размера и местоположения.
Циклоны бывают двух типов:
1. Тропические циклоны. Это циклоны, образующиеся над теплыми тропическими океанами, называются еще тропическими штормами или тропическими депрессиями. Отличаются относительно небольшими размерами. Однако им свойственна огромная, разрушительная сила ветра.
Основные бассейны тропических циклонов включают Северную Атлантику (включая Карибский бассейн), восточную часть Тихого океана, западную часть Тихого океана, северную часть Индийского океана, юго-Западную часть Индийского океана, южную часть Тихого океана и Австралийский регион. Обычно тропические циклоны развиваются в пределах между 5 и 30 градусов широты, так как для их образования требуется океанская вода с температурой 27 °С или около того.
Терминология, связанная с тропическими циклонами, весьма запутанная, потому что в разных частях мира люди называют эти опасные штормы разными именами. В Северной Атлантике и Карибском бассейне, а также в северо-восточной части Тихого океана их обычно называют «ураганами». В северо-западной части Тихого океана — самом активном бассейне тропических циклонов в мире – это “тайфуны”, в то время как в Индийском океане и Южной части Тихого океана они просто “тропические циклоны” или “циклоны». «Торнадо» – гораздо меньшие по размеру и более локализованные, чем тропические циклоны, но способные генерировать еще более высокие скорости ветра – иногда в просторечии называют “циклонами”, хотя это совершенно разные штормы.
Особенно сильные грозы, генерирующие большинство самых сильных торнадо в мире, образуют вращающиеся восходящие потоки, называемые мезоциклонами. В Соединенных Штатах ежегодно происходит около 1700 мезоциклонов, причем примерно 50 процентов из них превращаются в торнадо.
Зарождение огромного торнадо
Циклоны относятся к числу наиболее опасных и разрушительных стихийных бедствий, которые могут произойти. Они были причиной 1,9 миллиона смертей во всем мире за последние два столетия. Согласно некоторым оценкам, ежегодно от этих штормов погибают до 10 000 человек. Наибольший ущерб циклоны, как правило, наносят прибрежным районам.
Последствия циклона «Идай» — самого смертоносного тропического циклона среди циклонов в юго-западной части Индийского океана существовавшего с 4 по 21 марта 2021 года. Порывы ветра достигали скорости 280 км/ч. Циклон затронул государства Мозамбик, Мадагаскар, Зимбабве и Малави, вызвал сильные наводнения в затронутых территориях, приведшие к многочисленным жертвам. По меньшей мере погибло 1297 человек, сотни тысяч оказались нуждающимися в помощи, а экономический ущерб в этих регионах в сумме превысил 2 млрд долларов США.
Последствия тропического циклона «Кеннет» в Мозамбике. Циклон обрушился на северную часть Мозамбика 25 апреля 2021 года с ливнями и ветром со скоростью до 220 км/ч. В результате стихии погибло более 40 человек. На Коморских островах циклон уничтожил почти 80 % ферм и более 60 % сельскохозяйственных культур, а также свыше 3800 домов. Ранее Мозамбик серьезно пострадал от тропического циклона «Идай».
2. Внетропические или среднеширотные циклоны. Развиваются вдоль фронтальных границ в средних широтах. Эти циклоны, которые, в отличие от их тропических аналогов, развиваются там, где существуют резкие температурные градиенты между соседними воздушными массами, могут быть намного больше, чем ураганы, хотя их ветры, как правило, слабее. Достигают нескольких тысяч километров в диаметре.
3. Полярные циклоны, они же «Арктические ураганы» — иногда формируются над арктическими и антарктическими морями, обусловленные влиянием холодного воздуха, движущимся над несколько более теплыми океанскими водами. В Северном полушарии метеорологи иногда называют полярные циклоны “арктическими ураганами”, потому что их источник энергии – теплопередача от воды к воздуху и скрытое тепло, выделяемое при конденсации облаков, а также потому, что их спиральные облачные полосы несколько похожи на тропические циклоны. Полярные циклоны часто формируются быстро, иногда менее чем за 24 часа, и их трудно заранее спрогнозировать.
Антициклон представляет собой область высокого давления, где воздушные массы опускаются к земле. Обычно это указывает на хорошую погоду. Ветры в антициклоне дуют по часовой стрелке в северном полушарии и против часовой стрелки в южном полушарии. Воздушные массы в центре антициклона двигаются вниз, заменяясь нисходящим потоком воздуха с больших высот. По мере движения вниз воздух сжимается и нагревается, что снижает его влажность и приводит к уменьшению количества облаков внутри антициклона, сухой и безоблачной погоде.
Как известно, ветры дуют из системы высокого давления в систему низкого. В случае антициклона ветер дует и расходится от центра системы высокого давления. Однако он не течет прямо наружу. Благодаря вращению Земли воздух имеет тенденцию двигаться по спирали. В Северном полушарии воздушные потоки в области высокого давления движутся по часовой стрелке, а в Южном — против. Эта закономерность гарантирует, что ветры к востоку от антициклона в Северном полушарии принесут холодный воздух с севера, в то время как ветры к западу принесут теплый воздух с юга. В Южном полушарии эта картина обратная.
Антициклон приносит стабильные погодные условия, соответствующие времени года. Летом стоит безветренная жаркая погода, зимой — морозная. Для него характерно небольшое количество облаков или их полное отсутствие.
Антициклоны формируются на определенных участках. Например, чаще всего они встречаются над большими массивами льда: в Антарктиде, Гренландии и Арктике. Также иногда бывают и в тропиках.
Антициклоны также несут в себе опасность и неприятные последствия. Они могут способствовать возникновению пожаров, продолжительной засухе. При длительном отсутствии ветра в крупных городах накапливаются вредные вещества и газы, что особенно актуально для людей с респираторными заболеваниями.
Смог в Китае. В некоторых городах без маски здесь практически невозможно выйти на улицу. Смог даже виден из космоса. Ученые посчитали, что погулять по улицам без маски равносильно выкуренной пачке сигарет.
Антициклон — это …
Антициклон – это атмосферный вихрь с повышенным давлением воздуха в центре и ветрами, направленными от центра к краям. Обознается буквой B (зона высокого давления).
В северном полушарии воздух закручивается по часовой стрелке, а в южном – против часовой стрелки, но в любом случае опускается из верхних слоёв атмосферы (главным образом из тропосферы) к поверхности земли.
Причины образования антициклонов такие же, как и в случае с циклонами: столкновение тёплого и холодного воздушных фронтов. Однако формируются они по большей части в субтропических и приполярных областях.
Антициклоны перемещаются медленней циклонов (их скорость обычно не превышает 40 км/час), а иногда могут надолго «зависнуть» на одном месте, формируя устойчивую климатическую зону.
Антициклоны подразделяются на:
- низкие, где преобладают холодные потоки воздуха, а область повышенного давления заканчивается на высоте порядка 1,5 км;
- высокие, где преобладают тёплые воздушные потоки, а область повышенного давления распространяется на всём протяжении тропосферы (до 16 тыс. км).
Для антициклона характерна ясная, сухая и безветренная погода. В летний период наступает жара, в зимний – холода.
При этом наблюдается резкое изменение температуры воздуха на протяжении суток, особенно в глубине континентальной части. Случается, что разница дневных и ночных значений достигает 20 градусов по цельсию (в Сибири это не такая уж редкость).
Рекордный перепад в 55,5 С был зафиксирован в январе 1916 г. в г.Браунинг (штат Монтана, США), где температура в течение суток упала с +6,70 С до -48,80 С.
Как с высотой изменяется атмосферное давление?
Атмосферное давление напрямую связано с высотой. Чем выше, тем ниже давление и наоборот. Если подняться на 12 м над уровнем моря, то столбик ртути в барометре уменьшится на 1 мм.
Вблизи поверхности Земли давление уменьшается с высотой со скоростью около 3,5 миллибар на каждые 30 метров. Однако в случае с холодным воздухом снижение давления может быть намного быстрее, потому что его плотность больше, чем у более теплого воздуха.
На уровне моря атмосферное давление составляет около 1000 мб (100 кПа). На вершине Эвереста (8848 метров) – давление падает примерно до 300 мб (30 кПа).
Давление на высоте 270 000 метров составляет 10-6 мб, что сравнимо с давлением в лучшем из когда-либо искусственно созданных человеком вакуумов. На высотах от 1500 до 3000 метров давление настолько низкое, что может вызвать горную болезнь и серьезные физиологические проблемы, если не будет предпринята тщательная акклиматизация.
Давление чаще всего отображают в гектопаскалях (1 гПа = 102 Па), а не в миллиметрах ртутного столба: 1 мм рт. ст.= 133,3 Па = 1,333 гПа. Связь между высотой и давлением несложно получить с помощью простой формулы:
∆h /∆P = 12 м/мм рт. ст. или ∆h/∆P = 9 м/гПа,
где ∆h — изменение высоты,
∆P- изменение давления.
Таким образом, при подъеме на 9 метров уровень давления снижается на 1 гПа (100 Па). Этот показатель называется барической ступенью. Стандартное атмосферное давление — 1013 гПа (можно округлить до 1000).
Как рассчитать изменение давления на другой высоте, используя эти данные? Например, при подъеме на 90 м давление снизится на 10 гПа. В этом случае получается, что при подъеме на 900 м давление упадет до 0.
Но, так как плотность воздуха также меняется с высотой, то когда речь идет о большем расстоянии (начиная с 1,5-2 км), все расчеты должны проводиться с учетом этого параметра.
График соотношения высоты и давления
График изменения атмосферного давления с высотой наглядно отображает все вышесказанное. Он имеет вид вид изогнутой линии, а не прямой. Из-за того, что плотность атмосферы не одинакова, с увеличением высоты давление начинает снижаться все медленнее. Однако оно никогда не достигнет нулевой отметки, потому что везде есть какое-то количество частиц вещества — во Вселенной нет абсолютного вакуума.
Сравнение особенностей атмосферных вихрей
Циклоны и антициклоны обладают чертами различия и сходства. Сходство их состоит в:
- вихревой структуре;
- важной роли в формировании погоды над большими по площади регионами.
На появление антициклона оказывает влияние формирование циклонов поблизости – избыточный воздух, выбрасываемый вихрем с низким давлением, накапливается и провоцирует развитие области повышенного давления, антициклонов.
Черты различия атмосферных вихрей представлены в таблице сравнительных характеристик:
| Циклон | Антициклон | |
| Место формирования | Чаще над океанами, может образовываться везде, кроме экваториальной области, где не действует сила Кориолиса, связанная с вращением Земли | В тропиках, над океанами и над ледовыми полями |
| Размер (диаметр) | 300-5000 км. | До 4000 км. |
| Передвижение | Постоянное, скорость 30-60 км\ч, тропические штормовые тайфуны намного быстрее | Малоподвижен или имеет скорость в 20-40 км\ч |
| Давление | В центре — низкое, на периферии повышается | В центре — высокое, на периферии понижается |
| Направление вращения | В Северном полушарии вращаются против часовой стрелки, в Южном – наоборот | В Северном полушарии вращение по часовой стрелке, и наоборот – в Южном |
| Приносит погоду | Ветер, облака, осадки | Ясно или малооблачно, безветренно, без осадков |
На синоптических картах для обозначения циклонов и антициклонов используются буквы: Н – означает область низкого давления, В – область высокого давления.
Рис. 3. Синоптическая карта.
Атмосферное давление в горах
В горах атмосферное давление так или иначе будет ниже, чем у кромки моря. То, как человек при этом будет себя чувствовать, зависит от высоты и некоторых дополнительных условий. Например, при нормальной влажности восхождение на 3000 м может вызвать слабость и снижение дееспособности. Это происходит из-за недостатка кислорода.
Во влажном климате подобные ощущения возникают уже на высоте 1000 м. Дело в том, что молекулы воды вытесняют молекулы кислорода — во влажном воздухе кислорода меньше. А в сухом климате можно подняться на 5000 м почти без проблем.
Температура и давление земной атмосферы меняются с высотой. Температура, обозначенная желтой линией, падает с высотой в одних зонах, но повышается в других. Давление, обозначенное черной линией справа, сильно уменьшается с высотой. Encyclopædia Britannica, Inc.
Влияние различных высот на человека:
— 5 км — ощущается нехватка кислорода;
— 6 км — это наибольшая высота, на которой существуют постоянные поселения людей;
— 8,9 км — высота Эвереста. Вода на такой высоте кипит при температуре + 68 ℃. Опытные, подготовленные альпинисты могут недолго находиться на такой высоте;
— 13,5 км — безопасно здесь можно находиться только с запасом чистого кислорода. Это максимально допустимая высота, на которой можно находиться без специального снаряжения;
— 20 км — это высота, неприемлемая для человека. Безопасно, если только находиться в герметично закрытой кабине.
Альпинист стоит на вершине горы Эверест, Непал. Гора Эверест настолько высока, что количество кислорода там слишком мало для дыхания. Чтобы благополучно добраться до вершины многим альпинистам необходимы кислородные баллоны.
Атмосферное давление сегодня:
