§ 21. Атмосферний тиск

Ми живемо на дні «повітряного океану» — атмосфери, і хоча повітря дуже легке, його шар становить сотні кілометрів. Наслідком цього є атмосферний тиск — сила, із якою повітря тисне на земну поверхню, на всі тіла й предмети, що розташовані в атмо­сфері й на поверхні Землі. Природа атмосферного тиску така сама, як і тиску води — це звичайний ваговий тиск, який існує зав­дяки дії сили тяжіння. Тож не дивно, що з висотою атмосферний тиск зменшується, адже в нас над головою залишається стовп повітря дедалі меншої висоти.

В існуванні атмосферного тиску ви можете легко переконатися завдяки досліду.

Уперше атмосферний тиск виміряв італійський вчений Еванджеліста Торрічеллі в сере­дині XVII ст. Він вдався до такого експерименту: запаяну з одного кінця трубку завдовжки 1 м заповнив ртуттю, а потім її відкритий кінець помістив у посудину з ртуттю. Частина рідини вилилася з трубки, а частина залишилася. Вимірявши лінійкою висоту цього стовпчика, можна обчислити атмосферний тиск у міліметрах ртутного стовпчика (мм рт. ст.). Так з’явився перший прилад для вимірювання атмосферного тиску — ртутний барометр.

Зараз ртутні барометри майже не використовуються: вони громіздкі, а пари ртуті — отруйні. Учені винайшли безрідинний барометр-анероїд. Сьогодні найчастіше використовують цифровий барометр. Він є портативним і більш точним. У цьому пристрої показники звичайного барометра-анероїда перетворюються на елект­ронний сигнал і виводяться на екран. Однак звичка вимірювати атмосферний тиск за шкалою лінійки збереглася: навіть після винайдення барометра-анероїда, у якого немає ні ртуті, ні стовпчиків, атмосферний тиск вимірюють у міліметрах ртутного стовпчика (мм рт. ст.). Про інші одиниці вимірювання тиску, наприклад паскалі, ви дізнаєтеся на уроках фізики.

Перші сміливці, які піднімалися на повітряних кулях, помітили, що з висотою стає важко дихати. Те саме спостерігається й під час підйому в гори.

Це відбувається тому, що з висотою повітря стає менш щільним. Під час підйому на кожні 100 м тиск знижується приблизно на 10 мм рт. ст. (відповідно під час підйому на 1 км — на 100 мм рт. ст.). Ця закономірність характерна для нижніх шарів атмосфери та використовується під час визначення абсолютної висоти.

Установили, що на широті 45° на рівні моря за температури повітря 0 °С стовпчик ртуті під тиском повітря піднімається на висоту 760 мм. Тиск повітря за таких умов вважається нормальним атмосферним тиском. Тож залежно від висоти над рівнем моря для кожної місцевості характерний свій нормальний тиск.

Атмосферний тиск змінюється не тільки з висотою. В одному й тому самому місці на земній поверхні атмосферний тиск то збільшується, то зменшується. Причина полягає в тому, що тиск повітря залежить від температури. Як відомо, у процесі нагрівання повітря стає легшим, а це, у свою чергу, веде до того, що тиск зменшується. Під час зниження температури повітря стискається, тобто стає важчим, тому й тиск зростає. Ось чому на одній і тій самій точці взимку, коли повітря найважче, спостерігаються найвищі значення атмо­сфер­ного тиску.

У зв’язку з тим, що куляста поверхня Землі прогрівається нерівномірно, на земній кулі формується кілька поясів атмосферного тиску. На екваторі, який інтенсивно нагріває Сонце, тиск постійно знижений. Тут нагріте від земної поверхні повітря піднімається вгору та розтікається до тропічних широт. На висоті воно охолоджується, опускається вниз, створюючи в тропіках області підвищеного тиску. Над полюсами температура постійно низька, тут холодне повітря опускається та розтікається до помірних широт, де поступово прогрівається. У результаті над полюсами встановлюється високий тиск, а над помірними широтами — низький.

На кліматичних картах постійні області високого тиску позначають буквою В, а області низького тиску — буквою Н.