Wer und wie hat als Erster den Luftdruck gemessen? Messung des atmosphärischen Drucks. Torricelli-Erlebnis – Hypermarkt des Wissens. Niedriger Luftdruck

Atmosphärendruck- eins der wichtigsten Klimatische Eigenschaften die Auswirkungen auf den Menschen haben. Es trägt zur Bildung von Zyklonen und Hochdruckgebieten bei und provoziert die Entwicklung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen beim Menschen. Der Beweis, dass Luft Gewicht hat, wurde bereits im 17. Jahrhundert erlangt; seitdem ist die Untersuchung ihrer Schwankungen einer der zentralen Prozesse für Wettervorhersager.

Was ist Atmosphäre?

Das Wort „Atmosphäre“ hat Griechischer Ursprung, wörtlich wird es mit „Dampf“ und „Kugel“ übersetzt. Dabei handelt es sich um eine Gashülle um den Planeten, die sich mit ihm dreht und einen einzigen kosmischen Körper bildet. Es erstreckt sich von Erdkruste, dringt in die Hydrosphäre ein, endet in der Exosphäre und fließt allmählich in den interplanetaren Raum.

Die Atmosphäre eines Planeten ist sein wichtigstes Element und gewährleistet die Möglichkeit des Lebens auf der Erde. Es beinhaltet für eine Person notwendig Sauerstoff, Wetterindikatoren hängen davon ab. Die Grenzen der Atmosphäre sind sehr willkürlich. Es ist allgemein anerkannt, dass sie in einer Entfernung von etwa 1000 Kilometern von der Erdoberfläche beginnen und dann in einer Entfernung von weiteren 300 Kilometern sanft in den interplanetaren Raum vordringen. Nach Theorien der NASA endet diese Gashülle in einer Höhe von etwa 100 Kilometern.

Es entstand als Folge von Vulkanausbrüchen und der Verdunstung von Substanzen in kosmischen Körpern, die auf den Planeten fielen. Heute besteht es aus Stickstoff, Sauerstoff, Argon und anderen Gasen.

Geschichte der Entdeckung des Atmosphärendrucks

Bis zum 17. Jahrhundert dachte die Menschheit nicht darüber nach, ob Luft Masse hat. Es gab keine Ahnung, wie hoch der atmosphärische Druck war. Als der Herzog der Toskana jedoch beschloss, die berühmten Florentiner Gärten mit Springbrunnen auszustatten, scheiterte sein Vorhaben kläglich. Die Höhe der Wassersäule überschritt nicht 10 Meter, was allen damaligen Vorstellungen über die Naturgesetze widersprach. Hier beginnt die Geschichte der Entdeckung des Atmosphärendrucks.

Galileis Schüler, der italienische Physiker und Mathematiker Evangelista Torricelli, begann, dieses Phänomen zu untersuchen. Durch Experimente an einem schwereren Element, Quecksilber, konnte er einige Jahre später nachweisen, dass Luft Gewicht hat. Er erzeugte im Labor das erste Vakuum und entwickelte das erste Barometer. Torricelli stellte sich ein mit Quecksilber gefülltes Glasrohr vor, in dem unter dem Einfluss von Druck eine solche Substanzmenge verblieb, dass der Druck der Atmosphäre ausgeglichen werden würde. Für Quecksilber betrug die Säulenhöhe 760 mm. Für Wasser – 10,3 Meter, ist dies genau die Höhe, bis zu der die Brunnen in den Gärten von Florenz ragten. Er war es, der für die Menschheit entdeckte, was atmosphärischer Druck ist und wie er sich auf das menschliche Leben auswirkt. in der Röhre wurde ihm zu Ehren „Torricelli-Leerraum“ genannt.

Warum und wodurch Atmosphärendruck entsteht

Eines der wichtigsten Instrumente der Meteorologie ist die Untersuchung der Bewegung und Bewegung von Luftmassen. Dadurch können Sie sich ein Bild davon machen, was den atmosphärischen Druck verursacht. Nachdem nachgewiesen wurde, dass Luft Gewicht hat, wurde klar, dass sie wie jeder andere Körper auf dem Planeten der Schwerkraft unterliegt. Dadurch entsteht Druck, wenn die Atmosphäre unter dem Einfluss der Schwerkraft steht. Der Luftdruck kann aufgrund von Unterschieden in der Luftmasse in verschiedenen Gebieten schwanken.

Wo mehr Luft ist, ist sie höher. In einem verdünnten Raum wird ein Abfall des Atmosphärendrucks beobachtet. Der Grund für die Veränderung liegt in seiner Temperatur. Es wird nicht durch die Sonnenstrahlen erwärmt, sondern durch die Erdoberfläche. Wenn sich die Luft erwärmt, wird sie leichter und steigt auf, während die abgekühlten Luftmassen nach unten sinken und eine konstante, kontinuierliche Bewegung erzeugen. Jeder dieser Ströme hat einen unterschiedlichen atmosphärischen Druck, der das Auftreten von Winden auf der Oberfläche unseres Planeten hervorruft.

Einfluss auf das Wetter

Der Atmosphärendruck ist einer der Schlüsselbegriffe der Meteorologie. Das Wetter auf der Erde entsteht durch den Einfluss von Zyklonen und Antizyklonen, die unter dem Einfluss von Druckänderungen in der Gashülle des Planeten entstehen. Antizyklone zeichnen sich durch hohe Geschwindigkeiten (bis zu 800 mm Hg und mehr) und niedrige Geschwindigkeiten aus, während Zyklone Gebiete mit niedrigeren Geschwindigkeiten sind hohe Geschwindigkeit. Tornados, Hurrikane und Tornados entstehen auch durch plötzliche Änderungen des Luftdrucks – innerhalb des Tornados sinkt er schnell und erreicht 560 mm Hg. Kunst.

Luftbewegungen führen zu Veränderungen der Wetterbedingungen. Winde, die zwischen Gebieten mit unterschiedlichen Druckniveaus entstehen, verdrängen Zyklone und Antizyklone, wodurch atmosphärischer Druck entsteht und bestimmte entstehen Wetter. Diese Bewegungen erfolgen selten systematisch und sind sehr schwer vorherzusagen. In Gebieten, in denen hoher und niedriger Luftdruck aufeinandertreffen, ändern sich die Klimabedingungen.

Standardindikatoren

Der Durchschnitt in ideale Bedingungen Als Wert wird ein Wert von 760 mmHg angenommen. Das Druckniveau ändert sich mit der Höhe: Im Tiefland oder in Gebieten unterhalb des Meeresspiegels ist der Druck in Höhen mit dünner Luft höher, im Gegenteil, seine Werte nehmen mit jedem Kilometer um 1 mm Quecksilbersäule ab.

Niedriger Luftdruck

Sie nimmt mit zunehmender Höhe aufgrund der Entfernung von der Erdoberfläche ab. Im ersten Fall erklärt sich dieser Vorgang durch eine Abnahme des Einflusses der Gravitationskräfte.

Durch die Erwärmung der Erde dehnen sich die Gase aus, aus denen die Luft besteht, ihre Masse wird leichter und sie steigen in höhere Ebenen. Die Bewegung erfolgt, bis die benachbarten Luftmassen weniger dicht sind, dann breitet sich die Luft zu den Seiten aus und der Druck gleicht sich aus.

Die Tropen gelten als traditionelle Gebiete mit niedrigerem Luftdruck. In äquatorialen Gebieten herrscht immer Tiefdruck. Zonen mit hohem und niedrigem Niveau sind jedoch ungleichmäßig über die Erde verteilt: Auf derselben geografischen Breite kann es Gebiete mit unterschiedlichem Niveau geben.

Erhöhter Luftdruck

Die höchsten Werte auf der Erde werden am Süd- und Nordpol beobachtet. Dies erklärt sich dadurch, dass die Luft über einer kalten Oberfläche kalt und dicht wird, ihre Masse zunimmt und sie daher durch die Schwerkraft stärker von der Oberfläche angezogen wird. Es sinkt und der Raum darüber füllt sich mit wärmeren Luftmassen, wodurch ein erhöhter Atmosphärendruck entsteht.

Auswirkungen auf den Menschen

Normale Indikatoren, die für den Wohnort einer Person charakteristisch sind, sollten keinen Einfluss auf ihr Wohlbefinden haben. Gleichzeitig sind Atmosphärendruck und Leben auf der Erde untrennbar miteinander verbunden. Seine Veränderung – Zunahme oder Abnahme – kann bei Menschen mit hohem Blutdruck die Entstehung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen auslösen. Bei einer Person kann es zu Schmerzen im Herzbereich, Anfällen grundloser Kopfschmerzen und verminderter Leistungsfähigkeit kommen.

Für Menschen mit Atemwegserkrankungen können Hochdruckgebiete gefährlich werden, die zu hohem Blutdruck führen. Die Luft sinkt, wird dichter und die Schadstoffkonzentration steigt.

Bei Schwankungen des Luftdrucks nimmt die Immunität des Menschen und der Leukozytenspiegel im Blut ab, daher ist es nicht empfehlenswert, den Körper an solchen Tagen körperlich oder geistig zu belasten.

Atmosphäre rundherum Erdeübt Druck auf die Erdoberfläche und auf alle über der Erde befindlichen Gegenstände aus. In einer ruhenden Atmosphäre ist der Druck an jedem Punkt gleich dem Gewicht der darüber liegenden Luftsäule, die sich bis zum äußeren Rand der Atmosphäre erstreckt und einen Querschnitt von 1 cm 2 hat.

Der Atmosphärendruck wurde erstmals von einem italienischen Wissenschaftler gemessen Evangelista Torricelli im Jahr 1644. Das Gerät ist ein U-förmiges Rohr von etwa 1 m Länge, das an einem Ende verschlossen und mit Quecksilber gefüllt ist. Da sich im oberen Teil der Röhre keine Luft befindet, wird der Druck des Quecksilbers in der Röhre nur durch das Gewicht der Quecksilbersäule in der Röhre erzeugt. Somit ist der atmosphärische Druck gleich dem Druck der Quecksilbersäule im Rohr und die Höhe dieser Säule hängt vom atmosphärischen Druck der umgebenden Luft ab: Je höher der atmosphärische Druck, desto höher ist die Quecksilbersäule im Rohr und damit Die Höhe dieser Säule kann zur Messung des Atmosphärendrucks verwendet werden.

Der normale Luftdruck (auf Meereshöhe) beträgt 760 mmHg (mmHg) bei einer Temperatur von 0 °C. Wenn der Atmosphärendruck beispielsweise 780 mm Hg beträgt. Art. bedeutet, dass die Luft den gleichen Druck erzeugt wie eine vertikale Quecksilbersäule mit einer Höhe von 780 mm.

Als Torricelli Tag für Tag die Höhe der Quecksilbersäule in der Röhre beobachtete, stellte er fest, dass sich diese Höhe änderte und Änderungen des Luftdrucks irgendwie mit Wetteränderungen zusammenhingen. Durch die Anbringung einer vertikalen Skala neben dem Rohr erhielt Torricelli ein einfaches Gerät zur Messung des atmosphärischen Drucks – ein Barometer. Später wurde der Druck mit einem Aneroid-Barometer („flüssigkeitslos“) gemessen, das kein Quecksilber verwendet, und der Druck wird mit einer Metallfeder gemessen. In der Praxis müssen Sie vor der Messung leicht mit dem Finger auf das Glas des Geräts klopfen, um die Reibung in der Hebelübertragung zu überwinden.

Basierend auf einer Torricelli-Röhre Stationsbecherbarometer, das heutzutage das Hauptinstrument zur Messung des Luftdrucks an meteorologischen Stationen ist. Es besteht aus einem barometrischen Rohr mit einem Durchmesser von etwa 8 mm und einer Länge von etwa 80 cm, das mit seinem freien Ende in einen barometrischen Becher abgesenkt wird. Das gesamte barometrische Rohr ist von einem Messingrahmen umgeben, in dessen oberen Teil ein vertikaler Abschnitt angebracht ist, um den Meniskus der Quecksilbersäule zu beobachten.

Bei gleichem Atmosphärendruck hängt die Höhe der Quecksilbersäule von der Temperatur und der Erdbeschleunigung ab, die je nach Breitengrad und Höhe etwas variiert. Um die Abhängigkeit der Höhe der Quecksilbersäule im Barometer von diesen Parametern auszuschließen, wird die gemessene Höhe auf eine Temperatur von 0 °C und die Erdbeschleunigung auf Meereshöhe bei einem Breitengrad von 45 ° und durch Einführung eines Instruments reduziert Korrektur wird der Druck an der Station ermittelt.

Gemäß internationales System Einheiten (SI-System) Die Grundeinheit zur Messung des Luftdrucks ist Hektopascal (hPa). Im Dienst einer Reihe von Organisationen dürfen jedoch die alten Einheiten Millibar (MB) und Millimeter Quecksilbersäule (mm Hg) verwendet werden. .

1 mb = 1 hPa; 1 mmHg = 1,333224 hPa

Man nennt die räumliche Verteilung des Atmosphärendrucks Druckfeld. Das Druckfeld lässt sich visuell darstellen, indem man Flächen verwendet, an denen an allen Punkten derselbe Druck herrscht. Solche Flächen nennt man isobar. Um eine visuelle Darstellung der Druckverteilung auf der Erdoberfläche zu erhalten, werden Isobarenkarten auf Meereshöhe erstellt. Um dies zu tun geografische Karte zeigen den an meteorologischen Stationen gemessenen und auf den Meeresspiegel normierten Luftdruck. Dann werden Punkte mit demselben Druck durch glatte geschwungene Linien verbunden. Bereiche geschlossener Isobaren mit hohem Druck in der Mitte werden Druckmaxima oder Antizyklone genannt, und Bereiche geschlossener Isobaren mit niedrigem Druck in der Mitte werden Drucktiefs oder Zyklone genannt.

Der Atmosphärendruck bleibt nicht an jedem Punkt der Erdoberfläche konstant. Manchmal ändert sich der Druck im Laufe der Zeit sehr schnell, manchmal bleibt er über längere Zeit nahezu unverändert. IN Tagesverlauf Druck gibt es zwei Maxima und zwei Minima. Die Höchstwerte liegen zwischen 10 und 22 Uhr Ortszeit, die Tiefstwerte zwischen 4 und 16 Uhr. Die jährliche Druckschwankung hängt stark von den physikalischen und geografischen Bedingungen ab. Diese Bewegung ist auf Kontinenten stärker spürbar als auf Ozeanen.

Dieser Druck wird Atmosphärendruck genannt. Wie groß ist es?

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