Todos están familiarizados con la presión atmosférica, al menos gracias a las lecciones de física y los pronósticos del tiempo. Además, los matices del efecto de la presión sobre una persona son de interés.
¿Qué es la presión atmosférica?
Presión atmosférica - Esta es la presión de la capa de gas de nuestro planeta, la atmósfera, que actúa sobre todos los objetos que contiene, así como la superficie de la tierra. La presión corresponde a la fuerza que actúa en la atmósfera por unidad de área.
En términos más simples, esta es la fuerza con la que el aire que nos rodea actúa sobre la superficie de la tierra y los objetos. Al rastrear los cambios en la presión atmosférica, las condiciones climáticas se pueden predecir junto con otros factores.
¿Por qué y por qué se crea la presión atmosférica?
Los especialistas que estudian la atmósfera de la Tierra y varios fenómenos meteorológicos monitorean cuidadosamente cómo se mueven las masas de aire. Este es el factor principal que afecta las condiciones climáticas de un área en particular. Estas observaciones permitieron comprender por qué ocurre la presión atmosférica.
La gravedad es la culpable. A través de muchos experimentos, se demostró que el aire no tiene peso en absoluto. Se compone de varios gases que tienen un cierto peso. Por lo tanto, la fuerza de gravedad de la Tierra actúa sobre el aire, lo que contribuye a la formación de presión.
Hecho interesante: todo el aire en el planeta (o toda la atmósfera de la Tierra) pesa 51 x 1014 montones
En todo el mundo, la masa de aire no es la misma. En consecuencia, el nivel de presión atmosférica también fluctúa. En áreas con una mayor masa de aire hay una mayor presión. Si hay menos aire (también se denomina enrarecido en tales casos), entonces la presión es más baja.
¿Por qué cambia el peso de la atmósfera? El secreto de este fenómeno radica en el calentamiento de las masas de aire. El hecho es que el calentamiento del aire no se produce en absoluto por la luz solar, sino debido a la superficie de la tierra.
Cerca de él, el aire se calienta y, al volverse más ligero, se eleva. En este momento, las corrientes enfriadas se vuelven más pesadas y más bajas. Este proceso está en curso. Cada corriente de aire tiene su propia presión, y su diferencia provoca el viento.
¿Cómo afecta la composición atmosférica a la presión?
La atmósfera incluye una gran cantidad de gases. Principalmente es nitrógeno y oxígeno (98%). También hay dióxido de carbono, neón, argón, etc. La atmósfera comienza con una capa límite de 1-2 km de espesor y termina con una exosfera a una altitud de aproximadamente 10,000 km, donde pasa suavemente al espacio interplanetario.
La composición de la atmósfera afecta la presión debido a la densidad. Cada componente tiene su propia densidad. Cuanto mayor es la altura, más delgada es la capa de la atmósfera y su menor densidad. En consecuencia, la presión disminuye.
Medida de presión atmosférica
En el Sistema Internacional de Unidades, la presión atmosférica se mide en pascales (Pa). También en Rusia, se utilizan unidades como barras, milímetros de mercurio y sus derivados. Su uso se debe a instrumentos con los que se mide la presión: barómetros de mercurio. 1 mmHg corresponde a aproximadamente 133 Pa.
Los barómetros vienen en dos tipos:
- líquido;
- mecánico (barómetro aneroide).
Barómetros líquidos lleno de mercurio La invención de este dispositivo es un mérito del científico italiano Evangelista Torricelli. En 1644, realizó un experimento con un recipiente, mercurio y un matraz que cayó en un líquido con un agujero abierto.
Con un cambio de presión, el mercurio subió o bajó en el matraz. Los barómetros modernos de mercurio con escalas se consideran los más precisos, pero no muy convenientes, por lo que se usan en estaciones meteorológicas.
Más común barómetros aneroides. El diseño de dicho dispositivo proporciona una caja de metal con aire enrarecido en el interior. Cuando la presión cae, la caja se expande. Con una presión creciente, la caja se encoge y actúa sobre el resorte adjunto. El resorte impulsa la flecha, que muestra el nivel de presión en la báscula.
Hecho interesante: Hay una unidad de presión estándar (así como otras unidades de cantidades físicas). El estándar principal, que muestra la presión absoluta con la mayor precisión posible, está en el Instituto Mendeleev de Investigación de Metrología de toda Rusia (San Petersburgo).
Presión atmosférica para humanos
Presión atmosférica normal - Esto es 760 mm Hg o 101 325 Pa a una temperatura de 0 ℃ al nivel del mar (45º de latitud). Además, la atmósfera actúa en cada centímetro cuadrado de la superficie terrestre con una fuerza de 1.033 kg. Una columna de mercurio de 760 mm de altura equilibra la masa de esta columna de aire.
Torricelli también determinó un indicador de 760 mm durante el experimento. También notó que cuando el matraz se llena con mercurio, queda un vacío en la parte superior. Posteriormente, este fenómeno se llamó "vacío Torricellium". Entonces el científico aún no sabía que en el curso de su experimento creó un vacío, es decir, un espacio libre de sustancias.
A una presión estándar de 760 mmHg, una persona se siente más cómoda. Si tiene en cuenta los datos anteriores, el aire presiona a una persona con una fuerza de aproximadamente 16 toneladas. ¿Por qué entonces no sentimos esta presión?
El hecho es que también hay presión dentro del cuerpo. No solo las personas, sino también los representantes del mundo animal se han adaptado a la presión atmosférica. Cada órgano se formó y desarrolló bajo la influencia de una fuerza dada. Cuando la atmósfera actúa sobre el cuerpo, esta fuerza se distribuye uniformemente por toda la superficie. Por lo tanto, la presión es equilibrada y no la sentimos.
La norma de presión atmosférica no debe confundirse con la norma climática. Cada región tiene sus propios estándares para una época particular del año. Por ejemplo, los residentes de Vladivostok tienen suerte, porque allí la presión atmosférica anual promedio es casi igual a la norma: 761 mm Hg.
Y en los asentamientos ubicados en zonas montañosas (por ejemplo, en el Tíbet), la presión es mucho más baja: 413 mmHg. Esto se debe a una altura de aproximadamente 5000 m.
Aumento y disminución de la presión.
Cuando la presión supera la marca de 760 mm. Hg. Art., Se llama aumento, y cuando el indicador es menos de lo normal - bajo.
En 24 horas, ocurren varias caídas de presión atmosférica. Por la mañana y por la tarde se eleva, y después de las 12 de la tarde y noche, disminuye. Esto ocurre debido al hecho de que la temperatura del aire cambia y, en consecuencia, sus flujos se mueven.
En invierno, la presión atmosférica más alta se observa en el continente, porque el aire tiene una temperatura baja y una densidad alta. En verano, se observa la situación opuesta: hay una presión mínima.
En una escala más global, el nivel de presión también depende de la temperatura. La superficie de la Tierra se calienta de manera diferente: el planeta tiene una forma geoide (en lugar de perfectamente redonda) y gira alrededor del Sol. Algunas zonas se calientan más, otras menos. Debido a esto, la presión atmosférica se distribuye zonalmente sobre la superficie del planeta.
Los científicos distinguen 3 cinturones donde prevalece la baja presión y 4 cinturones con máximos predominantes. La zona del ecuador se calienta más, por lo que se eleva un aire cálido y ligero, y se forma una baja presión cerca de la superficie.
Cerca de los polos, sucede lo contrario: está cayendo aire frío, por lo que aquí se observa una alta presión. Si observa el patrón de distribución de presión sobre la superficie del planeta, notará que los cinturones de los mínimos y máximos se alternan.
Además, debe recordar el calentamiento desigual de ambos hemisferios de la Tierra durante el año.Esto conduce a un cierto desplazamiento de las correas de baja y alta presión. En verano, se mueven hacia el norte, y en invierno, hacia el sur.
Impacto humano
La presión atmosférica tiene un efecto grave en el cuerpo humano. Esto es bastante natural, si tomamos en cuenta todo lo anterior con respecto a la fuerza con la que el aire presiona nuestro cuerpo y la acción contraria.
Existe un concepto de dependencia meteorológica, confirmado por la ciencia y la medicina. Los osteópatas son personas cuyo cuerpo responde incluso a desviaciones mínimas de presión de la norma. También incluyen personas con algunas enfermedades crónicas (en particular, sistema cardiovascular, nervioso, etc.).
En general, el cuerpo humano puede adaptarse a los cambios en las condiciones climáticas. Por ejemplo, cuando viaja a un país con condiciones climáticas completamente diferentes, puede llevar varios días aclimatarse.
Las desviaciones significativas de la norma serán notorias para absolutamente cualquier persona. Esto incluye presión arterial alta y baja.
En la vida cotidiana, no se produce un aumento de la presión atmosférica a un nivel crítico en el que empeora el bienestar de una persona (con la excepción de los enfermos crónicos y dependientes del clima mencionados anteriormente). Puedes sentir su efecto, por ejemplo, cuando buceas a grandes profundidades.
La baja presión atmosférica es más peligrosa. Su efecto se puede sentir fácilmente a gran altitud. Existe el concepto de mal de altura, en el que aumenta la cantidad de dióxido de carbono. El volumen de oxígeno en este caso, por el contrario, disminuye, por lo que los tejidos del cuerpo sienten la falta de oxígeno. Los vasos responden rápidamente a esto, provocando un fuerte aumento de la presión en el cuerpo.
Ciclón
Ciclón - Esta es una gran masa de aire que gira en forma de vórtice alrededor de un eje vertical con un diámetro de hasta varios miles de kilómetros. En el centro de este vórtice, se observa una presión reducida.
En el hemisferio norte, el vórtice atmosférico de un ciclón gira en sentido antihorario, en el hemisferio sur, en sentido horario. Los ciclones ocurren regularmente, ya que su formación está directamente relacionada con la rotación de la Tierra. No hay ciclones cerca del ecuador.
Los ciclones vienen en dos tipos:
- Tropical. Ocurren en latitudes tropicales, difieren en tamaños relativamente pequeños. Sin embargo, se caracterizan por una gran fuerza destructiva del viento.
- Extra tropical Formado en latitudes polares y templadas. Alcance varios miles de kilómetros de diámetro.
Hecho interesante: en los ciclones tropicales a menudo se observa el "ojo de la tormenta": esta es un área de unos 20 km en el centro del vórtice, en la que permanece un clima claro y tranquilo.
Las principales características distintivas del ciclón son la energía colosal, que se manifiesta en forma de fuertes vientos, tormentas, tormentas eléctricas, turbonadas, precipitaciones. Los poderosos ciclones tropicales reciben nombres o nombres únicos, por ejemplo, Katrina (2005), Nina (1975), Dorian (2019).
Anticiclón
Anticiclón - Esto no es solo lo contrario del ciclón. Este fenómeno tiene un mecanismo diferente de ocurrencia. El viento en ambos hemisferios de la Tierra se mueve en la dirección opuesta en comparación con el ciclón.
El anticiclón es un área de alta presión. Ella se caracteriza por isobaras cerradas: estas son líneas que marcan lugares con la misma presión atmosférica.
El anticiclón trae condiciones climáticas estables apropiadas para la época del año. En verano es calmado, clima cálido, en invierno helado. Se caracteriza por un pequeño número de nubes o su completa ausencia.
Los anticiclones se forman en ciertas áreas. Por ejemplo, con mayor frecuencia surgen sobre grandes macizos de hielo: en la Antártida, Groenlandia y el Ártico. También se encuentra en los trópicos.
Los anticiclones también conllevan un peligro y consecuencias desagradables. Pueden contribuir a incendios, sequías prolongadas.Con una larga ausencia de viento en las grandes ciudades, se acumulan sustancias y gases nocivos, lo que es especialmente agudo para las personas con enfermedades respiratorias.
Hecho interesante: Hay ciclones bloqueantes que se forman sobre un área específica y no se mueven a ningún lado. Sin embargo, no pasan otras masas de aire. Por lo general, no duran más de 5 días, pero regularmente en la parte europea de Rusia los anticiclones duran aproximadamente un mes. La última vez fue en 2015. El resultado es calor, sequía, incendios forestales.
¿Cómo cambia la presión atmosférica con la altura? Tabla de fórmulas
La presión atmosférica depende directamente de la altitud. Cuanto mayor sea la presión, y viceversa. Si se eleva 12 m sobre el nivel del mar, la barra de mercurio en el barómetro disminuirá en 1 mm.
La presión a menudo se muestra en hectopascales en lugar de mmHg. st .: 1 mm = 133,3 Pa = 1, 333 hPa. La relación entre altura y presión se puede mostrar usando una fórmula simple:
∆h / ∆P = 12 m / mmHg. st o ∆h / ∆P = 9 m / hPa,
donde ∆h es el cambio de altura,
∆P - cambio de presión.
Por lo tanto, cuando se eleva a 9 metros, el nivel de presión disminuye en 1 hPa. Este indicador se llama etapa barica. La norma de presión atmosférica es 1013 hPa (se puede redondear a 1000).
¿Cómo utilizar estos datos para calcular el cambio de presión a una altura diferente? Por ejemplo, al levantar 90 m, la presión disminuirá en 10 hPa. En este caso, resulta que cuando se eleva a 900 m, la presión cae a 0.
Pero la densidad del aire también cambia con la altura, por lo tanto, cuando se trata de una distancia mayor (a partir de 1.5-2 km), todos los cálculos deben realizarse teniendo en cuenta este indicador.
El gráfico de los cambios de presión atmosférica con la altitud muestra claramente todo lo anterior. Toma la forma de una línea curva, no una línea recta. Debido al hecho de que la densidad de la atmósfera no es la misma, al aumentar la altitud, la presión comienza a disminuir más lentamente. Sin embargo, nunca llegará a cero, porque hay algún tipo de sustancia en todas partes: no hay vacío en el Universo.
Presión atmosférica en las montañas
En las montañas, la presión será más baja de todos modos. Lo que siente una persona al mismo tiempo depende de la altura, así como de las condiciones adicionales. Por ejemplo, a humedad normal, un ascenso de 3.000 m puede causar debilidad y bajo rendimiento. Esto se debe a la falta de oxígeno.
En un clima húmedo, surgen sensaciones similares a una altitud de 1000 m. El hecho es que las moléculas de agua desplazan las moléculas de oxígeno; en el aire húmedo es menor. Y en un clima seco, casi puedes subir hasta 5000 m.
Diferentes alturas y sus efectos:
- 5 km - una sensación de falta de oxígeno.
- 6 km es la altura máxima a la que se ubican los asentamientos permanentes.
- 8.9 km - la altura del Everest. El agua hierve a una temperatura de + 68 ℃. Por un corto tiempo, las personas capacitadas pueden estar en este nivel.
- 13.5 km: seguro para permanecer solo en presencia de oxígeno puro. La altura máxima permitida a la que puede permanecer sin protección especial.
- 20 km - una altura inaceptable para los humanos. Solo sujeto a estar en una cabina sellada.
