Tout le monde connaît la pression atmosphérique, du moins grâce aux cours de physique et aux prévisions météorologiques. De plus, les nuances de l'effet de la pression sur une personne sont intéressantes.
Qu'est-ce que la pression atmosphérique?
Pression atmosphérique - c'est la pression de l'enveloppe de gaz de notre planète, l'atmosphère, qui agit sur tous les objets qu'elle contient, ainsi que sur la surface de la terre. La pression correspond à la force qui agit dans l'atmosphère par unité de surface.
En termes plus simples, c'est la force avec laquelle l'air qui nous entoure agit à la surface de la terre et des objets. En suivant les changements de pression atmosphérique, les conditions météorologiques peuvent être prédites en conjonction avec d'autres facteurs.
Pourquoi et pourquoi la pression atmosphérique est-elle créée?
Des spécialistes qui étudient l'atmosphère de la Terre et divers phénomènes météorologiques surveillent attentivement le mouvement des masses d'air. C'est le principal facteur affectant les conditions climatiques d'une zone particulière. Ces observations ont permis de comprendre pourquoi la pression atmosphérique se produit.
La gravité est à blâmer. Grâce à de nombreuses expériences, il a été prouvé que l'air n'était en aucun cas en apesanteur. Il se compose de divers gaz qui ont un certain poids. Ainsi, la force de gravité de la Terre agit sur l'air, ce qui contribue à la formation de pression.
Fait intéressant: tout l'air de la planète (ou toute l'atmosphère de la Terre) pèse 51 x 1014 tonnes
Partout dans le monde, la masse d'air n'est pas la même. En conséquence, le niveau de pression atmosphérique fluctue également. Dans les zones avec une plus grande masse d'air, la pression est plus élevée. S'il y a moins d'air (on l'appelle aussi raréfié dans de tels cas), alors la pression est plus basse.
Pourquoi le poids de l'atmosphère change-t-il? Le secret de ce phénomène réside dans le réchauffement des masses d'air. Le fait est que le chauffage de l'air ne se produit pas du tout à la lumière du soleil, mais à cause de la surface de la terre.
Près de lui, l'air se réchauffe et, devenant plus léger, monte. À ce moment, les flux refroidis deviennent plus lourds et plus bas. Ce processus est en cours. Chaque flux d'air a sa propre pression, et sa différence provoque le vent.
Comment la composition atmosphérique affecte-t-elle la pression?
L'atmosphère contient une énorme quantité de gaz. Il s'agit principalement d'azote et d'oxygène (98%). Il y a aussi du dioxyde de carbone, du néon, de l'argon, etc. L'atmosphère commence par une couche limite de 1 à 2 km d'épaisseur et se termine par une exosphère à une altitude d'environ 10 000 km, où elle passe en douceur dans l'espace interplanétaire.
La composition de l'atmosphère affecte la pression due à la densité. Chaque composant a sa propre densité. Plus la hauteur est élevée, plus la couche de l'atmosphère est mince et sa densité plus faible. En conséquence, la pression diminue.
Mesure de la pression atmosphérique
Dans le Système international d'unités, la pression atmosphérique est mesurée en pascals (Pa). En Russie également, des unités telles que la barre, les millimètres de mercure et leurs dérivés sont utilisés. Leur utilisation est due à des instruments avec lesquels la pression est mesurée - les baromètres à mercure. 1 mmHg correspond à environ 133 Pa.
Les baromètres sont de deux types:
- liquide;
- mécanique (baromètre anéroïde).
Baromètres liquides rempli de mercure. L'invention de ce dispositif est un mérite du scientifique italien Evangelista Torricelli. En 1644, il a mené une expérience avec un récipient, du mercure et un flacon qui est tombé dans un liquide avec un trou ouvert.
Avec un changement de pression, le mercure a augmenté ou est tombé dans le ballon. Les baromètres à mercure modernes avec échelles sont considérés comme les plus précis, mais pas très pratiques, ils sont donc utilisés dans les stations météorologiques.
Plus commun baromètres anéroïdes. La conception d'un tel appareil fournit une boîte métallique avec de l'air raréfié à l'intérieur. Lorsque la pression baisse, la boîte se dilate. Avec une pression croissante, la boîte rétrécit et agit sur le ressort attaché. Le ressort entraîne la flèche, qui affiche le niveau de pression sur l'échelle.
Fait intéressant: Il existe une unité de pression standard (ainsi que d'autres unités de quantités physiques). Le principal étalon, qui affiche la pression absolue aussi précisément que possible, se trouve à l'Institut de recherche Mendeleev panrusse de métrologie (Saint-Pétersbourg).
Pression atmosphérique humaine
Pression atmosphérique normale - Il s'agit de 760 mm Hg ou 101 325 Pa à une température de 0 ℃ au niveau de la mer (45 ° de latitude). De plus, l'atmosphère agit sur chaque centimètre carré de la surface de la Terre avec une force de 1,033 kg. Une colonne de mercure de 760 mm de haut équilibre la masse de cette colonne d'air.
Un indicateur de 760 mm a également été déterminé par Torricelli au cours de l'expérience. Il a également remarqué que lorsque le flacon est rempli de mercure, un vide reste au sommet. Par la suite, ce phénomène a été appelé «vide de torricellium». Ensuite, le scientifique ne savait pas encore qu'au cours de son expérience, il avait créé un vide - c'est-à-dire un espace exempt de toute substance.
À une pression standard de 760 mmHg, une personne se sent plus à l'aise. Si vous prenez en compte les données précédentes, alors l'air appuie sur une personne avec une force d'environ 16 tonnes. Pourquoi alors ne ressentons-nous pas cette pression?
Le fait est qu'il existe également une pression à l'intérieur du corps. Non seulement les gens, mais aussi les représentants du monde animal se sont adaptés à la pression atmosphérique. Chaque organe a été formé et développé sous l'influence d'une force donnée. Lorsque l'atmosphère agit sur le corps, cette force est répartie uniformément sur toute la surface. Ainsi, la pression est équilibrée, et nous ne la ressentons pas.
La norme de pression atmosphérique ne doit pas être confondue avec la norme climatique. Chaque région a ses propres normes pour une période particulière de l'année. Par exemple, les habitants de Vladivostok ont eu de la chance, car là, l'indicateur de pression atmosphérique annuelle moyenne est presque égal à la norme - 761 mmHg.
Et dans les colonies situées dans les zones montagneuses (par exemple, au Tibet), la pression est beaucoup plus faible - 413 mmHg. Cela est dû à une hauteur d'environ 5000 m.
Augmentation et diminution de la pression
Lorsque la pression dépasse la marque de 760 mm. Hg. Art., Il est appelé augmenté, et lorsque l'indicateur est inférieur à la normale - faible.
Dans les 24 heures, plusieurs chutes de pression atmosphérique se produisent. Le matin et le soir, il augmente, et après 12 heures l'après-midi et la nuit - il diminue. Cela est dû au fait que la température de l'air change et, par conséquent, ses flux se déplacent.
En hiver, la pression atmosphérique la plus élevée est observée sur le continent, car l'air a une température basse et une densité élevée. En été, la situation inverse est observée - la pression est minimale.
À une échelle plus globale, le niveau de pression dépend également de la température. La surface de la Terre chauffe différemment: la planète a une forme de géoïde (plutôt que parfaitement ronde) et tourne autour du Soleil. Certaines zones chauffent plus, d'autres moins. De ce fait, la pression atmosphérique est répartie zonalement sur la surface de la planète.
Les scientifiques distinguent 3 ceintures où règne la basse pression et 4 ceintures avec les maxima dominants. La zone de l'équateur se réchauffe le plus, de sorte que l'air chaud et léger monte et que la basse pression se forme à la surface.
Près des pôles, l'inverse est vrai: l'air froid tombe, donc une pression élevée est notée ici. Si vous regardez le modèle de distribution de pression sur la surface de la planète, vous remarquerez que les ceintures des minima et des maxima alternent.
De plus, vous devez vous rappeler du chauffage inégal des deux hémisphères de la Terre au cours de l'année.Cela conduit à un certain déplacement des courroies basse et haute pression. En été, ils se déplacent vers le nord et en hiver - vers le sud.
Impact humain
La pression atmosphérique a un effet grave sur le corps humain. C'est tout à fait naturel, si l'on prend en compte tout ce qui précède concernant la force avec laquelle l'air exerce une pression sur notre corps et la contre-action.
Il existe un concept de dépendance météorologique, confirmé par la science et la médecine. Les météoropathes sont des personnes dont le corps réagit même à des écarts minimes de pression par rapport à la norme. Ils comprennent également les personnes atteintes de certaines maladies chroniques (en particulier cardiovasculaire, du système nerveux, etc.).
En général, le corps humain peut s'adapter aux changements des conditions climatiques. Par exemple, lorsque vous voyagez dans un pays aux conditions météorologiques complètement différentes, l'acclimatation peut prendre plusieurs jours.
Des écarts importants par rapport à la norme seront perceptibles pour absolument toute personne. Cela comprend à la fois une pression artérielle élevée et basse.
Dans la vie ordinaire, une augmentation de la pression atmosphérique à un niveau critique auquel le bien-être d'une personne ne se détériore pas (à l'exception des conditions météorologiques et des maladies chroniques susmentionnées). Vous pouvez sentir son effet, par exemple, lorsque vous plongez à de grandes profondeurs.
Une basse pression atmosphérique est plus dangereuse. Son effet peut être facilement ressenti à haute altitude. Il y a le concept du mal d'altitude, dans lequel la quantité de dioxyde de carbone augmente. Le volume d'oxygène dans ce cas, au contraire, diminue, de sorte que les tissus du corps ressentent une privation d'oxygène. Les navires réagissent rapidement à cela, provoquant une forte augmentation de la pression dans le corps.
Cyclone
Cyclone - Il s'agit d'une énorme masse d'air qui tourne sous la forme d'un vortex autour d'un axe vertical d'un diamètre pouvant atteindre plusieurs milliers de kilomètres. Au centre de ce vortex, une pression réduite est observée.
Dans l'hémisphère Nord, le vortex atmosphérique d'un cyclone tourne dans le sens antihoraire, dans l'hémisphère Sud - dans le sens horaire. Les cyclones se produisent régulièrement, car leur formation est directement liée à la rotation de la Terre. Il n'y a pas de cyclones près de l'équateur.
Les cyclones sont de deux types:
- Tropical. Se produisent sous les latitudes tropicales, diffèrent par des tailles relativement petites. Cependant, ils sont caractérisés par une énorme force destructrice du vent.
- Extra tropical. Formé aux latitudes polaires et tempérées. Atteignez plusieurs milliers de kilomètres de diamètre.
Fait intéressant: dans les cyclones tropicaux, «l'œil de la tempête» est souvent observé - il s'agit d'une zone d'environ 20 km au centre du vortex, dans laquelle un temps clair et calme demeure.
Les principales caractéristiques distinctives du cyclone sont l'énergie colossale, qui se manifeste sous la forme de vents forts, de tempêtes, d'orages, de grains, de précipitations. Des cyclones tropicaux puissants reçoivent des noms ou des noms uniques, par exemple Katrina (2005), Nina (1975), Dorian (2019).
Anticyclone
Anticyclone - Ce n'est pas seulement l'opposé du cyclone. Ce phénomène a un mécanisme d'occurrence différent. Le vent dans les deux hémisphères de la Terre se déplace dans la direction opposée par rapport au cyclone.
L'anticyclone est une zone à haute pression. Il se caractérise par des isobares fermées - ce sont des lignes qui marquent des endroits avec la même pression atmosphérique.
L'anticyclone apporte des conditions météorologiques stables et adaptées à la période de l'année. En été, il fait calme, temps chaud, en hiver glacial. Il se caractérise par un petit nombre de nuages ou leur absence totale.
Des anticyclones se forment dans certaines zones. Par exemple, ils surviennent le plus souvent sur de grandes masses de glace: en Antarctique, au Groenland et dans l'Arctique. Également trouvé sous les tropiques.
Les anticyclones comportent également un danger et des conséquences désagréables. Ils peuvent contribuer aux incendies, aux sécheresses prolongées.Avec une longue absence de vent dans les grandes villes, des substances et des gaz nocifs s'accumulent, ce qui est particulièrement aigu pour les personnes souffrant de maladies respiratoires.
Fait intéressant: Des cyclones bloquants se forment sur une zone spécifique et ne se déplacent nulle part. Cependant, ils ne dépassent pas les autres masses d'air. Habituellement, ils ne durent pas plus de 5 jours, mais régulièrement dans la partie européenne de la Russie, les anticyclones durent environ un mois. La dernière fois, c'était en 2015. Le résultat est la chaleur, la sécheresse, les incendies de forêt.
Comment la pression atmosphérique change-t-elle avec la hauteur? Graphique de formule
La pression atmosphérique dépend directement de l'altitude. Plus la pression est élevée et vice versa. Si vous montez à 12 m au-dessus du niveau de la mer, la barre de mercure dans le baromètre diminuera de 1 mm.
La pression est souvent affichée en hectopascals au lieu de mmHg. : 1 mm = 133,3 Pa = 1, 333 hPa. La relation entre la hauteur et la pression peut être montrée en utilisant une formule simple:
∆h / ∆P = 12 m / mmHg. st ou ∆h / ∆P = 9 m / hPa,
où ∆h est le changement de hauteur,
∆P - changement de pression.
Ainsi, lorsque l'on monte à 9 mètres, le niveau de pression diminue de 1 hPa. Cet indicateur est appelé stade barique. La norme de pression atmosphérique est de 1013 hPa (peut être arrondie à 1000).
Comment utiliser ces données pour calculer la variation de pression à une hauteur différente? Par exemple, lors du levage de 90 m, la pression diminuera de 10 hPa. Dans ce cas, il s'avère qu'en montant à 900 m, la pression chute à 0.
Mais la densité de l'air change également avec la hauteur.Par conséquent, lorsqu'il s'agit d'une distance plus grande (à partir de 1,5-2 km), tous les calculs doivent être effectués en tenant compte de cet indicateur.
Le graphique des changements de pression atmosphérique avec l'altitude montre clairement tout ce qui précède. Il prend la forme d'une ligne courbe et non d'une ligne droite. En raison du fait que la densité de l'atmosphère n'est pas la même, avec l'augmentation de l'altitude, la pression commence à décliner plus lentement. Cependant, il n'atteindra jamais zéro, car il y a une sorte de substance partout - il n'y a pas de vide dans l'Univers.
Pression atmosphérique dans les montagnes
En montagne, la pression sera de toute façon plus faible. Ce que ressent une personne en même temps dépend de la taille et des conditions supplémentaires. Par exemple, à une humidité normale, une montée de 3 000 m peut entraîner une faiblesse et de mauvaises performances. Cela est dû à un manque d'oxygène.
Dans un climat humide, des sensations similaires se manifestent déjà à une altitude de 1000 m. Le fait est que les molécules d'eau déplacent les molécules d'oxygène - dans l'air humide, c'est moins. Et dans un climat sec, on peut presque grimper jusqu'à 5000 m.
Différentes hauteurs et leurs effets:
- 5 km - une sensation de manque d'oxygène.
- 6 km est la hauteur maximale à laquelle les établissements permanents sont situés.
- 8,9 km - la hauteur de l'Everest. L'eau bout à une température de + 68 ℃. Pendant une courte période, des personnes formées peuvent être à ce niveau.
- 13,5 km - sûr de ne rester qu'en présence d'oxygène pur. La hauteur maximale admissible à laquelle vous pouvez rester sans protection spéciale.
- 20 km - une hauteur inacceptable pour l'homme. Sous réserve uniquement d'être dans une cabine scellée.
