Что такое атмосферное давление и его связь с погодой и самочувствием человека

Изменчивость и экстремальные значения

Среднее атмосферное давление земной атмосферы на уровне моря составляет 1013,25 гПа и, следовательно, является частью нормальных условий, а также многих стандартных условий .

Уменьшаться с ростом

Снижение атмосферного давления с высотой

Давление воздуха уменьшается с высотой — на уровне моря примерно на 1  гПа / 8 м. Точное математическое описание кривой давления невозможно из-за динамики погоды и других влияющих факторов. При стандартной атмосфере (15 ° C на уровне моря при p  = 101 325 Па) давление воздуха p для высоты над уровнем моря H и при H  = 8435 м может быть приблизительно рассчитано с использованием формулы барометрической высоты . Для плотности воздуха при 0 ° C (также на уровне моря) результат H  = 7990 м ≈ 8 км. Экспоненциальная функция

п(ЧАС)≈п⋅еИксп(-ЧАСЧАС){\ displaystyle p (H) \ приблизительно p_ {0} \ cdot \ mathrm {exp} \ left ({\ frac {-H} {H_ {0}}} \, \ right) \,}

поэтому дает лишь приблизительное представление о реальных условиях давления воздуха. Он основан на (ложном) предположении, что температура остается постоянной при изменении высоты, не учитывает уменьшение гравитационного ускорения с высотой и предполагает постоянный состав воздуха. Тем не менее, барометрические высотомеры , использующие эту формулу, позволяют определять высоту с точностью до ± 10 м в течение нескольких часов и более нескольких сотен метров при стабильных погодных условиях. Эта упрощенная формула приводит к уменьшению «практического правила» на 1%. каждые 80 м или на 10% каждые 840 м «и следующее давление воздуха:

Ежедневный курс

Суточное давление воздуха в Северной Фрисландии: черным цветом показано давление воздуха. Синим цветом показана 1-часовая тенденция, зеленым — 3-часовая тенденция. Красным цветом показана синусоида наилучшего соответствия.

Давление воздуха подвержено ежедневному повторяющемуся периоду, который имеет два максимальных и два минимальных значения в день. Он стимулируется суточными колебаниями температуры воздуха , что приводит к более сильному 12-часовому ритму (так называемому полуциркадному) и более слабому 24-часовому ритму (циркадному). Максимальные значения — около 10:00 и 22:00, минимальные — около 4:00 и 16:00 (по местному времени ). Амплитуды зависят от степени широты . В непосредственной близости от экватора , флуктуации до 5 гПа. В средних широтах, флуктуации, в связи с большей силой Кориолиса (как восстанавливающей силы колебаний), около 0,5 до 1 гПа. Знание местного Суточное давление воздуха увеличивает информативную ценность барограммы для оценки погоды, особенно в тропических регионах. Однако, как правило, за ходом дня нельзя наблюдать напрямую, потому что на него накладываются динамические колебания давления воздуха. Беспрепятственно наблюдать эти колебания можно только в том случае, если измерительное оборудование достаточно точное и погодные условия высокого давления стабильны .

Годовой цикл

Годовой цикл атмосферного давления, усредненный за многие годы, показывает небольшие, но также сравнительно сложные колебания между отдельными месяцами. В Центральной Европе существует минимум апреля, отвечающий за погодные условия в апреле , и сравнительно высокие значения в мае и сентябре ( бабье лето ).

Циклон

Циклон – это огромная масса воздуха, которая вращается в виде вихря вокруг вертикальной оси диаметром до нескольких тысяч километров. В центре данного вихря наблюдается пониженное давление.

Циклоны

В Северном полушарии атмосферный вихрь циклона вращается против часовой стрелки, в Южном – по часовой. Циклоны возникают регулярно, так как их образование напрямую связано с вращением Земли. Не бывает циклонов рядом с экватором.

Циклоны бывают двух типов:

1. Тропические. Возникают в тропических широтах, отличаются относительно небольшими размерами. Однако им свойственна огромная, разрушительная сила ветра.
2. Внетропические. Формируются в полярных и умеренных широтах. Достигают нескольких тысяч километров в диаметре.

Интересный факт: в тропических циклонах нередко наблюдается «глаз бури» – это область размером около 20 км в самом центре вихря, в которой сохраняется ясная и безветренная погода.

Главные отличительные особенности циклона – колоссальная энергия, которая проявляется в виде сильных ветров, бурь, гроз, шквалов, осадков. Мощным тропическим циклонам присваивают уникальные имена или названия, например, «Катрина» (2005), «Нина» (1975), «Дориан» (2019).

Интересно:

Что такое небо?

Метеоневроз

Это заболевание не числится среди официально признанных, однако по статистике им страдает каждый 4 житель планеты. Оно определяется не только зависимостью от смены погодных условий, но и адаптационным потенциалом организма. Страдающие на метеоневроз люди могут жаловаться на ухудшение самочувствия, доказать которые врачам не под силу.

То есть с медицинской точки зрения этот факт подтвердить не удается. Плохое самочувствие не является преувеличением или симуляцией и связано с психологическими факторами.

Такое состояние может быть вызвано следующими причинами:

• Высокая умственная нагрузка.
• Ожирение.
• Наследственность.
• Слабая двигательная активность.
• Недостаточное количество времени, проведенное на свежем воздухе.
• Пренебрежения рекомендациями относительно здорового образа жизни.

Человек может страдать от внезапно наступившего головокружения без видимых причин, одышки, ощущать повышенное сердцебиение и головные боли. Кроме этого, заметно ухудшается настроение, появляется нервозность и раздражительность. При сдаче анализов во время обследования все показатели остаются в норме, не подтверждая факт наличия заболевания.

Как высота влияет на самочувствие человека

Основным негативным фактором, воздействующим на высоте на организм человека, является недостаток кислорода. Именно в результате гипоксии развиваются острые нарушения состояния сердца и кровеносных сосудов, повышение АД, пищеварительные расстройства и ряд других патологий.

Гипертоникам и людям, склонным к скачкам давления, не стоит подниматься высоко в горы и желательно не совершать многочасовые перелеты. О профессиональных занятиях альпинизмом и горном туризме им тоже придется позабыть.

Выраженность происходящих в организме изменений позволила выделить несколько зон высоты:

• До полутора – двух километров над уровнем моря — относительно безопасная зона, в которой не наблюдается особых изменений в работе организма и состоянии жизненно важных систем. Ухудшение самочувствия, понижение активности и выносливости наблюдается очень редко.
• От двух до четырех километров — организм пытается своими силами справиться с дефицитом кислорода, благодаря учащению дыхания и совершению глубоких вдохов. Тяжелую физическую работу, которая требует потребления большого объема кислорода, выполнять тяжело, но легкая нагрузка хорошо переносится в течение нескольких часов.
• От четырех до пяти с половиной километров — самочувствие заметно ухудшается, выполнение физической работы затруднено. Появляются психоэмоциональные расстройства в виде приподнятости настроения, эйфории, неадекватных поступков. При длительном нахождении на такой высоте возникают головные боли, ощущение тяжести в голове, проблемы с концентрацией внимания, вялость.
• От пяти с половиной до восьми километров — заниматься физической работой невозможно, состояние резко ухудшается, высок процент потери сознания.
• Выше восьми километров — на такой высоте человек способен сохранять сознание в течение максимум нескольких минут, после чего следует глубокий обморок и смерть.

Для протекания в организме обменных процессов необходим кислород, дефицит которого на высоте приводит к развитию горной болезни. Основными симптомами расстройства являются:

• Головная боль.
• Учащение дыхания, одышка, нехватка воздуха.
• Носовое кровотечение.
• Тошнота, приступы рвоты.
• Суставные и мышечные боли.
• Нарушения сна.
• Психоэмоциональные нарушения.

На большой высоте организм начинает испытывать недостаток кислорода, в результате чего нарушается работа сердца и сосудов, повышается артериальное и внутричерепное давление, выходят из строя жизненно важные внутренние органы. Чтобы успешно побороть гипоксию нужно включить в рацион питания орехи, бананы, шоколад, крупы, фруктовые соки.

Циклон

Циклоном называют период, когда атмосферное воздействие снижается. Температура в период циклона повышается, становится облачно, увеличивается влажность и уровень осадков, равно как и при антициклоне. Во время циклона некоторые группы людей не могут спокойно переносить изменение погоды и давления. Циклон плохо переносят люди, у которых имеются проблемы с дыхательными функциями, низкое артериальное давление, а также те, у кого проблемы с сердечно-сосудистой системой. При циклоне снижается количество кислорода, в результате чего становится тяжело дышать, появляется одышка. Пациенты жалуются на слабость. Наблюдается повышение мозгового кровообращения, вследствие чего человека мучает мигрень. Сколько бы ни было симптомов, специалисты советуют обильно пить воду, принимать контрастный душ. Также необходимо, чтобы человек хорошо высыпался. С утра не помешает любимая чашечка кофе. Несмотря на то, какое известно текущее давление — пониженное или повышенное, необходимо пить настойку из лимонника и женьшеня.
Рис. 3. Схематическое изображение циклона и антициклона

Как атмосферное давление влияет на наш организм?

Обычно атмосферное давление изменяется во время штормов, атмосферной нестабильности или сильного ветра. Восхождение в высоту тоже сказывается на теле. Альпинисты — это люди, которые больше всего страдают от этих симптомов из-за перепадов давления при подъеме в горы.

Наиболее частые симптомы: головная боль, желудочно-кишечные симптомы, слабость или утомляемость, неустойчивость или головокружение, нарушения сна, среди прочего. Самая эффективная мера против появления симптомов горной болезни — спуск на более низкие высоты, даже если они всего несколько сотен метров.

Многие альпинисты страдают от головной боли, когда забираются слишком высоко.

Эксперименты и измерения

→ Основная статья : Барометр

Отто фон Герике смог доказать давление воздуха в магдебургских полушариях в 1663 году . Это были две полые полые сферы, лежащие близко друг к другу. Как только воздух между полыми сферами были эвакуированы , две команды лошадей тянут в противоположных направлениях уже не мог отделить их.

Другой эксперимент, который также можно использовать для точных измерений, — это закрытая с одной стороны стеклянная трубка длиной более десяти метров. Сначала его помещают горизонтально в емкость с водой, чтобы воздух мог выйти. Если вы устанавливаете его с отверстием под водой и закрытой стороной вверх, устанавливается максимальная высота, до которой уровень воды может быть повышен давлением воздуха на окружающей водной поверхности. Это около десяти метров, при высоком давлении воздуха больше, а при низком — меньше. В этом случае в полости находится только водяной пар с давлением водяного пара при 20 ° C около 23 гПа. Это называется жидкостным барометром . Евангелиста Торричелли вместо воды использовала ртуть , которая отрывается на высоте 760 мм и почти не испаряется. Еще один прибор для измерения давления воздуха, основанный на этом принципе, — барометр Гете .

В домашних хозяйствах часто есть консервные барометры , в которых есть так называемая банка Vidie или стопка таких банок. Это полый корпус коробчатого типа из тонкого листового металла, который соединен со стрелкой. Если давление воздуха повышается, банка сжимается, и стрелка перемещается. Чтобы измерение не зависело от температуры , в баллоне есть вакуум, так как воздух в нем расширяется при нагревании. Тем не менее, существуют ошибки измерения, зависящие от температуры. Чтобы сохранить этот небольшой размер, используются сплавы с низким коэффициентом теплового расширения .

С появлением смартфонов получили распространение электронные барометры на основе микросистем (МЭМС). Эти датчики давления воздуха, которые производятся в большом количестве, имеют размер несколько мм³, включая корпус, и абсолютное предельное отклонение в диапазоне ± 0,06 гПа, что соответствует разнице высот ± 50 см. Помимо использования в смартфонах, они также используются для стабилизации высоты дронов и навигации.

Для измерения максимально незатронутого (статического) атмосферного давления в самолете может использоваться трубка Пито (Прандтлсонда) или — особенно для целей калибровки — перерисованный конус конуса хвостового оперения или опущенная вниз фрикционная бомба .

Группы риска

Аномально высокое атмосферное давление вызывает ухудшение самочувствия, снижение работоспособности у большого количества пациентов, которые объединены в несколько групп риска:

• при патологии сердца и сосудов — колебания давления вызывают декомпенсацию сердечно-сосудистой системы, мозгового кровообращения с развитием предынфарктных состояний, предынсультных состояний, гипертонического и гипотензивного кризов, атеросклеротические изменения могут привести к разрыву сосудов, тромбоэмболии;
• при кожных заболеваниях — высокое давление воздуха обезвоживает кожу, заставляя ее тратить много энергии на «нагрев»: дерма пересыхает, шелушится, трескается, что обостряет хронические дерматозы, трофические язвы, иногда обморожения, крапивница от холода;
• при заболеваниях желудочно-кишечного тракта — спазм артерий желудка, кишечника, желчевыводящих путей, поджелудочной железы провоцирует обострение хронических патологий;
• Гиподинамия — малоподвижные пациенты относятся к упражнениям как к способу справиться с простудой, но гипоксия и малоподвижность приводят к нежелательным последствиям: одышке, скачкам артериального давления, предынфарктному состоянию;
• при заболеваниях органов дыхания — ХОБЛ (обструктивная болезнь легких), бронхиальной астме, обострении легочной гипертензии, провоцирующих бронхит, пневмонии, легочной недостаточности;
• при поражении ЦНС — постинсультные состояния могут привести к повторному поражению головного мозга, спровоцировать депрессию, суицидальные мысли;
• при психических заболеваниях — колебания воздуха провоцируют психозы, психоневрозы, обострения шизофрении, маниакально-депрессивные состояния.

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:

1. Консультация с лечащим врачом. Он, опираясь на особенности пациента, сможет подобрать нужный препарат или, например, лечение в кислородной барокамере.
2. Регулярная проверка погодных условий. Нужно освобождать такие дни от нагрузок на работе и дома.
3. Правильный режим сна. Продолжительность сна должна составлять не менее 7 часов. При изменениях погоды лучше ложиться спать раньше.
4. Правильное питание. Меню должно быть сбалансированным и полноценным. Исключить жирное, но употреблять продукты содержащие омега 3-6-9 кислоты.
5. Прогулки на свежем воздухе (желательно в вечернее время).
6. Умеренные физические нагрузки.
7. Снижение уровня стресса.

Атмосферное давление Физика. Атмосферное давление на высоте. Значение атмосферного давления. Нормальное атмосферное давление.

Атмосферное давление Физика

* Соответствует давлению воздуха на высоте 1400 м над Землей.** Соотвествует давлению воздуха на высоте 2400 м над Землей.*** Высота, на которой совершается обычно полеты турбовинтовыхи турбореактивных пассажирских самолетов.**** Средняя высота полета космического корабля «Восток»

Давление атмосферы на различной высоте над Землей

Таблица. Перевод миллиметров ртутного столба в Паскали

Примеры.

1. 43 мм рт. ст.=5732,85 Па.
2. 0,51 мм рт. ст. = 51 мм рт. ст. * 10-2 = 6799,42 * 10-2 Па = 67,9942 Па ≈68 Па
3. 182 мм рт. ст. = 180 мм рт. ст. + 2 мм рт. ст. = 18 мм рт. ст. * 10 + 2 мм рт. ст. = 2399,8 Па * 10 + 266,64 Па = 24264,64 Па ≈ 24,3 кПа
4. 1055 мм рт. ст.=1000 мм рт. ст. + 55 мм рт. ст .= 10 мм рт. ст. * 100 + 55 мм рт. ст. = 1333,22 Па * 100 + 7332,71 Па = 133322 Па + 7332,71 Па = 140654,71 Па ≈  140,7 кПа.

Давления

Единицы давления

Продолжение будет …

Что же делать, если вы чувствуете, что погода сильно влияет на вас?

Попробуйте вести дневник своего самочувствия. Если происходит ухудшение, запишите, что именно болело, какая в этот момент была погода и другие факторы, которые считаете важными. Потом, проанализировав данные за более-менее длительный срок, вы сможете заранее спрогнозировать приступ плохого самочувствия, а значит –принять профилактические меры. Помимо этого, такой дневник станет неоценимым источником информации, если вы решите обратиться к врачу.

Закаливание, физическая активность, правильное питание – все это станет хорошей профилактикой. Старайтесь хорошо высыпаться. Можно добавлять в чай ромашку, мяту, заваривать шиповник, или прибегнуть к другим успокаивающим и расслабляющим средствам. Также лучше отказаться от алкоголя, ограничить количество кофе, чая и других стимуляторов.

Изменение высоты

Местный шторм над Снайфелльсйёкюдлем ( Исландия ), демонстрирующий облака, сформированные на горе орографическим подъемником.

Изменение атмосферного давления с высотой, рассчитанное для 15 ° C и относительной влажности 0%.

Эта пластиковая бутылка была запечатана на высоте примерно 14000 футов (4300 м) и была раздавлена ​​повышением атмосферного давления, зафиксированным на высоте 9000 футов (2700 м) и 1000 футов (300 м), когда она была опущена к уровню моря.

Давление на Земле зависит от высоты поверхности; поэтому давление воздуха в горах обычно ниже, чем давление на уровне моря. Давление плавно меняется от поверхности Земли до вершины мезосферы . Хотя давление меняется в зависимости от погоды, НАСА рассчитало усредненные условия для всех частей Земли круглый год. С увеличением высоты атмосферное давление падает. Можно рассчитать атмосферное давление на заданной высоте. Температура и влажность также влияют на атмосферное давление. Давление пропорционально температуре и обратно пропорционально влажности. И необходимо знать и то, и другое, чтобы вычислить точную цифру. График справавыше был разработан для температуры 15 ° C и относительной влажности 0%.

На малых высотах над уровнем моря давление снижается примерно на 1,2 кПа (12 гПа) на каждые 100 метров. Для больших высот в тропосфере следующее уравнение ( барометрическая формула ) связывает атмосферное давление p с высотой h :
пзнак равноп⋅(1-L⋅часТ)грамм⋅Mр⋅Lзнак равноп⋅(1-грамм⋅часcп⋅Т)cп⋅Mр≈п⋅exp⁡(-грамм⋅час⋅MТ⋅р){\ displaystyle {\ begin {align} p & = p_ {0} \ cdot \ left (1 — {\ frac {L \ cdot h} {T_ {0}}} \ right) ^ {\ frac {g \ cdot M } {R_ {0} \ cdot L}} \\ & = p_ {0} \ cdot \ left (1 — {\ frac {g \ cdot h} {c _ {\ text {p}} \ cdot T_ {0}) }} \ right) ^ {\ frac {c _ {\ text {p}} \ cdot M} {R_ {0}}} \ приблизительно p_ {0} \ cdot \ exp \ left (- {\ frac {g \ cdot h \ cdot M} {T_ {0} \ cdot R_ {0}}} \ right) \ end {align}}}

где постоянные параметры описаны ниже: