Oro slėgio mechanika

Oro slėgis, atmosferos slėgis arba barometrinis slėgis - tai slėgis, kurį paviršiuje veikia svoris oro masė (ir jo molekulės) virš jo.

Oro slėgis yra sudėtinga sąvoka. Kaip kažkas nematomo gali turėti masę ir svorį? Oras turi masę, nes yra sudarytas iš a dujų mišinys kurie turi masę. Sudėkite visų šių sausą orą sudarančių dujų (deguonies, azoto, anglies dioksido, vandenilio ir kitų) svorį ir gausite sauso oro masę.

Sauso oro molekulinė masė arba molinė masė yra 28,97 gramo vienam moliui. Nors tai nėra labai daug, tipinę oro masę sudaro nepaprastai daug oro molekulių. Taigi jūs galite pradėti suprasti, kaip oras gali turėti didelę masę, kai visų molekulių masės yra sudedamos.

Taigi koks yra ryšys tarp molekulių ir oro slėgio? Jei oro molekulių skaičius virš srities padidėja, toje srityje yra daugiau molekulių, kurios daro spaudimą, ir padidėja jo bendras atmosferos slėgis. Tai, ką mes vadiname aukštas spaudimas. Taip pat, jei virš srities yra mažiau oro molekulių, atmosferos slėgis mažėja. Tai vadinama žemas spaudimas.

Oro slėgis visoje žemėje nėra vienodas. Jis svyruoja nuo 980 iki 1050 milibarų ir keičiasi atsižvelgiant į aukštį. Kuo didesnis aukštis, tuo mažesnis oro slėgis. Taip yra todėl, kad oro molekulių skaičius mažėja didesniame aukštyje, taigi mažėja oro tankis ir oro slėgis. Oro slėgis yra didžiausias jūros lygyje, kur oro tankis yra didžiausias.

Yra 5 pagrindai apie oro slėgį:

• Jis didėja didėjant oro tankiui ir mažėja mažėjant oro tankiui.
• Jis didėja, kai temperatūra auga, ir mažėja, kai temperatūra vėsta.
• Jis padidėja mažesniame aukštyje ir sumažėja didesniame aukštyje.
• Oras juda iš aukšto slėgio į žemą slėgį.
• Oro slėgis matuojamas orų matuokliu, žinomu kaip barometras. (Štai kodėl jis taip pat kartais vadinamas „barometriniu slėgiu“)

A barometras naudojamas atmosferos slėgiui matuoti vienetais, vadinamais atmosfera arba milibrais. Seniausias barometro tipas yra gyvsidabrio barometer. Šis instrumentas matuoja gyvsidabrį, kai jis kyla arba mažėja barometro stikliniame vamzdyje. Kadangi atmosferos slėgis iš esmės yra oro masė atmosfera virš rezervuaro, gyvsidabrio lygis barometre toliau keisis, kol gyvsidabrio svoris stikliniame vamzdyje bus tiksliai lygus oro svoriui virš rezervuaro. Kai abu nustoja judėti ir yra subalansuoti, slėgis užregistruojamas vertikalioje kolonoje "nuskaičius" gyvsidabrio aukščio vertę.

Jei gyvsidabrio svoris yra mažesnis už atmosferos slėgį, gyvsidabrio lygis stikliniame vamzdyje pakils (aukštas slėgis). Aukšto slėgio vietose oras į žemės paviršių slenka greičiau, nei gali ištekėti į aplinkinius rajonus. Didėjant oro molekulių skaičiui virš paviršiaus, yra daugiau molekulių, kurios tame paviršiuje gali panaudoti jėgą. Padidėjus oro svoriui virš rezervuaro, gyvsidabrio lygis pakyla į aukštesnį lygį.

Jei gyvsidabrio svoris yra didesnis nei atmosferos slėgis, gyvsidabrio lygis kris (žemas slėgis). Į žemo slėgio zonos, oras nuo žemės paviršiaus kyla greičiau nei jį gali pakeisti oras, patenkantis iš aplinkinių teritorijų. Kadangi oro molekulių skaičius virš ploto mažėja, yra mažiau molekulių, turinčių jėgos ant to paviršiaus. Sumažinus oro svorį virš rezervuaro, gyvsidabrio lygis nukrenta iki žemesnio lygio.

Kiti barometrų tipai apima aneroidinius ir skaitmeninius barometrus. Aneroidiniai barometrai juose nėra gyvsidabrio ar jokio kito skysčio, tačiau jie turi sandarią ir oro nepraleidžiančią metalinę kamerą. Kamera išsiplečia arba susitraukia reaguodama į slėgio pokyčius, o rodyklė ant ratuko naudojama slėgio rodmenims nurodyti. Šiuolaikiniai barometrai yra skaitmeniniai ir jie gali tiksliai ir greitai išmatuoti atmosferos slėgį. Šie elektroniniai prietaisai ekrane rodo dabartinius atmosferos slėgio rodmenis.

Atmosferos slėgiui įtaką daro dienos kaitinimasis nuo saulės. Šis šildymas vyksta nevienodai visoje Žemėje, nes kai kurios vietos yra šildomos labiau nei kitos. Kai oras sušyla, jis pakyla ir gali sukelti žemo slėgio sistemą.

Slėgis a žemo slėgio sistema yra žemesnis už orą apylinkėse. Vėjai pūtė žemo slėgio zonai, todėl oras atmosferoje pakilo. Kylančiame ore vandens garai kondensuojasi, sudarydami debesis ir daugeliu atvejų kritulius. Dėl Koriolio efektas, Žemės sukimosi rezultatas, žemo slėgio sistemos vėjai cirkuliuoja prieš laikrodžio rodyklę šiauriniame pusrutulyje ir pagal laikrodžio rodyklę pietiniame pusrutulyje. Žemo slėgio sistemos gali sukelti nestabilų orą ir audras, tokias kaip ciklonai, uraganai ir taifūnai. Paprastai nykščio slėgis yra maždaug 1000 milibarų (29,54 colio gyvsidabrio). Nuo 2016 m. Žemiausias kada nors Žemėje užfiksuotas slėgis buvo 870 mb (25,69 inHg) Typhoon Tip akyje virš Ramiojo vandenyno 1979 m. Spalio 12 d.

Į aukšto slėgio sistemos, oras sistemos centre yra didesniame slėgyje nei aplinkoje esantis oras. Oras šioje sistemoje nuskendo ir pūtė nuo aukšto slėgio. Šis besileidžiantis oras sumažina vandens garų ir debesų susidarymą, sukeldamas lengvą vėją ir stabilų orą. Oro srautas aukšto slėgio sistemoje yra priešingas žemo slėgio sistemai. Oras cirkuliuoja pagal laikrodžio rodyklę šiauriniame pusrutulyje ir prieš laikrodžio rodyklę pietiniame pusrutulyje.

Straipsnį redagavo Regina Bailey

• „Britannica“, Enciklopedijos redaktoriai. "Atmosferos slėgis." Encyclopædia Britannica, „Encyclopædia Britannica, Inc.“, kovo 5 d. 2018 m., Www.britannica.com/science/atmospheric-pressure.
• Nacionalinė geografijos draugija. "Barometras". Nacionalinė geografijos draugija, Spalio 9 d. 2012 m., Www.nationalgeographic.org/encyclopedia/barometer/.
• "Oro slėgio aukštumas ir žemumas". Sauga žiemos metu UCAR mokslo lavinimo centras, scied.ucar.edu/shortcontent/highs-and-lows-air-pressure.