Давление создается молекулами жидкого газа в воздухе, и оно распространяется во всех направлениях. Примечательно, что на Земле оно существует как нисходящее давление, оказываемое на землю, что делает его относительно простым для измерения.
Барометрическое давление больше, когда молекулы воздуха сконцентрированы более плотно. Давление ослабевает, когда молекулы более разнесены. Таким образом, барометрическое давление на уровне моря неизменно выше, чем на высоте гор, где разница заключается в том, что воздух "тоньше" и менее плотный в отношении молекулярных частиц. Однако атмосферное давление на уровне моря может быть и довольно низким, особенно во время сильных бурь, таких как ураганы.
Ученые обычно измеряют барометрическое давление и колебания барометрического давления с помощью стандартной единицы, называемой атмосферой (атм). Другие преобразования включают:
1 атм = 760 миллиметров ртути (мм рт. ст.)
1 атм = 1 013,25 миллибара (мбар)
1 атм = 101 325 паскалей (Па)
1 атм = 1 013,25 гектопаскалей (гПа).
Все эти единицы описывают, какое давление оказывают молекулы воздуха на окружающие предметы. Давление напрямую связано с плотностью: Когда концентрация частиц становится плотнее, давление возрастает, а когда частицы становятся менее плотными, давление уменьшается. Таким образом, более плотный воздух дает более высокие значения барометрического давления.
Барометр, для чего служит прибор?
Барометр - это научный прибор, предназначенный для измерения барометрического давления. Барометры в том виде, в котором мы их знаем, появились в 1643 году, когда итальянский изобретатель Эванджелиста Торричелли измерил давление воздуха с помощью стеклянной трубки, наполненной ртутью и открытой на конце, направленном вниз. Сама трубка находилась в резервуаре, наполненном еще большим количеством ртути.
Устройство Торричелли и те, которые появились после него) измеряет давление воздуха на основе уровня ртути. Когда воздух давит вниз на бассейн с ртутью, сила выталкивает часть ртути выше в стеклянной трубке. Когда давление падает, силы, толкающие ртуть вверх по трубке, уменьшаются, и, следовательно, ее уровень падает.
Сегодня ученые и метеорологи могут измерять атмосферное давление без ртутного барометра. Вместо этого они используют емкостные датчики давления, которые могут определять изменения давления, отслеживая колебания электрической емкости, или способности собирать и накапливать энергию в виде электрического заряда. Эти устройства используются для определения давления воздуха в самых разных областях, от промышленного производства до авиации и метеорологии. Несмотря на это, старые добрые барометры на основе ртути продолжают регулярно использоваться.
На протяжении веков люди использовали барометры и показатели барометрического давления для предсказания погоды. Общее правило барометрического давления просто: высокое давление обычно предвещает жаркую, сухую погоду, а низкое давление - прохладную, влажную погоду. Вот почему:
Высокое давление означает, что атмосфера заполнена тяжелым, плотным воздухом. Этот плотный воздух отталкивает воздух, находящийся ближе к поверхности, включая облака, содержащие влагу. Как правило, высокое давление приводит к очень чистому небу, что позволяет солнцу проникать сквозь него и нагревать поверхность Земли.
Низкое давление означает, что приземный воздух может двигаться вверх. В области с низким атмосферным давлением ничто не мешает приземному воздуху подниматься вверх и образовывать облака. Эти облака блокируют солнечный свет и часто выделяют влагу в виде дождя и снега. Низкое давление может также формировать сильные ветры, поскольку воздух на уровне поверхности движется свободно. Когда над океаном образуется область исключительно низкого давления, она иногда может породить ураган.
Стандартное барометрическое давление на уровне моря составляет 1 013 миллибар ртутного столба (также измеряется как 1 атмосфера. В целом, нормальный диапазон барометрического давления составляет от 965 миллибар до 1040 миллибар ртутного столба.
Метеорологи наблюдали экстремальные значения барометрического давления, которые выходили далеко за пределы этого нормального диапазона. В декабре 1968 года в Сибири барометр зафиксировал давление 1084 миллибара ртутного столба. Это показание, полученное во время чрезвычайно холодной и сухой погоды, считается самым высоким барометрическим давлением из когда-либо зарегистрированных.
С другой стороны, в октябре 1979 года тайфун над Тихим океаном вызвал потрясающе низкое барометрическое давление - 877 миллибар ртутного столба. Действительно, почти все самые низкие показания барометрического давления в мире были получены при измерении ураганов, циклонов и тайфунов. Для точности измерений, это показания самого низкого давления на уровне моря. Экстремально низкие показатели давления наблюдались и высоко в горах, где плотность воздуха гораздо ниже.