Chi ha misurato la pressione atmosferica? Pressione atmosferica

Questa pressione è chiamata pressione atmosferica. Quanto è grande?

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La pressione atmosferica è la forza con cui l'aria che ci circonda preme sulla superficie terrestre. La prima persona a misurarlo è stato uno studente Galileo Galilei Evangelista Torricelli. Nel 1643, insieme al collega Vincenzo Viviani, condusse un semplice esperimento.

Esperienza Torricelliana

Come è riuscito a determinare la pressione atmosferica? Prendendo un tubo lungo un metro sigillato a un'estremità, Torricelli vi versò del mercurio, chiuse il foro con un dito e, capovolgendolo, lo calò in una ciotola piena anch'essa di mercurio. Allo stesso tempo, parte del mercurio fuoriuscì dal tubo. La colonnina di mercurio si è fermata a 760 mm. dal livello superficiale del mercurio nella ciotola.

È interessante notare che il risultato dell'esperimento non dipendeva dal diametro, dall'inclinazione o dalla forma del tubo: il mercurio si fermava sempre allo stesso livello. Tuttavia, se il tempo cambiava improvvisamente (e la pressione atmosferica diminuiva o aumentava), la colonna di mercurio scendeva o saliva di qualche millimetro.

Da allora la pressione atmosferica viene misurata in millimetri. mercurio, e la pressione è 760 mm. rt. Arte. è considerata pari a 1 atmosfera e si chiama pressione normale. È così che è stato creato il primo barometro, un dispositivo di misurazione pressione atmosferica.

Altri modi per misurare la pressione atmosferica

Il mercurio non è l'unico liquido che può essere utilizzato per misurare la pressione atmosferica. Molti scienziati dentro tempi diversi costruirono barometri ad acqua, ma poiché l'acqua è molto più leggera del mercurio, i loro tubi raggiungevano un'altezza fino a 10 m Inoltre, l'acqua si trasformava in ghiaccio già a 0 ° C, il che creava alcuni inconvenienti.

I moderni barometri a mercurio utilizzano il principio di Torricelli, ma sono un po' più complicati. Ad esempio, un barometro a sifone è un lungo tubo di vetro piegato a sifone e riempito di mercurio. L'estremità lunga del tubo è sigillata, l'estremità corta è aperta. Un piccolo peso galleggia sulla superficie aperta del mercurio, bilanciato da un contrappeso. Quando la pressione atmosferica cambia, il mercurio si muove trascinando con sé il galleggiante che, a sua volta, mette in moto il contrappeso collegato alla freccia.

I barometri a mercurio vengono utilizzati nei laboratori fissi e nelle stazioni meteorologiche. Sono molto precisi, ma piuttosto ingombranti, quindi a casa o condizioni del campo la pressione atmosferica viene misurata utilizzando un barometro privo di liquidi o un barometro aneroide.

Come funziona un barometro aneroide?

In un barometro privo di liquidi, le fluttuazioni della pressione atmosferica vengono rilevate da una piccola scatola metallica rotonda con aria rarefatta all'interno. La scatola aneroide ha una sottile parete di membrana ondulata, che viene tirata indietro da una piccola molla. La membrana si piega verso l'esterno quando la pressione atmosferica diminuisce e preme verso l'interno quando aumenta. Questi movimenti causano deviazioni della freccia che si muove lungo una scala speciale. La scala di un barometro aneroide è allineata con quella di un barometro a mercurio, ma è comunque considerato uno strumento meno preciso, poiché con il tempo la molla e la membrana perdono la loro elasticità.

La pressione atmosferica è una delle più importanti caratteristiche climatiche che hanno un impatto sugli esseri umani. Contribuisce alla formazione di cicloni e anticicloni e provoca lo sviluppo di malattie cardiovascolari nelle persone. La prova che l'aria ha un peso è stata ottenuta già nel XVII secolo e da allora il processo di studio delle sue vibrazioni è stato uno dei processi centrali per i meteorologi;

Cos'è l'atmosfera

La parola "atmosfera" ha Origine greca, letteralmente è tradotto come "vapore" e "palla". Questo è un guscio di gas attorno al pianeta, che ruota con esso e forma un unico corpo cosmico. Si estende da crosta terrestre, penetrando nell'idrosfera e terminando nell'esosfera, sfociando gradualmente nello spazio interplanetario.

L'atmosfera di un pianeta è il suo elemento più importante, garantendo la possibilità della vita sulla Terra. Contiene necessario per una persona ossigeno, gli indicatori meteorologici dipendono da questo. I confini dell'atmosfera sono molto arbitrari. È generalmente accettato che inizino a una distanza di circa 1000 chilometri dalla superficie terrestre e poi, a una distanza di altri 300 chilometri, si spostino dolcemente nello spazio interplanetario. Secondo le teorie seguite dalla NASA, questo guscio di gas termina ad un'altitudine di circa 100 chilometri.

È nato a seguito di eruzioni vulcaniche e dell'evaporazione di sostanze nei corpi cosmici che cadono sul pianeta. Oggi è costituito da azoto, ossigeno, argon e altri gas.

Storia della scoperta della pressione atmosferica

Fino al XVII secolo, l'umanità non pensava se l'aria avesse massa. Non c'era idea di cosa fosse la pressione atmosferica. Quando però il Duca di Toscana decise di dotare di fontane i famosi giardini fiorentini, il suo progetto fallì miseramente. L'altezza della colonna d'acqua non superava i 10 metri, il che contraddiceva tutte le idee dell'epoca sulle leggi della natura. È qui che inizia la storia della scoperta della pressione atmosferica.

Uno studente di Galileo, il fisico e matematico italiano Evangelista Torricelli, iniziò a studiare questo fenomeno. Utilizzando esperimenti su un elemento più pesante, il mercurio, pochi anni dopo riuscì a dimostrare che l'aria ha un peso. Creò il primo vuoto in laboratorio e sviluppò il primo barometro. Torricelli immaginò un tubo di vetro pieno di mercurio, nel quale, sotto l'influenza della pressione, rimaneva una quantità di sostanza tale da equalizzare la pressione atmosferica. Per il mercurio l'altezza della colonna era di 760 mm. Per l'acqua - 10,3 metri, questa è esattamente l'altezza alla quale si innalzavano le fontane nei giardini di Firenze. È stato lui a scoprire per l'umanità cos'è la pressione atmosferica e come influisce sulla vita umana. in suo onore il tubo venne denominato “Vuoto Torricelli”.

Perché e come risultato viene creata la pressione atmosferica

Uno degli strumenti chiave della meteorologia è lo studio del movimento e del movimento delle masse d'aria. Grazie a questo, puoi avere un'idea di cosa provoca la pressione atmosferica. Dopo che è stato dimostrato che l'aria ha un peso, è diventato chiaro che, come qualsiasi altro corpo sul pianeta, è soggetto alla gravità. Questo è ciò che provoca la comparsa della pressione quando l'atmosfera è sotto l'influenza della gravità. La pressione atmosferica può fluttuare a causa delle differenze nella massa d'aria in diverse aree.

Dove c'è più aria, è più alta. In uno spazio rarefatto si osserva una diminuzione della pressione atmosferica. La ragione del cambiamento risiede nella sua temperatura. Non è riscaldato dai raggi del sole, ma dalla superficie della Terra. Quando viene riscaldata, l'aria diventa più leggera e sale verso l'alto, mentre le masse d'aria raffreddate scendono, creando una costante, movimento continuo Ciascuno di questi flussi ha una pressione atmosferica diversa, che provoca la comparsa di venti sulla superficie del nostro pianeta.

Influenza sul tempo

La pressione atmosferica è uno dei termini chiave in meteorologia. Il tempo sulla Terra si forma a causa dell'influenza di cicloni e anticicloni, che si formano sotto l'influenza dei cambiamenti di pressione nell'involucro gassoso del pianeta. Gli anticicloni sono caratterizzati da velocità elevate (fino a 800 mm Hg e oltre) e bassa velocità movimenti, mentre i cicloni sono aree con tassi più bassi e ad alta velocità. Tornado, uragani e tornado si formano anche a causa di improvvisi cambiamenti della pressione atmosferica: all'interno del tornado cade rapidamente, raggiungendo i 560 mm Hg.

Il movimento dell'aria provoca cambiamenti nelle condizioni meteorologiche. I venti che si verificano tra aree con diversi livelli di pressione spostano i cicloni e gli anticicloni, a seguito dei quali si crea pressione atmosferica, formando determinati condizioni meteorologiche. Questi movimenti sono raramente sistematici e sono molto difficili da prevedere. Nelle aree in cui l’alta e la bassa pressione atmosferica si scontrano, le condizioni climatiche cambiano.

Indicatori standard

La media dentro condizioni ideali il livello considerato è 760 mmHg. Il livello di pressione cambia con l'altitudine: nelle pianure o nelle zone situate sotto il livello del mare, la pressione sarà più elevata alle altitudini dove l'aria è rarefatta, al contrario, i suoi indicatori diminuiscono di 1 mm di mercurio ad ogni chilometro;

Bassa pressione atmosferica

Diminuisce con l'aumentare dell'altitudine a causa della distanza dalla superficie terrestre. Nel primo caso, questo processo è spiegato da una diminuzione dell'influenza delle forze gravitazionali.

Riscaldati dalla Terra, i gas che compongono l'aria si espandono, la loro massa diventa più leggera e salgono a livelli più alti. Il movimento avviene fino a quando le masse d'aria vicine diventano meno dense, quindi l'aria si diffonde ai lati e la pressione si stabilizza.

I tropici sono considerati aree tradizionali con pressione atmosferica più bassa. Nelle zone equatoriali c'è sempre bassa pressione. Tuttavia, le zone con livelli alti e bassi sono distribuite in modo non uniforme sulla Terra: nella stessa latitudine geografica possono esserci aree con livelli diversi.

Aumento della pressione atmosferica

Maggior parte alto livello sulla Terra si osserva ai Poli Sud e Nord. Ciò è spiegato dal fatto che l'aria sopra una superficie fredda diventa fredda e densa, la sua massa aumenta, quindi è attratta più fortemente dalla superficie dalla gravità. Scende e lo spazio sopra di esso si riempie di calore masse d'aria, a seguito della quale la pressione atmosferica viene creata ad un livello maggiore.

Impatto sugli esseri umani

Gli indicatori normali caratteristici dell’area di residenza di una persona non dovrebbero avere alcun impatto sul suo benessere. Allo stesso tempo, la pressione atmosferica e la vita sulla Terra sono indissolubilmente legate. Il suo cambiamento - aumento o diminuzione - può innescare lo sviluppo di malattie cardiovascolari nelle persone con pressione alta. Una persona può provare dolore nell'area del cuore, attacchi di mal di testa senza causa e riduzione delle prestazioni.

Per le persone che soffrono di malattie respiratorie, gli anticicloni che portano la pressione alta possono diventare pericolosi. L'aria scende e diventa più densa e aumenta la concentrazione di sostanze nocive.

Durante le fluttuazioni della pressione atmosferica, l'immunità delle persone e il livello dei leucociti nel sangue diminuiscono, quindi non è consigliabile affaticare il corpo fisicamente o intellettualmente in questi giorni.

Atmosfera circostante globo, esercita una pressione sulla superficie terrestre e su tutti gli oggetti situati al di sopra del suolo. In un'atmosfera di riposo, la pressione in ogni punto è uguale al peso della colonna d'aria sovrastante, che si estende fino alla periferia esterna dell'atmosfera e ha una sezione trasversale di 1 cm 2.

La pressione atmosferica è stata misurata per la prima volta da uno scienziato italiano Evangelista Torricelli nel 1644. Il dispositivo è un tubo a forma di U lungo circa 1 m, sigillato a un'estremità e riempito di mercurio. Poiché non c'è aria nella parte superiore del tubo, la pressione del mercurio nel tubo viene creata solo dal peso della colonna di mercurio nel tubo. Pertanto, la pressione atmosferica è uguale alla pressione della colonna di mercurio nel tubo e l'altezza di questa colonna dipende dalla pressione atmosferica dell'aria circostante: maggiore è la pressione atmosferica, più alta è la colonna di mercurio nel tubo e, quindi, l'altezza di questa colonna può essere utilizzata per misurare la pressione atmosferica.

La pressione atmosferica normale (al livello del mare) è 760 mmHg (mmHg) a 0°C. Se la pressione atmosferica è, ad esempio, 780 mm Hg. Art., ciò significa che l'aria produce la stessa pressione di quella prodotta da una colonna di mercurio verticale alta 780 mm.

Osservando giorno dopo giorno l'altezza della colonna di mercurio nel tubo, Torricelli scoprì che questa altezza stava cambiando e che i cambiamenti nella pressione atmosferica erano in qualche modo legati ai cambiamenti del tempo. Attaccando una scala verticale accanto al tubo, Torricelli ottenne un semplice dispositivo per misurare la pressione atmosferica: un barometro. Successivamente, la pressione è stata misurata utilizzando un barometro aneroide ("senza liquido"), che non utilizza mercurio, e la pressione viene misurata utilizzando una molla metallica. In pratica, prima di effettuare le letture, è necessario picchiettare leggermente con il dito sul vetro dell'apparecchio per vincere l'attrito nella trasmissione a leva.

Basato su un tubo Torricelli Barometro a tazza della stazione, che oggi è lo strumento principale per misurare la pressione atmosferica nelle stazioni meteorologiche. È costituito da un tubo barometrico del diametro di circa 8 mm e della lunghezza di circa 80 cm, abbassato con l'estremità libera in una tazza barometrica. L'intero tubo barometrico è racchiuso in un telaio di ottone, nella cui parte superiore è ricavata una sezione verticale per osservare il menisco della colonnina di mercurio.

A parità di pressione atmosferica, l'altezza della colonna di mercurio dipende dalla temperatura e dall'accelerazione di gravità, che varia leggermente a seconda della latitudine e dell'altitudine. Per escludere la dipendenza dell'altezza della colonna di mercurio nel barometro da questi parametri, l'altezza misurata viene ridotta alla temperatura di 0 ° C e l'accelerazione di gravità al livello del mare ad una latitudine di 45 ° e, introducendo un valore strumentale correzione, si ottiene la pressione alla stazione.

Secondo sistema internazionale unità (sistema SI) l'unità di base per misurare la pressione atmosferica è l'ettopascal (hPa), tuttavia, al servizio di numerose organizzazioni è consentito utilizzare le vecchie unità: millibar (mb) e millimetro di mercurio (mm Hg) .

1mb = 1hPa; 1mmHg = 1,333224 hPa

Si chiama la distribuzione spaziale della pressione atmosferica campo di pressione. Il campo di pressione può essere rappresentato visivamente utilizzando superfici in tutti i punti in cui la pressione è la stessa. Tali superfici sono chiamate isobariche. Per avere un'idea chiara della distribuzione della pressione su superficie terrestre costruire mappe delle isobare al livello del mare. Per farlo mappa geografica mostrano la pressione atmosferica misurata nelle stazioni meteorologiche e normalizzata al livello del mare. Quindi i punti con la stessa pressione sono collegati da linee curve lisce. Aree di isobare chiuse con ipertensione al centro sono chiamati massimi di pressione o anticicloni e aree di isobare chiuse con bassa pressione sanguigna al centro si chiamano minime bariche o cicloni.

La pressione atmosferica in ogni punto della superficie terrestre non rimane costante. A volte la pressione cambia molto rapidamente nel tempo, a volte rimane quasi invariata per un periodo piuttosto lungo. Nella variazione giornaliera della pressione si rilevano due massimi e due minimi. Le massime si osservano intorno alle 10 e alle 22 ore locali, le minime intorno alle 4 e alle 16 ore. Corso annuale la pressione dipende fortemente dalle condizioni fisiche e geografiche. Questo movimento è più evidente sui continenti che sugli oceani.