Вес, плотность и давление воздуха

Атмосферное давление — один из самых важных метеороло­гических элементов. От величины и характера распределения его в пространстве зависят многие атмосферные процессы. Давление воздуха в каждой точке земного шара непостоянно. Оно изме­няется почти так же часто, как и температура. Неравномерное изменениеего по площади и во времени приводит к образованию областей низкого и высокого давления, различных воздушных течений, упорядоченных вертикальных перемещений возду­ха и т. п.

Во всех случаях величина атмосферного давления в данной точке определяется весом лежащего над ней столба воздуха от его основания до границы атмосферы. Чем длиннее воздушный столб, тем больше будет и его вес, а следовательно, и давление, которое он оказывает на поверхность своего основания. Вес лю­бого воздушного столба не является постоянным. Он изменяется в зависимости от его плотности и силы тяжести в данном месте. Плотность же воздуха, в свою очередь, изменяется в зависи­мости от температуры, влажности и давления, под воздействием которого воздух находится.

Вес 1 кубического сухого и чистого воздуха при температуре 0° на уровне моря и на широте 45° составляет 1,293 кг. Вес такого же объема влажного воздуха при тех же условиях будет мень­ше, так как водяной пар, как известно, легче сухого воздуха. Ес­тественно, чем больше количество водяного пара в атмосфере, тем воздух будет легче.

Что же касается влияния температуры на плотность воздуха, то она сказывается на ней в обратной зависимости: чем ниже температура, тем больше плотность, и наоборот.

Формула показывает, что плотность сухого воздуха пря­мо пропорциональна атмосферному давлению и обратно пропор­циональна его температуре. Плотность же влажного воздуха по сравнению с плотностью сухого, будет тем меньше, чем больше упругость водяного пара.

Плотность воздуха с высотой резко убывает, несмотря на обычное понижение температуры (0°,6/100 м) и уменьшение влажности, должны была бы увеличивать плотность. Это происходит потому, что одновре­менно с понижением температуры и влажности с высотой наблю­дается и падение давления, которое оказывает значительно большее влияние на изменение плотности воздуха, чем понижение температуры и влажности.

Наблюдения и расчеты показывают, что если на уровне моря вес 1 мл воздуха составляет около 1300 г, то на высоте 12 км— только 319 г (в 4 раза меньше), на 25 км — 43 г, а на высоте 40 км — весго лишь 4 г.

В целом же вся атмосфера своим весом оказывает на земную поверхность огромное давление: в среднем на 1 см2 1,033 кг, на 1 м2 — около 10,3 т, а на всю поверхность Земли — 5,3 х 1015 т.