Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Основное уравнение статики



Лекция №5. Атмосферное давление и плотность воздуха.

 

УДК 551.46+551.5(075.3) Кузнецов Ю.М. к.т.н., доцент

кафедры «Судовождения»

 

План

1. Атмосферное давление, единицы измерения.

2. Основные уравнения статики.

3. Приведение давления к уровню моря.

4. Барические системы.

5. Барическая ступень.

6. Карты барической топографии.

7. Плотность воздуха.

8. Измерения атмосферного давления.

 

 

5.1. Атмосферное давление.

 

Давление воздуха – это сила, с которой атмосфера давит на единичную площадку. В каждой точке воздушного пространства оно равно весу вышележащего столба воздуха поперечным сечением 1 см2 и высотой от данного уровня до верхней границы атмосферы. Давление быстро убывает с высотой: на высоте 5,5 км оно в среднем равно половине приземного давления, а на высоте 50 км – одной тысячной.

За нормальное атмосферное давление принимают давление, которое уравновешивается весом ртутного столба высотой 760 мм с основанием 1 см2 при температуре 0° на широте 45° и на уровне моря, где ускорение свободного падения g° = 980,665 см/с2.

В метеорологии пользуются не условными единицами давления (мм рт.ст.), а абсолютными – миллибарами (мбар). Между ними существует следующая связь

1 мм рт.ст. = 1,33 мбар

1 мбар 0,75 мм рт.ст.

760 мм рт.ст. = 1013,25 мбар

 

В международной системе единиц (СИ) за единицу давления принят паскаль(Па) – это давление, вызываемое силой в 1 Н на поверхность площадью 1 м2.

1 мбар = 100 Па

760 мбар = 1013,25 гектопаскаль

 

Основное уравнение статики

Атмосфера находится в постоянном движении по отношению к земной поверхности, состояние покоя наблюдается редко, лишь в том случае, когда горизонтальная составляющая градиента давления равна нулю, а вертикальная составляющая градиента давления уравновешивается силой тяжести воздуха

 

Р = ρgdz × 1 см2 (5.1)

 

Уравнение, описывающее изменение атмосферного давления dP с высотой dz в предположении статического равновесия, называется уравнением статики атмосферы

 

= ρg (5.2)

или dP = ρgdz (5.3)

 

где – вертикальная составляющая градиента давления;

ρ – плотность воздуха;

g – ускорение свободного падения.

 

Из уравнения (5.2) можно сделать следующие важные выводы:

a) В атмосфере давление всегда падает с увеличением высоты, т.е. dP < 0, т.к. в правой части уравнения произведение состоит только из положительных множителей (ρgdz > 0).

б) Атмосферное давление на каждом уровне представляет собой вес столба воздуха с поперечным сечением 1 см2 высотой от данного уровня до верхней границы атмосферы.

Действительно, проигнорировав уравнение (5.2) в пределах от Z, где давление равно P, до Za, где давление равно нулю (на верхней границе), получим

 

= или P = ρg(Za – Z) (5.4)

в) Чем выше расположен уровень, тем меньше величина падения давления при подъеме на одну и ту же высоту. Это объясняется тем, что входящая в уровнение статики (5.3) плотность ρ убывает с увеличением высоты, поэтому уменьшается и величина dP.

Основное уровнение статики атмосферы, вычисленное при различных условиях, даёт ряд так называемых барометрических формул (Табл.5.1)

Табл.5.1