Тиск повітряної оболонки землі: одна атмосфера в паскалях

Всі живі істоти на Землі не помічають тиску, який чинить на них грандіозна повітряна оболонка нашої планети. Причина в тому, що вони з самого народження звикли до впливу на них атмосфери, а організми їх пристосовані до нього біологічно.

Між тим подібне газоподібне хмара насправді має чималу вагу. Воно утримується силою тяжіння планети, завдяки чому не випаровується в безкрайній космос, простягаючись вгору на тисячу кілометрів. І це означає, що повітряна оболонка чинить тиск на все, що знаходиться на поверхні земної кулі. Скільки ж становить одна атмосфера в Паскалях? Висловити тиск повітря в цифрах вченим вдалося ще в XVII столітті.

Атмосферний тиск

У Регенсбурзі в 1654 році Отто фон Геріке продемонстрував імператору Фердинанду III і своїм вченим побратимам видовищний досвід. Німецький фізик взяв два мідних порожнистих півкулі, невеликих за величиною (в діаметрі близько 35,6 см). Потім щільно притиснув їх один до одного, з`єднавши шкіряним кільцем, і відкачав повітря зсередини за допомогою вставної трубки і насоса. Після чого півкулі неможливо було роз`єднати. Більш того, це не змогли зробити шістнадцять коней, прив`язаних до залізних кілець з двох кінців з кожного боку утворилася сфери.

Цей експеримент продемонстрував світу дію на навколишні предмети тиску. Саме ця сила настільки здавила обидві частини сфери. А значить, величина її воістину вражаюча. Через два роки чудовий досвід був повторений в Магдебурзі. Там сферу намагалися розірвати вже 24 коні, але з тим же успіхом. Зазначені півкулі, використовувані під час експерименту, увійшли в історію під назвою магдебурзьких. Вони досі зберігаються в німецькому музеї.

Одна атмосфера в Паскалях

Як розрахувати тиск газоподібної мантії планети? Не було б нічого простішого, якби з точністю виявилися відомі щільність повітря і висота повітряної оболонки. Але в XVII столітті вчені ще не могли знати подібні речі. Однак прекрасно впоралися із зазначеним завданням. І це вперше зробив учень Галілея-італієць Торрічеллі.

Він взяв метрової довжини скляну трубку і наповнив ртуттю, попередньо запаявши один з кінців. А відкриту частину опустив у посудину з тією ж речовиною. При цьому частина ртуті з трубки кинулася вниз. Однак, вилилася не вся. А висота залишився стовпчика склала близько 760 мм. Саме цей досвід дозволив згодом легко розрахувати: скільки паскалів в одній атмосфері. Це число приблизно 101 300 Па. Саме така величина нормального атмосферного тиску.

Пояснення досвіду Торрічеллі

Тиск атмосфери надає дію на всі земні тіла. Але воно непомітно, тому що врівноважується дією повітря, що знаходиться в самих предметах і живих організмах. Експеримент з магдебурзькими півкулями красномовно показав, що б відбувалося, якби газ не мав властивості проникати практично скрізь. В утвореній сфері було штучно створено безповітряний простір. Внаслідок чого вона і виявилася надзвичайно міцна і нероздільна, що здавлюється з усіх боків однією атмосферою, в Паскалях величина тиску якої, як нам вже відомо, дуже значна.

Ці ж закони закладені в основу дії насосів. В утворене безповітряний простір спрямовується рідина. Вона піднімається до тих самих пір поки існуючі тиск повітря і речовини не врівноважать один одного. А висота стовпчика залежить від щільності рідини.

Знаючи це, Торрічеллі виміряв тиск, який створює одна атмосфера. У Паскалі цю величину він перевести, звичайно ж, ще не міг. Це зробили пізніше. А тому він виміряв її в міліметрах ртутного стовпа. Відомо, що в подібних одиницях атмосферний тиск прийнято вимірювати і в наш час.

Як перевести атмосфери в Паскалі

Француз Блез Паскаль (його портрет трохи вище), ім`ям якого і названі одиниці виміру тиску, дізнавшись про експерименти Торрічеллі, повторив подібні досліди на різних висотах, використовуючи, крім ртуті, воду та інші рідини. І цим остаточно довів наявність і дію атмосферного тиску на земні тіла і речовини, хоча сумніваються в ті часи було багато.

Нижче показано, як тиск в атмосферах перевести в Паскалі і в інші одиниці виміру.

Ця величина не постійна і залежить від багатьох показників. Перш за все, від висоти над рівнем моря. Як довів Паскаль, чим вище піднімаєшся на вершину гори, тим тиск стає менше. Це легко пояснити. Адже глибина повітряної оболонки зменшується, як і її щільність. І вже на висоті приблизно рівній 5,5 км показники тиску вдвічі знижуються. А якщо піднятися на 11 км, то ця величина зменшиться в чотири рази.

Крім того, атмосферний тиск залежить від погоди. Тому-то цей показник і вважається значущим при її прогнозах. Наприклад, чим вище тиск влітку, тим більша ймовірність того, що в цей день сонце порадує своїми променями і не буде опадів.