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 їх організми пристосовані до нього біологічно.

Між тим подібне газоподібний хмара насправді має чималу вагу. Воно утримується силою тяжіння планети, завдяки чому не випаровується у безкрайній космос, тягнучись угору на тисячу кілометрів. І це значить, 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

В Регенсбурзі в 1654 році Отто фон Геріке продемонстрував імператору Фердинанду III і своїм ученим побратимам видовищний досвід. Німецький фізик взяв два мідних порожнистих півкулі, невеликих за розміром (у діаметрі близько 35,6 см). Потім щільно притиснув їх один до одного, з’єднавши шкіряним кільцем, і відкачав повітря зсередини за допомогою вставний 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 кожної сторони утворилася сфери.

Цей експеримент продемонстрував світові дію на навколишні предмети тиску. Саме ця сила настільки стиснув 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 простіше, якщо б з точністю виявилися відомі щільність повітря і висота повітряної оболонки. Але в XVII столітті вчені ще не могли знати подібні речі. Однак чудово впоралися із зазначеної завданням. І це вперше зробив учень Галілея – італієць Торрічеллі.

Дивіться також:  Розвиваюча функція навчання: мета, основні принципи

Він взяв метрової довжини скляну трубку і наповнив ртуттю, попередньо запаяв один з кінців. А відкриту частину опустив в посудину з тією ж речовиною. При цьому частина ртуті з трубки кинулася вниз. Однак, не вилилася вся. А висота залишився стовпчика склала близько 760 мм. Саме цей досвід дозволив згодом легко розрахувати: скільки Паскалів в одній атмосфері. Це число приблизно становить 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 магдебургскими півкулями красномовно показав, що б відбувалося, якщо б газ не мав властивості проникати практично скрізь. У утворилася сфері було штучно створено безповітряний простір. Внаслідок чого вона і виявилася надзвичайно міцна і нероздільне, сдавливаемая з усіх боків однією атмосферою, в Паскалях величина тиску якій, як нам уже відомо, досить значна.

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

Знаючи це, Торрічеллі виміряв тиск, що створюється однією атмосферою. 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), іменем якого і названо одиниці вимірювання 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.

Дивіться також:  Напасти, це що таке? Значення слова, синоніми

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 дорівнює 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 вважається значущим при її прогнозах. Наприклад, чим вище тиск улітку, тим більше ймовірність того, що в цей день сонце порадує своїми променями і не буде опадів.