Формируются различные циркуляционные области в первую очередь между четырьмя основными широтными поясами атмосферного давления , существование которых в конечном счете и является причиной как приземного, так и высотного распределения ветра.
Один такой пояс низкого давления лежит в районе экватора или около 5° с. ш. Обычно называемый экваториальной зоной затишья, этот пояс точнее именуется внутритропической зоной конвергенции. Среднее за год давление составляет здесь менее 760 мм. Этот пояс охватывает весь земной шар.
Ширина экваториальной зоны затишья может несколько меняться. В этой зоне преобладает сравнительно хорошая погода с частым появлением кучевых облаков и довольно интенсивными . В зоне затишья воздух совершает восходящее движение, как и в случае, когда при неравномерном нагревании воздуха образуется отдельная циркуляционная ячейка. В высоких слоях атмосферы поднявшийся воздух начинает в каждом полушарии оттекать к полюсу и при этом отклоняется , создаваемой вращением Земли. Растекающийся воздух попадает в следующий пояс давления - в субтропический пояс высокого давлени я.
Субтропический пояс высокого давления известен большинству школьников под названием конских широт. Расположенный около 35° с. ш. и 30° ю. ш., этот пояс характеризуется неустойчивыми и исключительно слабыми ветрами. Название «конские широты» связано с эпохой освоения Нового Света. Когда армады кораблей попадали в этих районах в зону штилей, возникала надобность экономить запасы пищи и питьевой воды. По-видимому, при этом приходилось жертвовать лошадьми, которых выбрасывали за борт. Трупы несчастных животных часто оставались плавать на поверхности океана, откуда и появилось название этих мест.
В районе конских широт давление в течение всего года обычно составляет более 760 мм. Это сравнительно высокое давление создается воздухом, опускающимся из высоких слоев атмосферы к земной поверхности и накапливающимся здесь. В северном полушарии в пределах этого пояса есть две области высокого давления. Одна лежит над восточной частью Тихого океана, а другая - над восточной Атлантикой. В северном полушарии области высокого давления, входящие в рассматриваемый пояс, меньше, чем аналогичные области в южном полушарии, где они охватывают обширные районы океанов. Неоднородное распределение давления в этом поясе в северном полушарии создают материки Америка, Африка и Евразия.
Третий пояс давления - очень низкого - находится приблизительно между широтами 60 и 70° в каждом полушарии и называется субполярным минимумом. В южном полушарии пояс низкого давлени я сплошной и расположен над поверхностью океанов. В северном же полушарии он лучше выражен над Тихим океаном - между Аляской и Сибирью, а над Атлантическим океаном - между Гренландией и Норвегией. Над континентами же северного полушария пояс низкого давления разбивается на области, чередующиеся с областями повышенного давления. Рассматриваемый пояс отличается довольно устойчивыми ветрами: воздух в этот пояс втекает в основном с юго-запада или северо-востока. В северном полушарии, например, в пояс субполярного минимума в виде сильного восточного ветра затекает воздух с севера.
Во всех перечисленных поясах давления возникает своя отдельная циркуляционная область, которая переносит воздух от одного такого пояса к соседнему.
Обуславливается весом воздуха. 1 м³ воздуха весит 1,033 кг. На каждый метр поверхности земли приходится давление воздуха силой 10033 кг. Под этим подразумевается столб воздуха высотой от уровня моря до верхних слоев атмосферы. Если сравнить его со столбом воды, то диаметр последнего имел бы высоту всего 10 метров. То есть, атмосферное давление создается собственной массой воздуха. Величина атмосферного давления на единицу площади соответствует массе воздушного столба, находящегося над нею. В результате увеличения воздуха в этом столбе происходит рост давления, а при уменьшении воздуха - падение. Нормальным атмосферным давлением считается давление воздуха при t 0°С на уровне моря на широте 45°. В этом случае атмосфера давит с силой 1,033 кг на каждый 1 см² площади земли. Масса этого воздуха уравновешивается ртутным столбиком высотой 760 мм. На этой взаимосвязи и измеряется атмосферное давление. Оно измеряется в миллиметрах ртутного столба или миллибарах(мб), а так же в гектопаскалях. 1мб = 0,75 мм рт.ст., 1 гПа = 1 мм.
Измерение атмосферного давления.
измеряется с помощью барометров. Они бывают двух типов.
1. Ртутный барометр представляет собой стеклянную трубку, которая запаяна сверху, а открытым концом погружена в металлическую чашу с ртутью. Рядом с трубкой крепится шкала, показывающая изменение давления. На ртуть действует давление воздуха, которое своим весом уравновешивает столбик ртути в стеклянной трубке. Высота ртутного столба меняется при изменении давления.
2. Металлический барометр или анероид представляет собой гофрированную металлическую коробку, которая герметично закрыта. Внутри этой коробки находится разреженный воздух. Изменение давления заставляет колебаться стенки коробки, вдавливаясь или выпячиваясь. Эти колебания системой рычагов заставляют стрелку перемещаться по шкале с делениями.
Самопишущие барометры или барографы предназначены для записи изменений атмосферного давления . Перо улавливает колебание стенок анероидной коробки и чертит линию на ленте барабана, который вращается вокруг своей оси.
Каким бывает атмосферное давление.
Атмосферное давление на земном шаре изменяется в широких пределах. Его минимальная величина - 641,3 мм рт.ст или 854 мб была зарегистрирована над Тихим океаном в урагане "Ненси", а максимальная - 815,85 мм рт.ст. или 1087 мб в Туруханске зимой.
Давление воздуха на земную поверхность изменяется с высотой. Среднее значение атмосферного давления над уровнем моря - 1013 мб или 760 мм рт.ст. Чем больше высота, тем меньше атмосферное давление, так как воздух становится все более разреженным. В нижнем слое тропосферы до высоты 10 м оно снижается на 1 мм рт.ст. на каждые 10 м или на 1 мб на каждые 8 метров. На высоте 5 км оно меньше в 2 раза, 15 км - в 8 раз, 20 км - в 18 раз.
В связи с перемещением воздуха, изменением температуры, сменой времени года атмосферное давление постоянно меняется. Дважды за сутки, утром и вечером, оно повышается и столько же раз понижается, после полуночи и после полудня. В течение года из-за холодного и уплотненного воздуха зимой атмосферное давление имеет максимальную величину, а летом - минимальную.
Постоянно меняется и распределяется по поверхности земли зонально. Это происходит из-за неравномерного прогревания Солнцем земной поверхности. На изменение давления влияет перемещение воздуха. Там, где воздуха становится больше, давление высокое, а там, откуда воздух уходит - низкое. Воздух, прогревшись от поверхности, поднимается вверх и давление на поверхность понижается. На высоте воздух начинает охлаждаться, уплотняется и опускается на близлежащие холодные участки. Там возрастает атмосферное давление. Следовательно, изменение давления обуславливается перемещением воздуха в результате его нагревания и охлаждения от земной поверхности.
Атмосферное давление в экваториальной зоне постоянно понижено, а в тропических широтах - повышено. Это происходит из-за постоянно высоких температур воздуха на экваторе. Нагретый воздух поднимается и уходит в сторону тропиков. В Арктике и Антарктике поверхность земли всегда холодная, а атмосферное давление повышено. Его обуславливает воздух, который приходит из умеренных широт. В свою очередь в умеренных широтах из-за оттока воздуха формируется зона пониженного давления. Таким образом, на Земле существуют два пояса атмосферного давления - пониженный и повышенный. Пониженный на экваторе и в двух умеренных широтах. Повышенный на двух тропических и двух полярных. Они могут немного смещаться в зависимости от времени года вслед за Солнцем в сторону летнего полушария.
Полярные пояса высокого давления существуют весь год, однако, летом они сокращаются, а зимой, наоборот, расширяются. Круглый год области пониженного давления сохраняются близ Экватора и в южном полушарии в умеренных широтах. В северном полушарии все происходит по-другому. В умеренных широтах северного полушария давление над материками сильно повышается и поле низкого давления как бы "разрывается": сохраняется оно только над океанами в виде замкнутых областей пониженного атмосферного давления - Исландского и Алеутского минимумов. Над материками, где заметно повысилось давление, образуются зимние максимумы: Азиатский (Сибирский) и Северо-Американский (Канадский). Летом поле пониженного давления в умеренных широтах северного полушария восстанавливается. При этом над Азией формируется обширная область пониженного давления. Это - Азиатский минимум.
В поясе повышенного атмосферного давления - тропиках - материки нагреваются сильнее океанов и давление над ними ниже. Из-за этого над океанами выделяют субтропические максимумы:
- Северо-Атлантический (Азорский);
- Южно-Атлантический;
- Южно-Тихоокеанский;
- Индийский.
Несмотря на крупномасштабные сезонные изменения своих показателей, пояса пониженного и повышенного атмосферного давления Земли - образования довольно устойчивые.
РАЗДЕЛ 3 ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА
Тема 2. Атмосфера
§ 35. Атмосферное давление. Пояса атмосферного давления на Земле
Вспомните
Имеет ли воздух вес?
Воздух давит на земную поверхность. Долгое время люди считали, что воздух невесомое. Лишь в XVII веке. итальянский ученый Е. Торричелли доказал, что воздух давит на земную поверхность и окружающие предметы с определенной силой, которую назвал атмосферным давлением. Итак, атмосферное давление - это сила, с которой давит на каждую единицу земной поверхности столб воздуха, размещенный между поверхностью Земли и верхней границей атмосферы. Измеряют эту силу в основном в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.) с помощью барометров (рис. 94).
Воздух давит на земную поверхность в разных местах с разной силой. Это объясняется неравномерным нагревом поверхности Земли, от которой, в свою очередь, нагревается воздух. Предположим, что какой-то участок земной поверхности имеет более высокую температуру. От нее нагреется и прилегающее воздуха, которое начнет подниматься. Поднимаясь вверх (восходящий поток), воздух будет давить на поверхность с меньшей силой. Там, где воздух опускается вниз (нисходящий поток), оно сильнее давит на землю. Поэтому здесь возникают зоны высокого давления.
Рис. 94. Барометр-анероид (1), электронный барометр (2)
На уровне моря атмосферное давление близкое к давлению столбика ртути высотой 760 мм. Это давление принято за нормальное атмосферное давление.
Изменения атмосферного давления. Атмосферное давление изменяется в зависимости от высоты местности. Так, высоко в горах атмосферное давление гораздо ниже, чем на уровне моря. Это объясняется тем, что с высотой столб и плотность воздуха уменьшаются, а следовательно, уменьшается и его давление.
Атмосферное давление меняется не только с высотой, но и в горизонтальном направлении вследствие перемещения воздуха. Разница давления заставляет воздух двигаться из зоны высокого давления в зону низкого давления. В результате такого перемещения на отдельных территориях образуется избыток массы воздуха, что вызывает повышение давления здесь.
Факты современности
Атмосферное давление и самочувствие человека. Когда человек поднимается на значительную высоту, ее самочувствие значительно ухудшается из-за недостатка кислорода и низкое давление. Уже на высоте около 5 км приходится применять кислородные маски, хотя есть спортсмены, которые поднимались на Эверест (высота 8841 м) без кислородных масок. Однако это на пределе возможностей человека.
Планетарные «пояса» атмосферного давления. На Земле выделяют несколько основных полос, вытянутых вдоль параллелей, с преобладанием высокого или низкого давления. их называют поясами атмосферного давления (рис. 95). В экваториальных широтах, где высокая температура держится в течение всего года, нагретый воздух постоянно поднимается, оставляя за собой пояс низкого атмосферного давления. Поднимаясь над экватором, теплый воздух охлаждается и распространяется во все стороны. Под действием силы вращения Земли большие массы этого воздуха опускаются в тропических широтах (вблизи 30° пн. ш. и пд. ш.). Опускаясь, воздух давит на земную поверхность и создает здесь пояса высокого атмосферного давления. В приземном слое воздуха движется как на север так и на юг, соответственно к умеренным или экваториальных широт.
Рис. 95. Распределение атмосферного давления на Земле
Рис. 96. Карта ізобар (фрагмент)
В умеренных широтах формируется пояс пониженного атмосферного давления, что связано в основном с постоянным движением воздуха. В полярных широтах образуется пояс повышенного давления, что объясняется преобладанием здесь низкой температуры в течение года.
Линии с одинаковым атмосферным давлением на карте. Распределение атмосферного давления на географической карте показывают с помощью линий (рис. 96). Линии, соединяющие на карте точки с одинаковым атмосферным давлением, называют ізобарами. (Вспомните, что на картах изотермами показывают.) За картой ізобар можно определить особенности пространственного распределения атмосферного давления на Земле, увидеть области высокого и низкого давления, которые значительно влияют на формирование погоды в данной местности.
Воздух давит на поверхность Земли.
Сила, с которой давит на каждую единицу земной поверхности столб воздуха, называют атмосферным давлением.
На земном шаре существует семь основных поясов атмосферного давления: экваториальный - низкого давления, два тропических - высокого давления, два умеренные - низкого давления, два полярные - высокого давления.
Вопросы и задания для самопроверки
Начертите схему распределения атмосферного давления на земном шаре и объясните ее.
От чего зависит распределение атмосферного давления на Земле? Выберите правильный ответ. Атмосферное давление измеряют с помощью: а) термографа; б) термометра; в) барометра; г) флюгера. Что такое атмосферное давление?
Разработка урока по географии для 6 класса
Составил учитель географии средней школы имени Т. Рыскулова Города Шу Жамбылской области Жылкыбай Н. Т.
Тема: Атмосферное давление. Основные пояса атмосферного давления на Земле.
Цель: сформировать понятие «атмосферное давление»;
дать представление об изменении в атмосферном давлении;
познакомить с приборами для измерения атмосферного давления;
формировать знание о поясах давления на Земле;
воспитывать интерес к географии.
Тип урока – урок изучения нового материала и первичного закрепления.
Формы обучения: фронтальная, индивидуальная, групповая.
Ход урока:
Ι. Организационный момент.
II Опрос домашнего задания (взаимопроверка )
Ребята, перед нами стоят новые задачи, которые мы должны решить.
Оказывается есть старинной кладки колодец, "предсказывающий" погоду, который находится на плато Устюрт, в Казахстане. Перед дождем, туманом или снегопадом он втягивает в себя воздух, а в погожий, сухой солнечный день, наоборот, выталкивает его наружу. Если в этот момент кинуть в колодец шапку, она, не достигнув воды, вылетит обратно. Колодец-феномен, выложенный долбленными известковыми плитами, служит Гурьевским чабанам природным барометром. Он исправно оповещает их о приближающемся ненастье.
Как вы думаете, в чём секрет колодца?
III . 1. Деление учащихся на группы
1 группа – Азот
2 группа – Кислород
3 группа – Углекислый газ.
2. Работа в группе.(версии ответов)
Ответ учащихся: связано с атмосферой.
Учитель: Ребята, появилось слово «атмосфера».
Мы должны выяснить все, что связано со словом «атмосфера».
IV . Введение в новую тему.
Группы выясняют значение слова «атмосфера».(от гр. «атмос» - пар, «сфера» - шар).
Ребята, наша новая тема связана со словом «атмосфера».
Перед нами стоят следующие задачи, которые мы должны решить.
Что такое атмосфера?
Из чего состоит атмосфера?
Каково строение атмосферы?
Какое значение имеет атмосфера для жизни на Земле?
Атмосферное давление.
V .. Работа с текстом учебника . (каждая группа работает самостоятельно).
Какие выводы вы можете сделать? Ответы по группам, чья группа быстрее и правильнее ответит на заданные вопросы. Проговаривают, записывают в тетрадь.(примерные записи в тетрадях).
Рефлексия: Если глобус диаметром 35 см мысленно окружить слоем воздуха толщиной 3см, то получилась бы модель, показывающая сравнительные размеры Земли и атмосферы. Наша атмосфера имеет толщину более 1000км.Атмосфера Земли состоит из смеси различных газов. Азота (78 %), кислорода (21%), примеси углекислого газа, воды. Атмосфера создает благоприятный климат на Земле. Газы,воды необходимы для всего живого на Земле..По решению Международного геофизического союза (1951г.) принято считать, что атмосфера Земли состоит из 5 слоев: тропосферы, стратосферы, мезосферы, термосферы и экзосферы. Есть атмосферное давление.
Проблемная ситуация: необходимы доказательства о том, что есть атмосферное давление.
Постановка опыта.
Наполнить стакан до краев водой. Стакан накройте листом плотной бумаги. Резко, не проливая воды, прижимая лист к стакану, переверните стакан, осторожно убираете руку от листа бумаги. Вода останется в стакане.
Почему? (объяснение проведенного опыта) Высказывания учащихся.
VI . Физминутка
VII . Работа с учебником. Записи в тетрадях
Воздух имеет вес, поэтому оказывает давление на земную поверхность. Атмосферное давление измеряется с помощью барометра, единицей измерения атмосферного давления является миллиметр ртутного столба. Нормальное атмосферное давление над уровнем моря при температуре 0 градусов составляет 760 мм рт ст. На каждый километр подъема атмосферное давление понижается на 100 мм рт ст.
Проблемная ситуация: как измеряют атмосферное давление.
Группы выдвигают версии.
Подготовленный ученик рассказывает и демонстрирует прибор.
Итальянский ученый Э. Торричелли в 1634 году изобрел прибор, который состоит из стеклянной трубки, запаянной сверху и сосуда с ртутью. Уровень ртути в рубке менялся с высотой. Это связано с атмосферным давлением.
Стеклянную трубку высотой 1 метр он разделил на 1000 делений (1 мм). Этот прибор называется ртутный барометр. Ртутные барометры самые точные, но громоздкие и хрупкие. Позднее был изобретен барометр – анероид.
Работа в группах
Выявить закономерности атмосферного давления. Варианты ответов.
Вывод:
Первая закономерность- : с увеличением высоты над уровнем моря давление снижается.
Вторая закономерность- атмосферное давление меняется не только с высотой.
Третья закономерность-- давление теплого воздуха меньше, чем холодного
Четвёртая закономкрность- низкое давление приносит сырую погоду
Пятая закономерность-при высоком обычно устанавливается ясная погода.
Проблемная ситуация
Что вы можете сказать об основных поясах атмосферного давления на Земле.
Варианты ответов.
Образование поясов с преобладанием низкого и высокого давления связано со способностью воздуха изменять объем и массу в зависимости от температуры. На Земле образуются три пояса с преобладанием низкого давления: в районе экватора, умеренных широтах, и четыре – с преобладанием высокого давления: в районах тропиков и полюсов.
Пояса атмосферного давления чередуются начиная с северного полюса так: В - Н - В - Н - В - Н – В
VIII . Итог урока . Контролирует за результатами учебной деятельности, осуществляемый учителем и учащимися. Систематизирует и обобщает совместное достижение.
IX. Проводит рефлексию.
Понравился ли вам урок?
Что было трудным для вас?
Что вам больше понравилось?
Я доволен собой, у меня все получилось.
У меня не все получилось, нужно повторить.
Многое не получилось, нужно повторить.
X .Домашнее задание
Ответить на вопрос: - Почему человек не чувствует атмосферное давление?