Курсовая работа по Метеорология на тему Организация и производство наблюдений за атмосферным давлением

ВВЕДЕНИЕ

Жизнь на Земле возможна до тех пор, пока существует атмосфера Земли - газовая оболочка, которая защищает живые организмы от вредного воздействия космического излучения и резких колебаний температуры. Все аэробные организмы дышат атмосферным воздухом.
Безотлагательность и необходимость решения проблемы такого природного явления, как атмосферное давление, назрели давно. Люди занимались этим с древних времен, с развитием современной науки возникла необходимость изучать такие ситуации, как влияние климатических условий, влияющих на безопасность и здоровье человека.
Первое атмосферное давление было измерено итальянским ученым Евангелистой Торричелли в 1643 году. Развивая учение Галилея, Торричелли после многочисленных экспериментов доказал, что воздух имеет вес, а атмосферное давление уравновешивается толщей воды высотой 32 фута, или 10,3 м. Он пошел еще дальше в своих исследованиях и позже изобрел прибор для измерения давления.
Факторов влияния природы на человека и живые организмы множество, один из них-атмосферное давление. Связь между ним и человеком была установлена давно, но это явление до сих пор плохо изучено. Общие признаки этого явления: у человека болит голова, плохо себя чувствует, появляется сонливость и т. д.
При изменении давления изменяется растворимость газов в жидкостях (кессонная болезнь у дайверов). Давление на человека в горах зависит, например, от высоты его расположения: концентрация кислорода в воздухе и, следовательно, в крови человека снижается (кислородное голодание) - нежелательное явление; замедление окислительных процессов приводит к увеличению продолжительности жизни увеличение - это положительное явление.
Объект исследования – атмосферное давление
Предмет исследования - организация и производство наблюдений за атмосферным давлением
Цель исследования – изучить особенности организации и производства наблюдений за атмосферным давлением
Задачи исследования:
- рассмотреть историю изучения атмосферного давления
-раскрыть сущность атмосферного давления
-изучить методы измерения атмосферного давления
Работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованной литературы.

ГЛАВА 1. ПОНЯТИЕ И СУЩНОСТЬ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ

1.1.Открытие атмосферного давления

Удивительно, но уже в V-III вв. до н. э. греческие мудрецы (в частности, Аристотель, Эпикур и Демокрит) догадались, что вся материя, включая воздух, неоднородна: она состоит из мельчайших, невидимых невооруженным глазом круглых частиц — атомов.
У Аристотеля даже возникла любопытная идея-якобы все объекты, естественные и искусственные, представляют собой комбинацию четырех элементов-стихий: Земли, Огня, Воды и воздуха. Итак, воздух что-то весит, думал философ; для проверки он брал кожаный мешочек, взвешивал его, затем надувал и снова измерял массу.
Однако Аристотель не подозревал о способности воздуха оказывать давление. А по поводу всасывающего эффекта безвоздушного пространства (явления, на котором основано действие насоса) он сказал, что все это произошло из-за страха перед природой вакуума.
Гравитация воздуха также упоминалась в трудах арабского ученого X—XI веков Аль-Хайсама (Альгазену). Кроме того, ученый писал, что атмосферная рефракция — преломление солнечных лучей, иногда вызывающее миражи, — обусловлена изменениями плотности воздуха с высотой: чем она выше, тем меньше.
Измерив угол, под которым солнце заходит за горизонт, Алгазен подсчитал, что высота атмосферы составляет 52 000 шагов, или 40 км. Таким образом, уже в Средние века стало известно, что сумеречный свет-это лучи, преломленные в атмосфере.
И все же почему-то большинство европейцев были убеждены, что насос качает воду не за счет давления воздуха, а из страха перед вакуумом.
Когда итальянский астроном Галилео Галилей увидел поршневой насос, всасывающий воду из скважины, вместо того, чтобы выталкивать ее снизу, ему также показалось, что космос просто не хочет быть пустым. Чтобы рассчитать степень этого "нежелания", ученый предложил максимальную высоту, на которую насос способен поднимать воду. К этой идее его привело наблюдение за поведением механизма по отношению к уровню жидкости: с глубины 10 метров насос больше не качал воду.
Следовательно, Галилей рассудил так: поскольку вес меди, из которой изготовлен поршень, превышает вес воды, а высота водяного столба во столько же раз превышает высоту поршня — чтобы последний не разорвало вакуумом, необходимо противодействие в один килограмм на квадратный сантиметр.
Хотя теория Галилея казалась немного наивной, его расчеты в целом были правильными, и ученик великого астронома Евангелисты Торричелли (1608-1647) смог уточнить эти данные. Звание отца гидравлики он получил, когда обнаружил, что скорость потока жидкости из резервуара через отверстие зависит от высоты отверстия.
После этого открытия Торричелли решил выяснить с помощью ртути, сколько весит воздух. Это было в 1643 году. По просьбе Евангелисты его друг Винченцо налил ртуть в метровую стеклянную пробирку, закрытую с одной стороны и открытую с другой, и погрузил ее с отверстием в ванну с ртутью, предварительно закупорив ее пальцем. Стоило убрать палец, как ртуть из трубки частично вышла, оставшаяся часть образовала столбик в 760 миллиметров (если измерять на уровне ртути в ванне), а над ним образовалась «торричеллиева пустота», лишенная воздуха.
Затем ученый вставил первую пробирку в другую, большую, и все вместе снова погрузилось в ртуть, только с водой на поверхности. Вытаскивая трубки, Винченцо и Евангелиста заметили, что, когда они проходили через слой воды, из внутреннего отверстия вытекла ртуть, а вода попала наружу.
Ученые объяснили увиденное тем, что в ванну вдавливается до 80 км воздуха, что препятствует вытеканию ртути из трубки, поскольку давление ртути должно быть сопоставимо с атмосферным давлением. Но вода в 13,6 раз легче ртути, поэтому она не может удерживать ее во внутренней трубке, а поднимается во внешней, в 13,6 раза выше, чем столбик ртути. Кроме того, Торричелли заметил, что в зависимости от температуры воздуха (и, следовательно, его давления) высота ртутного столба изменяется, то есть сила, удерживающая ртуть в трубке, действует не изнутри, а снаружи и не влияет на нее.
Очевидно, трубка Торричелли выполняла роль примитивного барометра — прибора для измерения атмосферного давления, который впоследствии использовался для точных наблюдений за погодными условиями. Француз Блез Паскаль (1623-1662) узнал об этих экспериментах итальянских ученых и заинтересовался вопросом: изменится ли высота содержания ртути в трубке, Если подняться на гору? А на крыше элитного здания? Чтобы выяснить это, ученый измерил столбик ртути под горой Пюи-де-Дом и на ее вершине, у входа в Собор Парижской Богоматери и на крыше, на 1-й ступеньке лестницы и на 90-й... ответ был однозначным: чем выше, тем больше. чем выше высота, тем ниже атмосферное давление (так, на горе разница составляла 84 мм). Паскаль изложил эти выводы в работе «равновесие жидкостей».
Параллельно с Торричелли и Паскалем немецкий физик Отто фон Герике (1602-1686) изучал давление (но совершенно независимо). Первым делом Отто снял с шара тонкий слой металла и откачал оттуда весь воздух, в результате чего «предмет» стал плоским. Ученый справедливо предположил, что виноват наружный воздух, который своим давлением деформировал шар. Затем Герике показал публике еще одно» чудо « — »Магдебургские полушария".
В ходе эксперимента ученый соединил две металлические полусферы и начал закачивать воздух внутрь образовавшегося шара. В конце концов полушария прижались друг к другу так плотно, что даже нескольким парам грузовых лошадей не удалось их оторвать. За процессом наблюдали все