Атмосферное давление - это сила, с которой воздушный столб давит на единицу поверхности предметов и земли. Сколько килограмм воздействует на 1 квадратный сантиметр? Нормальное атмосферное давление воздействует на 1 сантиметр квадратный человеческого тела, как вес, равный 1,033 килограмма. Но люди не ощущают этого воздействия, так как вся жидкость, которая находится в тканях организма, имеет в своем составе растворенный воздух, который и уравновешивает воздействие атмосферы.
Каждый из нас слышал о таком приборе, как барометр. Благодаря ему можно следить за изменением атмосферного давления, а так же за тем, как наш организм на него реагирует. Известно, что оно постоянно меняется, и чем выше над поверхностью земли мы поднимаемся, тем ниже давление там будет. И, соответственно, наоборот - чем глубже под землю мы спускаемся, тем выше там давление.
Изменение атмосферного давления приводит к изменению количества осадков, силы и направления ветра, колебаниям температуры воздуха. К примеру, при резком снижении давления следует ждать бурь, сильных гроз и штормового ветра. Получается, что атмосферное давление приводит к смене погоды, что, в свою очередь, влияет на наше здоровье и общее состояние. Обычно колебание атмосферного давления в течение года находится в пределах от 20 до 30 мм, а в течение суток - 4-5 мм. Люди с крепким здоровьем переносят такие колебания легко. А вот те, кто имеет какие-либо заболевания, могут остро реагировать даже на незначительное изменение давления воздуха. К примеру, при снижении атмосферного давления гипертоники могут получить приступ стенокардии, а больные ревматизмом - боль в суставах, которые поражены недугом. У людей с нестабильной психикой может появиться ничем не обоснованное чувство страха и беспокойства, резкая смена настроения и нарушение сна.
Будет ли смена атмосферного давления влиять на организм человека, полностью зависит от его общего состояния, наличия тех или иных заболеваний, способности конкретного организма к акклиматизации. Чаще всего метеочувствительностью страдают те люди, которые мало бывают на свежем воздухе, заняты умственным трудом и ведут сидячий образ жизни. Поэтому, прежде всего, им нужно менять свой образ жизни. Здоровые люди, ведущие активный образ жизни, перепадов давления не чувствуют, однако это не значит, что оно на них не действует. Это нужно учитывать, к примеру, водителям автотранспорта, потому что при резкой смене метеоусловий у человека может наблюдаться снижение концентрации внимания. Что может привести к негативным последствиям. Переутомление или любое заболевание заметно снижают резервы нашего организма, поэтому у 40-75 % больных имеется метеочувствительность.
Нормальное атмосферное давление для нашего организма - 760 миллиметров ртутного столба. Но если говорить о России, то здесь нормальное атмосферное давление, скорее, редкость. И всему виной рельеф. К примеру, на высоте 1 тысяча метров над уровнем моря атмосферное давление уже имеет пониженное значение (около 734 миллиметров ртутного столба). Поэтому люди, которые с большой скоростью поднимаются вверх, могут даже потерять сознание из-за резких перепадов давления. В одном и том же месте в течение суток давление хоть и не значительно, но тоже меняется. Как правило, ночью температура воздуха снижается, и давление повышается. И это абсолютно нормально. Люди же таких колебаний не чувствуют, поскольку они находятся в пределах 1-2 миллиметров ртутного столба. Закономерным можно назвать также то, что в районе полюсов амплитуда изменения атмосферного давления больше, поэтому его перепады более ощутимы.
Люди могут приспосабливаться абсолютно ко всему. Следовательно, если вы живете в области с пониженным давлением, не нужно паниковать. По мнению врачей, любое давление можно назвать нормальным, если оно не оказывает явного губительного влияния на наш организм. Все дело в адаптации. Часто можно услышать мнение, что нормальное атмосферное давление - значения 750-765 миллиметров ртутного столба, и это справедливо в бытовых условиях.
Если атмосферное давление резко меняется в течение 2-3-х часов в пределах нескольких миллиметров, то люди могут чувствовать проблемы с работой сердца. Особенно актуально это для людей, которые страдают артериальной гипертензией. Они могут чувствовать слабость, тошноту, головокружение и головную боль. Поэтому людям, которые страдают метеозависимостью, рекомендуют пользоваться тонометрами для наблюдения за своим давлением. Если при смене давления вы каждый раз чувствуете головные боли, боль в груди, регулярное повышение артериального давления, то советуем вам обратиться за консультацией к специалисту, так как подобное состояние требует тщательного изучения.
Известно, что наш организм намного хуже реагирует не на конкретные значения (слишком низкие или слишком высокие) атмосферного давления, а на его резкую смену. При этом метеочувствительные люди, как правило, испытывают неприятные ощущения.
Считается, что повышенной метеочувствительностью страдает почти половина женщин, которые проживают в развитых странах. Количество же метеочувствительных мужчин меньше - примерно одна треть. Метеозависимые люди чаще всего подвержены болезням сердца и сосудов, легких, а также эндокринным заболеваниям. Если вы тоже относитесь к метеозависимым, то не нужно отчаиваться. Обратитесь к специалисту, и он поможет подобрать вам препараты, которые сведут к минимуму реакцию вашего организма на смену атмосферного давления.
Воздух, окружающий Землю, имеет массу, и несмотря на то, что масса атмосферы примерно в миллион раз меньше массы Земли (общая масса атмосферы равна 5,2*10 21 г, а 1 м 3 воздуха у земной поверхности весит 1,033 кг), эта масса воздуха оказывает давление на все объекты, находящиеся на земной поверхности. Сила, с которой воздух давит на земную поверхность, называется атмосферным давлением.
На каждого из нас давит столб воздуха в 15 т. Такое давление способно раздавить все живое. Почему же мы его не ощущаем? Объясняется это тем, что давление внутри нашего организма равно атмосферному.
Таким образом, внутреннее и внешнее давление уравновешиваются.
Атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). Для его определения пользуются специальным прибором — барометром (от греч. baros — тяжесть, вес и metreo — измеряю). Существуют ртутные и безжидкостные барометры.
Безжидкостные барометры получили название барометры-анероиды (от греч. а — отрицательная частица, nerys — вода, т. е. действующий без помощи жидкости) (рис. 1).
Рис. 1. Барометр-анероид: 1 — металлическая коробочка; 2 — пружина; 3 — передаточный механизм; 4 — стрелка-указатель; 5 — шкала
За нормальное атмосферное давление условно принято давление воздуха на уровне моря на широте 45° и при температуре 0 °С. В этом случае атмосфера давит на каждый 1 см 2 земной поверхности с силой 1,033 кг, а масса этого воздуха уравновешивается ртутным столбиком высотой 760 мм.
Величина 760 мм была впервые получена в 1644 г. Эванджелистом Торричелли (1608-1647) и Винченцо Вивиани (1622-1703) — учениками гениального итальянского ученого Галилео Галилея.
Э. Торричелли запаял с одного конца длинную стеклянную трубку с делениями, наполнил ртутью и опустил в чашку с ртутью (так был изобретен первый ртутный барометр, который получил название трубки Торричелли). Уровень ртути в трубке понизился, так как часть ртути вылилась в чашку и установилась на уровне 760 миллиметров. Над столбиком ртути образовалась пустота, которая получила название Торричеллиевой пустоты (рис. 2).
Э. Торричелли полагал, что давление атмосферы на поверхность ртути в чашке уравновешивается весом столба ртути в трубке. Высота этого столба над уровнем моря — 760 мм рт. ст.
Рис. 2. Опыт Торричелли
1 Па = 10 -5 бар; 1 бар = 0,98 атм.
Давление воздуха на нашей планете может изменяться в широких пределах. Если давление воздуха больше 760 мм рт. ст., то оно считается повышенным, меньше - пониженным.
Так как с подъемом вверх воздух становится все более разреженным, атмосферное давление понижается (в тропосфере в среднем 1 мм на каждые 10,5 м подъема). Поэтому для территорий, расположенных на разной высоте над уровнем моря, средним будет свое значение атмосферного давления. Например, Москва лежит на высоте 120 м над уровнем моря, поэтому среднее атмосферное давление для нее — 748 мм рт. ст.
Атмосферное давление в течение суток дважды повышается (утром и вечером) и дважды понижается (после полудня и после полуночи). Эти изменения связаны с изменением и перемещением воздуха. В течение года на материках максимальное давление наблюдается зимой, когда воздух переохлажден и уплотнен, а минимальное — летом.
Распределение атмосферного давления по земной поверхности носит ярко выраженный зональный характер. Это обусловлено неравномерным нагреванием земной поверхности, а следовательно, и изменением давления.
На земном шаре выделяются три пояса с преобладанием низкого атмосферного давления (минимумы) и четыре пояса с преобладанием высокого (максимумы).
В экваториальных широтах поверхность Земли сильно прогревается. Нагретый воздух расширяется, становится легче и поэтому поднимается вверх. В результате у земной поверхности близ экватора устанавливается низкое атмосферное давление.
У полюсов под воздействием низкой температуры воздух становится более тяжелым и опускается. Поэтому у полюсов атмосферное давление, повышенное по сравнению с широтами на 60-65°.
В высоких слоях атмосферы, наоборот, над жаркими областями давление высокое (хотя и ниже, чем у поверхности Земли), а над холодными — низкое.
Общая схема распределения атмосферного давления такова (рис. 3): вдоль экватора расположен пояс низкого давления; на 30-40° широты обоих полушарий — пояса высокого давления; 60-70° широты — зоны низкого давления; в приполярных районах — области высокого давления.
В результате того, что в умеренных широтах Северного полушария зимой атмосферное давление над материками сильно повышается, пояс низкого давления прерывается. Он сохраняется только над океанами в виде замкнутых областей пониженного давления — Исландского и Алеутского минимумов. Над материками, наоборот, образуются зимние максимумы: Азиатский и Северо-Американский.
Рис. 3. Общая схема распределения атмосферного давления
Летом в умеренных широтах Северного полушария пояс пониженного атмосферного давления восстанавливается. Огромная область пониженного атмосферного давления с центром в тропических широтах — Азиатский минимум — формируется над Азией.
В тропических широтах материки всегда нагреты сильнее, чем океаны, и давление над ними ниже. Таким образом, над океанами в течение всего года существуют максимумы: Северо-Атлантический (Азорский), Северо-Тихоокеанский, Южно-Атлантический, Южно-Тихоокеанский и Южно-Индийский.
Линии, которые на климатической карте соединяют пункты с одинаковым атмосферным давлением, называются изобарами (от греч. isos — равный и baros — тяжесть, вес).
Чем ближе изобары друг к другу, тем быстрее изменяется атмосферное давлении на расстоянии. Величина изменения атмосферного давления на единицу расстояния (100 км) называется барическим градиентом .
На образование поясов атмосферного давления у земной поверхности влияют неравномерное распределение солнечного тепла и вращение Земли. В зависимости от времени года оба полушария Земли нагреваются Солнцем по-разному. Это обусловливает некоторое перемещение поясов атмосферного давления: летом — к северу, зимой — к югу.
За нормальное атмосферное давление принято брать давление воздуха на уровне моря на широте 45 градусов при температуре в 0оС. В этих идеальных условиях столб воздуха давит на каждый площади с такой же силой, как столб ртути высотой 760 мм. Данная цифра и является показателем нормального атмосферного давления.
Атмосферное давление зависит от высоты местности над уровнем моря. На возвышенности показатели могут отличаться от идеальных, но при этом они тоже будут считаться нормой.
Из-за расположения Москвы на возвышенности, нормой давления здесь считаются показатели 747-748 мм столба. В Санкт-Петербурге нормальное давление – 753-755 мм ртутного столба. Такая разница объясняется тем, что город на Неве расположен ниже по сравнению с Москвой. В некоторых районах Петербурга можно встретить норму давления в идеальные 760 мм ртутного столба. Для Владивостока нормальным давлением является 761 мм ртутного столба. А в горах Тибета – 413 мм ртутного столба.
На самочувствие человека влияет резкое колебание атмосферного давления, т.е. понижение или повышение давления хотя бы на 1 мм ртутного столба в течение трех часов
При понижении давления возникает нехватка кислорода в крови человека, развивается гипоксия клеток организма, учащается сердцебиение. Появляются головные боли. Наблюдаются затруднения со стороны дыхательной системы. Из-за плохого кровоснабжения человека могут беспокоить боли в суставах, онемение пальцев.
Повышение давления ведет к переизбытку кислорода в крови и тканях организма. Повышается тонус сосудов, что ведет к их спазмам. Вследствие чего нарушается кровообращение организма. Могут возникать нарушения зрения в виде появления «мушек» перед глазами, головокружения, тошнота. Резкое повышение давления до больших величин может привести к разрыву ушной барабанной перепонки.
Как бы современный человек ни пытался отгородиться от природы, показать себя самостоятельной единицей, окружающая среда оказывает на него свое влияние. Это было установлено еще в древности, хотя связь между самочувствием и атмосферным давлением доказали не сразу.
Почему так происходит, какое атмосферное давление считается нормальным для человека?
Долгое время воздух людям представлялся чем-то абсолютно невесомым, даже несмотря на то, что его давление использовалось с вполне четкими целями: надуть парус корабля, запустить работу лопастей мельницы. Только в середине 17 столетия учеником Галилея был изобретен барометр - прибор, позволяющий отследить колебания воздуха. Именно тогда стало ясно, что на каждый квадратный сантиметр поверхности Земли воздух давит с силой в 1,033 кг, а если учитывать размеры тела, то на человека ежедневно оказывает давление около 16000 кг воздуха. Дискомфорта не происходит лишь потому, что данный объем распределяется равномерно и, вдобавок, встречает сопротивление изнутри, от внутренних органов, в которых тоже есть кислород в растворенном виде.
Установленная норма атмосферного давления меняется для каждого региона: для Москвы средним считается 747-748 мм.рт.ст., а вот в Санкт-Петербурге норма значительно выше - это 753-755 мм.рт.ст. Однако это не означает, что каждым жителем города такие показатели будут восприниматься правильно: некоторым необходимы те самые 750-760 мм.рт.ст., вне зависимости от места проживания - временного или постоянного. При этом летом цифры всегда выше, чем зимой.
Организм человека - очень гибкий, при должных тренировках он может приспособиться к колебаниям атмосферного давления (в определенных пределах), и длительное его снижение или повышение пройдет безболезненно. Спортсмены в силу измененных показателей физической выносливости могут долгое время находиться в условиях низкого атмосферного давления и чувствовать себя хорошо. Но обычный человек зачастую все колебания ощущает на себе, особенно если они происходят не пределах 2-3 единиц, и случаются за короткий срок.
Акклиматизация после долгого перелета, т.е. смены часовых и климатических поясов - один из самых простых примеров воздействия на организм изменений атмосферного давления.
Когда сила тяжести воздуха, оказываемая на тело, увеличивается, либо резко уменьшается, должна изменяться и активность внутреннего сопротивления. Таким образом, происходит реакция сосудов, в которых кислород смешан с кровью. В ответ на колебания атмосферного давления внутри человека начинаются колебания давления артериального. Если организм здоров, сосуды быстро и плавно адаптируются, особых проблем не возникнет, изменения «пройдут мимо». Но если они очень вяло сжимаются и разжимаются, нормальный ток крови нарушается: сгущается, идет толчками, или, напротив, едва проходит свой путь. Это характерно лицам с патологиями сердечно-сосудистой системы.
Однако далеко не всегда подобный шаг спасает от метеозависимости. Тем более что влияние атмосферного давления на артериальное давление человека - не единственный негативный момент. Присутствует и взаимосвязь между дыхательной системой и тяжестью воздуха, особенно для человека, живущего в мегаполисе, где ситуация усугубляется загазованностью, дефицитом кислорода из-за обилия «бетонных коробок» и почти полного отсутствия зеленых насаждений. Также страдает иммунная система, поскольку происходит уменьшение доли лейкоцитов, что приводит к ослаблению защитных функций организма. Случайно залетевший вирус может стать причиной длительной и тяжелой болезни.
Воздействие природной нестабильности отражается как на физическом состоянии человека, так и на психологическом:
Ещё в глубокой древности человек замечал, что воздух оказывает давление на наземные предметы, особенно во время бурь и ураганов. Он пользовался этим давлением, заставляя ветер двигать парусные суда, вращать крылья ветряных мельниц. Однако долго не удавалось доказать, что воздух имеет вес. Только в XVII веке был поставлен опыт, доказавший весомость воздуха. Поводом к этому послужило случайное обстоятельство.
В Италии в 1640 году герцог Тосканский задумал устроить фонтан на террасе своего дворца. Воду для этого фонтана должны были накачивать из соседнего озера, но вода не шла выше 32 футовм. Герцог обратился за разъяснениями к Галилею, тогда уже глубокому старцу. Великий ученый был смущен и не нашелся сразу, как объяснить это явление. И только ученик Галилея, Торричелли, после долгих опытов, доказал, что воздух имеет вес, и давление атмосферы уравновешивается столбом воды в 32 фута. Он пошел в своих исследованиях ещё дальше и в 1643 году изобрел прибор для измерения атмосферного давления — барометр.
Итак, на 1 см² земной поверхности воздух оказывает давление, равное 1,033 кг . Такое давление на 1 см² испытывают все предметы, находящиеся на Земле, а также и человеческое тело. Если принять площадь поверхности тела человека в среднем равной около 15 000 см², то, очевидно, что она находится под давлением порядка 15 500 кг.
Почему же человек не испытывает никаких неудобств и не чувствует этой тяжести? А происходит это потому, что давление распределяется равномерно по всей поверхности тела и внешнее давление уравновешивается внутренним давлением воздуха, наполняющим все наши органы. Организм человека (да и не только он, а еще многих представителей фауны) приспособлен к атмосферному давлению, при нём развились все органы, и только при нём они могут нормально функционировать. При систематической и долгой тренировке человек может приспособиться и жить при пониженном давлении.
Атмосферное давление можно измерять в миллиметрах ртутного столба (мм. рт. ст.), а также в миллибарах (мб), но в настоящее время за единицу атмосферного давления в системе СИ принят Паскаль и гектоПаскаль (гПа). ГектоПаскаль численно равен миллибару (мб). Атмосферное давление равное 760 мм. рт. ст. = 1 013,25 гПа = 1 013,25 мбар. принято считать нормальным.
Но это вовсе не означает, что такая величина атмосферного давления является климатической нормой для всех регионов и в течение всего года.
Жителям Владивостока повезло: среднее атмосферное давление за год составляет около 761 мм. рт. ст. , хотя и жители горной деревушки Ток-Джалунг в Тибете на высоте 4 919 м тоже не страдают, а атмосферное давление там при температуре 0˚С всего 413 мм. рт. ст.
Каждое утро в сводках погоды передаются данные об атмосферном давлении по Владивостоку и по просьбе радиослушателей не в гПа, а в мм. рт. ст. на уровне моря.
Почему атмосферное давление, измеренное на суше, чаще всего приводят к уровню моря?
Дело в том, что атмосферное давление убывает с высотой и довольно существенно. Так, на высоте 5 000 м оно уже примерно в два раза ниже. Поэтому для получения представления о реальном пространственном распределении атмосферного давления и для сравнимости его величины в различных местностях и на разных высотах, для составления синоптических карт и т.п., давление приводят к единому уровню, т.е. к уровню моря.
Измеренное на площадке метеостанции, расположенной на высоте 187 м над уровнем моря, атмосферное давление, в среднем на 16-18 мм. рт. ст. ниже, чем внизу на берегу моря.
На рисунке представлен годовой ход среднего месячного атмосферного давления по Владивостоку . Такой ход атмосферного давления (с зимним максимумом и летним минимумом) является типичным для континентальных районов, а по величине годовой амплитуды (около 12 мм. рт. ст.) может быть отнесен к переходному типу: от материкового к океаническому.
Для сравнения величина амплитуды в и составляет 15-19 мм. рт. ст., а в и всего 3,75 мм. рт. ст.
На самочувствие человека, достаточно долго проживающего в определённой местности, обычное (характерное) давление не должно вызывать особого ухудшения самочувствия, а происходит сбой чаще всего при резких непериодических колебаниях атмосферного давления, и, как правило, ≥2-3 мм. рт. ст. / 3 часа. В этих случаях даже у практически здоровых людей падает работоспособность, ощущается тяжесть в теле, появляется головная боль .
Повлиять на погоду мы не в состоянии, но помочь своему организму пережить этот тяжелый период совсем несложно.
Как пережить колебания атмосферного давления в течение дня?
При прогнозе значительного ухудшения погодных условий, то есть резких перепадов атмосферного давления, прежде всего следует не паниковать, успокоиться, максимально снизить физическую нагрузку. Для тех, у кого адаптационные реакции протекают довольно сложно, необходимо посоветоваться с врачом о назначении соответствующих лекарственных средств.
Специально для Примпогоды ведущий климатолог Примгидромета Э. А. Мендельсон
