Kõik ei tea, et atmosfäärirõhk on erinevatel kõrgustel erinev. Nii rõhu kui kõrguse mõõtmiseks on isegi spetsiaalne seade. Seda nimetatakse baromeeter-kõrgusmõõtjaks. Artiklis uurime üksikasjalikult, kuidas atmosfäärirõhk kõrgusega muutub ja mis seos on õhutihedusega. Vaatleme seda sõltuvust graafiku näitel.
Atmosfäärirõhk erinevatel kõrgustel
Atmosfäärirõhk sõltub kõrgusest. Kui seda suurendada 12 m võrra, väheneb rõhk 1 mmHg võrra. Selle fakti saab kirjutada järgmise matemaatilise avaldise abil: ∆h/∆P=12 m/mm Hg. Art. ∆h on kõrguse muutus, ∆P on atmosfäärirõhu muutus kõrguse muutumisel ∆h võrra. Mis sellest järeldub?
Valem näitab, kuidas atmosfäärirõhk muutub kõrgusega. Seega, kui tõuseme 12 m võrra, siis vererõhk langeb 12 mm Hg, kui 24 m - siis2 mmHg juures. Seega saab atmosfäärirõhku mõõtes hinnata kõrgust.
Millimeetrid elavhõbedat ja hektopaskalid
Mõnede probleemide puhul ei väljendata rõhku elavhõbeda millimeetrites, vaid paskalites või hektopaskalites. Kirjutame ül altoodud seose juhuks, kui rõhku väljendatakse hektopaskalites. 1 mmHg Art.=133,3 Pa=1,333 hPa.
Nüüd väljendame kõrguse ja atmosfäärirõhu suhet mitte elavhõbeda millimeetrites, vaid hektopaskalites. ∆h/∆P=12 m/1, 333 hPa. Pärast arvutamist saame: ∆h/∆P=9 m/hPa. Selgub, et kui tõuseme 9 meetrit, väheneb rõhk ühe hektopaskali võrra. Normaalrõhk on 1013 hPa. Ümardame 1013 1000-ni ja eeldame, et see on täpselt BP Maa pinnal.
Kui ronime 90 meetri kõrgusele, kuidas muutub atmosfäärirõhk kõrgusega? See väheneb 10 hPa võrra, 90 m võrra 100 hPa võrra, 900 m võrra 1000 hPa võrra. Kui rõhk maapinnal on 1000 hPa ja tõusime 900 m üles, siis atmosfäärirõhk muutus nulliks. Niisiis, selgub, et atmosfäär lõpeb üheksa kilomeetri kõrgusel? Ei. Sellisel kõrgusel on õhk, seal lendavad lennukid. Mis siis on?
Õhutiheduse ja kõrguse vaheline seos. Funktsioonid
Kuidas muutub atmosfäärirõhk kõrgusega Maapinna lähedal? Ül altoodud pilt on sellele küsimusele juba vastanud. Mida kõrgem on kõrgus, seda väiksem on õhutihedus. Kuni oleme maapinna lähedal, on õhutiheduse muutus märkamatu. Seetõttu igaühe jaokskõrgusühiku kohta väheneb rõhk ligikaudu sama väärtuse võrra. Varem kirja pandud kahte väljendit tuleks õigeks pidada ainult siis, kui asume Maa pinna lähedal, mitte kõrgemal kui 1-1,5 km.
Graafik, mis näitab, kuidas atmosfäärirõhk muutub kõrgusega
Liigume nüüd nähtavuse juurde. Koostame atmosfäärirõhu ja kõrguse graafiku. Nullkõrgusel P0=760mm Hg. Art. Tulenev alt asjaolust, et kõrguse suurenedes rõhk väheneb, atmosfääriõhk surutakse vähem kokku ja selle tihedus väheneb. Seetõttu ei kirjeldata graafikul rõhu sõltuvust kõrgusest sirgjoonega. Mida see tähendab?
Kuidas muutub atmosfäärirõhk kõrgusega? Maapinna kohal? 5,5 km kõrgusel väheneb see 2 korda (Р0/2). Selgub, et kui tõuseme samale kõrgusele, see tähendab 11 km, väheneb rõhk veel poole võrra ja võrdub Р0/4 jne.
Ühendame punktid ja näeme, et graafik ei ole sirge, vaid kõver. Miks tundus sõltuvusseost üles kirjutades, et atmosfäär lõpeb 9 km kõrgusel? Arvasime, et graafik on sirge igal kõrgusel. See oleks nii, kui atmosfäär oleks vedel, st kui selle tihedus oleks konstantne.
Oluline on mõista, et see graafik on vaid osa sõltuvusest madalatel kõrgustel. Selle joone üheski punktis ei lange rõhk nullini. Isegi süvakosmoses leidub gaasimolekule, mida aga ei oleseos Maa atmosfääriga. Universumi üheski punktis pole absoluutset vaakumit, tühjust.
