Атмосферное давление (ЕГЭ-ОГЭ)

В химии стандартным атмосферным давлением с 1983 года по рекомендации IUPAC считается значение, равное 100 кПа^[5]. Атмосферное давление относится к числу важнейших характеристик состояния атмосферы. В неподвижной атмосфере давление в любой точке равно весу столба воздуха с единичным сечением, лежащего над этой точкой.

В системе СГС 760 мм рт. ст. соответствует 1,01325 бар (1013,25 мбар) или 101 325 Па в Международной системе единиц (СИ).

При подъёме в атмосферном столбе давление снижается. Так, горная болезнь обычно наблюдается на высоте около 2–3 км, а на вершине Эвереста атмосферное давление составляет примерно четверть от уровня моря.

В стационарных условиях уменьшение давления с высотой объясняется тем, что на него влияет лишь масса вышележащего воздуха. Зависимость между давлением и высотой описана барометрической формулой^[6].

Уравнение статики выражает закон изменения давления с высотой:

${\displaystyle -\Delta p=g\rho \Delta z,}$

где: ${\displaystyle p}$ — давление, ${\displaystyle g}$ — ускорение свободного падения, ${\displaystyle \rho }$ — плотность воздуха, ${\displaystyle \Delta z}$ — толщина атмосферного слоя. Из этого уравнения следует, что при возрастании высоты (${\displaystyle \Delta z>0}$) изменение давления отрицательно, то есть давление падает. Поскольку плотность воздуха зависит от давления, уравнение статики строго справедливо лишь для бесконечно тонких слоёв воздуха ${\displaystyle \Delta z}$, в пределах которых плотность практически не меняется. На практике оно применяется, если высота слоя мала по сравнению с общей толщиной атмосферы.

Метеостанции часто публикуют «синоптические телеграммы» с данными о давлении, приведённом к уровню моря (см. КН-01, METAR). Это необходимо для сопоставимости показаний на пунктах, размещённых на разных высотах, а также для авиационных расчётов. Такое приведённое давление используют на синоптических картах.

Для приведения давления к уровню моря применяется сокращённая формула Лапласа:

${\displaystyle z_{2}-z_{1}=18400(1+\lambda t)\lg(p_{1}/p_{2}).}$

Зная давление и температуру на высоте ${\displaystyle z_{2}}$, можно определить давление ${\displaystyle p_{1}}$ на уровне моря (${\displaystyle z_{1}=0}$).

Расчёт давления на высоте ${\displaystyle h}$ по известному давлению на уровне моря ${\displaystyle P_{0}}$ и температуре воздуха ${\displaystyle T}$:

${\displaystyle P=P_{0}e^{-Mgh/RT},}$

где ${\displaystyle P_{0}}$ — давление на уровне моря [Па];
${\displaystyle M}$ — молярная масса сухого воздуха, равная 0,029 кг/моль;
${\displaystyle g}$ — ускорение свободного падения, 9,81 м/с²;
${\displaystyle R}$ — универсальная газовая постоянная, 8,31 Дж/(моль·К);
${\displaystyle T}$ — абсолютная температура воздуха в кельвинах, ${\displaystyle T=t+273,15}$, где ${\displaystyle t}$ — температура по Цельсию (°C);
${\displaystyle h}$ — высота в метрах.

На малых высотах подъём на каждые 12 м снижает атмосферное давление примерно на 1 мм рт. ст.. При больших высотах эта закономерность уже не сохраняется^[7].

В более упрощённом приближении (без учёта температуры) используют формулу:

${\displaystyle P=P_{0}(0,87)^{h}=P_{0}\cdot 10^{-0,06h},}$

где ${\displaystyle h}$ — высота в километрах.

Наблюдения и расчёты показывают, что при подъёме на каждый километр давление уменьшается примерно на 0,1 от предыдущего значения; аналогично, при спуске на один километр ниже уровня моря давление возрастает на 0,1 своей величины.

Это означает, что при подъёме на 1 км давление падает до 0,9 (точнее до 0,87^{[прим 1]}).

В ещё более грубом приближении двукратному изменению давления соответствует изменение высоты на каждые 5 км.

В прогнозах погоды и бюллетенях для населения через интернет и радио приводится фактическое (неприведённое) давление, то есть давление на уровне местности.