3. ATMOSFERSKI PRITISAK

Transcript

1 3. ATMOSFERSKI PRITISAK NASTAVNA PITANJA: 1. Pojam atmosferskog pritiska 2. Vertikalna raspodjela vazdušnog pritiska 3. Horizontalna raspodjela vazdušnog pritiska 4. Barometarski gradijent LITERATURA: - Brčić I., Pomorska meteorologija i okeanografija, Bar, Cadez M., Meteorologija, Bigz, Simović A., Pomorska meteorologija, Zagreb, Gelo B., Opća i prometna meteorologija, Zagreb, Enciklopedija Wikipedija - Sajt W.M.O - Internet tekstovi i fotografije. 1

2 UVOD 1. Temperatura T 1 > T 2 2 m 1 v 1 > 2 m 2 v 2 m 1 = m 2, : (Kinetička enargija) v 1 > v 2 2. Gostoća Gostoća nekog tijela jeste odnos mase (g, kg, t) i određene zapremine (cm 3, dm 3, m 3 ). V 1 = V 2 m 1 < m 2 ρ 1 = m 1 /V 1 < ρ 2 = m 2 /V 2 3. Vazdušni pritisak Kretanje molekula vazduha po površini uzrokuje pojavu vazdušnog pritiska, koji deluje u svim pravcima podjednako. Vazdušni pritisak zavisi od: - kinetične aktivnosti molekul - temperature vazduha - mase molekula i - gravitacije 2

3 Na molekule vazduha deluje gravitacija, ipak, vazduh ne padne na površinu zemelje, vazdušni pritisak uravnotežuje silu gravitacije Vazdušni pritisak: Sila, koja je posledica gravitacije sa kojom masa atmosfere deluje na jedinicu površine jeste pritisak. Jednačina stanja gasa Promjenljive stanja gasa se mijenjaju sa vremenom i područjem, ali nisu ne povezane. Povezanost među njima lako se može opisati iz JEDNAČINE STANJA GASA R* = 8314J/(kmolK) Izvedene konstante za: T p = Vkonst. = konst. p T= konst. V = kontst. m p V = R * T M površinska gasna konstanta - Boyle-Mariott - Gay-Lussac - Charles Jednačina stanja vazduha p = ρ R T specifična gasna konstanta za vazduh R = R ρ = vazduh m V R * = M vazduha - gostoća vazduha ( kmol K) 8314 J/ = 29 kg/kmol = 287 J/kg K 3

4 Delovi pritiska Vazduh je smješa gasova: - N2 - azot 78 % - O2 - kiseonik 21 % - Ar, CO 2, O 3, H 2 O,... 1 % Za smješu gasova vredi pravilo, da je ukupni pritisak smeše jednak zbiru svih pojedinačnih pritisaka gasova od kojij se smješa sastoji. p vazduha = pn + p 2 O + p 2 Ar +... Daltonov zakon Merenje vazdušnog pritiska Aneroidni barometar tj. barograf: Radi na osnovu Vidijeve doze - zatvorene posude u kojoj je vazdušni pritisak nešto niži. Zbog promjene atmosferskog pritiska dolazi do pomjeranja na membrani aneroidne kutijice, koja se preko sistema poluga prenose na kazaljku koja na barometarskoj skali prikazuje vazdušni pritisak. 1. Pojam atmosferskog pritiska Atmosferski pritisak ili vazdšni jeste pritiska koji vazduh svojom težinom vrši na Zemljinu površinu. Pritisak vazduha na određenu horizontalnu površinu jednak je težini mirnog vazdušnog stuba iznad te površine. 5 F = Pa S 10 N P = N/m2 Ako se za posmatranu horizontalnu površinu uzme površina od 1cm2, onda se pritisak vaduha na takvu površinu zove atmosferski ili vazdušni pritisak. To znači da je vazdušni pritisak na 1cm2 Zemljine površine jednak težini vazdušnog stuba čiji je poprečni presjek 1cm2, a visina od površine Zemlje do gornje granice atmosfere. 4

5 Normalni atmosferski pritisak jeste pritisak vazdušnog stuba temperature 0C na površinu od jednog cm2, meren na nivou mora na 45 0 severne geografske širine a koji uravnotežuje težinu živinog stuba visine od 760 mm. Formula za izračunavanje pritisaka vazduha: p = h ρ g 0 gdje su: h - visina živinog stuba, ρ - specifična gustina Hg g 0 - gravitaciono ubrzanje, Uvrštavanjem vrijednosti ρ = 13595, 1(kg/m 3 ) i g o = 9,80665 (m/s 2 ), u gornju formulu određuje se normalni vazdušni pritisak i on iznosi; p = 0,76 x 13595,1 x 9,80665 p = ,0144 Pa p = 1013,25 mbar 2. Vertikalna raspodjela vazdušnog pritiska Vazdušni pritisak opada sa povećanjem visine. Uzrok ove pojave jeste smanjenje temperature, specifične gustoće, mase, težine a time i sile vazduha koja pritiska posmatranu površinu. Iako su međusobno povezani njihova zavisnost nije linearna, nju opisuje barometarska visinska formula kz p = p 0 e gdje su: po - pritisak na nivou mora p - pritisak na ma kojoj visini k - koeficijent z - posmatrana visina 5

6 Dakle, sa povećanjem nadmorske visine smanjuje se gustina vazdušnog stuba, pa će i njegova masa, odnosno pritisak na jedinicu površine biti sve manji. Zbog smanjenja gustine vazduha, atmosferski pritisak neravnomjerno pada sa porastom visine, i to u početku brže, a zatim, što je nadmorska visina veća, sve sporije, jer se skoro 50% mase vazduha iz atmosfere nalazi u prizemnom sloju tj., u donjih 5 km troposfere. Dijagram: - Opadanje vazdušnog pritiska sa porastom nadmorske visine Dijagram: - Opadanje vazdušnog pritiska sa porastom nadmorske visine Veličina koja izražava promjenu pritiska sa promjenom nadmorske visine naziva se barička stopa. Barička stopa pokazuje broj metara za koji treba povećati nadmorsku visinu da bi atmosferski pritisak pao za 1mbar (1hPa), odnosno 1mmHg. U standardnim meteorološkim uslovima barička stopa u donjem dijelu atmosfere iznosi oko; 8,5m/1mbar ili 10,5m/1mmHg. 6

7 3. Horizontalna raspodjela vazdušnog pritiska Ako na geografsku kartu nanesemo vrijednosti pritiska izmjerene u nekom određenom terminu, dobićemo prikaz raspodjele vazdušnog pritiska na Zemljinoj površini. Kako su meteorološke stanice koje mjere pritisak na različitim nadmorskim visinama, potrebno je sve vrijednosti svesti na određeni nivo nivo mora ili nivo određene standardne izobarske površine. To se vrši tako što se očitana vrijednost ispravi za greške: instrumenta, temperature, nadmorske visine i sile Zemljine teže. U tu svrhu koriste se hidrometeorološke tablice broj od 58. do 61. iz Nautičkih tablica ( HI-N- 41, izdanje HIRM 1978.god.). Radi preglednijeg predstavljanja ispravljenih vrijednosti pritisaka koriste se izobare. Izobare su krive linije koje na geografskoj karti spajaju sva mjesta (tačke) sa istim atmosferskim pritiskom. Karte sa takvim linijama zovu se izobarske karte. Neke od izobara su zatvorene linije, približno kružnog ili elipsastog oblika, mada mogu biti i nepravilne krive. Izobarska karta Evrope 7

8 Izobarske karte Izobara od 1013 mbar predstavlja normalni atmosferski pritisak. Ako je vazdušni pritisak iznad neke oblasti Zemljine površine niži od normalnog, kaže se, da se iznad te oblasti nalazi ciklon ili vazdušna depresija. Ciklon predstavlja oblast u zatvorenim izobarama u kojoj se vazdušni pritisak smanjuje prema centru, gdje je najniži. Nizak pritisak Topao vazduh millibarа Vazduh se kreće na gore i konvergira Zimi su oblasti niskog pritiska iznad mora a leti iznad kontinenta Ciklone centri niskog pritiska U slučaju ako je iznad te oblasti vazdušni pritisak viši od normalnog, iznad posmatrane oblasti vlada anticiklon. Anticiklon je oblast ograničena zatvorenim izobarama u kojoj se vazdušni pritisak povećava ka centru, gdje je najviši. 8

9 Visoki pritisak Hladan i suvi vazduh ima pritisak iznad millibarа Vazduh ide na dole i van datog mijesta divergira Zimi su oblasti visokog pritiska iznad kontinenta a leti iznad mora Anticiklone centri visokog pritiska Greben je izdužena oblast visokog pritiska koji se u vidu klina pruža između oblasti sa nižim pritiscima. Dolina je izdužena oblast niskog pritiska koja se uvlači između oblasti sa višim pritiscima. Sedlo je oblast koja se nalazi između dva ciklona i dva anticiklona, koji stoje jedan naspram drugog. 4. Barometarski gradijent Razlika atmosferskog pritiska između dvije tačke na istom nivou razmaknute u smjeru njegovog najvećeg pada na jedinicu udaljenosti (60 M ili 111 km, što odgovara vrijednosti 1 0 meridijana Zemlje kao kugle) zove se horizontalni barometarski gradijent. Iz ovoga slijedi da je barometarski gradijent sila (vektor) koja ima pravac, smjer i intenzitet. Pravac barometarskog gradijenta uvijek je normalan na izobare. Barometarski gradijent Smjer gradijenta je od mjesta višeg atmosferskog pritiska prema mjestu nižeg pritiska, a intenzitet je određen razlikom atmosferskih pritisaka na horizontalnoj udaljenosti od 60M. Što je intenzitet barometarskog gradijenta veći, to je i brzina vjetra veća, odnosno brzina vjetra je veća što su izobare gušće. 9

10 Razlika u pritiscima između dve tačke (gradijent pritiska) je primarni razlog za kretanje vazdušnih masa u atmosferi. Vazduh struji od mesta gde je pritisak viši ka mestu gde je niži. Drugim rečima vazduh se kreće tako da se uspostavi stanje ravnoteže između oblasti nižeg i oblasti višeg pritiska. Primer: Povezanost promene vazušnog pritiska i vazdušnih strujanja 10