Презентация на тему: Атмосферное давление и плотность воздуха

Для перевода давления из гПа в мм рт.ст необходимо число гектопаскалей умножить на 3/4 (0,75). Для перевода давления из гПа в мм рт.ст необходимо число гектопаскалей умножить на 3/4 (0,75). Для перевода давления и мм рт.ст. в гПа необходимо число миллиметров умножить на 4/3 (1,333),

На практике перевод осуществляется при помощи специальных таблиц На практике перевод осуществляется при помощи специальных таблиц

Атмосферное давление изменчива в пространстве и во времени. Атмосферное давление изменчива в пространстве и во времени. Особенно большие вариации давления наблюдаются в его вертикальном распределении. Пределы изменения давления у земли в разных синоптических условиях и географических регионах также может быть изменчива в широких пределах. Например, давление в тропическом циклоне может быть от 877.0 гПа, а в центре Сибирского антициклона достигает 1083.0 гПа. Обычно в однородной воздушной массе у земли атмосферное давление за сутки изменяется незначительно. Но при определенных синоптических условиях: при приближении атмосферных фронтов и глубоких циклонов она может составлять несколько гПа за час.

В метеорологии изменения давления во времени характеризуют барической тенденцией – величиной изменения давления за последние три часа (±ppa), где В метеорологии изменения давления во времени характеризуют барической тенденцией – величиной изменения давления за последние три часа (±ppa), где + – повышение – понижение pp – величина изменения за последние три часа в гПа с десятыми долями; а – характер изменения давления на ленте барографа.

На карты погоды возле кружка метеорологической станции наносится величина атмосферного давления, приведенного к уровню моря (РРР), и барическая тенденция (±рра) в гПа с десятыми долями следующим образом: На карты погоды возле кружка метеорологической станции наносится величина атмосферного давления, приведенного к уровню моря (РРР), и барическая тенденция (±рра) в гПа с десятыми долями следующим образом:

При чтении величины атмосферного давления пользуются такими правилами: При чтении величины атмосферного давления пользуются такими правилами: если указанное значение давления менее 500 (более 500), то мысленно впереди ставится 10(9) и последняя цифра отделяется запятой; если указанное значение давления равняется 500, то мысленно впереди ставится цифра 9 или 10 в зависимости от общего поля давления в данном районе и последняя цифра отделяется запятой.

Пример чтения величины атмосферного давления с карты погоды: Пример чтения величины атмосферного давления с карты погоды:

Атмосферное давление убывает с высотой, поскольку масса вышележащего столба воздуха уменьшается. Для определения общего закона изменения давления с высотой возьмем систему координат с осью Н, направленной вертикально вверх. Представим, что ш плоскости ХУ давление воздуха равно Р. Выделим элементарный объем с сечением, равным 1 см², и высотой dH (рис. 1). Давление на верхней грани объема будет равно P - dP. Величина изменения давления dP равна весу воздуха, заключенного в рассматриваемом объеме (ρdH - масса, ρgdH- вес) Атмосферное давление убывает с высотой, поскольку масса вышележащего столба воздуха уменьшается. Для определения общего закона изменения давления с высотой возьмем систему координат с осью Н, направленной вертикально вверх. Представим, что ш плоскости ХУ давление воздуха равно Р. Выделим элементарный объем с сечением, равным 1 см², и высотой dH (рис. 1). Давление на верхней грани объема будет равно P - dP. Величина изменения давления dP равна весу воздуха, заключенного в рассматриваемом объеме (ρdH - масса, ρgdH- вес) dP = - ρgdH Где: ρ – плотность воздуха; g – ускорение силы тяжести.

Для ориентировочной оценки изменения давления с высотой, а также для приближенного расчета изменения высоты по разности значений давления на практике пользуются барической ступенью. Для ориентировочной оценки изменения давления с высотой, а также для приближенного расчета изменения высоты по разности значений давления на практике пользуются барической ступенью. Барическая ступень (h) - это высота, на которую нужно подняться или опуститься, чтобы давление изменилось на одну единицу (на 1 гПа или 1 мм рт.ст.). Величина барической ступени используется в авиации при расчетах безопасной высоты полета в равнинной и холмистой местности. С ее помощью можно приводить (в первом приближении) давление к уровню моря по формуле: Pприв=Pаэр+Hаэр/h где: Рприв - давление аэродрома, приведенное к уровню моря (мм рт.ст. или гПа); Pаэр - давление аэродрома (мм рт.ст. или гПа); Hаэр - высота аэродрома над уровнем моря в метрах; h - барическая ступень. У земной поверхности при стандартном давлении Ро = 1013,2 гПа (760 мм рт.ст) h= 11 м/мм рт.ст. или h = 8 м/гПа

Распределение давления в атмосфере можно представить в виде бесчисленного, количества поверхностей, во всех точках которых давление одинаково. Такие поверхносл называются изобарическими (изо - равный, барос - тяжесть, давление). Они располагаются одна над другой и не параллельны уровню моря, что объясняется неравномерным распределением по горизонтали температуры и давления воздуха, а, следовательно, и различной барической ступенью. Высоты изобарических поверхностей измеряются и от уровня моря в единицах геопотенииала. Распределение давления в атмосфере можно представить в виде бесчисленного, количества поверхностей, во всех точках которых давление одинаково. Такие поверхносл называются изобарическими (изо - равный, барос - тяжесть, давление). Они располагаются одна над другой и не параллельны уровню моря, что объясняется неравномерным распределением по горизонтали температуры и давления воздуха, а, следовательно, и различной барической ступенью. Высоты изобарических поверхностей измеряются и от уровня моря в единицах геопотенииала. Геопотенциал представляет собой работу, которую надо совершить, чтобы поднять единицу массы от уровня моря до данной высоты. Сила тяжести Р, действующая на единицу массы, равна Р=g • 1 = g, а работа Ф, затрачиваемая на поднятие единицы массы на высоту H, равна: Ф=gH. Эту работу и называют потенциалом силы тяжести или геопотенциалом. Единицей геопотенциала является геопотенциальный метр (гпм), равный работе, которую надо совершить чтобы поднять массу в 1 тонну на высоту 1 метр при ускорении силы тяжести g = 9,8 м/с2.

0 км = 1000 гПа 0 км = 1000 гПа 1,5 км=850гПа 3,0 км = 700 гПа 5,0 км =500 гПа 7,0 км =400 гПа

Распределение давления на уровне моря вдоль земной поверхности представлено на приземных картах погоды. На эти карты наносится давление, измеренное на метеорологических станциях и приведенное к уровню моря. Точки с одинаковым давлением на картах погоды соединяются плавными линиями, которые называются изобарами. Изобары обычно проводятся через 5 гПа для значений давления, кратных 5 (995,1000, 1005 и т.д.). Поле атмосферного давления, изображенное на картах погоды с помощью изобар, называется барическим полем или барическим рельефом. Формы барического поля носят название барических систем. Основными формами барического поля (барическими системами) являются: циклопы, антициклоны, ложбины, гребни и седловины (рис. 2.). Распределение давления на уровне моря вдоль земной поверхности представлено на приземных картах погоды. На эти карты наносится давление, измеренное на метеорологических станциях и приведенное к уровню моря. Точки с одинаковым давлением на картах погоды соединяются плавными линиями, которые называются изобарами. Изобары обычно проводятся через 5 гПа для значений давления, кратных 5 (995,1000, 1005 и т.д.). Поле атмосферного давления, изображенное на картах погоды с помощью изобар, называется барическим полем или барическим рельефом. Формы барического поля носят название барических систем. Основными формами барического поля (барическими системами) являются: циклопы, антициклоны, ложбины, гребни и седловины (рис. 2.).

Циклон - область низкого давления, очерченная на картах погоды замкнутыми изобарами, с минимальным давлением в центре. На картах погоды в Украине и странах СНГ обозначается буквой “Н” (низкое давление), а на международных картах - “L ” (low pressure). Давление в циклоне уменьшается от периферии к центру. Циклон - область низкого давления, очерченная на картах погоды замкнутыми изобарами, с минимальным давлением в центре. На картах погоды в Украине и странах СНГ обозначается буквой “Н” (низкое давление), а на международных картах - “L ” (low pressure). Давление в циклоне уменьшается от периферии к центру. Антициклон - область высокого давления, очерченная на картах погоды замкнутыми изобарами, с максимальным давлением в центре. На картах погоды в Украине и странах СНГ обозначается буквой “В ” (высокое давление), а на международных картах - “Н” (high pressure). Давление в антициклоне уменьшается от центра к периферии. Ложбина - узкая вытянутая полоса пониженного давления, расположенная на периферии л циклона или между двумя антициклонами. Линия, соединяющая точки с наименьшим давлением в ложбине, называется осью ложбины. Гребень — узкая вытянутая полоса повышенного давления, расположенная а периферии антициклона или между двумя циклонами. Линия, соединяющая точки с наибольшим давлением в гребне, называется осью гребня. Седловина - это барическая система, которая образуется между двумя циклонами и двумя антициклонами, расположенными крестообразно. В циклоне и ложбине, как правило, наблюдаются сложные условия погоды, в антициклоне и гребне - благоприятные, а в седловине - промежуточные.

Для обеспечения безопасности полетов установлены правила вертикального эшелонирования воздушных судов (ВС). Для обеспечения безопасности полетов установлены правила вертикального эшелонирования воздушных судов (ВС). Эшелон полета - это выделенная для полетов ВС относительная барометрическая высота (Нр), отсчитываемая от изобарической поверхности с давлением 760 мм рт.ст. (1013,2 гПа). Высота полета на эшелоне выдерживается с помощью барометрического высотомера, нуль шкалы которого установлен на давлении 760 мм рт.ст. Поэтому полет на эшелоне является полетом вдоль одной и той же изобарической поверхности. Истинная же высота полета (высота над рельефом местности), а также абсолютная (высота над уровнем моря) могут значительно отличаться от барометрической. Это обусловлено тем, что над различными районами уровень с давлением 760 мм рт.ст. располагается по-разному - выше или ниже уровня моря, т.е. изобарические поверхности к параллельны уровню моря. На рис. 3 схематически показано изменение абсолютной и барометрической высоты при полете на эшелоне.

Метеообеспечении полетов в основном используют значения давления QFE, QNH. Метеообеспечении полетов в основном используют значения давления QFE, QNH. Давление QFE [Question field elevation (Q - code)] -давление на уровне аэродрома или порога ВПП. Давление QNH [Question normal height - sea level pressure (Q - code)] - атмосферное давление, приведенное к среднему уровню моря по условиям стандартной атмосферы. В сводках о фактической погоде в формате кодов METAR (SPECI) указывается давление QNH с округлением в меньшую сторону до целого гектопаскаля. Аэродромные метеорологические органы предоставляют диспетчерскому органу подхода и аэродромной диспетчерской вышке информацию о фактическом значении ONH на регулярной основе, a QFE - в соответствии с договоренностью на регулярной основе или по запросу. Районный диспетчерский центр обеспечивается данными о фактическом давлении QNH на аэродромах и прогнозируемом минимальном давлении QNH в пределах района полетной информации. В местных регулярных и специальных сводках указывается информация о давлении QNH и QFE в гектопаскалях, а при потребности дополнительно указывается давление QFE в миллиметрах ртутного столба.

Одним из основных физических параметров атмосферы, оказывающим влияние на летные и эксплуатационные характеристики ВС, является плотность воздуха. Одним из основных физических параметров атмосферы, оказывающим влияние на летные и эксплуатационные характеристики ВС, является плотность воздуха. Плотность воздуха (р) - это масса воздуха в единице объема. Измеряется в г/м3 или кг/м3. Непосредственно плотность воздуха не измеряется, она определяется из уравнения состояния газов: ρ=P/RT= P/R(273+t) Где: P-давление воздуха; t- температура в 0С; R- газовая постоянная.

Из формулы видно, что плотность воздуха находится в прямой зависимости от давления и обратной - от его температуры. Из формулы видно, что плотность воздуха находится в прямой зависимости от давления и обратной - от его температуры. При постоянном давлении плотность воздуха зависит только от изменения температуры, поэтому при полете на эшелоне (Р = const) на лета эксплуатационные характеристики ВС влияет только температура воздуха. С высотой плотность воздуха уменьшается, так как давление с высотой уменьшается быстрее, чем понижается температура. Так, до высоты 5 км давление уменьшается примерно в два раза, температура понижается только на 12%. Понижение температуры несколько замедляет уменьшение плотности, поэтому плотность с высотой падает медленнее, чем давление. На высоте 5 км плотность воздуха составляет 60% от плотности на уровне моря, а на высоте 10 км - около 35%.

Плотность воздуха зависит также от его влажности. Плотность водяного пара при равных значениях температуры и давления составляет 0,622 от плотности сухого воздуха. Поэтому влажный воздух легче сухого. При температуре 40°С и относительной влажности 100% влажный воздух легче сухого на 2,8%. Для вычисления плотности влажного воздуха используют виртуальную температуру (Тγ) - это такая температура, при которой плотность сухого воздуха равна плотности влажного воздуха, при том же давлении Р: Плотность воздуха зависит также от его влажности. Плотность водяного пара при равных значениях температуры и давления составляет 0,622 от плотности сухого воздуха. Поэтому влажный воздух легче сухого. При температуре 40°С и относительной влажности 100% влажный воздух легче сухого на 2,8%. Для вычисления плотности влажного воздуха используют виртуальную температуру (Тγ) - это такая температура, при которой плотность сухого воздуха равна плотности влажного воздуха, при том же давлении Р: Тγ=T(1+0,378e/P) Где: e – упругость водяного пара.

Влияние влажности на плотность воздуха целесообразно учитывать при температуре воздуха выше +20°С и относительной влажности более 50%. Уменьшение плотности воздуха из-за содержащегося в нем водяного пара при температуре +30°С равносильно повышению температуры на 5°С, а при температуре +40°С - почти на 9°С. Плотность воздуха также, и температура и давление, изменяется в пространстве и во времени. У экватора плотность воздуха в тропосфере меньше, чем в Европе. Зимой плотность воздуха больше, чем летом в Европе средняя величина плотности воздуха у земной поверхности равна 1258 г/м3, на высоте 5 км - 735 г /м3. Влияние влажности на плотность воздуха целесообразно учитывать при температуре воздуха выше +20°С и относительной влажности более 50%. Уменьшение плотности воздуха из-за содержащегося в нем водяного пара при температуре +30°С равносильно повышению температуры на 5°С, а при температуре +40°С - почти на 9°С. Плотность воздуха также, и температура и давление, изменяется в пространстве и во времени. У экватора плотность воздуха в тропосфере меньше, чем в Европе. Зимой плотность воздуха больше, чем летом в Европе средняя величина плотности воздуха у земной поверхности равна 1258 г/м3, на высоте 5 км - 735 г /м3.

Задача №1 Дано: Р=850 гПа; Задача №1 Дано: Р=850 гПа; tср=100С; α=0,004; Найти барический ступень h=? Решение:

Баранов А.М. и др. Авиационная метеорология. С.П. Гидрометиздат, 1992 г. Баранов А.М. и др. Авиационная метеорология. С.П. Гидрометиздат, 1992 г. Богаткин О.Г. Авиационная метеорология. Санкт Петербург – 2005 г. Гусейнов Н.Ш. Диспетчеру управления воздушным движением и летчику о метеорологии. Баку. Ширваннешр. 1998 г. Лещенко Г.П. Авиационная метеорология. Кировоград – 2009 г. Позднякова В.А. Практическая авиационная метеорология. Екатеринбург 2010 г. Meteorology – JAR.