Чудо метеорологии: понимание барометрической формулы

Чудо метеорологии: понимание барометрической формулы

Когда мы говорим о предсказании погоды, сразу можно подумать о метеорологах, стоящих перед зелеными экранами, а по карте движутся анимированные облака. Что часто остается незамеченным, так это наука, лежащая в основе этих прогнозов, причем ключевым игроком является барометрическая формула. Это чудо науки об атмосфере помогает нам понять, как атмосферное давление меняется с высотой. Но что такое барометрическая формула и как она работает?

Разъяснение барометрической формулы

Барометрическая формула, также известная как экспоненциальная модель атмосферы, используется для расчета атмосферного давления. давление на определенной высоте. В более математических терминах оно описывает, как давление P на заданной высоте h может быть получено из давления на уровне моря P0, температуры T, гравитационная постоянная g и газовая постоянная для сухого воздуха R. Формула обычно выражается следующим образом:

Здесь:

• P — давление на высоте h (измеряется в Паскалях или гПа).
• P0 — давление на уровне моря (также измеряется в Паскалях или гПа).
• M — молярная масса земного воздуха (приблизительно 0,029 кг/моль). ).
• g — ускорение свободного падения (9,8 м/с²).
• R — универсальная газовая постоянная. (8,314 Дж/(моль·К)).
• T — температура в Кельвинах.
• h — высота над уровнем моря в метрах.

Исходные данные и их измерения

Понимание барометрической формулы требует четко определенных исходных данных. Вот они:

• P0 – давление на уровне моря, измеряемое в паскалях (Па) или гектопаскалях (гПа).
• h - Высота над уровнем моря, измеренная в метрах (м).
• T - Температура, измеренная в Кельвинах (К).

Выходные данные и их измерения

Основные выходные данные барометрической формулы:

• P — давление на высоте h >, также измеряется в паскалях (Па) или гектопаскалях (гПа).

Пример из реальной жизни

Давайте рассмотрим практический пример, чтобы понять смысл всех этих чисел. Предположим, вы поднимаетесь на Эверест. Базовый лагерь находится на высоте 5364 метра, а температура воздуха -14°C (259,15 К). Давление на уровне моря P0 составляет 101325 Па. Используя барометрическую формулу, можно оценить атмосферное давление в базовом лагере:

Хотя вычисление может показаться сложным, оно упрощает понимание поведения атмосферное давление на разных высотах.

Применение барометрической формулы

Почему нас должна волновать барометрическая формула? Вот несколько основных причин:

• Метеорология: помогает метеорологам прогнозировать изменения погоды и такие явления, как штормы или ясное небо.
• Авиация : Помогает пилотам поддерживать правильную высоту и помогает в калибровке высотомеров.
• Исследование космоса: Полезно в космических миссиях, где понимание давления имеет решающее значение для посадки и взлета на другие планеты.

Таблица данных

Рассмотрите следующую таблицу для некоторых общих высот и соответствующих им давлений при условии постоянной температуры:

Часто задаваемые вопросы

Вот некоторые часто задаваемые вопросы о барометрической формуле:

Вопрос: Могут ли колебания температуры влиять на показания барометра?

Ответ: Да, температура существенно влияет на показания барометра, так же как она влияет на плотность воздуха.

Вопрос: Применима ли барометрическая формула к другим планетам?

Ответ: Конечно, с поправками на местную гравитацию, температуру и состав атмосферы формулу можно адаптировать и для других небесных тел.

Вопрос: Насколько точна барометрическая формула для прогнозирования погоды?

Ответ: Хотя она играет решающую роль, это лишь один компонент в комплексе. набор уравнений и моделей, используемых метеорологами.

Заключение

Барометрическая формула — это больше, чем просто математическое уравнение; это окно в понимание нашего мира с другой точки зрения. Речь идет не только о цифрах и расчетах, но и о прогнозировании погоды, обеспечении безопасности в авиации и исследовании новых рубежей в космосе. Итак, в следующий раз, когда вы проверите прогноз погоды, помните: за кулисами работает чудо науки, чтобы предоставить вам эту информацию.

Tags: Метеорология, Атмосферная Наука, погода