Погода интересует всех - [7]

Однако высота ртутного столба в барометре не является однозначной мерой атмосферного давления, ибо она зависит еще от двух других физических величин: температуры и ускорения силы тяжести. Поясним это на примере. Если в некотором пункте атмосферное давление в какие-либо два различных момента одинаково, то высота ртутного столбика в барометре может не быть одинаковой, если в эти моменты неодинакова температура ртутного столбика в барометре. С увеличением температуры ртуть расширяется. Поэтому если при сделанных выше предположениях имеет место одинаковое атмосферное давление, то высота ртутного столбика будет больше в тот момент, когда температура выше. Точно так же на показание барометра влияет и сила тяжести. Примем теперь, что в двух пунктах, находящихся на различных широтах (например, на Северном полюсе и на экваторе), имеет место одинаковое атмосферное давление и одинаковая температура в помещении, где расположены барометры. Тогда показание барометра на Северном полюсе будет меньше, чем на экваторе, ибо более значительная сила тяжести имеет место на полюсе: ртуть здесь будет несколько более тяжелой. По международному соглашению в измеренную высоту ртутного столбика принято вводить поправки, которые делают эту высоту такой, какой она была бы при температуре 0° и при силе тяжести на широте 45°.

Показания барометров, исправленные этими поправками, можно сравнивать между собой на какой бы широте, высоте и при какой бы температуре они ни были отсчитаны. Давление ртутного столбика высотой 1 мм при температуре 0°, при такой силе тяжести, какая отмечается на широте 45°, и на уровне моря, в честь Торричелли названо торром. У земной поверхности атмосферное давление составляет в среднем около 760 торр. Это давление называют также физической атмосферой. Существует и другая единица давления — миллибар (мб), причем

760 торр =1013,22 мб,

1 торр = 1,33317 m6≈4∕3 мб,

1 m6≈3∕4 торр.

Каждый знает, что в сводках погоды сообщается атмосферное давление. Однако речь идет не о фактическом весе воздушного столба над пунктом, в котором измерено давление, а о так называемом приведенном давлении. Как это следует понимать?

Паскаль установил, что атмосферное давление убывает с увеличением высоты. Поэтому давление, измеренное, например, в Варнемюнде, Берлине и Веймаре, нельзя сравнивать, ибо перечисленные пункты лежат не на одинаковой высоте над уровнем моря. Если мы пренебрежем сравнительно небольшими колебаниями давления во времени в каждом из этих пунктов, то показание барометра в Варнемюнде всегда будет больше, чем в Берлине или Веймаре. Вследствие меньшей высоты Варнемюнде над уровнем моря столб воздуха над этим пунктом всегда выше, а потому и тяжелее, чем над Берлином. Если отсчитанные показания барометров будут использоваться для прогноза погоды, то может возникнуть ложное впечатление, будто над югом ГДР всегда располагается область пониженного давления, а над севером — область повышенного давления. Поэтому данные об атмосферном давлении можно использовать для прогноза погоды лишь в том случае, если их привести к одинаковой высоте, или к уровню моря, так как в качестве одинаковой высоты избран уровень моря (нормальный нуль).

Это приведение осуществляется довольно просто, так как известно, что в нижнем слое атмосферы увеличению высоты на 8 м соответствует уменьшение давления на 1 мб. Например, если барометр, установленный на высоте 104 м над уровнем моря, показал 1005 мб, то давление, приведенное к уровню моря, будет равняться

Зависимость высоты ртутного столба в барометре и температуры кипения воды от высоты над уровнем моря.

1005 + 104/8 = 1005 + 13 = 1018 мб.

Примерно через 200 лет после изобретения барометра был предложен иной принцип измерения атмосферного давления. Он основан на деформации упругой цилиндрической латунной коробки, из которой выкачан воздух. Такая коробка применяется в широко распространенных комнатных барометрах-анероидах. По имени изобретателя она получила название коробки Види. С изменением давления коробка деформируется, а стрелка, соединенная с коробкой системой рычагов, показывает на шкале величину давления.

К сожалению, укоренился старинный обычай снабжать шкалу давления в таких барометрах надписями: «буря и дождь», «устойчивая погода»[9]. Эти надписи создают впечатление, будто погода зависит только от атмосферного давления, что не соответствует действительности. Гораздо большее значение может иметь наблюдение за тенденцией давления, т. е. за тем, растет ли оно или падает.

Однако и при наличии таких данных еще невозможно точно указать, как будет развиваться погода в дальнейшем. Вполне может случиться, что при непрерывном росте давления будет лить дождь или, несмотря на падение давления, погода будет улучшаться. Атмосферное давление лишь в том случае приобретает основное значение при прогнозировании погоды, если сопоставляются данные, полученные на тысячах метеостанций земного шара. Лишь при сопоставлении выявятся обширные области повышенного и пониженного давления, по перемещению которых можно предсказать бурную или спокойную погоду. Постоянное сравнение значений атмосферного давления в разных пунктах земного шара является одной из основ современных методов предсказания погоды.