Высота и давление
Как высота изменяет атмосферное давление
Узнать о взаимосвязиКогда вы поднимаетесь в гору или летите на самолёте, атмосферное давление падает. Эта взаимосвязь между высотой и давлением влияет на всё — от авиационных высотомеров до времени приготовления пищи. Понимание этой связи объясняет, почему закладывает уши, почему вода кипит при более низкой температуре на большой высоте и как работают альтиметры.
Давление на различных высотах
| Высота (м) | Высота (ft) | Давление (hPa) | Давление (inHg) | % от уровня моря |
|---|---|---|---|---|
| 0 (уровень моря) | 0 | 1013 | 29,92 | 100% |
| 500 | 1 640 | 955 | 28,21 | 94% |
| 1 000 | 3 281 | 899 | 26,55 | 89% |
| 1 600 (Денвер) | 5 280 | 840 | 24,81 | 83% |
| 2 000 | 6 562 | 795 | 23,48 | 78% |
| 3 000 | 9 843 | 701 | 20,70 | 69% |
| 4 000 | 13 123 | 616 | 18,19 | 61% |
| 5 500 | 18 045 | 505 | 14,92 | 50% |
| 8 848 (Эверест) | 29 029 | 330 | 9,75 | 33% |
| 10 668 (крейс. высота) | 35 000 | 240 | 7,09 | 24% |
Почему давление уменьшается с высотой
Атмосферное давление обусловлено весом воздуха над вами. На уровне моря вы находитесь под всей толщей атмосферы. По мере подъёма:
- Над вами становится меньше воздуха, а значит, меньше вес, давящий вниз
- Плотность воздуха уменьшается (меньше молекул на единицу объёма)
- Снижение экспоненциальное, а не линейное
Барометрическая формула
Давление уменьшается примерно на 12% на каждые 1000 метров в нижних слоях атмосферы. Точнее:
- На 5 500 м: 50% от давления на уровне моря
- На 11 000 м: 25% от давления на уровне моря
- На 16 000 м: 12,5% от давления на уровне моря
Авиация и высотомеры
Как работают высотомеры
Авиационные высотомеры — это барометры, откалиброванные для отображения высоты. Измеряя давление и используя стандартное соотношение давления и высоты, они показывают высоту над уровнем моря.
Настройки высотомера
- QNH: высота над уровнем моря (стандартная настройка)
- QFE: высота над аэродромом
- Стандартное (29,92/1013): эшелоны полёта выше 18 000 ft
Почему настройки важны
Если фактическое давление отличается от стандартного, высотомер показывает неверные данные:
- Пониженное давление = высотомер показывает ЗАВЫШЕННУЮ высоту (опасно)
- Повышенное давление = высотомер показывает ЗАНИЖЕННУЮ высоту (более безопасно)
Правило: «Из области высокого давления в область низкого — берегись земли» предупреждает пилотов о том, что при полёте в зону пониженного давления высотомер завышает показания.
Приготовление пищи на большой высоте
Пониженное давление означает, что вода кипит при более низкой температуре:
| Высота | Температура кипения | Влияние на готовку |
|---|---|---|
| Уровень моря | 100°C (212°F) | Стандартное время |
| 1 000 м (3 300 ft) | 96,7°C (206°F) | Незначительное увеличение |
| 1 600 м (5 280 ft) | 94,4°C (202°F) | На 10–20% дольше |
| 2 000 м (6 600 ft) | 93,3°C (200°F) | На 20–30% дольше |
| 3 000 м (10 000 ft) | 90°C (194°F) | На 30–40% дольше |
Корректировки при готовке на высоте
- Варка: увеличивайте время, а не температуру
- Выпечка: уменьшите количество разрыхлителя, увеличьте количество жидкости
- Скороварки: более эффективны на высоте
Другие эффекты зависимости давления от высоты
Производительность автомобиля
Двигатели выдают меньше мощности на высоте из-за пониженной плотности воздуха — примерно на 3% меньше мощности на каждые 1000 футов. Турбокомпрессоры компенсируют это, сжимая поступающий воздух.
Прогноз погоды
На картах погоды показывается давление, приведённое к уровню моря, чтобы можно было сравнивать показания на разных высотах. Фактическое давление в Денвере всегда ниже того, что отображается на картах погоды.
Спортивные результаты
Тренировки на большой высоте (с пониженным содержанием кислорода) стимулируют выработку эритроцитов. Спортсмены возвращаются на уровень моря с повышенной способностью крови переносить кислород.
Заключение
Атмосферное давление предсказуемо уменьшается с высотой — примерно вдвое каждые 5 500 метров. Эта взаимосвязь имеет фундаментальное значение для авиации (высотомеры), кулинарии (температура кипения), физиологии человека (горная болезнь) и производительности транспортных средств. Знание того, что давление падает примерно на 1 hPa на каждые 8 метров (или 1 inHg на 1000 футов), помогает объяснить многие явления, связанные с высотой.