§ 12. Давление и движение воздуха

Определения и обозначения

Воздух — смесь газов, которая окружает Землю. Мы не видим воздух, но он занимает место и имеет массу. Это помогает понять, почему воздух может давить и почему без него невозможна жизнь.

Атмосферное давление — давление, которое воздух оказывает на поверхность Земли и на все находящиеся на ней предметы. Слово «атмосферное» означает «относящееся к атмосфере», то есть к воздушной оболочке Земли. Понятие нужно, чтобы объяснить действие воздуха на нас, растения, здания и воду.

Ветер — движение воздуха в горизонтальном направлении. Воздух дует из области высокого давления в область низкого давления. Это определение помогает различать ветер и подъём воздуха вверх.

Как это устроено

Воздух имеет массу, поэтому Земля притягивает его к себе. Собравшийся у поверхности воздух давит на неё и на предметы. Чем больше воздуха находится над участком, тем заметнее его давление.

Воздух давит не только сверху, но и в стороны, потому что его частицы движутся в разных направлениях. Человек обычно не замечает этого действия: давление снаружи уравновешивается давлением воздуха внутри тела. Поэтому мы не ощущаем, будто нас постоянно прижимает воздушная оболочка.

Атмосферное давление не раздавливает предметы, потому что воздух внутри них тоже давит. Например, в надутом шаре внутренний воздух давит на резиновую стенку изнутри. Стенка сохраняет форму, когда внутреннее давление и упругость резины уравновешивают действие воздуха.

Солнце нагревает поверхность Земли неравномерно: одни места получают больше тепла, другие меньше. Воздух над тёплой поверхностью нагревается, расширяется, становится легче и поднимается вверх. На его место перемещается более холодный и тяжёлый воздух.

Из-за разного нагревания в соседних местах образуется разное давление. Воздух начинает перемещаться туда, где давление ниже, и возникает его движение. Горизонтальное движение воздуха называют ветром, поэтому ветер дует из области высокого давления в область низкого.

Воздух и его давление

Сначала найдите в таблице явление, о котором идёт речь, а затем прочитайте, что происходит. В третьем столбце указана причина, поэтому по нему удобно проверять своё объяснение.

Цепочку можно прочитать так: нагревание — изменение плотности воздуха — различие давления — движение воздуха. Она помогает не путать причину явления и его результат.

Разбор задач

Задача 1

На столе лежит надутый воздушный шар. Объясни, почему воздух внутри шара давит на его стенки. Нужно связать давление с главными свойствами воздуха.

1. Воздух внутри шара занимает определённое место.
2. У воздуха есть масса, поэтому его частицы притягиваются Землёй и движутся во всех направлениях.
3. Движущиеся частицы ударяются о резиновую стенку и давят на неё изнутри.

Ответ: воздух давит на стенки шара, потому что он занимает место, имеет массу, а его частицы движутся и ударяются о стенки. Давление изнутри помогает шару сохранять надутую форму.

Задача 2

Днём суша нагрелась сильнее моря. Определи, где воздух будет подниматься и откуда будет двигаться более холодный воздух. Сравним нагревание суши и моря, а затем проследим движение воздуха.

1. Воздух над сушей нагреется сильнее, чем воздух над морем.
2. Нагретый над сушей воздух станет легче и поднимется.
3. На его место начнёт двигаться более холодный воздух со стороны моря.

Ответ: воздух будет подниматься над сушей. Более холодный воздух станет двигаться от моря к суше, потому что освобождающееся место нужно заполнить.

Задача 3

В одном месте воздух тёплый и поднимается, а в соседнем — более холодный. Объясни, почему возникает ветер и в каком направлении движется воздух. Нужно отличить вертикальный подъём от горизонтального перемещения.

1. Тёплый воздух поднимается, поэтому у поверхности в этом месте давление становится ниже.
2. В соседней области холодный воздух плотнее и оказывает большее давление.
3. Воздух у поверхности движется из области высокого давления к области низкого давления.

Ответ: ветер возникает из-за разницы давления, вызванной разным нагреванием воздуха. У поверхности он будет двигаться от более холодной области с высоким давлением к тёплой области с низким давлением.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что невидимый воздух не давит. Так думают, потому что давление нельзя увидеть глазами. Проверьте себя: вспомните надутый шар — его стенки растягиваются под действием невидимого воздуха внутри.

Ошибка: думать, что воздух давит только сверху. Такое представление возникает из-за веса воздушного столба над Землёй. Проверьте ответ вопросом: могут ли частицы воздуха двигаться в стороны и снизу? Да, поэтому давление направлено во все стороны.

Ошибка: считать, что тёплый воздух опускается. Ошибка появляется, если забыть, что при нагревании воздух расширяется и становится легче. Для проверки сравните его с холодным воздухом: более лёгкий воздух поднимается, а холодный занимает его место.

Ошибка: путать направление ветра с подъёмом воздуха. Тёплый воздух действительно движется вверх, но ветер у поверхности направлен горизонтально. Проверьте себя: ветер всегда ищут по направлению от высокого давления к низкому.

Связь с другими темами

До изучения темы нужно знать, что воздух окружает Землю, занимает место и может нагреваться. Эти свойства объясняют давление воздуха и его движение.

Тема связана с круговоротом воды и образованием погоды. Движущийся воздух переносит тепло и влагу, помогает перемещать облака и влияет на осадки.

Понимание ветра пригодится при изучении природных явлений и прогноза погоды. Энергию ветра используют, например, в работе ветряных установок.

Что запомнить

• Воздух имеет массу и оказывает давление.
• Воздух давит во все стороны.
• Давление воздуха вокруг Земли называют атмосферным.
• Нагретый воздух поднимается.
• Ветер — это движение воздуха.
• Воздух движется из области высокого давления в область низкого.