Фрэнк Форрестер - Тысяча и один вопрос о погоде

32. Что такое молекула? Молекула — это минимальное количество любого элемента или соединения, которое может существовать в свободном состоянии. Молекулы элементов состоят из одного или нескольких одинаковых атомов. Молекулы сложного вещества состоят из двух или более атомов различных элементов.

33. Что такое ионы? В условиях очень высокой температуры электроны атомов могут соскользнуть со своих орбит. Когда электроны теряются, остается больше положительно заряженных частиц. Заряженные таким образом атомы называют ионами, а процесс потери электронов — ионизацией.

34. Из чего состоит воздух? Воздух есть смесь газовых элементов — непостижимо огромное число атомов, объединенных в молекулы. Большую часть воздуха составляет азот, занимающий около 4 / 5всего его объема. Азот сравнительно инертен и выступает в роли среды, в которой происходит смешивание других газов. Второй основной газ — кислород — занимает 1 / 5 объема атмосферы. Кроме этих двух газов, в составе воздуха насчитывают еще 18 газов — в том числе водяной пар, аргон, двуокись углерода, гелий, водород, метан, криптон, озон, аммоний, йод и др. Эти газы содержатся в воздухе в очень небольших количествах.

35. Что такое атмосферные загрязнения? Частички соли с поверхности океанов, пыльца растений, индустриальный дым, пыль, вулканический пепел и непрерывный дождь микрометеоритов — вот некоторые из тех примесей, что входят в состав нашей атмосферы.

36. Какой из атмосферных газов наиболее важен? Бесцветный, лишенный запаха и вкуса кислород называют газом жизни. Он необходим для дыхания животных; без него невозможно большинство видов горения.

37. Во всех ли местах земного шара состав воздуха однороден? Обычно химический состав сухого воздуха один и тот же во всех местах Земли. Различия же наблюдаются в количестве и виде примесей, а также в содержании так называемых переменных элементов, таких. как водяной пар и озон. Если учесть непрерывный процесс перемешивания воздушных масс, вызванный различиями в температуре земной поверхности и связанными с ними воздушными течениями, становится понятным, почему состав воздуха однороден.

38. Что понимается под атмосферным давлением? Это реальный вес всей совокупности газов и других элементов, из которых состоит воздух, или давление, которое они оказывают на поверхность Земли. Это сила, с которой давит на единицу земной поверхности столб воздуха, заключенный между поверхностью земли и верхней границей атмосферы.

39. Сколько весит воздух? Воздух давит на земную поверхность с огромной силой. На уровне моря человеческое тело (или любой другой объект) испытывает давление в 1,033 кг/см 2. Следовательно, на человека среднего роста давит около тонны воздуха. Но это не доставляет нам никаких неудобств — наше внутреннее давление оказывает противодействие давлению воздуха, и поэтому обычно мы его не ощущаем.

40. Сколько весит атмосфера? На 315 млн. км 2поверхности Земли приходится примерно 5 3/ 4квадриллиона тонн воздуха.

41. Что такое относительная плотность воздуха? Плотность любого вещества зависит от того, какое его количество заключено в данном объеме. Чем больше молекул приходится на единицу объема, тем плотнее вещество. Плотность определяется отношением массы вещества к его объему. Так, например, кубический сантиметр воды имеет массу 1 г, а кубический сантиметр ртути — 13,6 г. Отсюда плотность воды равна 1 г/см 3, а плотность ртути — 13,6 г/см 3. Обычно относительную плотность различных элементов определяют, беря за исходную величину плотность воды, равную 1,0000. Так, золото имеет относительную плотность 19,32, алюми ний — 2,65. Относительная плотность воздуха составляет 0,001293, или несколько более тысячной долн плотности воды при нормальной температуре.

42. Как велика плотность воздуха у земной поверхности? Молекулы воздуха сконцентрированы у поверхности Земли в таком количестве, что его невозможно себе представить. Воздух, которым мы дышим, настолько плотен, что самая микроскопическая частичка его не может пройти и миллионной доли сантиметра, чтобы не столкнуться со своей соседкой.

43. Каковы плотность и давление воздуха на больших высотах? Плотность, а значит, и вес воздуха резко уменьшаются с высотой. Находясь на вершине горы высотой в 5500 м над уровнем моря, человек будет испытывать давление атмосферы, равное всего лишь 38,6 кг/м 2. На высоте 10 800 м давление уменьшится до 15,9 кг/м 2. В нижнем пятидесятикилометровом слое атмосферы при каждом удвоении высоты давление уменьшается примерно наполовину. Таким образом, получается, что добрая половина веса нашего воздушного океана приходится на слой воздуха, поднимающийся над поверхностью Земли меньше чем на 5,6 км. А на высоте 100 км давление составляет всего только миллионную часть от величины давления на уровне моря!

44. В каких единицах выражается атмосферное давление?Атмосферное давление выражается в миллибарах на квадратный сантиметр, или в миллиметрах высоты ртутного столба. В метеорологии наиболее часто используется миллибар. В основу его положена дина, единица силы в метрической системе. Один миллибар равен 1000 динам на квадратный сантиметр.

45. Каково среднее атмосферное давление на уровне моря?В миллиметрах ртутного столба — 760; в миллибарах — 1013,25.

46. Какие приборы применяются для измерения атмосферного давления?Ртутный барометр, барометр-анероид и барограф.

47. Как действует ртутный барометр?С помощью ртутного барометра производятся наиболее точные измерения атмосферного давления. Этот прибор представляет собой стеклянную трубку высотой несколько более 70 см, запаянную с одного конца и наполненную ртутью. Открытым концом трубка помещается в сосуд, частично заполненный ртутью. Ртуть в трубке падает до тех пор, пока объем ртутного столба не придет в соответствие с силой, с которой атмосфера давит на ртуть, находящуюся в открытом сосуде. Если над данной территорией (а значит, и над прибором) движется холодный, а следовательно, более плотный и тяжелый воздух, он будет оказывать на ртуть более сильное давление и заставлять ее подниматься в трубке. В таком случае мы говорим, что «барометр поднимается». Более же теплый, а значит, и более легкий воздух давит на ртуть не столь сильно, и некоторое количество ртути опустится по трубке в сосуд. В этом случае мы говорим, что «барометр падает». Таким образом, барометр просто определяет относительный вес находящегося над ним воздуха, плотность которого постоянно меняется.