Значение атмосферного давления в жизни человека (исследовательская работа)

Введение.

Как часто мы обвиняем погоду в плохом настроении, неважном самочувствии, нежелании что-либо делать и других неприятностях. Но неужели на самом деле погодные условия могут столь активно влиять на состояние нашего здоровья? Сообщая по телевидению о погоде, дикторы в конце обычно сообщают: атмосферное давление 760 мм ртутного столба (или 749, или 754...).

Но многие ли понимают, что это значит, и откуда синоптики берут эти данные? О том, как измеряют атмосферное давление, как оно изменяется и влияет на человека, вы узнаете из этой работы.

Актуальность данной темы заключается в том, что эта работа - практическая проверка взаимосвязи Человек и Природа, в которой используются знания, полученные в школе.

Предмет исследования:

Атмосферное давление.

Гипотеза: изменение атмосферного давления влияет на погодные условия и здоровье людей.

Цель работы: изучить воздействие атмосферного давления на организм человека. Установить зависимость погодных условий от атмосферного давления.

Задачи исследования:

изучить теоретический материал;

исследовать причины возникновения атмосферного давления;

провести исследования, выявляющие факторы зависимости влияния самочувствия людей  на изменение атмосферного давления;

провести исследования зависимости погодных условий от атмосферного давления

Атмосфера Земли.

Мы живём на дне сказочно красивого океана. Он велик и безбрежен. Это раскинувшаяся над нами воздушная оболочка планеты, окружающая Землю, представляющая собой механическую смесь газов, взвешенных капель воды, пыли, кристаллов льда и других компонентов называется атмосферой Земли. Атмосфера Земли начинается у поверхности и простирается в космическое пространство приблизительно на 3000 км.

История возникновения и развития атмосферы довольно сложная и продолжительная, она насчитывает около 3 млрд. лет. За этот период состав и свойства атмосферы неоднократно изменялись, но на протяжении последних 50 млн. лет, как считают ученые, они стабилизировались.

Масса современной атмосферы составляет приблизительно одну миллионную часть массы Земли. С высотой резко уменьшаются плотность и давление атмосферы, а температура изменяется неравномерно и сложно, в том числе из-за влияния на атмосферу солнечной активности и магнитных бурь.

В атмосфере принято выделять четыре слоя. Самый верхний — он называется экзосфера — располагается выше 400 километров. Это огромное пространство разреженного газа, состоящего из кислорода, гелия и водорода. В нем происходят северные сияния. Ниже экзосферы лежит ионосфера — слой заряженных частиц. Она располагается на высотах от 400 до 80 километров от уровня земли. Ионосфера может отражать некоторые длины радиоволн. Благодаря этому ее свойству и возможна радиосвязь между отдаленными точками Земли.

Ниже ионосферы — на высотах от 80 до 11 километров — лежит стратосфера. В ней находится так называемый озоновый слой, защищающий Землю от вредного ультрафиолетового излучения Солнца.

В нижней части стратосферы температура постоянна, и для нее характерна своя циркуляция воздуха. Этими потоками иногда пользуются пилоты высотных самолетов. Основная масса атмосферы содержится в тропосфере — тонком, около 10 километров, слое, непосредственно покрывающем Землю. Здесь формируется земная погода, образуются облака.

Толщина ее меняется: на экваторе она составляет 19 километров, а на полюсах ее толщина снижается всего до 8 километров. Для тропосферы характерно увеличение с высотой скорости ветра и уменьшение температуры.

Значение атмосферы.

Защита всего живого на Земле от разрушительного действия ультрафиолетовых лучей, от быстрого нагревания лучами Солнца и остывания.

Кислород необходим для дыхания живым организмам.

Углекислый газ необходим для питания растений.

Азот входит в состав белков, который являются основой жизни на земле.

Является передатчиком звука.

Рассеивая солнечный свет, она тем самым освещает те места, куда не попадают прямые лучи Солнца.

Весь материал - в документе.

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №14 г. Искитима»

секция естественных наук

Значение атмосферного давления в жизни человека

Авторы: ученицы 7а класса

Шевченко Маша

Новикова Ульяна

Руководитель: Сивурова Татьяна Владимировна

учитель физики первой квалификационной категории

Контактный телефон руководителя 89513849220

Искитим 2016

Оглавление

Введение 3

1. Атмосфера Земли 4

2. Значение атмосферы 5

3. Почему у Земли есть атмосфера? 6

4. Атмосферное давление и его измерение 7

5. Исследовательская часть 8

6. Заключение 11

7. Приложение 1 12

8. Приложение 2 13

9. Приложение 3 14

Список использованной литературы 15

Введение

Как часто мы обвиняем погоду в плохом настроении, неважном самочувствии, нежелании что-либо делать и других неприятностях. Но неужели на самом деле погодные условия могут столь активно влиять на состояние нашего здоровья? Сообщая по телевидению о погоде, дикторы в конце обычно сообщают: атмосферное давление 760 мм ртутного столба (или 749, или 754...). Но многие ли понимают, что это значит, и откуда синоптики берут эти данные? О том, как измеряют атмосферное давление, как оно изменяется и влияет на человека, вы узнаете из этой работы.

Актуальность данной темы заключается в том, что эта работа - практическая проверка взаимосвязи Человек и Природа, в которой используются знания, полученные в школе.

Предмет исследования:

Атмосферное давление.

Гипотеза: изменение атмосферного давления влияет на погодные условия и здоровье людей.

Цель работы: изучить воздействие атмосферного давления на организм человека. Установить зависимость погодных условий от атмосферного давления.

Задачи исследования:

1. изучить теоретический материал;

2. исследовать причины возникновения атмосферного давления;

3. провести исследования, выявляющие факторы зависимости влияния самочувствия людей на изменение атмосферного давления;

4. провести исследования зависимости погодных условий от атмосферного давления

1. Атмосфера Земли.

Мы живём на дне сказочно красивого океана. Он велик и безбрежен. Это раскинувшаяся над нами воздушная оболочка планеты, окружающая Землю, представляющая собой механическую смесь газов, взвешенных капель воды, пыли, кристаллов льда и других компонентов называется атмосферой Земли. Атмосфера Земли начинается у поверхности и простирается в космическое пространство приблизительно на 3000 км. История возникновения и развития атмосферы довольно сложная и продолжительная, она насчитывает около 3 млрд. лет. За этот период состав и свойства атмосферы неоднократно изменялись, но на протяжении последних 50 млн. лет, как считают ученые, они стабилизировались. Масса современной атмосферы составляет приблизительно одну миллионную часть массы Земли. С высотой резко уменьшаются плотность и давление атмосферы, а температура изменяется неравномерно и сложно, в том числе из-за влияния на атмосферу солнечной активности и магнитных бурь.

В атмосфере принято выделять четыре слоя. Самый верхний — он называется экзосфера — располагается выше 400 километров. Это огромное пространство разреженного газа, состоящего из кислорода, гелия и водорода. В нем происходят северные сияния. Ниже экзосферы лежит ионосфера — слой заряженных частиц. Она располагается на высотах от 400 до 80 километров от уровня земли. Ионосфера может отражать некоторые длины радиоволн. Благодаря этому ее свойству и возможна радиосвязь между отдаленными точками Земли. Ниже ионосферы — на высотах от 80 до 11 километров — лежит стратосфера. В ней находится так называемый озоновый слой, защищающий Землю от вредного ультрафиолетового излучения Солнца. В нижней части стратосферы температура постоянна, и для нее характерна своя циркуляция воздуха. Этими потоками иногда пользуются пилоты высотных самолетов. Основная масса атмосферы содержится в тропосфере — тонком, около 10 километров, слое, непосредственно покрывающем Землю. Здесь формируется земная погода, образуются облака. Толщина ее меняется: на экваторе она составляет 19 километров, а на полюсах ее толщина снижается всего до 8 километров. Для тропосферы характерно увеличение с высотой скорости ветра и уменьшение температуры.¹

1. Значение атмосферы.

• Защита всего живого на Земле от разрушительного действия ультрафиолетовых лучей, от быстрого нагревания лучами Солнца и остывания.

• Кислород необходим для дыхания живым организмам.

• Углекислый газ необходим для питания растений.

• Азот входит в состав белков, который являются основой жизни на земле.

• Является передатчиком звука.

• Рассеивая солнечный свет, она тем самым освещает те места, куда не попадают прямые лучи Солнца.

• Термосфера дает возможность устанавливать дальнюю радиосвязь на коротких волнах.

• Человек использует энергию движущихся масс воздуха, например для получения электрической энергии (с этой целью строятся ветроэлектростанции).

• В атмосфере пролегают трассы авиалиний.²

1. Почему у Земли есть атмосфера?

Земля, обращаясь вокруг Солнца, никогда не расстается со своей газовой оболочкой, потому что и на неё распространяются силы притяжения. Атмосфера Земли состоит из молекул газов, входящих состав и вследствие земного тяготения, они притягиваются к Земле, но они не падают на её поверхность. Чем это объясняется? Каким образом сохраняется атмосфера? Дело в том, что молекулы газов, составляющих атмосферу, находятся в непрерывном движении, но при этом они не улетают в мировое пространство. Для того, чтобы покинуть Землю, молекуле, как и ракете, нужно иметь скорость не меньше второй космической — 11,2 километров в секунду, но скорость молекул в атмосфере, как правило, значительно меньше этого значения. Поэтому почти все молекулы атмосферы как бы «привязаны» к Земле силой притяжения, и только малая часть молекул может, имея вторую космическую скорость, улететь в космическое пространство, покинув Землю. Таким, образом, два фактора — беспорядочное движение молекул и действие на них силы притяжения приводят к тому, что молекулы располагаются вокруг Земли, образуя воздушную оболочку, или атмосферу.

Измерения показывают, что плотность воздуха быстро уменьшается с высотой. Так на высоте 5,5 км над уровнем моря плотность воздуха в 2 раза меньше плотности у поверхности Земли, на высоте 11 км — в 4 раза меньше и так далее. Чем выше, тем воздух разреженнее. И наконец, в самых высоких слоях — сотни и тысячи километров над Землей — атмосфера постепенно переходит в безвоздушное пространство. Таким образом, чёткой границы воздушная оболочка, окружающая Землю, не имеет.

1. Атмосферное давление и его измерение

Воздух очень лёгкий — 1 м³ его на уровне моря имеет массу всего 1,3 кг. Однако он оказывает на земную поверхность значительное давление — на каждый квадратный сантиметр поверхности Земли воздух давит с силой 1 кг. Атмосферный столб давит на 1 м² земной поверхности с силой, равной весу 10-тонного груза. Почему же мы не только не погибаем, раздавленные, но даже не ощущаем этого огромного давления? Объясняется это тем, что давление внутри нашего организма равно атмосферному, внутреннее и внешнее давления как бы уравновешиваются, и мы прекрасно себя чувствуем.

Первым убедительным доказательством того, что атмосферное давление очень велико был опыт Отто фон Герике с магдебургскими полушариями, который он продемонстрировал перед членами рейхстага 8 мая 1654 г. Соединив два медных полушария, Герике откачал насосом воздух из получившегося шара. По мере откачивания Герике убедился, что поршень насоса с трудом вытягивался несколькими физически сильными рабочими. Таким образом, внутри шара воздуха не было, значит, и не было давления изнутри, зато снаружи давление атмосферы так сильно прижало полушария друг к другу, что их не могли разорвать восемь пар лошадей. Интересен тот факт, что при подъёме в горы альпинисты отмечают кроме естественной усталости, ухудшение самочувствия, которое как оказалось, связано с уменьшением атмосферного давления с высотой.

Более трёхсот лет назад был проделан такой опыт. Стеклянную трубку длиной 1 м (рис.1), запаянную с одного конца, наполнили ртутью. Перевернув трубку и опустив её свободный конец в чашку с ртутью, заметили, что ртуть в трубке опустилась до определённого уровня и остановилась. Она не вылилась из трубки в чашку вся целиком потому, что воздух давит на ртуть в чашке и не даёт вылиться ртути из трубки. На уровне моря высота столбика ртути в трубке оказалась равной 760 мм, и давление атмосферы, соответствующее весу ртутного столба высотой 760 мм, приняли за нормальное атмосферное давление. Этот опыт был предложен и объяснён в 17 веке итальянским учёным Торричелли. Затем с этим несложным прибором подались вверх по склону горы и установили, что на каждые 10 метров подъёма высота столбика ртути уменьшалась в среднем на 1 мм, что наглядно доказывало понижение атмосферного давления при увеличении высоты. Среднее давление в различных местностях земного шара будет разным — и большим, и меньшим, чем 760 мм ртутного столба. ³

1. Исследовательская часть

5.1 Исследование зависимости изменения атмосферного

давления с изменением погоды

Еще давно люди заметили, что одни явления, происходящие в атмосфере, предвещают пасмурную погоду, другие, наоборот, ясную и солнечную. Вот почему изучению атмосферы придаётся большое значение. На метеорологических станциях всего мира несколько раз в сутки измеряют температуру, давление, скорость и направление, влажность воздуха и другие величины, характеризующие состояние атмосферы. Анализируя эти данные, синоптики предсказывают погоду.

Мы на протяжении месяца следили за изменением погоды и измеряли с помощью барометра-анероида атмосферное давление. Данные занесли в таблицу (приложение 1).

5.2 Влияние изменения атмосферного давления на организм человека

На самочувствие человека, достаточно долго проживающего в определённой местности, обычное, т.е. характерное давление не должно вызывать особого ухудшения самочувствия. Пребывание в условиях повышенного атмосферного давления почти ничем не отличается от обычных условий. Лишь при очень высоком давлении отмечается небольшое сокращение частоты пульса и снижение минимального кровяного давления. Более редким, но глубоким становится дыхание. Незначительно понижается слух и обоняние, голос становится приглушенным, появляется чувство слегка онемевшего кожного покрова, сухость слизистых и др. Однако все эти явления относительно легко переносятся. Более неблагоприятные явления наблюдаются в период изменения атмосферного давления — повышения (компрессии) и особенно его снижения (декомпрессии) до нормального. Чем медленнее происходит изменение давления, тем лучше и без неблагоприятных последствий приспосабливается к нему организм человека. В обычных условиях на поверхности земли годовые колебания атмосферного воздуха не превышают 20—30 мм, а суточные составляют 4—5 мм. Здоровые люди переносят их легко и незаметно. Повышенной чувствительности к перепадам давления особенно подвержены дети, а также лица среднего и пожилого возраста с различными хроническими заболеваниями сердечно-сосудистой, нервной, дыхательной систем, опорно-двигательного аппарата.

Метеочувствительностью называется зависимость состояния организма от изменения метеорологической ситуации (давления, напряженности магнитного поля, влажности и так далее), а также поведение организма в результате воздействия этих изменений: снижение или повышение работоспособности, улучшение или ухудшение состояния. Реакция на изменения погоды подразумевает: ослабление адаптационных механизмов, иммунитета, а также проявления и обострения хронических болезней. 

По степени выраженности симптомов выделяют три степени тяжести метеозависимости:

• легкая степень (проявляется только субъективным недомоганием)

• средняя степень (проявляется отчетливыми объективными сдвигами – колебания артериального давления, нарушение сердечного ритма, колебания температуры тела)

• тяжелая степень (проявляется резко выраженными нарушениями, которые зависят от исходного состояния организма, возраста, наличия хронических заболевания и их характера)

Мы провели тестирование на определение метеочувствительности у людей разного возраста и построили диаграмму «Определение метеочувствительности» (приложение 2) . ⁴

5.3 Опыты, доказывающие действие атмосферного давления

1-й опыт. Наливают воду в стакан, закрывают листом бумаги, прижимают его рукой и переворачивают. Держа за дно стакана сверху, убирают руку снизу – вода не выливается (приложение 3)

Воду удерживает давление воздуха. Давление воздуха распространяется во все стороны одинаково (по закону Паскаля), значит, и вверх тоже. Бумага служит только для того, чтобы поверхность воды оставалась совершенно ровной.

2-й опыт. В дне пластиковой бутылки (объёмом 1,5–2 л) делают отверстия, бутылку заполняют водой и закрывают крышкой. Крышку открывают – вода льётся струями из отверстий в дне, но перестаёт выливаться, если крышку закрыть (приложение 3).

После того как вы проделали дырку в дне бутылки, вода не выливается из нее, потому что завинченная крышка на бутылке не дает возможность воздуху поступать внутрь бутылки и вытеснять собой воду. Через дырку в дне бутылки воздух не может поступать внутрь,

т.к. молекулы воды создают т.н. поверхностное натяжение, препятствующее проникновению воздуха. Как только вы откручиваете крышку, воздух начинает поступать в бутылку, вытесняя собой воду, которая выливается через отверстие в дне бутылки.

3-й опыт.

В бутылку из-под кефира опускают зажжённый кусок бумаги (около 10 см²), свёрнутый «гармошкой». Сразу за этим закрывают горлышко бутылки сваренным вкрутую и очищенным яйцом – оно втягивается в бутылку (приложение 3).⁵

При горении бумаги воздух внутри бутылки согрелся и, расширившись, вышел наружу. Когда мы заткнули горлышко бутылки яйцом, то воздух внутри бутылки, постепенно остывая, стал сжиматься, его давление стало меньше атмосферного, и яйцо засосало внутрь.

Заключение

Проведя исследования, мы смогли сделать вывод, что изменения атмосферного давления действительно оказывают влияние на самочувствие и здоровье человека, и без профилактики, которая поможет смягчить их отрицательное воздействие на организм, не обойтись. Наблюдая за изменение атмосферного давления, мы выяснили, что если атмосферное давление повышается, это означает, что температура будет низкой, т.е. будет холодно; если резко падает, то можно ожидать появления облачности, насыщения воздуха влагой и температура повысится. Мы провели несколько опытов, которые действительно подтверждают существование атмосферного давления. Данная работа углубила наши познания в области физики, в частности, об атмосферном давлении.

Приложение 1

Таблица наблюдения зависимости погодных условий от изменения

атмосферного давления

Приложение 2

Приложение 3

Опыт № 1 Опыт №2

Опыт №3

Список использованной литературы

1. wikipedia. ru

2. geo-site.ru

3. Перышкин А. В. «Физика 7» Дрофа Москва 2013

4. medkrug.ru

5. http://fizportal.ru/lesson-atmosphere

1^ ru.wikipedia.org/wiki/Атмосфера

2^ geo-site.ru

3^ Перышкин А.В. Физика 7

4^ medkrug.ru

5^ http://fizportal.ru/lesson-atmosphere