葛 明
这是6月8日11时36分合肥市的天气实况。预测天气时,我们不仅需要温度、湿度、风向和风速等数据,还要知道气压。天气预报里经常说气压正在升高或降低。气压升高,意味着天气将要放晴;气压降低,预示着暴风雨即将来临。那么,什么是气压?怎样测量气压呢?
空气有质量
气压和空气息息相关。过去的人们认为空气是没有质量的,事实上,空气由各种气体分子组成,而分子都有质量,所以空气一定也有质量。让我们做个小实验证实一下:
工具百宝箱:2个气球、简易天平、缝衣针和透明胶带等。
科学DIY:1吹2个同样大小的气球,扎紧后用胶带固定在天平两端,并让天平保持平衡。2用针扎破左边的气球,你将发现天平失去平衡,往右端下倾。由此你能得出什么结论呢?
左边气球里的空气减少了,右边比左边重,所以下倾了。很显然,空气是有质量的。试想一下,你背着书包去上学,书包很重,背带勒进了你的肩膀。走到教室,你卸下书包,感觉所有的压力都消失了,然而事实并非如此,因为空气有质量,空气柱的重力依然压在你的身上。单位面积上受到的大气压力,就叫气压。
用气压计测气压
你知道压在你书桌上的空气柱有多重吗?一辆大型客车那么重!可是桌子为什么没有被压垮呢?原来,大气压是从各个方向作用于桌子的——上边、下边、左边和右边都有。这些力量达到了平衡,所以桌子很安全。
气压计就是用来专门测量大气压强的,它有两种:水银气压计和空盒气压计。
水银气压计这是最先发明的气压计,它由一个底部开口并装有水银的玻璃管组成。管内水银的上部空间是真空,它的开口端放在装有水银的容器中。气压的大小与玻璃管内水银柱的压强大小是一样的。在海平面,水银柱的高度一般是76厘米。气压越大,作用于水银表面的压力就越大,水银柱就升得越高;当气压下降时,水银柱也下降。
空盒气压计这种气压计可以安装在墙上,它的内部没有液体,而是一个密封的金属空盒。这个金属盒对气压的变化非常敏感。气压升高时,金属盒的薄壁就向里凹;气压降低时,薄壁就向外凸。金属盒和刻度盘相连,随着它形状的改变,刻度盘上的指针就跟着转动。
气压的变化
如果把10本书叠成一摞,你认为哪一本书承受的压力最大呢?是上面第二本,还是最底下那本?前者只须承受它上面那本书的重力,而后者则要承受所有压在它上面的书的重力。
海平面就像最底层的那本书,它受到的大气压力最大。超出海平面的高度叫做海拔。海拔越高,气压就越小。而接近大气层顶部的空气就像最上面的书一样,它承受的压力小,因此气压低。
如果你站在海拔高度为6000米的昆仑山上,跑上几步,你很快就会气喘吁吁。为什么海拔高的地方,呼吸会困难呢?原来,海拔越高,空气密度越小,气压也越低。而氧气只占空气体积的21%,由于氧气减少了,人体的吸氧量相对减少,所以你会感到呼吸困难。