6.1. Одиниці вимірювання атмосферного тиску

Про те, що атмосфера тисне на кожне тіло на землі людству стало відомо зовсім недавно. У 1643 році учень Галілея Торічеллі поставив дослід із скляною трубкою, заповненою ртуттю, і довів наявність атмосферного тиску. Після цього магдебурзький бургомістр Геріке у 1654 році наочно показав широкому загалу дію атмосферного тиску. Славу йому принесла театральність виконання досліду. Для цього мідну кулю діаметром 37 см розпиляли навпіл, половинки з’єднали гумовою кільцевою прокладкою. Через кран із кулі викачали повітря. Вісім коней не змогли роз’єднати ці півкулі (бо інших 8 коней можна було замінити опорою). Тиск атмосфери на кулю становить близько 4 т.

На рівні моря на широті 45⁰ при температурі 0⁰С атмосферний тиск зрівноважується тиском стовпчика ртуті висотою 760 мм. Але в метеорології атмосферний тиск виражають не міліметрами, а фізичними одиницями. Густина ртуті при 0⁰С дорівнює 13,596 г/см³. Тому атмосферний тиск дорівнює силі, з якою маса 76 см · 13,596 г/см³=1033,3 г тисне на поверхню 1 см². Цей тиск іноді називають фізичною атмосферою, а тиск 1 кг/см² називають технічною атмосферою. До речі на площу 1 м² атмосферний тиск становить 76 см · 13,596 г/см³ ∙ 10000/1000=10332,96 кг/м².

В абсолютній системі мір, якою користувались до недавнього часу, атмосферний тиск дорівнює силі 1033,3 · 980,6=1013250 дин/см² (980,6 – прискорення сили земного тяжіння на рівні моря на широті 45⁰). Тиск 1 млн. дин/см² в метеорології називається баром. Це відповідає тиску ртутного стовпчика висотою 750,1 мм. Одна тисячна частина бара, тобто тиск 1000 дин/см² називається мілібаром. Тому 1 мб відповідає тиску 0,75 мм ртутного стовпчика, а 1 мм – 1,33 мб. Нормальний тиск 760 мм = 1013,25 мб.

Зараз у науці використовується система одиниць СІ. У цій системі використовується сила тяжіння 1 ньютон, яка діє на тіло масою 0,1 кг, або точніше 1/9,8 кг. Звідки випливає , що на тіло масою 1 кг діє сила тяжіння 9,8 Н. Тому атмосферний тиск становить.

Р = hρF = 0,76 м · 13596 кг/м³ · 9,8 Н/кг = 101300 Н/м²

Одиниця Н/м² називається Паскаль (на честь відомого фізика). Звідси тиск виражається в гектопаскалях

101300 Н/м² = 101300 Па = 1013 гПа.

За абсолютною величиною мілібари і гектопаскалі рівні, тому з переходом на систему одиниць СІ не потрібно переробляти всі прилади. Звідси 1 мм відповідає 1,33 гПа, а 1 гПа – 0,75 мм ртутного стовпчика.