1) Где больше атмосферное давление — на уровне моря, в глубине шахты или на вершине горы? 2) Как давление зависит от температуры воздуха? 3) Как изменяется давление над сушей и над океаном летом и зимой? 4) Почему вдоль экватора атмосферное давление пониженное, а над полюсами — повышенное?

1. Где больше атмосферное давление — на уровне моря, в глубине шахты или на вершине горы?

Атмосферное давление тем больше, чем больше столб воздуха находится над данной точкой. Поэтому:

самое большое давление будет в глубине шахты,
меньше — на уровне моря,
самое маленькое — на вершине горы.

Объясняется это просто: воздух имеет массу и давит на земную поверхность. Чем ниже находится место, тем больше воздуха расположено над ним, а значит, тем сильнее давление. В шахте человек находится ниже уровня земной поверхности, поэтому над ним находится более высокий и более тяжёлый столб воздуха. На уровне моря давление считается нормальным, а в горах оно уменьшается, потому что над вершиной горы слой воздуха тоньше.

Например, с подъёмом вверх воздух становится более разреженным, поэтому в горах труднее дышать. Это связано не только с уменьшением количества кислорода, но и с понижением общего атмосферного давления.

2. Как давление зависит от температуры воздуха?

Давление воздуха связано с его температурой через плотность воздуха.

Когда воздух нагревается, он расширяется, становится менее плотным и более лёгким. Такой тёплый воздух поднимается вверх. У земной поверхности его становится меньше, поэтому давление понижается.

Когда воздух охлаждается, он сжимается, становится более плотным и тяжёлым. Холодный воздух опускается вниз и сильнее давит на поверхность. Поэтому давление повышается.

Итак:

тёплый воздух обычно создаёт область пониженного давления,
холодный воздух обычно создаёт область повышенного давления.

Но важно понимать, что в реальной атмосфере давление зависит не только от температуры, но и от движения воздушных масс, влажности, высоты местности и других факторов. Однако в общем виде связь такая: нагревание воздуха способствует понижению давления, охлаждение — повышению.

3. Как изменяется давление над сушей и над океаном летом и зимой?

Суша и океан нагреваются и охлаждаются по-разному. Суша нагревается быстрее, но и остывает быстрее. Океан, наоборот, нагревается медленнее и дольше сохраняет тепло.

Летом суша нагревается сильнее, чем океан. Воздух над сушей становится тёплым, расширяется и поднимается вверх. Поэтому над сушей летом чаще формируется пониженное давление. Над океаном воздух прохладнее и плотнее, поэтому там давление относительно выше.

То есть летом:

над сушей — давление ниже,
над океаном — давление выше.

Зимой всё наоборот. Суша быстро охлаждается, воздух над ней становится холодным, плотным и тяжёлым. Поэтому над сушей зимой обычно устанавливается повышенное давление. Океан зимой остывает медленнее, воздух над ним остаётся сравнительно более тёплым, поднимается вверх, и давление становится относительно ниже.

То есть зимой:

над сушей — давление выше,
над океаном — давление ниже.

Именно из-за этих различий возникают сезонные ветры, например муссоны. Летом воздух перемещается с океана на сушу, потому что над сушей давление ниже. Зимой направление меняется: воздух движется с охлаждённой суши к океану.

4. Почему вдоль экватора атмосферное давление пониженное, а над полюсами — повышенное?

У экватора солнечные лучи падают почти отвесно, поэтому поверхность Земли там получает много тепла. Воздух у экватора сильно нагревается, расширяется, становится лёгким и поднимается вверх. Когда воздух поднимается, у поверхности его становится меньше, поэтому там формируется пояс пониженного атмосферного давления.

Кроме того, в районе экватора часто образуются мощные восходящие потоки воздуха, облака и осадки. Это связано именно с тем, что тёплый влажный воздух активно поднимается.

Над полюсами ситуация противоположная. Солнечные лучи падают под малым углом, поверхность получает мало тепла, поэтому воздух сильно охлаждается. Холодный воздух становится плотным и тяжёлым, опускается вниз и сильнее давит на поверхность. Поэтому над полюсами образуются области повышенного атмосферного давления.

Итак, главная причина различий такая:

на экваторе воздух сильно нагревается и поднимается — давление пониженное;
у полюсов воздух охлаждается и опускается — давление повышенное.

Таким образом, распределение атмосферного давления на Земле во многом зависит от неравномерного нагревания земной поверхности Солнцем. Чем теплее воздух у поверхности, тем чаще он поднимается и создаёт пониженное давление. Чем холоднее воздух, тем он плотнее, тяжелее и тем больше давление у поверхности.