天气也压强的关系

天气与气压的关系

湿度越大大气压强越大

初中物理告诉我们：“大气压的变化跟天气有密切的关系．一般地说，晴天的大气压比阴天高，冬天的大气压比夏天高．”对这段叙述，就是老师也往往不易说清，笔者认为，这个问题可归结为温度、湿度与大气压强的关系问题．今谈谈自己的初步认识．

我们通常所称的大气，就是包围在地球周围的整个空气层．它除了含有氮气、氧气及二氧化碳等多种气体外，还含有水汽和尘埃．我们把含水汽很少（即湿度小）的空气称“干空气”，而把含水汽较多（即湿度大）的空气称“湿空气”．不要以为“干”的东西一定比“湿”的东西轻．其实，干空气的分子量是 28.966，而水汽的分子量是18.016，故干空气分子要比水汽分子重．在相同状况下，干空气的密度也比水汽的密度大．水汽的密度仅为干空气密度的 62％左右．

应当说，由于大气处于地球周围的一个开放空间，而不存在约束其运动范围的具体疆界，这就使它跟处于密闭容器中的气体不同．对一个盛有空气的密闭容器来说，只要容器中气体未达到饱和状态，那么，当我们向容器中输入水汽的时候，气体的压强必然会增加．而大气的情况则不然．当因自然因素或人为因素使某区域中的大气湿度增大时，则该区域中的“湿空气”分子（包括空气分子和水汽分子）必然要向周围地区扩散．其结果将导致该区域大气中的“干空气”含量比周围地区小，而水汽含量又比周围地区大．这犹如在大豆中掺入棉籽时其混合体密度要小于大豆密度一样，所以该区域的湿空气密度也就小于其它地区的干空气密度．这样，对该区域的一个单位底面积的气柱而言，其重量也就小于其它干空气地区同样的气柱这也就告诉我们，大气压随空气湿度的增大而减小．就阴天与晴天而言，实际上也就是阴天的空气湿度比晴天要大，因而阴天的大气压也就比晴天小．

我们知道，气体分子的“碰撞”是产生气体压强的根本原因．因而对大气压随空气湿度而变化的问题，我们也可以由此作出解释，根据气体分子运动的基本理论，气体分子的平均速率：

则气体分子的平均动量（仅考虑其大小）

由此可见，平均质量大的气体分子，其平均动量也大（有的文献①中所言：“干空气的平均速度也大于湿空气”，是不正确的）．而对相同状况下的于空气与湿空气来说，由于于空气中的气体分子密度及分子的平均质量都比湿空气要大，且干空气分子的平均动量也比湿空气大，因而湿度小的干空气压强也就比湿度大的湿空气大．

当我们给盛有空气的密闭容器加热的时候，则其压强当然也会增大．而对大气来说情况就不同了．当某一区域的大气温度因某种因素而升高时，必将引起空气体积的膨胀，空气分子势必要向周围地区扩散．温度高，气体分子固然会运动得快些，这将成为促进压强增大的因素．但另一方面，随着温度的升高，气体分子便向周围扩散，则该区域内的气体分子数就要减少，从而形成一个促使压强减小的因素．而实际的情况乃是上述两种对立因素共同作用的结果．至于这两种因素中哪个起主要作用，我们不妨来看一看大陆及海洋上气压随气温变化的实际情况．我们说，夏季大陆上气温比海洋上高，由于大陆上的空气向海洋上扩散，而使大陆上的气压比海洋上低；冬季大陆气温比海洋上低，由于海洋上空气要向大陆上扩散，又使大陆上气压比海洋上高．而由此可见，在温度变化和分子扩散两个因素中，扩散起着主要的、决定性的作用．应当指出，这里所说的扩散，是指空气的横向流动．因为由空气的纵向流动并不能改变竖直气柱的重量（有的文献②把因温度而产生的气压变化说成是空气沉浮的结果，这是不妥的），因而也就不能改变大气的压强（对重力加速度g因高度变化而产生的影响完全可以忽略）．由于地球上的大气总量是基本上恒定的．当一个地区的气温增加时，往往伴随着另一个地区温度的降低，这就为高温处的空气向低温处扩散带来了可能．而扩散的结果常常是高温处的气压比低温处低．当我们生活的北半球是接受太阳热量最多的盛夏时，南半球却是接受太阳热量最少的严冬．这时，由于北半球的空气要向南半球扩散而使北半球的气压较南半球要低．而由于大气总量基本不变，则此

时北半球的气压就低于标准大气压，南半球的气压当然也就会高于标准大气压．同样，空气的反方向扩散又会使北半球冬季的气压高于标准大气压．因而，在北半球，冬季的大气压就会比夏季要高．当然，大气压的变化是很复杂的，但对中学课本上的说法作上述解释还是可以的