Tunni ülesehitus
- Sissejuhatus, 3 min
- Õhurõhk eri kõrgusel, 20 min
- Õhu liikumine, 12 min
- Mussoonid, 8 min
- Kokkuvõte, 2 min
Eelteadmised
Õpilane teab, mis on õhk ja atmosfäär.
Eesmärgid
Õpilane
- teab, mis on õhurõhk ja kuidas see avaldub;
- teab, kuidas õhurõhk kõrgusega muutub;
- teab, et õhurõhk on paiguti erinev ja et õhurõhuerinevused panevad õhu liikuma, mis avaldub mh ka tuulena;
- oskab seletada mussoontuulte tekkepõhjust ja iseloomustada nende toimimist.
Seotud materjal
Avita „Loodusgeograafia 8. klassile“
- ptk 1.4 ja selle ülesannete kogu
- ptk 1.4 (lk 14–15)
- I osa, ptk 1.4 (lk 10–11)
Märksõnad ja meetodid
- õhurõhk, kõrgrõhuala, madalrõhuala, tuul, mussoon
- töö tekstiga, harjutamine, arutelu
Lõiming
- Loodusõpetus 5. kl, ptk 3.2 „Õhu omadused. Õhu soojusaste“ (paberõpikus lk 88–89)
- Loodusõpetus 5. kl, ptk 3.3 „Õhu omadused. Õhurõhk“ (paberõpikus lk 90–91)
- Loodusõpetus 5. kl, ptk 3.4 „Õhurõhk ja õhu liikumine“ (paberõpikus lk 92–93)
- Loodusõpetus 7. kl, ptk 2.5 „Mõõtmismeetodid II“ (paberõpikus ptk 10, lk 26–27)
- Loodusõpetus 7. kl, ptk 8.4 „Soojusülekanne“ (paberõpikus ptk 39, lk 98–99)
Läbivad teemad
- Keskkond ja jätkusuutlik areng
- Kultuuriline identiteet
- Tervis ja ohutus
1. Sissejuhatus
3
- Iga asi, millel on kaal, avaldab rõhku.
- Ettesirutatud käel on umbes 100 kg õhku.
- Me ei tunne õhurõhku, sest oleme sellega harjunud ja kehasisene rõhk tasakaalustab välisrõhu.
- Inimene tajub õhurõhu muutust (nt lennukiga lennates).
Iga asi, millel on kaal, avaldab enda all asuvale pinnale rõhku. Atmosfääri õhusammas, mille põhja pindala on 1 cm², kaalub umbes ühe kilogrammi. Kui sirutad oma käe ette, on su peopesal umbes 100 kg õhku. See surub käele teatud jõuga, mida nimetatakse õhurõhuks. Kui arvestada, et inimkeha pindala on umbes 1,6 m², rõhub õhk sellele umbes 16-tonnise raskusega. Me ei tunne seda raskust, sest esiteks oleme sellega harjunud ja teiseks surub õhk meie peale igast suunast, mitte ainult ülevalt. Kehasisene rõhk pressib samal ajal väljast tulevale survele vastu. Seega tavaliselt me õhurõhku ei taju, küll aga võime märgata õhurõhu muutumist. Näiteks lennukiga lennates lähevad kõrvad rõhu muutumise tõttu lukku, samuti sukeldudes. Seega määrab õhurõhu kõrgus merepinnast, aga ka temperatuur. Õhurõhk mõjutab omakorda märgatavalt ilma, sest rõhkude erinevus paneb õhu liikuma.
2. Õhurõhk eri kõrgusel
20
- Õhkkonna ülemised kihid rõhuvad oma raskusega alumistele.
- Tihedam õhk avaldab aluspinnale suuremat rõhku kui hõredam.
- Külm õhk on tihedam kui soe.
- Õhurõhu mõõtühik on millimeetrit elavhõbedasammast (mm Hg) või millibaar (mbar).
- Õhurõhk muutub 100 m tõusu kohta keskmiselt 13 mbar ehk 10 mm Hg.
- Õhurõhu alanemist on selgelt tunda kõrgmäestikes.
- Avakosmoses õhurõhk puudub.
Õhkkonna ülemised kihid rõhuvad oma raskusega alumistele ja seega on maapinna lähedal õhk tihedam. Tihedusest tuleneb aga see, kui suurt rõhku õhk aluspinnale avaldab. Külm õhk on tihedam kui soe ja avaldab seetõttu ka suuremat rõhku. Kui temperatuur tõuseb, muutub õhk hõredamaks ja kergemaks ning selle rõhk väheneb. Õhurõhu mõõtühik on millimeetrit elavhõbedasammast (mm Hg), millibaar (mbar) või hektopaskal (hPa).
Õhurõhu kõikumine maapinna lähedal ei ole suur ega mõjuta kuigivõrd meie organismi.
Hoopis rohkem muutub õhurõhk kõrguse kasvades. Maalähedases õhukihis alaneb see iga 100 m tõusu kohta keskmiselt 13 mbar ehk 10 mm Hg.
Vastus
Ühe kilomeetri kohta langeb temperatuur 6 °C, järelikult 100 meetri tõusu kohta langeb temperatuur umbes 0,6 °C.
Õhurõhu kiiret alanemist kõrguse kasvamisel tajuvad selgelt mägimatkajad, eriti alpinistid. Juba 3000 m kõrgusel üle merepinna muutub hingamine hõreda õhu tõttu raskemaks. Õhus on küll sama palju hapnikku kui madalamal, aga seda on keerulisem omastada, sest õhk on hõre. Mägirahvad maailma eri piirkondades on väiksema hapnikuhulgaga kohanenud erinevatel viisidel. Näiteks šerpad (Himaalaja mäestikus elav rahvas) hingavad kiiremini, aga Andides elavatel rahvastel on suuremad kopsud ja veres kõrgem hemoglobiinitase, et hapnikku paremini omastada. Alpinistid, kes alistavad maailma kõrgemaid tippe, kasutavad suurtes kõrgustes hapnikumaske. Mõnikord kasutavad hapnikumaske ka langevarjurid, kuid tegelikult läheb seda vaja vaid lennukis. Kui langevarjur juba lennukist välja hüppab, viibib ta hõreda õhuga kõrgusel vaid põgusalt ning ei vaja lisahapnikku.
Tenzingi-Hillary Everesti maraton
Igal aastal maikuus on jooksjatel võimalik osaleda maailma kõige kõrgemal toimuval maratonil – Tenzingi-Hillary Everesti maratonil. Maraton algab Everesti baaslaagrist (5364 m) ja lõppeb Namche Bazaaris (3440 m). Maratoni alguspunkti jõudmiseks läbivad osalejad kahenädalase jalgsimatka, sest teid sinna ei vii. See annab ka aega aklimatiseerumiseks. Ligikaudu pooled osalejaist on pärit Nepalist, ülejäänud on välismaalased. Välismaalaste tulemused on märksa kehvemad kui hõreda õhuga harjunud kohalikel, näiteks 2012. a maratonil kaotas kiireim välismaalane võitjale üle 2,5 tunni. Iga kahe aasta tagant novembris peetakse ka Everesti maratoni, mis on pikema ajalooga kui Tenzingi-Hillary Everesti maraton ja ka veidi teistsuguse marsruudiga. Everesti maratoniga on seotud heategevuslik fond, kuhu kogutud raha kasutatakse hariduse ja tervishoiu arendamiseks Nepali maapiirkondades.
Avakosmoses ei ole õhku ega rõhku, kuid inimese organismil on ikkagi teatud siserõhk. Seetõttu saavad astronaudid viibida kosmoses ainult spetsiaalsetes skafandrites, mis on õhku täis pumbatud. Skafandris tekitatakse rõhk, mis on meile harjumuspärane ja ei lase inimese kehal „plahvatada″.
Samad ülesanded Opiqus
ül „Õhurõhu ja temperatuuri muutumine kõrguse kasvades“ (TV ül 1)
ül „Sportimine kõrgmägedes“ (TV ül 2)
Vastused
Ül 1
Ül 2
- Brasiillased vajasid mängu lõpus hapnikumaske, sest 4000 m kõrgusel on õhk väga hõre ja brasiillased ei ole erinevalt Boliivia meeskonnast sellega harjunud. Sportides kulutab keha palju hapnikku, mida brasiillased ei suutnud nii kiiresti õhust omastada.
- Boliivia territooriumil asub osa Andide kõrgmäestikust, Brasiilias nii kõrgeid mägesid ei ole. Kõik Boliivia suuremad linnad asuvad mägedes, seega on suurem osa boliivlastest kõrgmägede hõreda õhuga harjunud. Suurem osa brasiillasi seevastu elab rannikualadel. Seetõttu ei väsi Boliivia meeskond 4000 m kõrgusel mängides nii kiiresti ära kui Brasiilia meeskond.
- Sportimiseks vajab inimese organism palju hapnikku. Sportlased käivad sellepärast mägedes treenimas, et harjutada keha vähese hapniku tingimustes tõhusamalt toimima. Selliselt harjutatud keha toimib paremini ka meretasemel. (Hapnikuvaestes oludes hakkab organism tootma rohkem hemoglobiini – valku, mis veres hapnikku transpordib. Mida kõrgem on hemoglobiini hulk veres, seda rohkem hapnikku suudab veri organitesse transportida. Kui minna mäestikust tagasi merepinna kõrgusele, siis vere suur hemoglobiinisisaldus mõneks ajaks säilib ja sportlane suudab selle aja jooksul varasemast enam hapnikku omastada, mistõttu on tema sportlik sooritusvõime kõrgem kui ilma mäestikutreeninguta.)
Ülesandeid Opiqust samal teemal
ül „Kõrgus ja õhurõhk“
3. Õhu liikumine
12
- Soojem õhk on hõredam kui külm ja avaldab maapinnale väiksemat survet.
- Tõustes õhk jahtub, laskudes soojeneb.
- Jahe õhk mahutab vähem veeauru kui soe.
- Õhu liikumine ühtlustab Maa temperatuuri.
- Külmade ja soojade alade vahel kujuneb kaks vastassuunalist õhuvoolu, millest üks liigub kõrgel ja teine madalal, maapinna kohal.
- Õhu paneb liikuma õhurõhkude erinevus.
- Õhk liigub alati kõrgrõhualalt madalrõhualale.
- Maapinna kohal rõhkude erinevuse tõttu liikuvat õhku nimetatakse tuuleks.
- Õhu liikumist mõjutab ka Maa pöörlemine ja pinnamood.
Temperatuur, õhurõhk ja pilved
Mida soojem õhk, seda hõredam see on. Hõredam õhk avaldab aluspinnale väiksemat survet kui külm ja tihe õhk. Kui päike maapinda soojendab, hakkab õhk paisuma ja tõusma, tekib madalrõhuala. Tõustes õhk jahtub. Jahedam õhk mahutab vähem veeauru kui soojem õhk, seetõttu hakkab veeaur õhus kondenseeruma (vesi läheb gaasilisest olekust vedelasse) ja tekivad pilved ning sademed.
Tihedam ja raskem jahe õhk omakorda laskub. Tihedam õhk avaldab maapinnale rohkem survet, mistõttu kujuneb kõrgrõhuala. Laskudes õhk soojeneb ja mahutab rohkem niiskust, mistõttu laskuvate õhuvoolude korral on taevas selge ja õhk maapinna lähedal kuiv.
Samad ülesanded Opiqus
ül „Sademete tekkimine“
Vastused
Õhu liikumine Maal
Kui õhk liiguks ainult vertikaalselt, oleks polaaralad talumatult külmad, ekvatoriaalalad aga väga kuumad. Ekvaatorist pooluste poole liikudes alaneks temperatuur ühtlaselt. Õhu liikumine maapinnaga paralleelselt ühtlustab temperatuuri väiksemate ja suuremate laiuskraadide vahel. Ekvaatori kohal soojenenud õhk liigub põhja või lõuna poole ja viib endaga soojust kaasa, polaaralade külm õhk jahutab ekvaatori poole liikudes neid alasid, mida oma teel ületab.
Külmade ja soojade alade vahel kujuneb kaks vastassuunalist õhuvoolu. Üks neist liigub kõrgel ja teine madalal, maapinna kohal (joonis). Selline horisontaalne õhuvool võib ulatuda tuhandete kilomeetriteni. Samal ajal õhk ka tõuseb ja laskub. See liikumine ei ületa harilikult troposfääri paksust, mis on Eesti kohal umbes 11 km.
Õhu paneb liikuma õhurõhkude erinevus. Maapinna kohal rõhkude erinevuse tõttu liikuvat õhku nimetatakse tuuleks. Tuul puhub alati kõrgrõhualalt madalrõhualale. Kui õhk voolab kõrgema rõhuga alalt madalama rõhuga alale, põhjustab see liikumine omakorda õhurõhu muutumist. Seal, kust õhk ära voolab, rõhk alaneb. Kuhu aga õhku juurde tuleb, seal rõhk suureneb. Seega, kui ühes kohas õhurõhk tasakaalustub, tekivad erinevused naaberalal. Selline pidev õhurõhu muutumine ei lase õhul seisma jääda, vaid sunnib seda aina edasi liikuma.
Õhu liikumine on tegelikult veelgi keerukam, sest tuulte suunda mõjutab Maa pöörlemine ja nende tugevust õhu hõõrdumine aluspinnal. Õhu tõusmine ja laskumine oleneb ka mäestikest, eriti siis, kui need ristuvad õhu liikumise suunaga.
Vastus
Vasakpoolne (sinine) spiraal kujutab kõrgrõhuala ja parempoole (punane) spiraal madalrõhuala. Kõrgrõhualas õhk laskub ja madalrõhualas tõuseb.
Samad ülesanded Opiqus
ül „Muutlik suveilm“ (TV ül )
Vastused
Keskpäeval tekivad ranniku kohale pilved, sest päike soojendab nii merd kui ka maad. Maapind soojeneb kiiremini ja sinna kohale tekib madalrõhuala. Õhk hakkab tõusma, jahtub ja tekivad pilved. Mere kohal on õhk jahedam ja tekib kõrgrõhuala. Tuul puhub kõrgrõhualalt madalrõhualale ning mida suurem on rõhkude vahe mere ja maa vahel, seda kiiremini tuul puhub. Õhtul pilved kaovad, sest maapind jahtub kiiremini kui meri. Mere kohale tekib madalrõhuala ning maismaa kohale kõrgrõhuala. Maismaa kohal hakkab õhk laskuma ja taevas läheb selgeks.
4. Mussoonid
8
- Mussoonid on püsivad tuuled, mis puhuvad suvel ja talvel vastassuunast.
- Mussoonide abil toimub õhuvahetus põhja- ja lõunapoolkera vahel.
- Suvel soojeneb Euraasia manner kiiresti ja selle kohale tekib madalrõhuala. India ookeani kohal on kõrgrõhuala ning tuul puhub ookeanilt mandrile, tuues niiskust.
- Kui niiske õhk jõuab Himaalaja mäestikuni, jahtub see tõustes ja toob tugevad vihmasajud.
- Jaanuaris liigub õhk mandrilt ookeanile ja õhk mandri kohal on kuiv.
- Mussooni toodud suvisest sajuperioodist sõltub ligikaudu poole maailma rahvastiku eluolu. Nii mussooni hilinemine kui ka ebatavaliselt suur veehulk võivad ikaldada saagi riikides, kus põllumajandus on väga tähtis sissetulekuallikas.
Mussoonid on püsivad tuuled, mis vahemikus 20° N ja 15° S puhuvad suvel ja talvel vastassuunast. Nende abil toimub õhuvahetus kahe poolkera vahel. Mussoontuuled tekivad seetõttu, et mandrite ja ookeanide kohal kujuneb talve- ja suvepoolaastal väga erinev õhutemperatuur ja seetõttu ka erinev õhurõhk. Suurt jõudu lisab mussoontuultele lõuna- ja põhjapoolkera erinev soojenemine ja jahtumine.
Juunis-juulis soojeneb Euraasia manner kiiresti ja selle kohal kujuneb madalrõhuala. India ookeani kohal on samal ajal kõrgrõhuala, sest ookean on jahedam kui maismaa. Õhk hakkab liikuma kõrgrõhualalt madalrõhualale ehk ookeanilt mandrile. India ookeani vesi on siiski piisavalt soe ja aurub tugevasti ning mandri kohale liigub niiske õhk. Kui ookeanilt tulev niiske õhk jõuab Himaalaja mäestikuni, hakkab see tõusma ning õhu temperatuur langeb. Õhk küllastub kiiresti veega ja algab sajuperiood, mis on eriti selgelt välja kujunenud Indias, Kagu-Aasias ja Hiina tasandikualadel.
Jaanuaris on olukord vastupidine: enamik põhjapoolkera mandritest on kõrgrõhkkondade mõju all, sest seal on talv ja suur maamassiiv jahtub tugevalt. Samal ajal on lõunapoolkeral päike seniidis ja India ookeani kohal tekib madalrõhuala. Õhk liigub taas kõrgrõhualalt madalrõhualale ehk külm ja kuiv mandriline õhk liigub ookeani poole. Õhk muutub kõrbeid (Gobi kõrb, Taklimakani kõrb) ületades ja mägedest laskudes aina kuivemaks. Talvine mussoon ei ole eriti märgatav, sest ei too endaga ekstreemset ilma.
Tavainimesele tähendab mussoon eelkõige suvist sajuperioodi. Maailma suurima rahvaarvuga riigid Hiina ja India, aga ka paljud teised rahvarohked riigid Kagu-Aasias sõltuvad mussoontuultest ja vihmast, mis need India ookeanilt endaga kaasa toovad. Nõrgemad mussoontuuled varustavad veega paljusid Ida- ja Lääne-Aafrika riike. Seega oleneb umbes poole Maa rahvastiku eluolu suvistest mussoontuultest.
Mõnikord on mussoon tugevam kui tavaliselt ja tekitab suuri üleujutusi. Mõnikord mussoon aga hoopis hilineb, põhjustades põuda. Näiteks 2009. aastal oli suvine mussoon Indias tavalisest veerandi jagu nõrgem ja neljandik India osariikidest kannatas põua käes. 2012. aasta hilinenud ja nõrgad mussoonid kergitasid toiduainete hindu, sest samal ajal oli põud ka Ameerika Ühendriikides. Sellistes olukordades korraldavad hindu preestrid mitmesuguseid tseremooniaid, et vihma välja kutsuda (veetünnis palvetamine, konnade pulm). Põhjused, miks mussoonid hilinevad või on tavalisest veerohkemad, ei ole päriselt selged, kuna õhu liikumist ja sademete hulka mõjutab väga palju tegureid (õhurõhk, taimestik, albeedo, tuuled jne).
Samad ülesanded Opiqus
ül „Mussoonide mõju“ (TV ül )
Vastused
Mussoontuulel on selline nimi, sest erinevast suunast puhuv tuul toob erineva ilma. Kui tuul pöördub, muutub ilm nii palju, et algab uus aastaaeg (kuiv või niiske). Merelt saabuva mussooni tundmiseks peaksime reisima näiteks Indiasse, Bangladeshi, Hiinasse, Taimaale või mõnda teise Kagu-Aasia riiki. Reis peaks toimuma suvel. Mussoonidega võivad kaasneda üleujutused ja mudavoolud. India põllumehed ootavad mussooni, sest mussoon toob taimede kasvuks vajaliku niiskuse. Eriti põuatundlik taim on riis, mis hävib kuiva ilmaga kiiresti.
Ülesandeid Opiqust samal teemal
5. Kokkuvõte
2
- Iga asi, millel on kaal, avaldab rõhku, ka õhk.
- Tihedam õhk avaldab aluspinnale suuremat rõhku kui hõredam.
- Külm õhk on tihedam kui soe.
- Õhurõhk muutub 100 m tõusu kohta keskmiselt 13 mbar ehk 10 mm Hg.
- Õhu paneb liikuma õhurõhkude erinevus.
- Õhk liigub alati kõrgrõhualalt madalrõhualale.
- Mussoonid on püsivad tuuled, mis puhuvad suvel ja talvel vastassuunast.
Vastus
Viljandis on läänetuul, sest õhk liigub kõrgema rõhuga ala poolt madalama rõhuga ala poole. Viljandi asub Tartu ja Pärnuga enam-vähem samal joonel.
Kodutöö ja tunni kirjeldus
Kodutöö
või
Tunni kirjeldus
Õhu liikumise ja õhurõhu seos (e-õpikus ptk 1.4; õpikus lk 14–15) |
Teemad: õhurõhu olemus; õhurõhk eri kõrgustel; õhurõhu roll õhu liikumises ja tuulte põhjustajana; mussoontuuled |
Harjutamine: TV lk 10–11 ül 1–4 ja 6; arutelu. |
