Давление воздуха

Все физические тела (вода в реке, озере или в море, камни, дома, деревья, животные, человек) имеют массу и притягиваются к Земле. Притягивается к Земле и воздух. Поэтому многокилометровый слой атмосферы давит на все имеющиеся предметы и организмы. Находясь в каких-либо пустотах, воздух давит и на их стенки.

Убедиться в этом можно на следующем опыте. Надуем слегка воздушный шарик и перевяжем его отверстие ниткой так, чтобы воздух не мог выйти. Поместим шарик под толстостенный стеклянный колпак и будем выкачивать из-под колпака воздух. Резиновый мешочек начнет раздуваться. Почему это происходит? Вначале давление воздуха в шарике и давление воздуха под колпаком было одинаковым. Когда же из-под колпака выкачали часть воздуха, давление воздуха в нем уменьшилось, а в шарике осталось прежним. Воздух в шарике стал расширяться и равномерно давить на всю его внутреннюю поверхность.

Опыт, доказывающий давление воздуха
Опыт, доказывающий давление воздуха

На каждый квадратный сантиметр земной поверхности, будь то суша или вода, любого предмета, который на них находится, давит около одного килограмма атмосферного воздуха. На человеческую ладонь, поверхность которой примерно равна 150 см2, давит 150 кг воздуха. Однако наш организм приспособлен к такому давлению, и поэтому мы его не замечаем. Но стоит давлению воздуха резко уменьшиться, как человек начинает испытывать тошноту, головокружение, слабость.

Существование давления воздуха было доказано еще в XVII веке итальянским ученым Э. Торричелли с помощью проведенного им опыта. Торричелли заполнил ртутью запаянную с одного конца стеклянную трубочку длиной 1 м. Затем, зажав пальцем открытый конец трубки, перевернул ее и опустил в сосуд с ртутью. При этом ртуть в трубке опустилась, но вся в сосуд не вылилась. В верхней части трубки образовалось безвоздушное пространство – «торричеллиева пустота». Высота столбика ртути, оставшейся в трубке, была равна 760 мм.

Почему не вся ртуть из трубки вылилась в сосуд с этим же веществом? Причина такого явления — давление воздуха на поверхность ртути в сосуде, которое уравновешивает тяжесть столбика ртути высотой 760 мм. Такое давление воздуха называют нормальным.

Наблюдая за высотой столбика ртути, можно заметить, что она может изменяться. В пасмурную погоду столбик ртути понижается, в ясную — повышается. Следовательно, атмосферное давление может меняться. Давление воздуха ниже 760 мм ртутного столба считается пониженным, а выше 760 мм ртутного столба — повышенным.

Давление воздуха меняется не только с изменением погоды, но и в зависимости от высоты местности над уровнем моря. Давление воздуха высоко в горах ниже, чем на уровне моря. Вот почему людям, поднявшимся высоко в горы, трудно дышать. У альпинистов на большой высоте появляются усталость, одышка, учащается сердцебиение. В современных самолетах, летающих на большой высоте, искусственно создается давление воздуха, близкое к давлению у поверхности Земли.

Для измерения давления воздуха пользуются барометрами (от греч. «барос» — тяжесть). Самый простейший барометр — стеклянная трубка и чашка, наполненные ртутью. Однако пары ртути ядовиты. Поэтому были изобретены металлические («анероид» в переводе с греческого означает «безжидкостный»). В таких барометрах имеется тонкая металлическая коробочка, из которой выкачан воздух. Крышка коробочки удерживается пружиной. При изменении давления воздуха крышка коробочки либо втягивается внутрь, либо выпячивается. Это движение передается стрелке прибора, которая показывает на шкале давление воздуха в миллиметрах ртутного столба.

Опыт Торричелли. Барометр-анероид
Опыт Торричелли (1). Барометр-анероид (2)

За изменением атмосферного давления, с которым связано изменение погоды, ведут постоянные наблюдения на метеорологических станциях. Сведения о давлении воздуха регулярно передают по радио и телевидению, печатают в газетах, потому что они необходимы многим организациям, людям, страдающим повышенным или пониженным давлением крови.