Атмосферное давление

Воздух имеет вес. Конечно, весит он немного — всё-таки это не кирпич, — но что-то он весит. Представьте себе кубический метр воздуха… Так вот, он весит приблизительно 1 кг 300 г, то есть меньше одного кирпича.
Давайте убедимся в том, что воздух имеет вес. Слова словами, а научный эксперимент — это всегда убеждает. Тем более что никаких сложных приборов не нужно.
Для опыта понадобится линейка или просто деревянная планка. Важно, чтобы она не сильно гнулась. Ещё нужен лист самой обычной бумаги (можно взять газетный лист), стол, желательно свободный, чтобы на нём не стояло хрупких предметов. Эксперимент состоит из двух опытов. Первый. Положите линейку на стол так, чтобы один её край свешивался со стола. А теперь несильно ударьте по этому краю пальцем. Проследите, как далеко улетела со стола линейка. Особенно аккуратные экспериментаторы могут измерить это расстояние, записать или запомнить. Второй опыт. Уложите линейку точно таким же образом, как в первом опыте. Прикройте ту часть линейки, что лежит на столе, листом бумаги. И повторите удар по свободному концу линейки. Желателен удар с той же силой, что и в первом опыте. Ну и как? Потрясающе, правда? Движение линейки ограничивается листом бумаги.

Если воздух имеет вес, то это значит, что он давит на поверхность, над которой находится из-за притяжения Земли. Величина этого давления известна, она довольно давно подсчитана и составляет приблизительно 1 кг на каждый 1 см² поверхности. Если вдуматься, то это немало. Представьте, на один маленький квадратный сантиметр (на четыре клеточки в тетради) — целый килограмм! А что вы хотите? Это ведь вес столба атмосферы высотой 1000 км!
Протяните вперёд руку ладошкой вверх. Чувствуете, как давит воздух? Нет? Странно. А ведь площадь вашей ладони составляет около 150 см². Это значит, что на неё давит столб воздуха весом 150 кг! Представляете: вы сейчас держите на вытянутой руке 150 кг! Почти 75 кирпичей! Или 30 арбузов! Почему мы не ощущаем этого веса? Да потому, что он нам привычен. Ведь мы же не с Марса. Мы — земляне, мы здесь родились. Вот и привыкли. На самом-то деле объяснение, конечно, другое. И вы о нём обязательно узнаете, только попозже и на уроках физики, а не географии.
Что же такое атмосферное давле́ние? Это давление, которое оказывает атмосфера на поверхность Земли и все тела, находящиеся на ней или в околоземном пространстве. Так? Приблизительно так. Два уточнения. Первое: всё-таки лучше добавлять слово «земная». Земная атмосфера. А то планет-то много. Там могут быть другие атмосферы, с другим весом, с другим давлением. Второе: давление рассчитывается на единицу площади.

Давление, как и температура, — очень переменчивая величина. Давайте же обсудим, от чего оно зависит. Это будет очень приятный разговор. Ведь ничего сложного в нём нет. Атмосферное давление зависит всего от двух факторов.
Давайте разместимся на воздушном шаре и начнём подниматься вверх. Или будем просто подниматься на высокую гору. Вообще, это не важно, главное, что мы будем подниматься вверх. Это означает, что мы удаляемся от поверхности Земли и приближаемся к верхней границе атмосферы. Следовательно, столб воздуха, находящийся над нашей головой, будет становиться всё меньше и меньше. Значит, будет уменьшаться его вес. Таким образом, мы уже установили первую закономерность. Чем выше мы поднимаемся над поверхностью Земли, тем меньше будет атмосферное давление (Рис. 80).

От чего ещё зависит атмосферное давление? Вспомните, почему воздушный шар поднимается вверх? Правильно, потому, что он наполнен горячим воздухом (см. рис. 72). А если мы не будем его нагревать, что произойдёт? Воздух внутри шара остынет, и шар опустится вниз. И тут самое главное, чтобы он опускался не слишком быстро.
Тёплый воздух легче холодного. То есть вес воздуха зависит от температуры. Чем температура ниже, тем вес воздуха больше. Поэтому холодный воздух давит на земную поверхность сильнее, чем тёплый.

Более 350 лет назад итальянец Эванджелиста Торричелли проделал опыт. Он взял тонкую стеклянную трубку, запаянную с одной стороны, и заполнил её ртутью. Ртуть — это такой странный металл — жидкий при комнатной температуре. Так вот. Заполнил ртутью. Открытый конец этой трубки он опустил в чашку. Ртуть стала выливаться из трубки в чашку, а потом остановилась. Почему это произошло? Потому, что на поверхность ртути, которая находилась в чашке, давит атмосферный воздух, а на ртуть в трубке он не давит, поскольку она сверху запаяна (Рис. 81). Торричелли сделал верный вывод о том, что вес столбика ртути, оставшейся в трубке, равен весу воздуха, давящего на ртуть в чашке, то есть атмосферному давлению. Если этот прибор, который называется ртутным баро́метром (от слова «бар» — давление), поднимать в гору, то ртуть в трубке будет опускаться, поскольку при подъёме вверх давление снижается. Так появилась единица измерения атмосферного давления — миллиме́тр рту́тного столба (мм рт. ст.).

Ртутные барометры, в которых величина атмосферного давления определяется по высоте столбика ртути, являются самыми точными. Но они очень громоздкие и хрупкие (Рис. 82). Позднее был изобретён барометр-анеро́ид, то есть безжидкостный барометр (Рис. 83). В его конструкции нет чашки и трубки с ртутью. Он очень удобен, прочен и надёжен.

С помощью барометра было установлено, что средняя высота ртутного столба в барометре на уровне моря составляет 760 мм рт. ст. Это давление стали называть нормальным атмосферным давлением. А любое другое — «ненормальное»: повышенное или пониженное. Для территорий с разными абсолютными высотами нормальное атмосферное давление будет своим.
Существует закономерность: на каждые 10,5 м изменения высоты давление изменяется на 1 мм рт. ст.