Есть такой прибор - барометр. Он висит на сте­не во многих домах и похож на часы. Только стрел­ка у него лишь одна, да цифры вокруг трёхзнач­ные. Бывает, застынет стрелка возле отметки 760, а на другой день опустится к 740. Или, наоборот, поднимется до 770. И каждому ясно: цифры пока­зывают атмосферное давление, измеряемое в мил­лиметрах ртутного столба.
Но вот о том, что по этим цифрам можно судить и о силе, с какой атмосферный воздух давит на нас, догадывается не каждый. А ведь она колоссальна (ниже мы подсчитаем её точную величину). Другое дело, что попросту незаметна, поскольку воздух да­вит на нас не только снаружи, но и изнутри, и по-этому давление уравновешивается. И человек долгое время даже не догадывался, что воздух имеет ка­кой-то вес.
Первым же, кто задумался над этим, был вели­кий итальянский учёный XVII века Галилео Гали­лей. Он проделал простейший опыт: взвесил пус­тую бутылку, затем нагрел её, взвесил снова и об­наружил, что нагретая бутылка стала легче. Учё­ный сделал правильный вывод - при нагревании содержащийся в бутылке воздух расширился, и часть его вышла наружу. А вес оставшегося возду­ха уменьшился.
Опыты Галилея продолжил его ученик Эванджелиста Торричелли. Если воздух имеет вес, он дол­жен оказывать давление на всё, что находится на Земле. Велико ли это самое давление? На этот вопрос учёный и стал искать ответ. Торричелли взял запаянную с одного конца стеклянную трубку дли­ной около метра, наполнил её ртутью и, перевернув, опустил открытым концом в широкий сосуд, в котором также была ртуть. Немного ртути из трубки вылилось, но большая часть осталась внутри. Почему? Торричелли пришёл к выводу, что причиной служит давление воздуха на поверхность ртути в широком сосуде. И оно уравновешивается весом ртути, остав­шейся в трубке.
Любопытные опыты в том же XVII веке провёл по просьбе французского учёного Блеза Паска­ля один из его род­ственников. Он жил в городе, лежащем у подно­жия горы, и с по­мощью той же «трубки Торричелли» измерил давление воздуха внизу и на вершине. Оказалось, с высотой давление уменьшается, да это и понятно: ведь на вершине горы слой воздуха тоньше, а значит, и весит он меньше.
Впоследствии учёные убедились и в том, что величина давления зависит не только от высоты, но и от географической широты, температуры воздуха, метеорологических процессов, происходящих в атмосфере. А поскольку идут они беспрерывно, то и величина атмосферного давления постоянно изменяется, хотя нормальной на уровне моря считается 760 мм рт.ст.
«Трубка Торричелли» стала, по сути дела, первым прибором для измерения давления воздуха. Если позади неё поставить шкалу, разделённую на миллиметры, то столбик ртути и будет показывать отметку атмосферного давления. На практике, однако, более удобным оказался барометр-анероид. Главная его деталь - полая металлическая коробочка, из которой выкачан воздух. На неё давит наружный воздух, сжимая её в зависимости от атмосферного давления то с большой, то с меньшей силой. Эти колебания передаются системой рычажков стрелке, которая и показывает на циферблате истинную величину на данный момент.
По давней традиции измеряется оно именно в миллиметрах ртутного столба, хотя не раз пробовали заменить другими единицами. Например, миллибарами - один миллибар равен приблизительно 0,75 мм рт.ст. Или гектопаскалями. Здесь пересчёт более сложный: один паскаль равен 7,5, умноженным на 10 в минус третьей степени мм рт.ст., а в гектопаскале содержится сто паскалей. И всё-таки миллиметры ртутного столба оказались как-то привычнее и, в конце концов, устояли против всех нововведений.
Ну, а сколько всё-таки весит воздух? Оказывается, вес его кубического метра у поверхности моря составляет при нормальном давлении 1,293 килограмма. На высоте 12 километров воздушный кубометр весит уже 0,319 килограмма, а в сорока километрах над Землёй всего 0,004.
А теперь попробуем подсчитать, с какой силой воздух давит на нас, причём для наглядности оперировать будем теми же килограммами. Давление воздуха на один квадратный сантиметр земной поверхности равно весу столбика ртути сечением в 1 квадратный сантиметр и высотой 760 мм. Этот вес составляет 1,033 килограмма. Поверхность тела человека среднего роста равна примерно 15 тысячам квадратных сантиметров. Следовательно, общий вес давящего на него воздуха - 15 495 килограммов, или свыше 15 тонн. Огромнейшая это величина! Не заметна она лишь потому, повторим, что уравновешивается внутренним давлением.
Но стоит подняться на высоту, наружное давление уменьшится, а внутреннее поднимется, отчего человек начинает испытывать головокружение и другие неприятные ощущения, хорошо знакомые альпинистам-высокогорникам. Поэтому в самолётах, летящих на большой высоте, кабины герметичны, и в них искусственно поддерживается такое же давление, что на поверхности Земли.
Кстати, подсчитан и общий вес всей земной атмосферы. Оказывается, он составляет 5 квадриллионов (5 000 000 000 000 000!) тонн. Цифра колоссальна, однако это всего лишь миллионная часть веса всей нашей планеты.
Владимир Строгин