Как узнать, что обыкновенный воздух давит на все, что он окружает

Как узнать, что воздух давит на все, что он окружает? Чтобы увериться в этом, поступим так: нальем стакан до краев водой и прикроем его кусочком картона или игральной картой. Постараемся, чтобы в стакане не осталось ни капельки воздуха. Потом, придерживая покрышку пальцем, перевернем стакан вверх дном. Теперь вы можете отнять от покрышки палец и, может быть, очень удивитесь тому, что покрышка не упадет и вода не выльется из стакана. Не правда ли, это очень странно? Подумаем, однако, почему вода не выливается из стакана.

Воздух давит на картон и не дает воде вылиться

Как я говорил, воздух давит на все, что он окружает. Он давит одинаково во все стороны – и вниз и вверх. Стало быть, он давит и на стакан с водой и на его покрышку. Пока вы держите стакан вверх дном, на покрышку его снизу давит воздух, а сверху – вода. Понятно, чем больше в стакане воды, тем сильнее она должна давить. Если вам на руку положат камень, то вы почувствуете тяжесть его. Эта тяжесть и есть давление камня на вашу руку. Если камень весит 200 граммов, то значит и его давление пропорционально 200 граммам. Если вода в стакане весила 100 граммов, то и давить на покрышку стакана она будет с силой, пропорциональной массе 100 граммов. Покрышка стакана, однако, не отпадает, и вода не выливается: значит, воздух давит на нее снизу сильнее и прижимает ее к краям стакана.

Как же увериться, что действительно воздух не позволяет покрышке отпасть от стакана? Доказать это очень просто, стоит только в стакан впустить воздух: проколоть в покрышке дырку. Тогда воздух войдет в стакан и будет давить на покрышку с обеих сторон. Тогда покрышка сейчас же отпадет. Снизу будет давить по-старому только воздух, а сверху – и воздух, и вода. Значит, давление сверху будет сильнее, чем снизу, и покрышка должна упасть.

Чем отличается воздух от камня и воды и почему он давит одинаково во все стороны?

Вы знаете теперь, что воздух давит на все, что он окружает. Но вы еще не знаете, почему он на все давит. В самом деле, как понять причину такого давления?

Сравним для этого воздух, воду и камень. Камень вы можете положить перед собой на стол, а воду и воздух прямо не положите, их надо во что-нибудь поместить. Поместите их в две бутылки. Одну налейте полную воды, в другую ничего не наливайте, а просто закупорьте пробкой. В ней будет воздух. Теперь перед вами лежит камень, в одной бутылке стоит вода, в другой находится воздух. Попробуем из первой бутылки вылить половину воды, а из второй высосать часть воздуха. Вода займет теперь уже не всю бутылку, а только половину ее; у вас будет только полбутылки воды. А сколько же будет воздуха? А воздуха будет опять полная бутылка. В этом-то все и дело: сколько бы вы ни высосали из бутылки воздуха, оставшийся воздух снова разойдется по всей бутылке. То же самое произойдет с каждым газом. Вам не удастся сделать так, чтобы одна часть бутылки была занята газом, например воздухом, а в остальной части бутылки ничего бы не было.

Вот мы и нашли с вами самое важное различие между камнем, водой и воздухом, то есть между твердым телом, жидкостью и газом. В самом деле: камень будет спокойно лежать на столе, вода же и воздух – нет. Если воду прямо налить на стол, она растечется по нему, воздух же разойдется во все стороны. Потому-то и нельзя наполнить бутылку воздухом лишь наполовину. Значит, камень, положенный в стакан, будет давить своей тяжестью только на дно стакана, вода будет растекаться и поэтому будет давить не только на дно, но и на стенки стакана, а воздух будет стараться разойтись во все стороны, и поэтому он давит не только на стенки бутылки, но и на пробку и на все, что он окружает.

Почему воздух давит и что такое синее небо?

Вы видели, воздух давит потому, что он стремится разойтись или, как говорится, расшириться. Он давит на все, что мешает ему расшириться. Мешает же ему расшириться все то, что его окружает или что он сам окружает. Почему же он не уйдет с земли прочь? Что мешает ему улететь от нас, например, кверху?

Попробуйте бросить кверху камень. Вы знаете, что камень упадет снова вниз. Подбросьте кверху камень и следите за ним. Вы увидите, что сначала камень полетит быстро, потом медленнее, как будто что-то мешает ему лететь, наконец, он остановится на одно мгновенье и потом начнет падать вниз. То же произойдет с каждой вещью, которую вы бросите кверху; то же произошло бы и с воздухом, если бы вы могли подбросить его кверху, как камень.

Воздушный шар, поднявшийся выше облаков

Камень падает книзу потому, что его тянет к земле его тяжесть. Если бы в нем не было тяжести и он бы ничего не весил, то что мешало бы ему улететь с Земли, когда вы бросили его кверху? Так же и воздух. Он удерживается вокруг Земли своей тяжестью. Он улетел бы от нас прочь, если бы в нем не было веса. А вместе с воздухом исчезло бы и наше синее небо. Что может быть красивее этого голубого купола над нашими головами? Вместо него над Землей тогда зияла бы черная пропасть, усеянная звездами. Днем мы не видим звезд, но не потому, что их нет над нами, а потому, что само небо, освещенное солнцем, светится. За его голубым светом мы не замечаем слабого мерцания звезд. Как стена дома отбрасывает от себя падающий на нее свет, так и воздух отбрасывает от себя часть солнечного света. Мы видим этот голубой свет и называем его небом. Значит, и воздух, как он ни прозрачен, а имеет свой цвет. Этот цвет – голубой.

Наверное вы читали когда-нибудь в сказках, что можно взобраться на небо. Помните ли, как Конек-горбунок с Иваном въезжают на небо и едут в терем Месяца Месяцевича? Но так говорится только в сказках. На самом же деле небо есть просто воздух – такой же воздух, как и тот, что нас окружает. Но если взобраться на небо и нельзя, то подняться на воздушном шаре выше синего неба люди смогли очень давно. Двое отважных ученых поднялись так высоко, что над ними осталось лишь очень мало воздуха: почти весь воздух, окружающий нашу землю, был ниже их.

О силе давления воздуха

Итак, воздух, как и всякая другая вещь, имеет вес. Раньше люди думали, что могут быть вещи без всякого веса, вещи невесомые. Про воздух тоже думали, что он невесом, то есть что он не имеет никакого веса. Теперь мы знаем, что таких вещей нет. Не только воздух, но даже более легкие газы можно взвесить. Но дело в том, что взвесить воздух совсем не так просто. Для этого надо взвесить сначала какой-нибудь стеклянный или металлический шар с воздухом, потом каким- нибудь способом высосать из него весь воздух. Надо запереть шар так, чтобы воздух не вошел в него снова, и еще раз взвесить его без воздуха. Мы будем тогда знать вес шара с воздухом и без воздуха. Мы можем тогда узнать, сколько весит сам воздух, бывший в шаре. Однако, высосать весь воздух из шара, хотя бы и особыми приборами, очень трудно: чем меньше остается в шаре воздуха, тем труднее его высасывать. Хотя таким способом люди и узнали, что и воздух имеет вес, но точный вес его они нашли не сразу.

Оказалось, что воздух примерно в 770 раз легче воды. Значит, большая сорокаведерная бочка воздуха весит столько же, сколько одна бутылка воды. Не думайте, однако, что если воздух так легок, то и давление его невелико. Давление его очень сильно. На каждый квадратный вершок (площадка по величине такая же, как широкая сторона спичечной коробки, 19,69 см²) земли он давит с силой в 50 фунтов (0,41 кг). С такой же силой воздух давит на каждый квадратный вершок нашего тела. Если рассчитать поэтому, с какой силой воздух давит на все тело взрослого человека, то получится вес в 900 слишком пудов (1 пуд равен 16,4 кг).

Вот как сильно давит на нас обыкновенный воздух, и мы все-таки не замечаем его тяжести!

Почему же воздух давит так сильно? А просто потому, что слой воздуха, лежащий над нами, очень толст. Этот слой идет на многие версты (верста – 1066,8 м) и даже десятки верст кверху. Нет такой высокой горы, которая бы поднималась своею вершиной выше воздуха.

Вышележащий воздух давит на нижележащий. На тот воздух, который находится возле земли, давит весь воздушный слой.

Вы знаете, что давлением можно сжать воздух; поэтому воздух возле земли очень сжат.

Чем дальше кверху, тем воздух будет менее сжат, потому что на нем будет лежать меньший слой воздуха. Чем больше сжимать воздух, тем сильнее становится его давление. Значит, возле земли давление воздуха больше, чем в вышине. Чем дальше кверху, тем давление воздуха слабее.

Как люди нашли силу давления воздуха?

Посмотрим теперь, как нашли люди силу давления воздуха. Определить ее, оказывается, гораздо легче, чем взвесить воздух. Вспомним, как мы переворачивали стакан с водой, покрытый куском картона. Вы теперь знаете, что покрышку стакана держало давление воздуха; это давление было больше веса воды. Предположим, что вместо стакана у нас будет длинная трубка диаметром 1 см, открытая только с одного конца. Трубку можно взять какой угодно длины. Чем длиннее она, тем длиннее столб воды, находящейся в трубке, тем сильнее, стало быть, вода должна давить на картонную покрышку, когда трубка перевернута. Если брать все более и более длинную трубку, то давление воды пересилит, наконец, давление воздуха, и картонка отпадет. Чтобы узнать силу давления этой воды на картонку, стоит только взвесить воду, которая находилась в трубке. Оказалось, что надо взять для этого трубку длиной почти в пять сажен (1 сажень = 2,13 м). Такая трубка была бы не ниже трехэтажного дома. Понятно, что с такой длинной трубкой очень трудно обращаться, но к счастью есть много других жидкостей, которые тяжелее воды. И вот вместо воды люди взяли очень тяжелую жидкость, ртуть, и устроили важный прибор для узнавания тяжести или давления воздуха. Так этот прибор и назвали барометром, что по-русски значит «измеритель тяжести».

Определение давления воздуха

Я уверен, что вы видели ртуть в градусниках. Это – красивая серебристая жидкость. Немцы называют ее жидким серебром. Она очень ядовита. С ней надо обращаться осторожно, и стоит она довольно дорого. Стакан ртути более чем в тринадцать раз тяжелее такого же стакана воды. Поэтому и трубку для измерения давления воздуха надо взять в тринадцать с лишком раз короче, то есть немногим длиннее аршина (1 аршин равен 0,71 м).