Мы редко задумываемся о воздухе как о чем-то материальном. Он невидим, его нельзя взять в руки, и кажется, что у него вовсе нет веса. Легкое дуновение ветерка или парящее перо лишь укрепляют это убеждение. Однако сила урагана, ломающего деревья, заставляет усомниться в его невесомости.
Если мысленно убрать весь воздух из обычной комнаты, она станет легче на десятки килограммов. Воздух — это не пустота, а реальное вещество, обладающее массой и весом.
Сколько весит кубический метр воздуха
Чтобы понять природу веса воздуха, нужно понять его состав. Воздух — это не однородный газ, а смесь, похожая на суп. Основной бульон этого супа — азот, на его долю приходится около 78% объема. Кислород, необходимый для дыхания, занимает чуть более пятой части. Оставшуюся долю составляют другие газы, включая углекислый газ и аргон.
Каждая молекула этих газов, даже самая крошечная, обладает массой. А там, где есть масса, неизбежно возникает и вес, особенно когда таких молекул невообразимо много.
Перейдем к конкретным цифрам. При обычных условиях 1 м³ воздуха, то есть воображаемый куб со стороной в метр, весит примерно 1,2 кг. Это сопоставимо с весом полной двухлитровой бутылки воды.
Теперь рассчитаем вес в знакомом пространстве. В комнате площадью 20 м² с потолками высотой 2,5 м объем воздуха составит 50 м³. Умножив этот объем на вес 1 м³, получаем около 60 кг. Получается, воздух в гостиной весит как взрослый человек.
Почему мы не чувствуем вес воздуха
Но если над каждым из нас давит такая масса, почему мы не ощущаем себя придавленными?
Объяснение кроется в понятии атмосферного давления и устройстве нашего тела. Атмосферное давление — это сила, с которой столб воздуха давит на поверхность. Ключевой момент в том, что воздух давит на нас не только сверху, но и снизу, сбоку. Наше внутреннее давление, например давление крови и воздуха в легких, идеально сбалансировано с этим внешним напором.
Ситуацию можно сравнить с глубоководной рыбой, которая не чувствует тяжести толщи воды над собой, потому что ее организм существует в полном равновесии с этой средой. Мы замечаем атмосферное давление лишь при его резких изменениях, например взлете самолета.
Может ли вес воздуха меняться
На самом деле вес воздуха заметен. Так, ураганный ветер несет в себе колоссальную кинетическую энергию именно потому, что перемещает огромные объемы тяжелого вещества. Принцип полета самолета также основан на взаимодействии с массой воздуха. Крыло специальной формы создает разницу в давлении над и под собой при движении, и эта разница возможна только потому, что воздух материален и имеет вес. Без этой плотности и массы не полетели бы ни птицы, ни воздушные змеи.
Но этот вес не является постоянной величиной. Он меняется в зависимости от условий. Теплый воздух, в котором молекулы двигаются быстрее и находятся дальше друг от друга, является менее плотным и более легким, чем холодный. Именно поэтому горячий воздух от костра стремится вверх.
Влажность также вносит свои коррективы. При одинаковой температуре влажный воздух легче сухого, потому что молекула воды легче молекулы азота, которую она частично вытесняет.
Наиболее сильно вес воздуха меняется с высотой. Чем выше в горы, тем тоньше слой атмосферы над нами. Давление падает, воздух становится разреженным, и его масса в том же объеме значительно уменьшается, что хорошо ощущают альпинисты.
Таким образом, воздух является весьма весомой субстанцией. Его колоссальная масса защищает планету от космического холода и метеоритов, а уравновешенное давление позволяет нам дышать и двигаться без усилий.
Что такое климат, от каких факторов зависит и какой бывает
Самая низкая температура на Земле
Топ-10 необычных атмосферных явлений
Читайте «Мою Планету» в Telegram