Занимательная метеорология

Сколько же, однако, весит столб воздуха, давление которого уравновешивается столбом ртути в 760 мм длиной? Это, конечно, зависит от площади основания столба. Положим, что нас интересует давление на площадку в квадратный метр. Если бы мы имели не ртуть, а воду, столб ее в барометрической трубке был бы не 760 мм, а в 13¹/₂ раз больше, т. е. примерно 10¹/₂ м, и объем такого столба при основании 1 кв. м был бы 10¹/₂ куб. м; вес его был бы 10¹/₂ т, т. е. 10 500 кг, или более 650 пудов.

Наш организм вполне приспособлен только к тем давлениям, которые нам постоянно приходится переносить. Резкие повышения или понижения давления обычно сказываются на человеке, особенно если он не вполне здоров. Подъемы в высокие, разреженные слои воздуха при полетах на шарах или аэропланах или восхождениях на горы сказываются и у здоровых людей различными болезненными явлениями. Отчасти здесь играет роль недостаток кислорода, но в значительной степени — и самое понижение давления.

Привычка, играющая такую большую роль в жизни человека, проявляется однако и в этой области. Во время длительных экспедиций на высокие горы, когда людям приходилось сравнительно долго оставаться на больших высотах, они вначале чувствовали себя очень скверно: страдали заметной слабостью, не могли спать и т. п. Но с течением времени наступало приспособление к разреженному воздуху, и уже через 4–5 дней путешественники чувствовали себя довольно сносно. Последняя экспедиция на Эверест летом 1924 года, когда была достигнута наивысшая точка около 8 580 м (высота Эвереста около 8 845 м), показала, что и на этих грандиозных высотах можно существовать и даже совершать переходы без искусственного дыхания кислородом, при условии предварительной тренировки. А ведь давление там — примерно 260 мм, почти втрое меньше нормального! Значительно ниже этих головокружительных высот, но все же на весьма почтенной высоте около 5200 м (всего на 400 м ниже вершины нашего Эльбруса), там же на Эвересте постоянно живет отшельник-индус и, по-видимому, чувствует себя хорошо, хотя давление не превышает 400 мм.

Если же каким-нибудь образом выкачать внутренний воздух из полых предметов, внешнее давление, сразу проявит себя. В учебниках физики описывается знаменитый опыт с "Магдебургскими полушариями", которые, когда из них выкачали воздух, так плотно прижались друг к другу под действием атмосферного давления, что их не могли разнять 16 лошадей. А вот любопытный пример из другой области. На побережьи океана в С. Америке часто проносятся бури колоссальной силы, так называемые "торнадо". Давление при этих бурях падает иногда в короткий срок до 700 мм и даже ниже. Оказывается, что давление внутри зданий при таких резких падениях, наружного давления не успевает следовать за последним; разности давления могут получиться настолько большие, что дом как бы взрывается изнутри!

Рис. 1.Ниагарский водопад, замерзший во время сильных морозов в феврале 1926 г.

Рис. 2. Дом во Флоренции, где работал Галилей.

Рис. 3.Наружный вид дома Галилея во Флоренции.

ГДЕ ГРАНИЦА АТМОСФЕРЫ?

По мере поднятия над Землей давление и плотность воздуха уменьшаются; при этом давление убывает не пропорционально высоте, а гораздо быстрее. Если бы вся атмосфера имела температуру 0°, то у земли было бы давление 760 мм, на высоте 18,4 км — 76 мм, на высоте 36,8 км — 7,6 мм, на высоте 55,2 км — 0,76 мм и т. д. Так как в верхних слоях температура ниже 0°, то в действительности давление убывает еще быстрее, и на 40 км составляет уже около 1 мм, а на высоте 500 км — около 0,001 мм. Это величины уже исчезающие малые, и практически атмосфера для нас не существует выше 10–15 км. Определенную границу между такими "следами" воздуха и безвоздушным пространством провести вряд ли можно: переход совершается постепенно уловить его нельзя. Можно решить другую задачу: как высоко простиралась бы атмосфера, если бы плотность воздуха была всюду одинакова, а не менялась бы с высотой? Это определить не трудно. Мы знаем, что столб воздуха, простирающийся до самых пределов атмосферы, весит 10 500 кг при основании в 1 кв. м. С другой стороны, известно, что 1 куб. м сухого воздуха весит 1,29 кг. Стало быть, такая "однородная атмосфера" простиралась бы на высоту во столько раз большую 1 м, во сколько раз 10500 больше 1,29. Расчет дает 8140, т. е. искомая высота равна приблизительно 8 км. Таким образом, уже вершина Эвереста лежала бы за пределами однородной атмосферы.

БАРОМЕТР И ПОГОДА