Юлий Вагнер - Наука для всех

Из этого вы видите, что сжатый воздух старается снова расшириться. Поэтому он и давит на все, что мешает ему расширяться. Все это понятно… Но вот что может показаться вам странным: не только сжатый воздух, но и тот воздух, который находится вокруг нас, давит на все, что он окружает! Почему же, спросите вы, мы не чувствуем давления воздуха? Действительно, на первый взгляд это кажется странным, но если присмотреться к делу поближе, то это странное сделается понятным. Воздух давил таким же образом и тогда, когда нас не было еще на свете; он давил постоянно; под этим давлением люди рождались и росли; давление воздуха не прекращалось и не прекращается никогда ни на минуту; мы к нему так привыкли, что оно для нас и всего живущего на земле сделалось так же необходимым, как дыхание и еда. Когда мы долго не едим, мы чувствуем голод. Когда давление воздуха становится сильнее или слабее, чем оно обычно бывает, мы тоже начинаем чувствовать себя нехорошо. Если бы это давление каким- нибудь чудом сразу прекратилось, то все живущее на земле погибло бы.

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.

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.

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.