Читать «На чём Земля держится» онлайн

1. Земля — прочная опора

Вопрос о том, на чём держится Земля, человек задавал себе с самых древнейших времён. Этот вопрос возникает совершенно естественно, так как в нашей жизни мы всюду привыкли видеть, что каждый предмет должен обязательно иметь какую-нибудь поддержку, иначе он упадёт вниз, на землю. Корабль, плывущий в море, поддерживается снизу водой. Птица и самолёт также не лишены опоры: их поддерживает снизу воздух, на который они опираются своими крыльями.

А на чём держится морская вода и окружающий Землю воздух?

Очевидно, что их снизу тоже поддерживает Земля. То, что воду поддерживает снизу морское дно, ясно каждому. Но что касается воздуха, то это на первый взгляд не столь очевидно. В самом деле, нуждается ли воздух в какой-либо опоре? Да, конечно, потому что воздух имеет вес, так же, как и все другие тела, и давит на земную поверхность с очень большой силой. Убедиться в этом можно, например, следующим способом: возьмём длинную стеклянную трубку с поперечным сечением в один квадратный сантиметр, согнутую в виде подковы (см. рис. 1); поставим её концами вверх и нальём в неё ртуть (ртуть — самая тяжёлая жидкость, она почти в 14 раз тяжелее воды). Пока оба конца трубки остаются открытыми, ртуть будет стоять в них на одинаковой высоте (левая часть рис. 1). Давление воздуха на поверхность ртути в обоих концах трубки одинаково. Начнём теперь при помощи воздушного насоса откачивать воздух из одного конца трубки; при этом мы сразу же заметим, что ртуть в этом конце начнёт подниматься. Если полностью откачать воздух из этого конца и затем запаять его или закрыть краном, то уровень ртути в нём будет выше уровня в открытом конце примерно на 76 сантиметров (правая часть рис. 1). Объяснить это можно только одним: на ртуть в открытом конце трубки давит сверху воздух, а в закрытом — нет, так как весь воздух мы из него удалили. Давление воздуха и будет как раз равно весу того столбика ртути, на который повысился уровень ртути в запаянном конце трубки. Этот вес нетрудно вычислить. Если поперечное сечение трубки равно одному квадратному сантиметру, то вес столбика ртути высотою в 76 сантиметров равняется 1 килограмму и 33 граммам. Отсюда, между прочим, видно, почему для нашего опыта неудобно было бы взять воду. Вода слишком лёгкая, и для того, чтобы уравновесить давление воздуха, пришлось бы высоту столбика поднять на 10 метров 33 сантиметра, что равняется высоте трёхэтажного дома.

Рис. 1. Трубка с ртутью. Слева — оба конца трубки открыты. Справа — в одном конце трубки выкачан воздух и конец этот заплавлен.

Итак, вы видите, что давление воздуха равно весу столба воды высотой в 10 метров 33 сантиметра. Другими словами, можно сказать, что 1 килограмм 33 грамма есть давление воздуха на каждый квадратный сантиметр поверхности Земли.

Между прочим, такие изогнутые трубки с налитой в них ртутью применяются в приборах, служащих для измерения давления воздуха. Эти приборы носят название барометров.