Килограмм — это вес колонны воздуха с площадью основания 1 квадратный сантиметр и высотой, равной высоте атмосферы. Площадь вашей ладони — примерно 77 квадратных сантиметров. Представьте, что на вашу ладонь положен груз весом в 77 килограммов! Причиной того, что вы этого не замечаете, служит то, что воздух, находящийся под вашей рукой, давит с такой же силой, как и сверху. И на вашу голову воздух давит с силой в 270 килограммов, но вас не сплющивает, потому что и внутри вашего тела есть воздух, который уравновешивает давление наружного воздуха.
Чем выше вы поднимаетесь (например, на вершину горы), тем меньше воздуха над вами, тем меньше давление. На высоте в 6000 метров давление составляет примерно 0,4 килограмма на квадратный сантиметр. На высоте 3000 метров — 0,7 килограмма на квадратный сантиметр. Если бы вам удалось подняться на высоту в 100 километров, то вы обнаружили бы, что там почти нет давления.
Что случилось бы, если бы не было пыли?
Стал бы мир действительно намного лучше, если бы не было пыли? Ответ таков: в некоторых отношениях — да, в других — нет. А что такое пыль, собственно говоря? Она состоит из частичек почвы или других твердых веществ, и частички эти достаточно легкие, чтобы их мог поднимать и нести ветер. Откуда появляются эти частички? Их источником могут быть останки растительного или животного мира, морская соль, вулканический песок и песок пустынь, пепел или сажа.
В большинстве случаев пыль нежелательна и бесполезна. Но, с другой стороны, она помогает сделать мир более красивым! Чудесные краски восходов и закатов в большой степени обязаны своей красотой именно пыли, рассеянной в воздухе. Частицы пыли в верхних воздушных слоях отражают солнечные лучи. Это делает солнечный свет видимым еще час или два после заката. Цвета, составляющие солнечный свет, преломляются под разными углами, отражаясь от пыли и частиц водяного пара, рассеянных в воздухе. Солнечные закаты имеют красный цвет, потому что эти частицы преломляют красные лучи солнца таким образом, что те становятся последними лучами, пропадающими из поля зрения.
Другая важная функция пыли связана с дождем. Содержащийся в воздухе водяной пар не слишком быстро превратится в жидкость, если бы не было пылинок, которые служат центром для каждой капельки воды. Следовательно, облака, туман, дождь в основном образуются из бесчисленного числа пылинок, обволакиваемых жидкостью.
Почему на озерах лежит туман?
Туман, роса и облака имеют друг к другу прямое отношение. То или иное состояние — туман, роса или туман — может быть вызвано за счет какого-нибудь одного изменения условий: например, наличия или отсутствия воздушных потоков. Давайте рассмотрим, почему так получается и почему в некоторых местах появляются туманы. Частицы тумана очень невелики — меньше 0,001 миллиметра. Когда перед вами густой туман и вы ничего не видите перед собой, это значит, что в одном кубическом сантиметре тумана может быть не меньше 1227 таких частичек.
Чтобы появился туман, влага должна покинуть воздух и сконденсироваться. Это значит, что воздух должен каким-то образом охладиться, потому что холодный воздух не может удерживать такое количество влаги, как и теплый. Когда воздух охлаждается ниже определенной точки, которая называется точкой насыщения, или точкой росы, тогда начинает образовываться туман. Образование тумана также требует, чтобы холодный воздух воздушными потоками перемешивался с теплым.
Если воздух неподвижен, то тогда холодный воздух скопится у земли, и появится роса. Если же есть быстро восходящие воздушные потоки, охлаждение будет происходить высоко в воздухе, и тогда появляются облака. Поэтому воздушные потоки, перемешивающие холодный воздух с теплым, должны быть не слишком сильными, чтобы появился туман. Это может получиться тогда, когда масса теплого воздуха проходит над холодной сушей или холодным водоемом. Может быть и наоборот, когда холодный воздух проходит над теплой водой.
Последний случай возможен ранним осенним утром возле таких водоемов, как озера или пруды. Холодный воздух плавно перемешивается с потоками теплого, и появляются всем знакомые туманы, которые висят в воздухе над водоемами.
Если молекулы движутся, то почему мы не видим, что вещи изменяются?
Если молекулы постоянно движутся со страшными скоростями и это происходит повсюду — даже в деревяшке — то почему мы не видим, чтобы вещи меняли форму? Молекула — наименьшая из существующих частиц вещества, которая сохраняет свойства целого. Например, молекула сахара (сукроза) — наименьшая частица сахара, которая тем не менее сохраняет в себе такие свойства сахара, как вкус, цвет, форма, растворимость и другие.
Молекулы различных веществ сильно отличаются друг от друга. Некоторые из них имеют длину лишь в несколько миллиардных долей миллиметра, а другие — в тысячи раз больше. Молекулы газов, из которых состоит воздух, настолько малы, что в одном кубическом сантиметре воздуха содержится 30 675 000 000 000 000 000 молекул! Но даже несмотря на то, что в веществе содержится столько молекул, между ними остается много незанятого пространства. Поскольку молекулы всегда находятся в движении, они передвигаются в абсолютном вакууме. Между молекулами воздуха нет воздуха, есть только вакуум, и между молекулами железа нет воздуха, только — вакуум.
Движение молекул вызывается теплом. Чем выше температура, тем интенсивнее движение. В горячих газах это движение очень интенсивно. В жидкости или в твердом веществе оно гораздо медленней, но движение есть даже в куске льда! Если молекулы в веществе постоянно сталкиваются друг с другом и выталкивают друг друга в разные стороны во всех направлениях, то почему мы не видим результатов этого движения? Почему, например, мы не видим, чтобы кусок железа изменялся из-за этого движения? Почему он кажется таким твердым? Причина этого в том, что в твердых телах или в жидкостях молекулы удерживаются на своих местах силами притяжения между молекулами. В противном случае вещество было бы разорвано на части.
Силы электричества, взаимоудерживающие молекулы, достаточно велики, чтобы поддерживать даже самые твердые материалы в неизменном состоянии. Но если очень сильно нагреть вещество, то движение молекул ускорится, и это вещество станет жидкостью. Если увеличить температуру еще больше, то молекулы смогут преодолеть силы электричества, разлетятся в разные стороны, и вещество перейдет в газообразное состояние!
Куда исчезает вода, когда она высыхает?
Выглянув на улицу или посмотрев на дорогу, вы увидели там воду. Один час яркого солнечного света — и вода исчезает! Или, например, вывешенное на веревке белье высыхает к концу дня. Куда исчезает вода? Мы говорим, что вода испаряется. Но что это значит? Испарение — это процесс, при котором жидкость на воздухе быстро становится газом или паром. Многие жидкости испаряются очень быстро, гораздо быстрее, чем вода. Это относится к алкоголю, бензину, нашатырному спирту. Некоторые жидкости, например ртуть, испаряются очень медленно. Из-за чего происходит испарение? Чтобы понять это, надо кое-что представлять о природе материи.
Насколько мы знаем, каждое вещество состоит из молекул. Две силы оказывают воздействие на эти молекулы. Одна из них — сцепление, которое притягивает их друг к другу. Другая — это тепловое движение отдельных молекул, которое заставляет их разлетаться. Если сила сцепления выше, вещество остается в твердом состоянии. Если же тепловое движение настолько сильно, что оно превосходит сцепление, то вещество становится или является газом.
Если две силы примерно уравновешены, то тогда мы имеем жидкость. Вода, конечно, является жидкостью. Но на поверхности жидкости есть молекулы, которые движутся настолько быстро, что преодолевают силу сцепления и улетают в пространство. Процесс вылета молекул и называется испарением. Почему вода испаряется быстрее, когда она находится на солнце или нагревается? Чем выше температура, тем интенсивнее тепловое движение в жидкости. Это значит, что все большее количество молекул набирает достаточную скорость, чтобы улететь.
Когда улетают самые быстрые молекулы, скорость оставшихся молекул в среднем замедляется. Почему остающаяся жидкость охлаждается за счет испарения. Так что, когда вода высыхает, это означает, что она превратилась в газ или пар и стала частью воздуха.
Что такое океанография?
Почти всем предметам и явлениям, существующим в природе, соответствует какая-либо наука, изучающая их. Океанография — это комплекс всех наук, связанных с изучением океана, что помогает человеку узнать, как появился океан, какие в нем происходят процессы. Как вы понимаете, это требует серьезного исследования! Давайте посмотрим, что сюда входит. Можно начать с береговой линии. Берег моря (или граница между сушей и морем) постоянно изменяется из-за приливов, ветров, ежедневного воздействия моря на берег и перемещений суши вверх и вниз. Изучаются также температура и содержание соли в океанах. И, как ни странно, человек до сих пор не имеет удовлетворительного объяснения тому, почему океан соленый.
