Як зменшується тиск з висотою

Прочитайте в підручнику з фізики 7 класу визначення поняття тиску. Незалежно від того, який вид тиску розглядається, воно дорівнює силі, що діє на одиничну площадку. Таким чином, чим більше сила, що діє на деяку площу, тим більше значення тиску. Якщо мова йде про тиск повітря, то розглядається силою є сила тяжіння частинок повітря.

Зверніть увагу на те, що кожен шар повітря в атмосфері створює власний внесок в тиск повітря нижніх шарів. Виходить, що зі збільшенням висоти підйому над рівнем моря росте кількість шарів, які давили на нижню частину атмосфери. Таким чином, з ростом відстані до землі збільшується сила тяжіння, що діє на повітря в нижніх частинах атмосфери. Це призводить до того, що шар повітря, розташований біля поверхні землі, відчуває на собі тиск всіх верхніх шарів, а шар, що знаходиться ближче до верхньої межі атмосфери, не відчуває на собі такого тиску. Відповідно, повітря нижніх шарів атмосфери має тиск набагато більше, ніж повітря верхніх шарів.

Згадайте, як залежить тиск рідини від глибини занурення в рідину. Закон, що описує дану закономірність, називається законом Паскаля. Він стверджує, що тиск рідини лінійно збільшується зі збільшенням глибини занурення в неї. Таким чином, тенденція спаду тиску з ростом висоти дотримується і в рідини, якщо відлік висоти починати з дна ємності.

Зауважте, що фізична сутність підвищення тиску в рідині з збільшенням глибини та ж сама, що і в повітрі. Чим нижче лежать шари рідини, тим більший їм доводиться утримувати на собі вагу верхніх шарів. Тому в нижніх шарах рідини тиск виявляється більше, ніж у верхніх. Однак, якщо в рідині закономірність підвищення тиску лінійна, то в повітрі це не так. Це обумовлено тим, що рідина не стискається. Стисливість повітря же призводить до того, що залежність тиску від висоти підйому над рівнем моря стає експоненційної.

Згадайте з курсу молекулярно-кінетичної теорії ідеального газу, що подібна експоненціальна залежність властива розподілу концентрації частинок з поле тяжіння Землі, яка була виявлена Больцманом. Больцманівського розподіл, насправді, прямо пов`язане з явищем спаду тиску повітря, бо цей спад і призводить до того, що концентрація частинок з висотою зменшується.