Велика наша Земля. Много тысяч километров нужно проехать по суше и по воде, чтобы совершить кругосветное путешествие. Но везде, куда бы вы ни попали, как теплым одеялом, землю окружает воздушная оболочка — атмосфера («атмосфера» — греческое слово, составленное из двух слов: «атмос» — воздух и «сфайра» — шар, оболочка). Это одежда Земли. Воздух лежит на Земле слоем толщиной в несколько сотен километров и защищает ее от холода межпланетного пространства. В этом воздухе каждодневно гуляют многочисленные ветры земли.

Что же представляет собой земная одежда — воздух? Отличается ли он чем от других окружающих нас предметов?

Каждый знает, что любой предмет занимает какое-то место и имеет свой определенный вес. Но занимает ли место воздух, весит ли он что-нибудь?

Изучая свойства воздуха, ученые давно ответили на этот вопрос. Да, воздух всегда занимает место и имеет вес, как и все предметы. Проверить это просто каждому из вас.

Опустите, например, опрокинутый вверх дном стакан в воду. Вы увидите, что вода не заполняет его. Это воздух, находящийся в стакане, не впускает ее. Но стоит вам слегка наклонить стакан, как воздух в виде пузырьков выйдет из него, и вода займет место улетевшего воздуха.

Нетрудно также убедиться и в том, что воздух имеет вес. Для этого надо взять две большие пустые стеклянные бутыли, плотно закрыть их специальными пробками (устройство которых видно на рис. 1) и уравновесить бутыли на весах. Если вы теперь, открыв зажим на одной из пробок, отсосете из бутыли часть воздуха в себя и тут же закроете зажим снова, то эта бутыль станет легче. Значит, воздух, отсосанный вами, имел вес.

Рис. 1. Обе бутыли имеют один и тот же вес; но если из правой бутыли отсосать воздух, она станет легче.

При очень сильном охлаждении воздух можно превратить в жидкость, а эту жидкость заморозить; получится твердое тело голубоватого цвета.

Когда ученые стали взвешивать воздух, они увидели, что не везде вес его одинаков. Самый большой вес воздуха оказался на уровне моря: здесь один кубометр воздуха при температуре нуль градусов весил около 1300 граммов, то есть примерно в 770 раз меньше воды. Но чем выше от уровня моря брали для взвешивания воздух, тем меньше весил один кубометр его. Так, кубометр воздуха, взятый с высокой горы, весил уже в два раза меньше. Выходит, что вверху, над землей, воздух не так плотен, как у самой земли. В каждом кубометре воздуха там содержится меньшее количество газов, из которых состоит воздух (главные составные части воздуха: азот и кислород). Иными словами, чем выше над землей (или, точнее, над уровнем моря) находится воздух, тем он больше разрежен. Когда люди стали подниматься высоко над землей, было установлено, что, например, на высоте 12 километров кубометр воздуха весит только 319 граммов.

Таким образом, получается, что воздушная оболочка Земли состоит как бы из многих слоев различной плотности, лежащих друг на друге. Чем ближе к Земле находится воздушный слой, тем он плотнее. Это и понятно, если вспомнить, что земной шар притягивает к себе все предметы. Сила этого притяжения и выражается весом предметов. А так как воздух тоже имеет вес, то верхние слои воздуха давят на нижние и уплотняют их.

Давление воздуха передается во все стороны одинаково. Значит, воздух давит и на все окружающие нас предметы. Понятно, что, чем плотнее воздух, тем больше его давление. С высотой давление воздуха постепенно понижается.

Сила давления воздуха огромна; на земле она равняется одному килограмму на каждый квадратный сантиметр площади любого предмета.

Есть очень простой и наглядный опыт, показывающий силу этого давления.

Налейте в стакан доверху воды, закройте его небольшим листом бумаги и, придерживая этот лист рукой, быстро переверните стакан вверх дном. Теперь вы можете опустить поддерживающую лист руку — на него будет давить сам воздух, и вода не потечет из стакана (рис. 2).

Рис. 2. На лист бумаги снизу давит окружающий стакан воздух; благодаря этому вода не выливается из стакана.

Каждый из вас может сделать маленький искусственный ветер. Для этого стоит лишь помахать перед собой каким-либо предметом — книгой, газетой или платком; спокойный воздух придет в движение, в лицо ударит волна воздуха. Из этого примера видно, что ветер получается тогда, когда приходит в движение воздух.

Вспомните жаркий летний день. Ослепительное солнце стоит высоко над головой. На деревьях не шелохнется ни один лист. Воздух горяч и недвижим. Прозрачным столбом поднимается вверх дым из труб и тает в вышине.

Но вот вдруг зашевелились листья деревьев, и вы чувствуете, как жаркий, застоявшийся воздух тронулся и поплыл медленно, как бы нехотя, освобождая место для притекающего воздуха. Дышать становится легче.

Постепенно движение воздушного потока усиливается. Вот вы уже ощущаете на лице совсем свежий, прохладный воздух. В каждую секунду около вас перемешаются уже большие воздушные массы. Клубы дыма быстро уносятся вместе с движущимся воздухом. Набегающие воздушные массы колеблют ветви и молодые стволы деревьев.

Говорят: дует ветер. Значит, действительно, ветер — это движение воздуха, перемещение его над землей.

Ветры различают по их направлению и скорости, или, как говорят, силе.

Чтобы определить направление и силу ветра, применяют различные приборы. Самый несложный из этих приборов — флюгер. Вот как, например, устроен один из простейших флюгеров (рис. 3).

Рис. 3. Флюгер.

На высоком столбе вертикально закреплен стальной стержень.

Сверху на него надета железная трубка, к которой прикреплены с одной стороны две пластинки, а с другой — стерженек с металлическим шаром на конце. Это так называемая флюгарка. Флюгарка свободно вращается вместе с трубкой на вертикальном стержне и таким образом показывает направление ветра. Пластинки флюгарки всегда направлены в ту сторону, куда дует ветер, а стерженек с шаром — туда, откуда дует ветер.

Ветер может дуть со всех сторон горизонта — с юга, востока, севера и запада. Название ветру дается по той стране света, откуда он дует, то есть ветер, дующий с юга, называется южным и т. д. Различаются также северо-восточные, северо-западные, юго-восточные и юго-западные ветры. Чтобы точнее определять, какой именно из этих ветров дует, в нижнюю часть вертикального стального стержня флюгера ввинчивают от четырех до восьми металлических прутьев (рис. 3); каждый из этих прутьев указывает определенную страну горизонта — север, юг, юго-запад и т. д.

На верхнем конце подвижной трубки флюгера укреплено приспособление, показывающее силу ветра. Оно состоит из железной рамы, к верхней части которой привешена металлическая дощечка. Эта рама закреплена на трубке таким образом, что плоскость дощечки всегда перпендикулярна к направлению ветра. Если ветра нет, дощечка висит вертикально. Но как только начинает дуть ветер, она отклоняется в сторону, и тем больше, чем сильнее ветер.

Скорость ветра измеряют метрами в одну секунду. Для того, чтобы узнавать по дощечке, какой силы дует ветер, сбоку у железной рамы имеется дуга, в которую вставлены восемь маленьких штифтов.

Силу ветра принято также обозначать в условных цифрах — баллах. Полное затишье — штиль — обозначается 0 баллов. Тихий ветер, со скоростью один метр в одну секунду, соответствует 1 баллу. Дальше следуют: легкий ветер — (2–3 метра в секунду) — 2 балла; слабый — 3 балла; умеренный — 4 балла; свежий — 5; сильный — 6; крепкий — 7; очень крепкий — 8; шторм — 9; сильный шторм —10; жестокий шторм —11; ураган — 12 (рис. 4).