Те, що повітря має вагу і що тиск його з висотою зменшується, для нас очевидно, але не так було понад 300 років тому. До середини XVII століття повітря вважався невидимим і невагомим. Правда, ще за часів Аристотеля, який жив у IV ст. до н. е., робилися безуспішні спроби довести, що повітря має вагу. Однак до середини XVII століття люди були далекі від думки, що поршневі насоси не діяли, якби повітря не мав ваги і не був схильний чинити тиск.
У 1642 р Торрічеллі вперше довів, що стовп води висотою 32 футів, т. Е. Приблизно 10,33 м, врівноважує тиск атмосфери. Так як ртуть в 13,6 рази важча за воду, то атмосферний тиск врівноважується стовпчиком ртуті висотою 76 см. Така трубка, наповнена ртуттю і перекинута відкритим кінцем в посудину, також наповнений ртуттю, була названа барометром (рис. 1). Через чотири роки після Торрічеллі аналогічні досліди були проведені Паскалем в Руані (Франція). Так остаточно було встановлено властивість повітря тиснути. 
Ртутний барометр і металевий барометр-анероїд
Але якщо атмосфера має вагу і тисне, то величина останнього повинна бути різною на різних висотах. Досліди, проведені Пер'є у вересні 1648 зі допомогою ртутного барометра, показали, що тиск повітря на вершині гори висотою 975 м помітно нижче, ніж у підніжжя. Таким чином було доведено, що з висотою тиск повітря знижується.
Так як гази мають вагу, атмосфера внаслідок сили земного тяжіння не розсіюється в світовому просторі, а, огортаючи Землю, обертається разом з нею. На кожен квадратний метр на рівні океану маса повітря чинить тиск, що дорівнює 10 333 кг. Інакше кажучи, стільки важить стовп повітря перетином 1 м2 і висотою від рівня океану до верхньої межі атмосфери. 1 м3 повітря на рівні океану важить близько 1,3 кг.
Якби щільність повітря на всіх висотах залишалася незмінною, то товщина повітряної оболонки Землі була б дорівнює приблизно 8000 м.Но, як показують дані про розсіянні світла, атмосфера простягається приблизно до висоти 2000 км. Причина такої невідповідності полягає в тому, що щільність повітря з висотою швидко убуває. Тому 1 ж3 повітря на висоті 5,5 км важить вже не 1,3 кг, а близько 600 г, т. Е. Менше половини, а на висоті 40 км - всього 4 г (рис. 2). При цьому один і той же обсяг холодного повітря важить більше, ніж теплого.
Вага 1 м3 повітря на різних висотах
На дні повітряного океану невидимий, але відчувається нами повітря на кожен квадратний сантиметр площі тисне з силою, рівною 1033 р Цікаво визначити, яке ж тиск відчуває наше тіло. Очевидно, що якщо зовнішня поверхня людського тіла в середньому становить близько 12 000 15 000 см2, то вона відчуває важкість, рівну 12 000 15 000 кг, або 15 т. Проте цей тягар організм не відчуває, так як зовнішній тиск врівноважується тиском віз духу всередині тіла. Життя на Землі пристосована саме до цього тиску. Тому при підйомі на великі висоти самопочуття людини погіршується не тільки в зв'язку з недостатністю кисню, а й з-за значно розрідженій середовища при дуже невеликому тиску.
До речі сказати, досліди в барокамері показали, що чим складніше організм, тим важче переносить він низький тиск повітря. Наприклад, представник холоднокровних жаба на висоті 20-30 км протягом декількох годин зберігає життя, а людина при швидкому підйомі до висоти 7-8 км непритомніє зазвичай через 8-10 хв. На висотах 15-16 км, навіть якщо людина дихає тільки киснем, протягом декількох секунд настає кисневе голодування внаслідок низького тиску. При низькому атмосферному тиску починається кипіння крові. Відомо, що чим нижче тиск, тим швидше закипає вода. В горах, наприклад, вода закипає ні до 100 °, а при більш низькій температурі. На висоті близько 20 км вода закипає при температурі 37 ° вище нуля. Кров також кипить на цій висоті. Тому в космічному польоті людина забезпечується відповідними фізіолого-гігієнічними умовами. В кабіні космічного корабля створюється більш-менш постійна температура, космонавт захищений від шуму і вібрації, забезпечений зручним робочим місцем, хорошим освітленням і т. П.
Дані, отримані з першого і другого космічних кораблів-супутників, запущених в Радянському Союзі, показали правильність влаштування кабін, передбачених для польоту людини.
Однак продовжимо нашу розповідь про атмосферний тиск.
Тиск, який чинить стовп повітря, обмежений поверхнею землі і верхньою межею атмосфери, вимірюється в міліметрах ртутного стовпа за допомогою ртутного або металевого барометра (див. Рис. 1). Коли говорять, на рівні моря атмосферний тиск дорівнює 760 мм, це означає, що тут тиск повітря дорівнює тиску стовпа ртуті висотою 760 мм (76 см). Тиск прийнято виражати в тисячних частках бару, т. Е. В миллибарах. Середній тиск на рівні моря, виражене в миллибарах, так само 1013,3. Тиск повітря 1000 Мб еквівалентно тиску ртутного стовпа висотою 750,1 мм. Для перекладу міліметрів в мілібари зазвичай користуються перекладним множником 4/3. Користуючись табл. 1, міліметри ртутного стовпа можна перевести в мілібари.
Разом зі зменшенням щільності повітря по висоті атмосферний тиск також швидко убуває. Тому, незважаючи на велику вертикальну протяжність атмосфери, половина її маси зосереджена в перших 5-6 км. Тиск на цьому рівні одно всього 500 мб, т. Е. Вдвічі менше, ніж на рівні моря. У стовпі повітря висотою близько 16 км зосереджено 0,9 всієї маси атмосфери. Тиск на цьому рівні дорівнює 100 мб, а на висоті 40 км - всього лише 2,4 мб.
Зменшення атмосферного тиску з висотою можна характеризувати вертикальним градієнтом тиску, або так званої барической щаблем. Барична щабель - відстань по вертикалі (в метрах), на якому атмосферний тиск змінюється на одиницю (на 1 мб). Величина барической ступені різна. Вона залежить від висоти над рівнем моря і від температури повітря. У приземному шарі при тиску 1000 мб і температурі 0 ° барическая щабель дорівнює 8 м. Це означає, що на кожні 8 м підняття тиск знижується на 1 мб. В шарі з тиском 600-500 мб, відповідним висот близько 4,5-5,5 км, барическая щабель дорівнює 13 м, в шарі з тиском 100-200 мб - 40 м.
Величиною барической ступені зручно користуватися для наближених розрахунків зміни тиску з висотою. Так, наприклад, легко визначити різницю між тиском повітря на 1-м і 25-му поверхах висотної будівлі. При різниці висот зазначених поверхів, рівної 90 м, тиск повітря на рівні 25-го поверху приблизно на 12 мб менше, ніж на рівні 1-го поверху. Однак, піднімаючись навіть на швидкісному ліфті, ми не відчуваємо різниці тиску. Пояснюється це тим. що зміна тиску близько 10-20 мб дуже мало (1-2%) в порівнянні з нормальним атмосферним тиском. Середнє междусуточное зміна тиску, до якого звик людський організм, невелика. У тропічних країнах воно становить близько 1 мб, а в середніх широтах - 6-5 мб. Але в окремих, не дуже рідкісних випадках междусуточное зміна тиску в середніх широтах досягає 20-30 мб і більше.
