1. Сколько приблизительно весит кубический метр воздуха? 2. Что такое атмосферное давление? 3. Чему приблизительно равно атмосферное давление? 4. Какое атмосферное давление называют нормальным? 5. Почему с высотой атмосферное давление уменьшается? 6. Почему атмосферное давление измеряют в миллиметрах? 7. Как связаны температура воздуха и атмосферное давление?

1. Сколько приблизительно весит кубический метр воздуха?
   Обычно под «весом» имеют в виду массу. При нормальных условиях у поверхности Земли (давление ≈1013,25 гПа) плотность сухого воздуха примерно: при 0 °C ≈ 1,29 кг/м³, при 15 °C ≈ 1,225 кг/м³, при 20 °C ≈ 1,20 кг/м³. То есть кубический метр воздуха весит примерно 1,2 — 1,3 кг. Величина веса (сила тяжести) для 1 м³ при 15 °C ≈ 1,225·9,81 ≈ 12 Н.

2. Что такое атмосферное давление?
   Атмосферное давление — это давление, которое оказывает столб воздуха на единицу площади из-за собственного веса. Формально это сила, действующая перпендикулярно поверхности, делённая на площадь: $p=F/A$. На разных высотах давление разное, потому что над данной площадью находится разная масса воздуха.

3. Чему приблизительно равно атмосферное давление?
   Стандартное среднее давление на уровне моря равно $101325\ \text{Па}$. Его обычные эквиваленты: 1013,25 гПа (мбар) ≈ 760 мм рт. ст. (мм ртутного столба) ≈ 1 атм.

4. Какое атмосферное давление называют нормальным?
   «Нормальным» (стандартным, условным) считают 1 атмосферу = 101325 Па = 1013,25 гПа = 760 мм рт. ст. — это принятый стандарт при расчётах и в стандартах (ISO, ИСО-стандартная атмосфера и т. п.).

5. Почему с высотой атмосферное давление уменьшается?
   Потому что давление в вертикальном направлении уравновешивает вес воздуха: с увеличением высоты над данной точкой уменьшается масса воздуха, находящаяся выше этой точки. Гидростатическое уравнение: $\dfrac{dp}{dz}=-\rho g$ (где $\rho$ — плотность воздуха, $g$ — ускорение свободного падения). При приближении с идеальным газом это даёт барометрическую экспоненциальную зависимость:

где $H=\dfrac{R T}{g}$ — масштаб высоты (для T ≈ 288 K $H\approx 8{,}4\ \text{км}$). Поэтому давление быстро падает с высотой: на высоте нескольких километров оно заметно меньше.

6. Почему атмосферное давление измеряют в миллиметрах?
   Исторически давление измеряли ртутными барометрами: высота столбика ртути (в миллиметрах) прямо пропорциональна давлению. Поэтому единица «мм рт. ст.» (миллиметры ртутного столба) устоялась. Сейчас в науке и метеорологии чаще используют паскали (Па) или гектопаскали (гПа = мбар), но миллиметры рт. ст. по-прежнему распространены в быту и медицине по историческим причинам. Для ориентира: 1 мм рт. ст. ≈ 133,322 Па.

7. Как связаны температура воздуха и атмосферное давление?
   Связь непрямая, но фундаментальная — через уравнение состояния идеального газа и гидростатику. Уравнение состояния: $p=\rho R T$ (где $R$ — удельная газовая постоянная воздуха, $T$ — абсолютная температура). Из гидростатического уравнения $\dfrac{dp}{dz}=-\rho g$ и уравнения состояния следует, что температурa влияет на плотность и на масштаб высоты:

• При прочих равных повышенная температура даёт меньшую плотность $\rho$ (воздух «расширяется»), поэтому профиль давления по высоте изменяется: тёплая воздушная колонна имеет бóльшую масш́т-высоту $H=RT/g$, то есть давление с высотой убывает медленнее.

• В закрытом постоянном объёме (непосредственно по уравнению состояния) при постоянном объёме $p\propto T$ — если нагреть газ в закрытой сосуде, давление вырастет. Атмосфера же — не замкнутая система, поэтому при нагреве воздуха у поверхности чаще наблюдаются изменения плотности и перемещения (восходящие потоки), которые приводят к образованию областей пониженного/повышенного давления и динамическим перераспределениям.

Примеры: при потеплении поверхность нагревается, воздух поднимается (разрежается) — это может привести к понижению поверхностного давления в данной области (циклоногенез). На больших масштабах тёплые регионы характеризуются более высоким столбом тёплого, менее плотного воздуха (бóльшая шкала высоты), что влияет на распределение давления и ветров.