История представлений о воздухе¶

Воздух — газообразная смесь, составляющая атмосферу Земли, состоящая преимущественно из азота (около 78 % по объёму) и кислорода (около 21 %), а также инертных газов, углекислого газа и водяного пара. Ещё в глубокой древности люди установили, что воздух окружает Землю, заполняет все пустоты и является необходимым условием жизни. Постепенно представления о его природе, свойствах и составе претерпели значительные изменения — от философских гипотез античности до точных количественных данных современной химии и физики.

¶Древние представления

В античной натурфилософии воздух рассматривался как одна из первооснов бытия. Вавилонские и египетские жрецы связывали дыхание с жизненной силой, а воздух — с ветром и дыханием богов. В Древней Индии в системе «панча-бхута» (пять элементов) воздух (вайю) считался одним из пяти первоэлементов, наряду с землёй, огнём, водой и эфиром.

В Древней Греции учение о воздухе развивалось в рамках теории четырёх стихий. Анаксимен Милетский (около 585 — около 525 до н. э.) провозгласил воздух (пневму) главной первоосновой всего сущего, полагая, что все тела образуются из воздуха путём его разрежения и сгущения. Аристотель (384 — 322 до н. э.) включил воздух в число четырёх элементов — земли, воды, воздуха и огня, считая его «тёплым и влажным» и связывая с процессами дыхания и погодными явлениями. В его трудах содержались первые наблюдения о том, что воздух обладает весом и может быть вытеснен водой.

¶Средневековье и эпоха Возрождения

В эпоху Средневековья изучение воздуха в европейской традиции было во многом связано с алхимией и медициной. Арабские учёные, в частности Ибн Сина (Авиценна), рассматривали воздух как носитель «мiasm» — невидимых начал, вызывающих болезни, что представляло собой раннюю форму представлений о переносчиках заболеваний.

В эпоху Возрождения интерес к свойствам воздуха возрос. Леонардо да Винчи (1452 — 1519) проводил наблюдения за поведением воздуха в замкнутых сосудах, отмечая его упругость. Итальянский учёный Луиджи Галилей и его ученики в начале XVII века экспериментально установили, что воздух обладает весом и оказывает давление.

¶Экспериментальные открытия XVII — XVIII веков

Ключевые открытия о природе воздуха были сделаны в XVII — XVIII веках:

1. Открытие атмосферного давления. В 1643 году Эванджелиста Торричелли, ученик Галилея, провёл опыт с ртутным столбом, доказавший, что на поверхность Земли давит атмосфера, создающая давление около 760 мм ртутного столба. В честь него прибор был назван барометром.

1. Опыт Отто фон Герике. В 1654 году немецкий учёный Отто фон Герике продемонстрировал «магдебургские полусферы» — два металлических полушария, которые разъединить было невозможно без откачки воздуха, что наглядно показало силу атмосферного давления.

1. Открытие кислорода. В 1771 году шведский химик Карл Вильгельм Шееле получил кислород нагреванием оксида ртути и назвал его «огнём воздуха» (fire air). Независимо от него в 1774 году английский учёный Джозеф Пристли, нагревая оксид ртути, выделил газ, улучшающий горение и дыхание. Французский учёный Антуан Лавуазье дал ему название «кислород» (от греч. oxys — кислый и genes — рождающий) и установил, что воздух — это смесь кислорода и азота, а горение — процесс окисления.

1. Открытие азота. В 1772 году шотландский учёный Даниэль Резерфорд обнаружил, что после выжигания веществ в замкнутом объёме воздуха остаётся газ, не поддерживающий горение и дыхание. Лавуазье назвал его азотом.

¶Состав воздуха

Современные данные о составе атмосферного воздуха:

Водяной пар варьируется в пределах 0,01 — 4 % в зависимости от температуры и влажности.

¶Значение воздуха для жизни

Воздух играет ключевую роль в биосфере. Кислород необходим для дыхания большинства живых организмов и для процессов горения. Углекислый газ используется растениями в процессе фотосинтеза, в ходе которого образуется органическое вещество и выделяется кислород. Азот, хотя и не участвует непосредственно в дыхании, является важнейшим элементом для образования белков и нуклеиновых кислот; его фиксация осуществляется азотфиксирующими бактериями.

Атмосфера выполняет защитную функцию: она задерживает значительную часть ультрафиолетового излучения Солнца (благодаря озоновому слою), сглаживает перепады температур между днём и ночью и защищает поверхность Земли от мелких метеоритов.

¶Воздух в русском языке и культуре

В русском языке слово «воздух» восходит к древнерусскому «въздухъ», заимствованному, вероятно, из праславянского языка. В переносном значении «воздух» обозначает атмосферу, обстановку (например, «воздух тревоги»), а также пустое пространство. В русской литературе и поэзии воздух часто выступает символом свободы и жизни — от стихотворений Михаила Лермонтова до произведений Антона Чехова.

¶История изучения в России

В Российской империи изучение атмосферы получило развитие в XVIII веке. Михаил Ломоносов (1711 — 1765) проводил исследования атмосферного электричества и метеорологии, создал первые приборы для наблюдения за погодой. В 1753 году он предложил теорию происхождения атмосферы при остывании Земли. В XIX — XX веках российские учёные внесли значительный вклад в изучение строения атмосферы, в том числе открытие ионосферы и исследование верхних слоёв атмосферы с помощью ракет и спутников.

¶Источники

• Аристотель. «Метеорологика»
• Ломоносов М. В. Сочинения по физике и химии
• Лавуазье А. Л. Трактат о воздушной кислоте
• Большая советская энциклопедия, статья «Воздух»
• Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона