З віддаленням від земної поверхні щільність повітря зменшується. Це відбувається тому, що тиск у верхніх шарах атмосфери нижче, ніж у землі.
Який зв'язок між тиском повітря і його щільністю?
Щільність газу прямо пропорційна його тиску. Залежність густини повітря від тиску описує рівняння Клапейрона: для ідеального газу
,
де ? - щільність повітря, p - абсолютний тиск, R - питома газова постійна для сухого повітря (287,058 Дж?(кг·К)) , T - абсолютна температура в Кельвінах.
Для обчислення щільності повітря ? на певній висоті над рівнем моря h використовуються наступні формули:
, де 
Тут
p0 - стандартний атмосферний тиск на рівні моря (101325 Па);
T0- стандартна температура на рівні моря (288,15 K);
g - прискорення вільного падіння над поверхнею Землі (9,8 м?с2);
L - швидкість падіння температури з висотою, в межах тропосфери (0,0065 K?м);
R - універсальна газова постійна (8,31447 Дж?(Мовляв·K) );
M - молярна маса сухого повітря (0,0289644 кг?Мовляв).
Це зрозуміло і інтуїтивно: нижні шари повітря знаходяться під найсильнішим тиском, ніж верхні.
А що означає знижений тиск і знижена щільність повітря? Це означає, що такий розріджене повітря містить менше молекул, в тому числі і молекул кисню. Ось чому на великій висоті важко дихати.
До речі...
При 0°С маса одного кубометра (1 м3повітря становить:
- у поверхні землі - 1, 293 кілограма;
- на висоті 12 км - 319 грама;
- на висоті 40 км - 4 грами.
