Vì sao con người không bị đè bẹp bởi áp suất không khí dù bầu khí quyển nặng tới 5,1 tỷ tỷ kg?

Bầu khí quyển Trái Đất là một lớp không khí khổng lồ bao bọc hành tinh, kéo dài hàng chục dặm lên trên bề mặt. Biên giới giữa bầu khí quyển và không gian, được gọi là đường Kármán, nằm ở độ cao khoảng 62 dặm (100 km). Tuy nhiên, gần như toàn bộ khối lượng khí quyển, chiếm 99,9%, tập trung ở độ cao dưới 30 dặm (48 km), theo giáo sư khoa học khí quyển Anthony Broccoli từ Đại học Rutgers.

Dù không khí nhẹ hơn cơ thể chúng ta, tổng khối lượng bầu khí quyển vẫn vô cùng lớn, lên tới 5,1 tỷ tỷ kg (11,24 tỷ tỷ pound). Tính trung bình, một cột không khí đường kính chỉ 1 foot (khoảng 0,3 m) cũng có khối lượng lên đến 754 kg (1.663 pound).

Vậy tại sao chúng ta không bị đè bẹp bởi áp suất từ không khí?

Áp suất không khí được phân bổ đều

Áp suất từ không khí không chỉ tác động từ trên xuống mà được phân bổ đều khắp cơ thể. Không khí di chuyển xung quanh cơ thể, tạo ra một lực đồng đều trên tất cả các phần. Điều này có nghĩa là áp suất không khí không phải là lực đơn thuần từ trên ép xuống mà bao quanh mọi phía của cơ thể, giúp duy trì sự cân bằng.

Giáo sư Broccoli giải thích rằng áp suất không khí trung bình trên cơ thể là khoảng 14,7 pound (6,6 kg) trên mỗi inch vuông (1 kg/cm²) — tương đương với trọng lượng của một quả bóng bowling lớn đặt trên mỗi inch vuông da.

Michael Wood, giáo sư khoa học định lượng tại Đại học Canisius, cho biết cơ thể con người đã tiến hóa qua hàng triệu năm để chịu được áp suất này. Một yếu tố quan trọng là áp suất bên trong cơ thể chúng ta luôn cân bằng với áp suất bên ngoài, nhờ có không khí bên trong cơ thể tạo lực đẩy ngược ra ngoài.

Khi sự cân bằng này bị phá vỡ, cơ thể sẽ cảm nhận áp suất không khí mạnh mẽ hơn. Ví dụ, nếu một chiếc vòi hút chân không được áp sát lên da và hút hết không khí, bạn sẽ cảm nhận toàn bộ trọng lượng của cột không khí tác động lên vùng đó.

Áp suất giảm khi độ cao tăng

Áp suất không khí giảm dần khi lên cao, do không khí trở nên mỏng hơn. Điều này lý giải tại sao khi bay trên máy bay, bạn thường cảm thấy tai bị “nổ lốp” trong quá trình máy bay lên hoặc hạ độ cao. Hiện tượng này xảy ra vì áp suất bên trong cơ thể cần thời gian để điều chỉnh và cân bằng với áp suất bên ngoài.

Ngoài không gian, áp suất gần như bằng không, và không có lực không khí ép xuống cơ thể. Trong điều kiện này, áp suất bên trong cơ thể sẽ làm cơ thể “phồng lên như quả bóng bay” cho đến khi áp suất được giải phóng. Đó là lý do vì sao phi hành gia cần mặc bộ đồ không gian để duy trì áp suất ổn định xung quanh cơ thể.

Như giáo sư Wood chia sẻ: “Áp suất không khí là một phần quan trọng giúp duy trì sự sống trên Trái Đất, nhưng nó cũng là lý do khiến việc sống ngoài không gian mà không có thiết bị hỗ trợ trở nên bất khả thi.”