Сказка о том, почему шарик с гелием улетает в небо, а воздушный — нет

На день рождения Лёше подарили два шарика. Один был обычный, надутый ртом, а другой — лёгкий, серебристый и тянулся к потолку, будто ему там очень хотелось быть. Его привязали к стулу, чтобы не улетел.

— Пап, — спросил Лёша, глядя, как серебристый шарик пытается вырваться, — почему он летит вверх? А вот этот, синий, просто лежит на полу?

Папа взял оба шарика. Один был упругим и тяжёлым, другой — почти невесомым.

— Всё дело в том, чем они наполнены. Видишь ли, воздух вокруг нас — это не пустота. Это смесь разных газов. И у каждого газа, как и у любого предмета, есть свой вес. Наш обычный выдох — это тоже смесь газов, в основном углекислый газ и азот. Шарик, надутый нами, наполнен этим же «тяжёлым» воздухом. Он весит почти столько же, сколько и воздух снаружи, а даже чуть больше, потому что резина шарика тоже имеет вес. Поэтому ему некуда плыть, он просто падает на пол.

— А что внутри летающего шарика?

— А внутри у него особый, очень лёгкий газ — гелий. Он в несколько раз легче воздуха, который нас окружает. Представь, что ты бросил в воду кусок дерева и кусок железа. Что произойдёт?

— Дерево всплывёт, а железо утонет!

— Точно! Потому что дерево легче воды, и вода его выталкивает. Та же история с шариками, только вместо воды — воздух! Воздух — это тоже среда, как вода, только мы её не видим. Он тоже выталкивает предметы, которые легче него. Это называется силой Архимеда. Шарик с гелием легче воздуха, поэтому воздух выталкивает его вверх, как вода выталкивает деревяшку на поверхность.

— И он улетит в космос?

— Нет, не улетит. Сначала он будет подниматься очень высоко, туда, где воздух становится всё более разреженным, то есть лёгким. В какой-то момент шарик расширится от низкого давления и лопнет. А гелий просто рассеется в атмосфере. Но если бы он не лопнул, он бы остановился на такой высоте, где его вес сравнялся бы с весом окружающего воздуха. Тогда он бы просто парил.

— А можно надуть шарик чем-то ещё, что легче воздуха?

— Водород ещё легче, но он горючий и опасный. Поэтому для шариков используют безопасный и инертный гелий. Раньше, кстати, дирижабли наполняли именно водородом, и из-за его горючести случались катастрофы.

Лёша отпустил серебристый шарик на верёвочке, и тот тут же рванул к потолку, упёрся в него и замер, дрожа от желания лететь дальше.

— Значит, пап, если я надую шарик своим дыханием, он будет как кусок железа в воде — тонуть в воздухе. А если наполнить его гелием — он будет как деревяшка — всплывать. Так?

— В самой точной форме! — похвалил папа. — И это правило работает не только для шариков. Оно объясняет, почему летают воздушные шары-монгольфьеры (их наполняют горячим воздухом, который тоже легче холодного), и почему подводная лодка может всплывать и погружаться, меняя свой вес. Это один из фундаментальных законов природы.

Весь вечер серебристый шарик простоял у потолка, как напоминание о невидимом соревновании весов и сил, которое происходит прямо над нашими головами. А Лёша, глядя на него, думал о том, как здорово, что можно понять и даже потрогать рукой такие сложные и умные законы, которые правят миром.