在物理学中，“密度”指的是单位体积内所含物质的多少。所以可以说：一升水等于1公斤水。但不同物质，同种物质的不同状态下，密度是不同的，例如氧气，它的密度为2。 00千克/立方米，而二氧化碳的密度只有0。 98千克/立方米。由此可见，同一物质在不同条件下，其密度也会不同。
气体密度是空气的物理性质之一。空气是一种不断运动着的、透明的和可压缩的气体，而且具有可变性，即空气的密度跟着温度的高低而改变。一般来讲，温度越高，空气的密度越大；反之，温度越低，空气的密度越小。虽然我们感觉不到空气有多重，但它却像一个十分沉重的东西，静止时，总是在地球周围。
随着科技的发展，对于空气密度这一问题又有了新的认识。美国天文学家威廉·赫歇尔发现空气的体积随着高度的增加而减小。 1884年他利用流体力学的原理推算出不同高度上的气压，并进一步证实，随着高度的增加，大气压减小，每高升高100米，气压就降低0。 101帕斯卡。通过计算表明，空气在不同高度上的密度随着高度的变化规律是：在海平面上空气密度最大，约为1。 5千克/立方米，随着高度的增加而减小。在200米以内，随着高度的增加，气压先是降低，继而又逐渐升高，气压的这种变化特点，使人类感到气压的存在，并称之为“气压带”。到3000米高空，气压更是降低，气压仅为地面上的一半左右，人类称之为“真空”。在5500米以上，气压则逐渐恢复到正常大气压。在5800米高处，气压达到最小值，仅为地面上的1/270，人类把这一1升水是多少斤水
层叫做“对流层”。
20世纪初，德国物理学家鲁道夫·马赫为解决空气压力的测量问题，提出了风洞试验方法。马赫根据测定各种不同气体气压的实验结果，从理论上推导出单位质量空气在不同气压下的重量，从而得到空气密度的数值。经过计算和验证，马赫得到的结果与事实完全符合。以后，马赫的工作受到各国科学家的重视。 1916年，他被选为国际理论物理学会主席。 1925年，在美国华盛顿召开的“国际物理学会”上，他被授予“戴维逊奖章”。马赫的方法为无损探伤和空气密度测量提供了一种简便而准确的手段，并促进了航空事业的发展。后来，有人把马赫这项工作成果命名为“马赫原理”。
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