Gęstość powietrza to nic innego, jak masa powietrza podzielona przez jego objętość. Układ SI przyjmuje jednostkę kg/m3. Standardową wartością gęstości powietrza suchego dla temperatury 20 °C jest około 1,2kg/m3.

Czynnikami, mającymi wpływ na gęstość wszelkich gazów (w tym także powietrza), są ciśnienie oraz temperatura. Zależność tę wyraża wzór, gdzie:

• ρ to gęstość powietrza
• p to ciśnienie wyrażone w Pascalach
• M to efektywna masa molowa dla powietrza
• R to uniwersalna stała gazowa
• T to temperatura w skali bezwzględnej

Gęstość powietrza a temperatura

Jak wynika ze wzoru, wyższa temperatura oznacza mniejszą gęstość powietrza. Dzieje się tak dlatego, że cząsteczki wszystkich składników powietrza (w tym azotu, tlenu oraz gazów szlachetnych) poruszają się szybciej w wyższej temperaturze. Co za tym idzie, mocniej zderzają się ze sobą i odpychają znajdujące się wokół powietrze.

Gęstość powietrza a ciśnienie

GW tym przypadku zachodzi dokładnie odwrotny proces – podnoszące się ciśnienie sprawia, że gęstość powietrza wzrasta. Istotnym czynnikiem, mającym wpływ na tę zależność, jest wysokość nad poziomem morza oraz zjawiska atmosferyczne. Ciśnienie powietrza zmniejsza się dynamicznie: wynosi ok. 1000 milibarów na poziomie morza, zaś 500 milibarów na wysokości 5486 m n.p.m.

Gęstość powietrza opada na dużej wysokości (niskie ciśnienie) zwłaszcza, gdy dzień jest gorący. Analogicznie wzrasta przy wysokim ciśnieniu, związanym z małą wysokością oraz przy niskiej temperaturze – przykładem może być chłodny, lecz słoneczny dzień.

Gęstość powietrza a wilgotność

Wbrew pozorom gęstość powietrza maleje, a zatem powietrze staje się lżejsze wraz ze wzrostem wilgotności. Dzieje się tak dlatego, że lżejsze molekuły (pary wodnej) zastępują cięższe (na przykład azotu lub tlenu), a wypierając je, zmniejszają masę powietrza. Mimo, że woda w stanie ciekłym byłaby o wiele cięższa od powietrza, w stanie gazowym ma inne właściwości – między innymi mniejszą masę.