1 м ³ воздуха у поверхности Земли весит 1290 г, на высоте 12 км - 319 г, на высоте 40 км - 4 г. Как объяснить эти факты?

Здесь все понятно: есть такое понятие - "барометрическая формула". Она обрисовывает связанность давления или густоты газа от высоты в поле силы тяжести. Если не вникать в физические термины и математические понятия, то вкратце это объяснить можно так: притяжение нашей матушки Земли сосредотачивается ближе к ее центру, поэтому чем дальше от центра, тем слабее притяжение, тем меньше сгущивается воздух, тем меньше концентрация на высоте. А меньше концентрация - меньше масса.