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每天頂著數10噸大氣壓,人類為何還沒有被壓扁?其實已經扁了
2022/02/17
2022/02/17

你相信嗎?就是現在,不管螢幕前的你是站著、坐著、躺著或是正在行走的過程當中,此時此刻,我們正背負著數10噸的力。

如果不加以說明,可能會有人覺得這是在「做夢」,數10噸重,那不就該扁了?都成肉餅了吧?但是我們現在還好好的、擁有正常的行動能力,並且完全感受不到氣壓的強度, 是不是真的有那麼大的大氣壓強?

大氣壓強

在亞裡斯多德思想的影響下,幾乎所有人都認為:世界上所有物質都是有重量的,除了火和空氣。

這時候,人們都不認同真空的存在,並且認為自然界「害怕真空」。 伽利略對這樣的觀點提出了質疑,並從抽水機抽水時的極限高度中得到啟發,認為空氣也是重量的。後來他的學生或者說助手 托裡拆利繼承這樣的觀點,並 通過玻璃管水銀實驗,證明瞭空氣的確有質量。

或許還有人記得國中物理顆上講過的 「馬德堡半球」實驗嗎?就是這個實驗,直接證明瞭大氣壓強的真實存在,並且力量超強!

這個實驗非常簡單,就是將兩個半球合起來,抽幹裡面的水和空氣,使它保持相對真空的狀態,這個時候,幾乎就是大氣壓強將兩個半球壓在一起。然後,重點來了—— 這個真空的球背栓住兩端,兩邊各有四匹馬向兩邊的方面分離拉扯,然而真空球始終紋絲不動。直到加到16匹馬,這個真空的球才被拉開,發出「砰」的一聲,震驚所有原本「看熱鬧」的人。

這就是 因為球內的空氣粒子的數量減少,和球外的空氣密度相比產生了差距,被抽掉的空氣越多,這種密度差異越明顯,半球所受到的壓力也就越大。

因此,線上對真空條件下,笨球被空氣狠狠地擠壓在一起,非常不容易分開。就這樣,半球實驗直接證明瞭大氣壓的存在。

地球的大氣壓

在常規的生活中,我們一般是感受不到大氣壓強的,地球上的大氣壓強有多大呢?

根據地球大氣層的存在,整個地球的大氣壓強大約有5000萬噸,平均到每立方公分的范圍,就差不多有0.1噸,一個人面對的大氣壓強差不多就有數十噸!按照這個重量,我們為什麼沒有被壓扁?不, 已經相當扁了。

人體之所以沒有感覺到被大氣「壓」著的感覺,是因為我們身體內也存在壓強,這樣的壓強和大氣層達到了一個平衡的狀態,就沒有什麼感覺。

如果換一個壓強不一樣的環境或者物質,比如在大層中將人體換成飛機、或者人類去到壓強不一樣的海底或太空,這樣的氣壓平衡就會被打破。

我們每一次乘坐飛機時,都不會允許攜帶超過一定量的液體之類的物品,為什麼?舉個例子, 當我們乘坐飛機時,隨著飛機高度的升高,我們的耳膜會有伴隨著「嗡嗡」聲,有時候甚至會感覺到疼痛。

除了飛機的噪音干擾,也有耳膜向外鼓帶來的影響, 這就是氣壓的差異造就的結果。

深海氣壓

我們都知道,如果要潛入深海地區,除了抗壓能力超級強大的潛艇,幾乎沒有什麼長期生活在地面的生物可以在不借助任何設備的情況下,下潛到百米的海底處。 人類目前隻身下潛的水下深度也不過才20米。這就是水壓和大氣壓強的差距使然。

在海中,基本是每隔10米,壓強就會增加一個單位(Pa),20米就是多了兩個氣壓強度。達到人類下潛的極限再往下的話,我們的肺部和其它內臟就會因為增大的壓強而產生「擁擠」的感覺, 呼吸困難和內臟鈍痛是最明顯的表現。和長期生活在平原或者低海拔地區的人,去到高原產生的高原反應恰好相似,稍不注意就有窒息或者內臟破裂的危險。

所以, 在不改變物質內部壓強的情況下,能夠抗下在本身氣壓之上再次增加的壓強的力,就要擁有一個可以面對絕對壓力的「殼」。因此,各國製造潛艇的技術也就相當具有競爭和可比性。

太空氣壓

就像前面提到的, 人類在地球的大氣壓環境下已經被「壓扁」了。怎麼證明呢?太空的相對真空環境就可以。

曾經國外有人用手在真空環境下的狀態做了相關實驗,就是將手放在一個瓶子中,抽走裡面的空氣,觀察手的變化。(毫無疑問,這是個非常危險的實驗,請一定不要模仿!)

當開始抽走瓶內的空氣時,實驗對象的手就跟著空氣的消失出現泛紅的症狀,並且有滲血的徵兆。拔火罐就是運用這樣的道理來「吸瘀血」。這就是不同氣壓下物質的形態變化。

在太空中幾乎完全真空的環境下,如果沒有專業的宇航服裝的話,那麼人體內的血液就會迅速沸騰,表皮和軟組織中的所有液體也會迅速蒸發,氧氣從體內逃離,身體被真空填滿,將整個人充脹成一個「大胖子」,然後可能會從裡向外的產生爆炸。

從前蘇聯的飛船就在太空發生過洩露事故,3為宇航員因為欺壓的變化在不到一分鐘的時間裡就走到了生命的盡頭。所以, 研究大氣壓強也是非常重要的一門課題。這也就是我們在尋找宜居星球時,一定要考慮合適的大氣層存在的原因。


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