現身吧!大氣壓

2020-12-13 中國數字科技館

用吸管喝可樂、鋼筆吸墨水、注射器抽血、還有肺的呼吸……生活中有太多事物都離不開大氣壓這個東西。

這個大氣壓究竟是誰「生」的?居然有這麼大的威力!其實,產生大氣壓的東西也沒啥稀奇,就是你周圍的空氣。空氣是有重量的,它會擠壓它接觸到的所有東西,這種壓力就被稱為大氣壓力,或空氣壓力。空氣也有重量?你肯定會覺得很好笑。沒關係,如果古代的人聽了這句話,他們肯定也會哈哈大笑,直到17世紀……

快速回顧一下大氣壓的發現史!

17世紀,著名的科學家伽利略通過研究發現,空氣是有重量的!此時,幸福的義大利人民已經用上所謂的吸水泵,可水泵的注水高度始終無法超過10 米,但伽利略已經沒有時間深入研究了。伽利略去世後,他的學生託裡切利用水銀代替水做實驗,託裡切利倒置一根裝滿水銀的長玻璃管,使其開口向下沒入水銀池中,結果發現不論玻璃管是否直立,管內水銀柱的垂直高度,都比管外高出約76釐米,這正是外界大氣壓在「搗鬼」,不讓水銀繼續下落。而今天的我們也知道了,一個標準大氣壓就相當於76釐米高水銀柱產生的壓強。

大氣壓終於「現身」了,隨即廣泛地應用於生活,吸管就是最典型的例子。用吸管吸水,其實是將管內的空氣先吸走,擠壓吸管內壁的空氣變少了,使管內的氣壓低於外界大氣壓。此時,外界大氣壓就會把杯中的水壓向管內,從而將水送至口中,達到喝水的目的。

如果把一輛小汽車壓在你身上,你肯定感覺快要粉身碎骨了;既然大氣壓無處不在,我們為什麼沒感覺?作為一種流體,空氣可以向任何方向流動,所以空氣的重量是壓向四面八方的。除了向下壓我們,它也向上推,平衡著我們身體各處的受力。

再者,其實人體已經與大氣壓「和平相處」了。平時,我們的肺部、耳朵和胃部的氣壓和身體外部的氣壓是一樣的,這保證了我們不會被壓扁。即使當內外壓力不同時,我們也會想辦法靈活應對。例如在飛機起飛或降落時,你的耳朵會很腫脹,這是因為高空的低壓使耳膜兩側產生氣壓差,而平衡氣壓的好方法就是打哈欠或捏著鼻子呼氣。

不僅人類能夠保持內外氣壓平衡,像帶魚這種深水魚也是。它們生活在水下40到上百米深處,水越深壓強越大,所以帶魚體內的壓強和深海中的相當。可是,大氣壓比深水處水壓小得多,當帶魚剛被撈上水面,體內壓力遠大於外界大氣壓,它們就會因五臟六腑漲破而死。所以,我們幾乎不會在市場上見到活帶魚的售賣。

而在茫茫的宇宙中,各個星球表面的氣壓也是不同的,比如金星的大氣壓快接近地球的一百倍了,而火星的大氣壓還不到地球的1%,如果一個地球人跑到上面去,那不是被壓扁,就是像帶魚一樣「漲破」了。

參考資料:

https://tehnar.net.ua/istoriya-otkryitiya-atmosfernogo-davleniya/

http://www.physics.org/facts/air-really.asp

作者:董依明

審稿:於穎卓,中科院地理科學與資源研究所博士

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