假如在木衛二上的海洋和地球上的海洋之間建造一個虹吸裝置,會怎樣呢?建成后,它會流動嗎?(我們有個點子,想瓶裝木衛二上的水,然后出售。)
不會,但我很喜歡你后面說的那個點子。
虹吸管很是奇妙——它能僅用一根管子和重力,就把水泵上來并越過障礙物。你能用它泵空一個游泳池里的水,或是填滿各種奇形怪狀的容器,或是解決許多與此類似的麻煩。
乍一看這一點可能并不明顯,但事實上虹吸是因為大氣壓強?;卮鹉拘l二的那個問題之前,這有助于我們搞清楚虹吸的原理。
如果有一根填滿水的管子,把它兩端朝下,重力會試圖把水往下拉,水就會從管子的兩端流出來。一旦水開始往外流,管子的中部會形成真空,因為空氣無法進去填補出現的空隙。水管兩端朝下,形成兩列水柱,每一列水柱都是一端真空,另一端是空氣,這就意味著,水最終還是會被推回到管子中去。
其實,根本不會發生這種事。大氣壓一開始就會阻止真空的形成,從始至終水都在管子里。至少,它是完全平衡的。
如果一端的水柱比另一端稍低,那一側的水柱就會比另一側的水柱更用力地向下擠壓空氣。這種不平衡導致水的“傾斜”,導致它從較重的一端跑出來。
要想虹吸一些東西,你可以繼續往水柱較高的那端注入更多的水。只要水的表面比水流出來的地方高,虹吸就會一直作用。
如果水柱的高度超過10米(大約兩只長頸鹿那么高),水的重量產生的壓力就會大到地球大氣壓無法抵消的程度。這樣一來,水就會從兩端流出,并在管子中部形成真空。這就意味著,在地球表面,用虹吸的方式是無法使水越過一個高于10米的障礙的。在美國丹佛,由于大氣壓更低,虹吸的高度極限是5.5米。從理論上來說,在真空中,虹吸根本不可能發生。
木衛二幾乎沒有大氣層,所以不可能有很強的虹吸效應。而且通常你也不可能把水運出一顆行星的大氣。一個幾千米高的空氣柱,也只能推得動10米高的水柱。由于水比空氣密度大,所以水的體積更小。只要上部的東西密度比下部的液體密度小,你就無法利用虹吸,把下部的液體吸到上部的東西之上。
即使有很強的氣壓,從木衛二表面泵水還需要做一些工作。木衛二上的重力比地球上的弱,這就意味著在木衛二上舉起一定重量的東西要比在地球上舉起它們更省力,不過這依舊不輕松?!皰昝撃拘l二的引力”所需的能量,相當于在地球引力下達到209千米高。(相較之下,要掙脫地球引力,大約需要6379千米。)
一旦你將水帶出了木衛二引力作用的范圍,你還要將這些水帶離木星引力的作用范圍,這個范圍就要大得多了。然后,你需要做一些工作來把這些水送到能攔截地球的軌道上。從能量角度而言,完成整個任務所需的能量,相當于在地球引力下把水舉到2500千米的高空。
你可以以7千米/秒的速度,把水從木衛二表面發射到地球。方便的是,木衛二表面沒有大氣層,你不需要火箭這類東西就可以把水帶入太空。你可以用更簡單的工具直接發射,比如用線圈炮。
當水到達地球時,可以使用大氣制動剎車減速,已經裝瓶的水可以一個個直接被投遞到目的地。送貨時間是一個棘手的問題,當然,一旦你按時送到了,那一定是令人印象深刻的。另外,你完全可以參與一部分亞馬孫無人機投送物資的計劃。
按照目前的電價,這款產品每瓶的發射費用至少需要50美分。你還要考慮到,木衛二上的電費可比地球上的電費貴一些,而且,委婉地說,在木衛二上建立凈化工廠和裝瓶流水線并不便宜。
總而言之,每瓶水都要收取相當大的一筆費用,才能收回整個操作過程中的支出。如果最后證明木衛二上的水攜帶有某種怪異的外星病原體,那么你很可能會意外地殺了你的所有顧客。這樣聽起來,你的這個計劃非常不切實際且不具有可操作性,而且,這一切似乎毫無意義。水就是水。只要你將木衛二上的水凈化到可以飲用的程度,那它就和地球上的水沒什么區別。另一方面,我們沒有理由穿過大半個地球把斐濟的水運來。但誰知道呢,會許通過某些市場營銷,這個點子就可以奏效了。