大氣層不愧為地球的“大衣”

沈葉華

大衣，價(jià)格昂貴，材質(zhì)珍貴，一向?yàn)槿俗放?，那么，我說(shuō)大氣層就是地球 的“大衣”，你相信嗎？

從太空看地球的大氣層，藍(lán)藍(lán)的、毛毛的一層，好像給地球披上一件可愛(ài)的“大衣”。然而，大氣可比大衣的作用大得多了，它不止能保暖那么簡(jiǎn)單啊，還是人類(lèi)生存的必要條件之一。沒(méi)有大氣中的氧氣，我們?cè)趺春粑康厍蛉魶](méi)有大氣層的保護(hù)，那么地球白天將被太陽(yáng)燒烤得滾燙滾燙，太陽(yáng)下山后熱量迅速消散，致使氣溫直跌到冰窟窿的水平，令地球不再宜居;沒(méi)有大氣層的抵擋，小行星（巨石）橫沖直撞地球，如冰雹砸向我們，人類(lèi)血肉之軀怎承受得了……地球的大氣層更像柚子厚厚的外皮，嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)保護(hù)著里面甜甜的果肉——地球的山川草木、動(dòng)物與人類(lèi)。

大氣自然也受到地心引力的吸引，在包裹、護(hù)衛(wèi)地球的同時(shí)也壓迫著地球，以及地球上所有的東西——當(dāng)然也包括人類(lèi)。由于空氣無(wú)所不在、無(wú)孔不入，地球上任何東西的表面積沒(méi)有毫厘能逃脫空氣的擠壓，這擠壓的力就是我們所說(shuō)的大氣壓。大氣壓雖壓迫我們身體，但沒(méi)這個(gè)壓迫，我們還活不成呢。

這樣說(shuō)來(lái)，我們從頭到腳，凡接觸到空氣的——五官四肢，全身皮囊，都被空氣壓迫著，可我們咋就沒(méi)感覺(jué)？沒(méi)被壓垮壓扁？如何證明身上有這“大氣壓”壓著？好，我們來(lái)做個(gè)小實(shí)驗(yàn)，讓“隱形”的大氣壓立即“現(xiàn)身”。

大家都知道，海拔越高的地方，空氣越稀薄（氧氣含量隨之減少，所以登珠穆朗瑪峰的人需攜帶氧氣瓶），反之，海拔越低的地方，空氣越稠密，這兩地的大氣壓力有什么不同？我們來(lái)做個(gè)小實(shí)驗(yàn)看看吧。

我們登上了海拔4300米的山頂，此時(shí)把一個(gè)空塑料瓶擰上瓶蓋，大家看好了：這時(shí)瓶子是規(guī)整的，不癟不脹（下圖1）;我們把它帶到海拔2 700米的山腰時(shí)，瓶子被捏扁了（下圖2）;再帶到海拔300米的山腳時(shí)，瓶子被扭成麻花了（下圖3）。我們一路上小心翼翼護(hù)著瓶子，是誰(shuí)暗中搞破壞？它就是大氣的壓力。

在高海拔的地方，空氣稀薄，此時(shí)瓶子內(nèi)外的氣體都是稀薄的，對(duì)于瓶身來(lái)說(shuō)，內(nèi)外的壓力同樣低，因而達(dá)到平衡，所以瓶子保持原來(lái)形狀（上圖1）;往低海拔的地方走，四周空氣越來(lái)越濃密，壓力越來(lái)越強(qiáng)大，四面八方壓向瓶子，瓶子由于是擰著蓋子的，瓶?jī)?nèi)仍保持著原來(lái)的“低氣壓”，此時(shí)就抵不住外面的“高氣壓”，瓶身就被壓塌了（上圖2、圖3）。這就是大氣的力量（氣壓），它隨著海拔的降低而升高。

所以說(shuō)，空氣雖看不見(jiàn)、摸不著，但是“力大無(wú)窮”。歷史上有一個(gè)著名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)，是德國(guó)科學(xué)家?jiàn)W托-馮-格里克在1654年完成的。格里克先將兩個(gè)銅半球（銅球的直徑約為0.5米）合上，將球內(nèi)的氣體全部抽出，此時(shí)在球外的兩側(cè)分別用8匹膘肥體壯的馬將球往相反方向拉，但不管馬夫怎樣吆喝、鞭打馬匹，16匹壯馬怎樣喘著粗氣，使勁用力，就是無(wú)法將銅球拉開(kāi)。

是什么魔力將兩個(gè)半球死死粘合（兩半球接合處沒(méi)有什么強(qiáng)力膠），銅球內(nèi)可是空蕩蕩，連空氣都沒(méi)有！這魔力，就是由于球內(nèi)沒(méi)有空氣、沒(méi)有氣壓，而球外有空氣、有氣壓，球外的氣壓死死頂著兩個(gè)半球組合的圓球的外壁，球外的氣壓大得超過(guò)16匹壯馬的馬力，所以銅球無(wú)法再分開(kāi)成兩個(gè)半球。

那如何才能掰開(kāi)這兩個(gè)半球？這時(shí)，科學(xué)家格里克把銅球上的閥門(mén)擰開(kāi)，空氣順著閥門(mén)進(jìn)入球內(nèi)，球內(nèi)進(jìn)了空氣，球內(nèi)的氣壓與球外的氣壓一致，內(nèi)、外力量均衡而抵消了，此時(shí)雙手把兩個(gè)半球往相反方向一拉，球自然就被掰開(kāi)了。

馬德堡半球?qū)嶒?yàn)是在一個(gè)普通環(huán)境里進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)中的大氣壓就是我們?nèi)粘Ｉ畹拇髿鈮骸Ｏ胂肟?，我們身體不正像銅球的外壁，被同樣巨大的氣壓擠迫著？的確如此。我們單從頭頂?shù)郊绨?，就承受著約1噸的氣壓壓力，相當(dāng)于一輛小轎車(chē)的重力。這輛小轎車(chē)一年到頭、沒(méi)日沒(méi)夜地壓著我們，我們咋沒(méi)倒下，沒(méi)被壓扁？人類(lèi)源自地球，人體自然是適應(yīng)地球環(huán)境的。我們的胸腔、腹腔和五官等處，均有氣體氣壓，人體內(nèi)的氣壓與體外的大氣壓平衡了，人體內(nèi)外沒(méi)有氣壓差，我們也就沒(méi)感覺(jué)大氣壓的“壓力山大”了。

要是移走這“壓力山大”的大氣壓，我們不是活得更輕松？這可萬(wàn)萬(wàn)使不得。沒(méi)了大氣緊緊裹壓人體，人體內(nèi)的氣體無(wú)所約束，就會(huì)像吹氣的氣球膨脹起來(lái)，人也活不長(zhǎng)了。這也是為什么宇航員到了沒(méi)有氣壓的太空，必須穿上宇航服：它制造體外氣壓，讓體內(nèi)的氣壓得以平衡，人體才不變形。

要是地球像太空，沒(méi)有氣壓，我們每時(shí)每刻都裹得像個(gè)“包子”，活著真累。要是大氣壓過(guò)低或過(guò)高呢？火星上的氣壓只是地球的1%，且氣溫低，液態(tài)水無(wú)法存在火星地表;金星地面的氣壓是地球的90多倍，也就是說(shuō)，金星地面的氣壓好比地球海水900米深處的壓力。要知道在地球上，即使我們穿上抗壓的潛水服，最深只能潛到海水300米處，再往下，就會(huì)被水壓壓死。如果是900米深，我們還有活路嗎？由此可見(jiàn)，一個(gè)星球，無(wú)論是無(wú)氣壓、低氣壓還是高氣壓，都是不適合人類(lèi)生存的。

如果地球的大氣壓不是恰到好處，地球就會(huì)像火星或金星，赤地千里、寸草不生，我們將無(wú)家可歸?，F(xiàn)在我們能活得如魚(yú)得水、如鳥(niǎo)在林般舒適，一定不要忘記這看不見(jiàn)、摸不著、分分秒秒伴著我們的大氣壓。