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[!--downpath--]心情不好真的可以怨天怨地怨空氣?您還真別不信,情緒和天氣變化的正相關正是氣壓搗的鬼!我們不乏有寒潮綿延而易感郁郁寡歡,秋高氣爽則心情舒暢的生活體驗,這正是由于不同氣候的變化,氣壓也在變化。
空氣不“空”?
一個空杯子,并不像我們看上去的這么“空”。容積1升的空氣中大氣壓強的形成原因,大概有3×1022個分子。其實你對這個數目沒有概念,這大約相當于月球上所有砂粒的總和。當這種分子互相撞擊時,它們會向周圍施加壓力,如同杯子里的水份子會對瓶壁施加壓力一樣,瓶中的空氣分子也會向瓶壁施加壓力,這就是大氣壓力。
扁汽球和充氣汽球說明空氣也有重量
雖然空氣比水輕好多,但這種分子也還是具有相當的重量。一間課室的空氣重量你會算嗎?一間寢室容積約150立方米,空氣的密度約為1.29千克/立方米,借助空氣密度除以容積,我們可以得到一間課室的空氣大概重193.5千克,大概和一頭成年美洲雄獅的重量差不多。那當你在課室中時,為何沒有覺得到被壓得喘不過氣來呢??
在巨大“壓力”下生活是哪些體會?
走到室內,我們的頭上實際上承受著從眉毛開始,到月球大氣層邊沿所有空氣的重力,這個壓力有多大呢?一個標準大氣浮力為1.013×10?帕,假定我們頭上面積約0.1平方米,那我們每人遭到約10000牛頓的力,相當于兩頭獅子的重力壓在前額。并且我們的鼻孔可以呼吸,體內不是真空,體內也有大氣壓力向各個方向施加,所以我們不會被壓扁。
因為常年生活在這樣的大氣壓力下,我們早已適應了氣壓的存在,幾乎體會不到壓力。盡管嚴格來講,不同的時間有不同數目的空氣分子撞擊你,但因為數目實在太大,這些小小的差別難以彰顯下來。
假如空氣壓力不一致
如果局部的空氣壓力不一致會如何呢?在此我們只討論幾個已有的研究:
陰晴冷暖心情優劣?
大氣浮力不一致說明一個區域的空氣壓強悍,而另一個區域的空氣浮力小,這會造成空氣從浮力高的區域流到浮力低的區域。我們最直接的體會就是下雨。天氣預報主持人提及的“高氣壓”和“低氣壓”是各類天氣變化的主要誘因,比如高氣壓控制的區域不利于云雨的產生,時常是陰天。人們常說的秋高氣爽中的“高”也是指春天的氣壓,相對于其他季節而言,更高一些。那為何夏天會認為“氣爽”呢?
氣旋和反氣旋的產生
氣壓變化不僅僅影響天氣的優劣,更是我們賴以生存的條件。我們通過肌肉的擴張與收縮,控制喉部的氣壓。
呼吸時腹部的運動
當肌肉擴張時,肺里的空氣壓增加,讓含有二氧化碳的空氣步入;當肌肉收縮時,腦部浮力減小,體內的空氣呼出。在高氣壓控制的夏天,空氣中的含氧量愈加充足,人們可以增加呼吸的頻度,因而會感覺更舒服。反之,在低氣壓控制的陰雨天,人們會倍感難受,就是由于空氣中的含氧量低,呼吸頻度須要降低。在高原地區,空氣含氧量低,人們會出現高原反應也是因類似的誘因。?
御風而行
空氣的壓力變化與流速有關,這就是大名鼎鼎的伯努利原理:在水流或氣流里,流速大的地方浮力小;流速小的地方壓強悍。為此,科學家們通過控制流速把握了飛行的秘密。
飛行的秘密
客機飛行時襟翼周圍的空氣具備流線分布,因為噴管橫截面的形狀上下不對稱,進氣道上方的流線密,流速大,下方的流線疏,流速小。因而翼面下方的大氣浮力小于翼面上方的大氣浮力,形成向下的托舉力;而且速率越快,托舉力越大。在真實的飛行器設計中,須要考慮的誘因好多,比如磨擦阻力、壓差阻力、空氣粘滯性等。為優化飛行器的形狀,得到高效運動飛行器,科學家們在風洞實驗室以人工的方法形成并控制氣流,拿來模擬飛行器周圍二氧化碳的流動情況,并量度氣流對實體的作用療效。據悉,近些年全球流行的室外跳傘,也是借助這一原理——在不使用飛行傘、滑翔翼等飛行器的狀態下,借由垂直形成的氣流,就可以在空氣中漂浮飛行。?
空氣環繞著我們,它的質量、密度、壓強等屬性經過科學家們前仆后繼的研究,而漸漸被人類熟知。如今,我們曉得空氣能傳播聲音;能幫助我們抵擋來自宇宙的電磁幅射;能夠幫助月球維持地表濕度穩定……但是空氣還有許多特征不完全為人類了解。研究空氣的特點對我們的生活和國家安全有著重要的意義。
本文來自《知識就是力量》雜志大氣壓強的形成原因,原標題《原來空氣如此有料》,作者許瑞、張威,有刪改,原創作品轉載請標明來源。