我相信机核有不少朋友应该了解过what if?系列。这个系列是由兰道尔·门罗先生在自己的博客上连载的一个系列文章,专门回答网友们提出来的稀奇古怪的问题。这个系列的特色就是在科学严谨的同时又不失幽默风趣。
这系列的其中一部分有趣的问题被收编整理成书《那些古怪又让人忧心的问题》。本系列的前152期内容的中文翻译可以在科学松鼠会找到很高质量的版本。但是不知为何从153期开始就没有人再进行本文的翻译了。译者觉得甚是可惜,决定斗胆做一点微笑的工作,于是便有了本译文。由于译者能力有限,如果本译文有翻译不妥的地方还请各位读者指出。
如果大家能接受我低下的翻译水平,我有时间也可把后面的几篇翻译一下(笑
相较于地球的半径,大气实在是太薄了。我需要挖多大的洞才能让人们窒息而死呢?
——山姆·伯克
这个想法非常简单直接:如果你在地上挖个坑,这个坑将会充满空气。[1]如果你挖的洞足够大,绝大部分的大气将会涌入这个坑,这样留在坑外面的空气将不足以拿来呼吸。[2][3]
大气的确切体积挺难定义的,因为大气会随着海拔变高而变稀薄而且没有固定的边界。如果你将全部的大气压缩到正常地表的气压,这些气体大概有10千米厚,同时占用大约400万立方公里的体积。400万km³的空气足够填满一个边长1000英里(约合1609km,译者注)的立方体,这和地核的固体部分的体积差不多。这让我们对这个“坑”的大小有个大致的印象。
挖这个大坑是个挺有挑战的事。即便是一个马萨诸塞州面积大小的坑也得比地球直径还深才能装得下在地表气压下的所有大气。如果是一个面积有整个美国那么大的坑也得有400千米深,远深过人类目前能挖的深度。
但是等等!气压是会随着高度改变的。当你向高处走,气压就会变低。这就是当你在开山路的时候或者乘坐高层电梯的时候会耳鸣的原因。同样的,当你往低处走,气压将会升高。在矿井深处的气压将会远高于海平面的气压。
似乎压力的升高会帮我们往坑里填更多的空气。压力将会压缩空气,所以一个深坑应该比它看起来得能装更多空气。但是这个想法并不完全可行。
随着你往地下越挖越深,岩石也开始变烫。在高压压缩空气的同时,热量却使它膨胀。在地表有一个洞的情况下,岩石热量所导致的膨胀实际上可以抵消高压产生的压缩效应。根据本文的计算结果显示,每公里超过30°C的温度差将完全不会导致压缩。如果温度变化快于这个标准——这在薄地壳区域或者有火山活动的地区是很常见的——即便压力上升,空气的密度实际上会随着你的深入而降低。
潜水气罐可以容纳被压缩了200倍的空气。一堆潜水气罐只需要几百英里高就可以容纳整个大气层。如果想要将空气进一步压缩,我们可以选择将其液化。空气主要由氧气和氮气组成。如果我们让空气变得足够冷,它将变成密度近似于水的液体。
如果我们将全部大气液化(出于记录的考虑,我认为我们不该这么做。原文为“and for the record, I don't think we should ”),我们可以假想我们将其全部铺在地表。我们实际上需要移除一块上地壳,露出下面的岩浆脉和加压室(原文为 pressurized chambers,可能是地质上的专有名词,期待大神解答),并且我们必须得以某种方式将这些气体全部密封起来同时得使温度足够低以此保证我们的储藏罐不会融化。
这个“坑”的挖掘工作几乎是个不可能的挑战。但是如果最后无论如何解决了所有那些数不胜数的工程问题,你可以(至少上在原则上)把整个液化过的大气层装在一个面积大概相当于德克萨斯州的深5英里的坑里。
[1]那些你铲出来堆在外面的土会占用原来空气的空间,所以起初你的行为不会对周围的大气产生太大影响,但是随着坑越挖越深、土堆得越来越高,这种影响会越来越大。所以加油吧!
[2]为了让海平面的空气稀薄到不足以支持人类呼吸,你要移除大概65%的空气。
[3]就像这篇论文所指出的,很奇怪的是——也可能是种巧合——地球的最高点恰好与人类高海拔生存极限一样高。
[4]而且如果你试图将整个美国的表面挖到任何深度,人们都可能会对你大呼小叫。
[6]这的确是篇很现实的文章而不是一部恐怖片的预告,我保证。
其实让我想起来本系列的正是最新一期核市奇谈,有意思的是本文原作者的《那些古怪又让人忧心的问题》和《万物解释者》皆是由未读引进的。机核可以考虑做期节目聊聊这个作者啊。
评论区
共 22 条评论热门最新