認識“真空”(三)-氣候的改變 曹輝玲
在現(xiàn)代宇宙學中,人們在探討宇宙暴漲與真空相變。宇宙大爆炸與真空起伏。V≤∞空間的真空結構,以及真空疇壁等,不斷地豐富真空概念的內涵,不斷揭示現(xiàn)代物理學真空的各種特性。
“真空”與物質是不可分離,空間(V≤∞)和時間是運動著物質的存在形式,自然界不存在脫離物質的空間,物質不過是高度集中的能量。是能的濃縮體。自然界是物質與能的組合。在自然界空氣的流動—氣團??赡M為一個(V≤∞)空間。真空獲得是利用機械物理和化學方法直接抽走特定空間的氣體。在一定空間范圍形成壓力差。來改變氣候。
一、氣壓差 溫度、濕度和氣壓被稱為氣候三要素,大氣壓變化,尤其是氣壓降低哪怕是極其微弱的變化,會使人感到不適,煩悶?! 鈮菏谴髿鈮毫Φ暮喎Q,在任何表面上,由于地球周圍大氣重量所產(chǎn)生的壓強,它是每單位面積上的力,而且那個力是大氣的質量,并且與行星的地心引力相關。 真空度與氣壓(壓強)是相對的,真空度越高,壓強越低反之真空度越低,壓強越高。在“自然真空”中氣壓值是相對應于低真空狀況。但是,在地球上還未曾聽過有自然的“高真空”?! ≡谧匀唤鐨鈭F的溫度和濕度不是一成不變的,它的變化可以在地球上小范圍內引起風和暴雨。2003年7月,一場突如其來暴雨,從西向東依次襲擊了北京,當城東還是陽光燦爛時,城西已經(jīng)烏云翻卷,大雨傾盆,在四環(huán)路上,甚至出現(xiàn)了“十米不同天”的奇異景色,昌平晴朗無雨,北四環(huán)太陽雨,西四環(huán)大暴雨。這是由于氣團的改變,壓力差不同的自然間真空現(xiàn)象。大氣壓力變化,引起風的形成。地球在自轉,大氣氣團也旋轉,這種旋轉引起了不同尺度的環(huán)流。高壓氣團順時針旋轉,低壓氣團逆時針旋轉??諝鈴母邏簹鈭F向低壓氣團自然流動,冷空氣密度大,容易下沉,暖空氣密度小,容易上升,氣旋和氣壓下降常常伴隨著風暴和降水。大氣空間V≤∞是由一系列氣團組成,氣團根據(jù)溫度和濕度不同可分四種:熱帶海洋氣團,熱帶大陸氣團,極地海洋氣團和極地大陸氣團?! ∩仙臍鈭F有一個遞減率→體積變化,分子間距變大?!∫淮蠖芽諝庥兄诛@著均勻性,可延伸幾千公里,人們把它們叫氣團。氣團的濕度和溫度不總不變的。但是變化是很小的。氣團有暖的、冷的、干的和濕的。單個氣團會形成它自己大氣氣團是非常大的一堆空氣。它有獨特的濕度和濕度特性。一個氣團的水平范圍??梢允菐讉€四川省大。在“工程真空”中對一個容器“▽”排氣而獲得壓強差,“自然真空”“▽=∞”又如何獲得壓強差?宇宙是由真空構成,銀河系是一片真空,黑洞也呈真空狀態(tài),這和通常想象的工程真空具有完全相同的性質。壓力差使一個恒星在飛進黑洞時,在黑洞巨大的引力作用下變形,被肢解和吞沒。
二、變化中大氣 大氣就象我們一樣通過地球引力控制著,但在高度海拔處的分子仍會設法逃脫。氣體中的分子不再捆在一起,相反它們將碰撞、顛簸,并易于飛走。它們必須裝起來,否則會擴散?! 〈髿庀到y(tǒng)的運動和變化是復雜的,既有自然因素變化的影響;又有人為因素的影響;大氣運動既有變化規(guī)律性,又有隨機性。大氣環(huán)境的氣氛的變化同人類生產(chǎn)和生活休戚相關。我們生活在空氣海洋之中。大氣動態(tài)狀態(tài)是我們舒適與否的一個重要因子。 大氣氣壓本身是每個單位橫截面積上空氣柱的重量、它是每單位面積上的力,而且那個力是大氣質量的作用,并且與恒星、地心、引力、相關。平均每個成人壓有10-20噸的大氣。但是我們身體以同樣壓力反作用于大氣。相等、相反壓力使我們保持舒適狀態(tài)。一點不平衡將會使人感到壓力的差異。這種情況下,從理論上講,身體將在特定環(huán)境下崩潰。
總的來說,在地面高度,大氣壓力的波動不多于幾個百分點—在774.7托(1032.8hPa)和749.3托(998.9hPa)間。因為在下雨時空氣上升、氣壓降低、z*深的風暴也很少使氣壓低于736.6托(982hPa),盡管有些颶風能使氣壓低于711.2托(948.2hPa)干燥地區(qū)z*強的高壓很少超過787.4托(1049.7hPa)。所以相對小的氣壓波動會引起天氣類型很大的差異。氣壓是地球引力造成的。z*輕的大氣擾動會使大氣形成氣旋,進而產(chǎn)生狂烈風暴。 大氣污染不再是新聞,自從發(fā)現(xiàn)了“火”,一些人們不想要的東西就飄進了空中。大氣層如同一座化工廠,二氧化碳、二氧化硫、硫化氫、水、甲烷、氮、氨、二氧化氮、氫混在一起,新的分子形成了。這些新創(chuàng)造出來的分子與舊分子合并,更新的分子形成,自然界大氣發(fā)生了改變。隨著人類知識和技術不斷提高,對污染的原因及其過程的認識在不斷深化和擴展,污染以列為人類z*關心的五大世界性問題之一,隨著認識自然的提高,自然大氣的改變也將實現(xiàn)。“自然真空”和“自然穩(wěn)定真空” “自然真空”可從氣象記錄中可知:1968年12月31日西伯利亞的阿加塔的z*高氣壓是765.2托(102hPa)即比大氣壓高5.2托。當時的溫度低至零下50度(-50℃),濃密的冷空氣造成了那個非常高的氣壓。1979年10月12日菲律賓以東1000英里左右臺風是749.9托(999.2hPa)即比大氣壓低10.1托。在美國z*低氣壓為750.9托(100.1hPa)即比大氣壓低9.06托,當時颶風穿過弗羅里達要隘。絕對z*低氣壓也被測到是出現(xiàn)在一次龍卷風內。低壓總會與暴風雨相伴,高壓與陽光明媚的天氣相伴。地球大氣有著由一組完整的因子組合一起形成的氣體的特殊組合。大氣壓力的變化引起風的形成。在自然界大氣壓在一個小的卻是明顯范圍內波動。 地球上的“真空”,在動物生命的某些功能中天生就會使用。人在呼吸中通過吸氣可使胸腔壓強達到約740托,而通過呼氣使胸腔壓強可降低至300托。章魚體內能達到的壓強約為100托。但是在地球上還未曾聽說過有自然的高真空?! ?br />
地球在自轉、大氣也旋轉,這種旋轉引起不同尺度的環(huán)流,環(huán)流只是在大氣運動的一種密閉的路線。氣體對流而形成“風”,風帶來的壓力隨著一定面積上的風速而增強。風速增強1倍壓力增強4倍,100英里/小時的風是50英里/小時破壞力的4倍,75英里/小時的風50英里/小時的風強大2倍。 在自然界“穩(wěn)定真空”是不存在的,只有相對真空、持續(xù)高氣壓“氣團”,地面即會發(fā)展成大面積的干旱。低氣壓“氣團”產(chǎn)生,預示地面風雨的降臨,近幾十年的天氣出現(xiàn)明顯的極端現(xiàn)象,即是“自然真空”明顯改變的結果。
三、氣候變化 為什么人類應該關注氣候變化?因為它的影響對人類社會帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。 氣候變化的基本原因是大氣中溫室氣體濃度的增加。其中尤以二氧化碳為甚。在工業(yè)革命之前,大氣中二氧化碳的濃度大約為280m,到2000年,它的濃度是368m。新千年頭幾年的數(shù)據(jù)顯示,二氧化碳濃度仍在持續(xù)增加,預計到本世紀末其濃度將達到540m—970m?! 〈髿庵卸趸紳舛仍礁?,地球溫度就越高。到本世紀末地球溫度預計將在1990年的基礎上升高1.4到5.8攝氏度,而在整個20世紀,地球溫度估計上升了0.6攝氏度?! 〉厍虻臏嘏瘜夂蛟斐啥喾N影響。例如:q*年平均降雨量預計將發(fā)生變化,許多地區(qū)洪澇和干旱的頻率將增加,與此同時水資源短缺將更為嚴重。在21世紀,冰川將繼續(xù)大范圍地后退?! 夂蜃兓鶎е碌膠*嚴重和z*具威脅性的影響是q*平均海平面的上升,這主要是海洋的熱膨脹以及冰川和冰帽的融化造成的。預計到本世紀末,q*平均海平面將上升0.09到0.88米,實際的海平面上升量則取決于經(jīng)濟和技術的變化。但即便海平面只上升到這一范圍的中間值,也可以想象得到它會帶來“卡特里娜”颶風那樣的破壞程度?! *變暖和氣候變化還可能導致許多其它的后果。蚊子和水生病原體等帶菌者的變化以及水質和空氣質量的下降將影響到人們的健康。這類影響將更多地發(fā)生在發(fā)展中國家及窮人身上。而且,火災、干旱、害蟲群襲、物種入侵、暴風雨以及珊瑚白化將給生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重破壞。氣候變化還將對世界許多地區(qū)的生物多樣性構成嚴重威脅?! ∫苍Sq*變暖z*深遠以及z*急迫的影響在于它對q*糧食保障構成的威脅。谷類作物模型顯示,一些氣候溫和的地區(qū),溫度的小幅上升也許會增加糧食產(chǎn)量,而溫度的大幅上升總是導致減產(chǎn)。在大部分熱帶和亞熱帶地區(qū),大多數(shù)預計的溫度上升值都將導致糧食減產(chǎn)。由于q*人口z*密集的地區(qū)位于亞熱帶和熱帶,氣候變化看來一定會損害相當多人口的生計。由于這些地區(qū)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)量下降的可能性非常大,q*糧食總產(chǎn)量也會隨之下降。結果會出現(xiàn)糧食價格上升?! ξ磥淼倪@些預測凸顯出采取行動的重要性。當你認識到即便溫室氣體的排放很快穩(wěn)定下來、它對氣候變化的影響仍將持續(xù)幾個世紀時,這些行動的緊迫性也就十分清楚了。對人類來說,適應氣候變化看來是不可避免的了,我們是現(xiàn)在采取主動呢還是等到以后被迫采取行動? 我國疆域遼闊地跨寒、溫、熱三帶。地形復雜氣候多樣,由于q*氣候變暖,導致極端天氣氣候事件引發(fā)的氣象災害頻發(fā),主要是四個字“旱”、“澇”、“風”、“凍”。 由于夏季風雨帶在大路上進退移動不正常,所造成“旱”、“澇”?! ★L災主要是與冬季風有關,氣旋大風,寒潮大風,夏季的臺風,龍卷風,雷,雨大風等?! ∽匀粸暮Φ钠茐淖饔?,不僅在于直接造成人員傷亡財產(chǎn)損失和對環(huán)境的嚴重破壞,而且可能導致整個經(jīng)濟功能的衰退,社會結構的破壞,甚至社會動蕩。
四、“自然真空”的現(xiàn)象改變 在自然界空氣的流動—氣團??赡M為一個(▽≤∞)空間氣團的溫度和濕度不總不變化,變化是很小的,但氣團的變化可在地球上,小范圍內引起風和暴雨?! 〈髿鈮毫ψ兓?,引起風的形成,大氣壓在一個小的卻是明顯范圍變化,地球在自傳,大氣氣團也旋轉,這種旋轉引起不同尺度的環(huán)流,高壓區(qū)周圍的空氣是順時針旋轉,低壓區(qū)周圍的空氣是逆時針旋轉,空氣從高壓氣團向低壓氣團自然流動。冷空氣密度大容易下沉,暖空氣密度小容易上升,氣旋和氣壓下降常伴隨著風暴和降水。氣團根據(jù)溫度和濕度不同,可分主要四種:熱帶海洋氣團、熱帶大陸氣團、極地海洋氣團和極地大陸氣團。
五、(V≤∞)自然真空的探索 在我們地球上,“人造真空”是通過對以容器進行排氣而獲得的“真空”。而地球是“自然真空”的制造廠。每天制造新的真空技術,此狀況是動態(tài)的,永遠更新的,破壞性的,也是令人興奮的,有時是美麗的。我們周圍的所有大氣都受地球引力吸引,大氣還可以被壓縮,即處于上層大氣會壓縮下層的大氣,下層大氣就會更密,處于地球表面上的這層大氣受到壓縮力z*大且z*密。相反離開地球表面越高大氣的密度就越小。高度(km) 壓力 密度 1.0 674.1(torr) 1.11× kg/ m
3 89857.6(pa) 2.0 596.3(torr) 1.01× kg/ m
3 79486.8(pa) 6.2 354.2(torr) 1.11× kg/ m
3 47214.8(pa)相對小氣壓波動會引起大氣類型很大差異,氣壓瞬間變化使空氣急速運動。風暴氣壓736.6(torr)98188.8(pa),干燥地區(qū)787.4(torr)104960.4(pa),在人造真空中特定“空間”兩種氣體相互擴散,相互遷移,甚至容器“空間”各處相對濃度都相同,其擴散方向是由高壓端向低壓端方向流動。自然界喜馬拉雅山橫空出世,截斷印度洋的暖流,造成北亞地區(qū)的干旱和南亞地區(qū)水患,僅中國就有300多萬萬平方公里干旱地區(qū),而南亞水患頻繁,喜馬拉雅高原為低壓而戈壁沙漠為強高壓。由于地球引力吸引地球地形和大氣層V≤∞太復雜,氣體不能形成氣流流動。自然將繼續(xù)驚動世界,因為自然的行為常常是不可預料的。但在這些場景之后,他基本上是中立的,即不好也不壞,即不破壞性,也不是建設性的,自然并不安排災難,他只遵從他自己的規(guī)律。問題在于自然有時過于強大,大氣由一堆氣體組成“V≤∞”有一定重量,這就是自己的規(guī)律“自然真空”也遵從他自己的規(guī)律。任何一門科學,z*終的目標是預測。讓我們共同努力來“探索真空”狀態(tài)“空間”從無窮小到無窮大。掌握“真空”內涵的演變。改變未來氣候變化“認識真空”。
參考文獻:
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(4)真空技術手冊 孟昭智編著 1985年
(5)愛因斯坦的圣經(jīng) (美)薩繆爾著 海南出版社 2000年
(6)天氣 (美)梅爾著 遼寧教育出版社 2000年
(7)塑造世界的九大科學思想 (八、氣候變化) 帕喬里
(8)21世紀真實科學技術的展望 林主稅“真空科學與技術”
2003年3-4月
“如果一只鴨在北京咳一聲,那么在遠隔千里的地方天氣就會變” 認識“真空”(一) 認識“真空”(二)