曹辉玲
在现代宇宙学中,人们在探讨宇宙暴涨与真空相变。宇宙大爆炸与真空起伏。V≤∞空间的真空结构,以及真空畴壁等,不断地丰富真空概念的内涵,不断揭示现代物理学真空的各种特性。
“真空”与物质是不可分离,空间(V≤∞)和时间是运动着物质的存在形式,自然界不存在脱离物质的空间,物质不过是高度集中的能量。是能的浓缩体。自然界是物质与能的组合。在自然界空气的流动—气团。可模拟为一个(V≤∞)空间。真空获得是利用机械物理和化学方法直接抽走特定空间的气体。在一定空间范围形成压力差。来改变气候。
一、气压差
温度、湿度和气压被称为气候三要素,大气压变化,尤其是气压降低哪怕是极其微弱的变化,会使人感到不适,烦闷。
气压是大气压力的简称,在任何表面上,由于地球周围大气重量所产生的压强,它是每单位面积上的力,而且那个力是大气的质量,并且与行星的地心引力相关。
真空度与气压(压强)是相对的,真空度越高,压强越低反之真空度越低,压强越高。在“自然真空”中气压值是相对应于低真空状况。但是,在地球上还未曾听过有自然的“高真空”。
在自然界气团的温度和湿度不是一成不变的,它的变化可以在地球上小范围内引起风和暴雨。2003年7月,一场突如其来暴雨,从西向东依次袭击了北京,当城东还是阳光灿烂时,城西已经乌云翻卷,大雨倾盆,在四环路上,甚至出现了“十米不同天”的奇异景色,昌平晴朗无雨,北四环太阳雨,西四环大暴雨。这是由于气团的改变,压力差不同的自然间真空现象。大气压力变化,引起风的形成。地球在自转,大气气团也旋转,这种旋转引起了不同尺度的环流。高压气团顺时针旋转,低压气团逆时针旋转。空气从高压气团向低压气团自然流动,冷空气密度大,容易下沉,暖空气密度小,容易上升,气旋和气压下降常常伴随着风暴和降水。大气空间V≤∞是由一系列气团组成,气团根据温度和湿度不同可分四种:热带海洋气团,热带大陆气团,极地海洋气团和极地大陆气团。
上升的气团有一个递减率→体积变化,分子间距变大。
一大堆空气有着十分显著均匀性,可延伸几千公里,人们把它们叫气团。气团的湿度和温度不总不变的。但是变化是很小的。气团有暖的、冷的、干的和湿的。单个气团会形成它自己大气气团是非常大的一堆空气。它有独特的湿度和湿度特性。一个气团的水平范围。可以是几个四川省大。
在“工程真空”中对一个容器“▽”排气而获得压强差,“自然真空”“▽=∞”又如何获得压强差?
宇宙是由真空构成,银河系是一片真空,黑洞也呈真空状态,这和通常想象的工程真空具有完全相同的性质。压力差使一个恒星在飞进黑洞时,在黑洞巨大的引力作用下变形,被肢解和吞没。
二、变化中大气
大气就象我们一样通过地球引力控制着,但在高度海拔处的分子仍会设法逃脱。气体中的分子不再捆在一起,相反它们将碰撞、颠簸,并易于飞走。它们必须装起来,否则会扩散。
大气系统的运动和变化是复杂的,既有自然因素变化的影响;又有人为因素的影响;大气运动既有变化规律性,又有随机性。大气环境的气氛的变化同人类生产和生活休戚相关。我们生活在空气海洋之中。大气动态状态是我们舒适与否的一个重要因子。
大气气压本身是每个单位横截面积上空气柱的重量、它是每单位面积上的力,而且那个力是大气质量的作用,并且与恒星、地心、引力、相关。平均每个成人压有10-20吨的大气。但是我们身体以同样压力反作用于大气。相等、相反压力使我们保持舒适状态。一点不平衡将会使人感到压力的差异。这种情况下,从理论上讲,身体将在特定环境下崩溃。
总的来说,在地面高度,大气压力的波动不多于几个百分点—在774.7托(1032.8hPa)和749.3托(998.9hPa)间。因为在下雨时空气上升、气压降低、最深的风暴也很少使气压低于736.6托(982hPa),尽管有些飓风能使气压低于711.2托(948.2hPa)干燥地区最强的高压很少超过787.4托(1049.7hPa)。所以相对小的气压波动会引起天气类型很大的差异。气压是地球引力造成的。最轻的大气扰动会使大气形成气旋,进而产生狂烈风暴。
大气污染不再是新闻,自从发现了“火”,一些人们不想要的东西就飘进了空中。大气层如同一座化工厂,二氧化碳、二氧化硫、硫化氢、水、甲烷、氮、氨、二氧化氮、氢混在一起,新的分子形成了。这些新创造出来的分子与旧分子合并,更新的分子形成,自然界大气发生了改变。随着人类知识和技术不断提高,对污染的原因及其过程的认识在不断深化和扩展,污染以列为人类最关心的五大世界性问题之一,随着认识自然的提高,自然大气的改变也将实现。
“自然真空”和“自然稳定真空”
“自然真空”可从气象记录中可知:1968年12月31日西伯利亚的阿加塔的最高气压是765.2托(102hPa)即比大气压高5.2托。当时的温度低至零下50度(-50℃),浓密的冷空气造成了那个非常高的气压。1979年10月12日菲律宾以东1000英里左右台风是749.9托(999.2hPa)即比大气压低10.1托。在美国最低气压为750.9托(100.1hPa)即比大气压低9.06托,当时飓风穿过弗罗里达要隘。绝对最低气压也被测到是出现在一次龙卷风内。低压总会与暴风雨相伴,高压与阳光明媚的天气相伴。
地球大气有着由一组完整的因子组合一起形成的气体的特殊组合。大气压力的变化引起风的形成。在自然界大气压在一个小的却是明显范围内波动。
地球上的“真空”,在动物生命的某些功能中天生就会使用。人在呼吸中通过吸气可使胸腔压强达到约740托,而通过呼气使胸腔压强可降低至300托。章鱼体内能达到的压强约为100托。但是在地球上还未曾听说过有自然的高真空。
地球在自转、大气也旋转,这种旋转引起不同尺度的环流,环流只是在大气运动的一种密闭的路线。气体对流而形成“风”,风带来的压力随着一定面积上的风速而增强。风速增强1倍压力增强4倍,100英里/小时的风是50英里/小时破坏力的4倍,75英里/小时的风50英里/小时的风强大2倍。
在自然界“稳定真空”是不存在的,只有相对真空、持续高气压“气团”,地面即会发展成大面积的干旱。低气压“气团”产生,预示地面风雨的降临,近几十年的天气出现明显的极端现象,即是“自然真空”明显改变的结果。
三、气候变化
为什么人类应该关注气候变化?因为它的影响对人类社会带来了前所未有的挑战。
气候变化的基本原因是大气中温室气体浓度的增加。其中尤以二氧化碳为甚。在工业革命之前,大气中二氧化碳的浓度大约为280ppm,到2000年,它的浓度是368ppm。新千年头几年的数据显示,二氧化碳浓度仍在持续增加,预计到本世纪末其浓度将达到540ppm—970ppm。
大气中二氧化碳浓度越高,地球温度就越高。到本世纪末地球温度预计将在1990年的基础上升高1.4到5.8摄氏度,而在整个20世纪,地球温度估计上升了0.6摄氏度。
地球的温暖化将对气候造成多种影响。例如:全球年平均降雨量预计将发生变化,许多地区洪涝和干旱的频率将增加,与此同时水资源短缺将更为严重。在21世纪,冰川将继续大范围地后退。
气候变化所导致的最严重和最具威胁性的影响是全球平均海平面的上升,这主要是海洋的热膨胀以及冰川和冰帽的融化造成的。预计到本世纪末,全球平均海平面将上升0.09到0.88米,实际的海平面上升量则取决于经济和技术的变化。但即便海平面只上升到这一范围的中间值,也可以想象得到它会带来“卡特里娜”飓风那样的破坏程度。
全球变暖和气候变化还可能导致许多其它的后果。蚊子和水生病原体等带菌者的变化以及水质和空气质量的下降将影响到人们的健康。这类影响将更多地发生在发展中国家及穷人身上。而且,火灾、干旱、害虫群袭、物种入侵、暴风雨以及珊瑚白化将给生态系统造成严重破坏。气候变化还将对世界许多地区的生物多样性构成严重威胁。
也许全球变暖最深远以及最急迫的影响在于它对全球粮食保障构成的威胁。谷类作物模型显示,一些气候温和的地区,温度的小幅上升也许会增加粮食产量,而温度的大幅上升总是导致减产。在大部分热带和亚热带地区,大多数预计的温度上升值都将导致粮食减产。由于全球人口最密集的地区位于亚热带和热带,气候变化看来一定会损害相当多人口的生计。由于这些地区的农业产量下降的可能性非常大,全球粮食总产量也会随之下降。结果会出现粮食价格上升。
对未来的这些预测凸显出采取行动的重要性。当你认识到即便温室气体的排放很快稳定下来、它对气候变化的影响仍将持续几个世纪时,这些行动的紧迫性也就十分清楚了。对人类来说,适应气候变化看来是不可避免的了,我们是现在采取主动呢还是等到以后被迫采取行动?
我国疆域辽阔地跨寒、温、热三带。地形复杂气候多样,由于全球气候变暖,导致极端天气气候事件引发的气象灾害频发,主要是四个字“旱”、“涝”、“风”、“冻”。
由于夏季风雨带在大路上进退移动不正常,所造成“旱”、“涝”。
风灾主要是与冬季风有关,气旋大风,寒潮大风,夏季的台风,龙卷风,雷,雨大风等。
自然灾害的破坏作用,不仅在于直接造成人员伤亡财产损失和对环境的严重破坏,而且可能导致整个经济功能的衰退,社会结构的破坏,甚至社会动荡。
四、“自然真空”的现象改变
在自然界空气的流动—气团。可模拟为一个(▽≤∞)空间气团的温度和湿度不总不变化,变化是很小的,但气团的变化可在地球上,小范围内引起风和暴雨。
大气压力变化,引起风的形成,大气压在一个小的却是明显范围变化,地球在自传,大气气团也旋转,这种旋转引起不同尺度的环流,高压区周围的空气是顺时针旋转,低压区周围的空气是逆时针旋转,空气从高压气团向低压气团自然流动。冷空气密度大容易下沉,暖空气密度小容易上升,气旋和气压下降常伴随着风暴和降水。
气团根据温度和湿度不同,可分主要四种:热带海洋气团、热带大陆气团、极地海洋气团和极地大陆气团。
五、(V≤∞)自然真空的探索
在我们地球上,“人造真空”是通过对以容器进行排气而获得的“真空”。而地球是“自然真空”的制造厂。每天制造新的真空技术,此状况是动态的,永远更新的,破坏性的,也是令人兴奋的,有时是美丽的。
我们周围的所有大气都受地球引力吸引,大气还可以被压缩,即处于上层大气会压缩下层的大气,下层大气就会更密,处于地球表面上的这层大气受到压缩力最大且最密。相反离开地球表面越高大气的密度就越小。
高度(km) 压力 密度
1.0 674.1(torr) 1.11× kg/ m3
89857.6(pa)
2.0 596.3(torr) 1.01× kg/ m3
79486.8(pa)
6.2 354.2(torr) 1.11× kg/ m3
47214.8(pa)
相对小气压波动会引起大气类型很大差异,气压瞬间变化使空气急速运动。风暴气压736.6(torr)98188.8(pa),干燥地区787.4(torr)104960.4(pa),在人造真空中特定“空间”两种气体相互扩散,相互迁移,甚至容器“空间”各处相对浓度都相同,其扩散方向是由高压端向低压端方向流动。
自然界喜马拉雅山横空出世,截断印度洋的暖流,造成北亚地区的干旱和南亚地区水患,仅中国就有300多万万平方公里干旱地区,而南亚水患频繁,喜马拉雅高原为低压而戈壁沙漠为强高压。由于地球引力吸引地球地形和大气层V≤∞太复杂,气体不能形成气流流动。
自然将继续惊动世界,因为自然的行为常常是不可预料的。但在这些场景之后,他基本上是中立的,即不好也不坏,即不破坏性,也不是建设性的,自然并不安排灾难,他只遵从他自己的规律。问题在于自然有时过于强大,大气由一堆气体组成“V≤∞”有一定重量,这就是自己的规律“自然真空”也遵从他自己的规律。
任何一门科学,最终的目标是预测。让我们共同努力来“探索真空”状态“空间”从无穷小到无穷大。掌握“真空”内涵的演变。改变未来气候变化“认识真空”。
参考文献:
(1) 民间治病绝招大全,建中著,北京科学技术出版社 1993年
(2) 现代物理学真空概念的历史发展,张会、薛晓舟,大自然探索 第12卷 第45期 1995年 第3期 P128-135
(3) “跨世纪科技难题”断想 郑积源 新世纪展望21世纪 33
(4) 真空技术手册 孟昭智编著 1985年
(5) 爱因斯坦的圣经 (美)萨缪尔著 海南出版社 2000年
(6) 天气 (美)梅尔著 辽宁教育出版社 2000年
(7) 塑造世界的九大科学思想 (八、气候变化) 帕乔里
(8) 21世纪真实科学技术的展望 林主税“真空科学与技术” 2003年3-4月
“如果一只鸭在北京咳一声,那么在远隔千里的地方天气就会变”
认识“真空”(一)
认识“真空”(二)