把大氣裝起來

整個想法說起來還是很簡單的：在地表挖一個洞，洞里就會填充進(jìn)空氣。（從洞里挖出來的土?xí)紦?jù)空氣的位置，這樣一來，這個洞就會對附近的空氣產(chǎn)生一定的影響。雖然一開始這種影響很微弱，但隨著洞越挖越深，土越堆越高，影響就會越來越明顯。所以堅(jiān)持挖吧！）如果你挖的這個洞足夠大，就會有大量空氣填充進(jìn)去，這樣一來，洞外的空氣就不足以維持人類的呼吸了。（要使海平面附近的空氣稀薄到不足以維持人類生命，至少要移除65%的大氣。）很奇怪，地球上最高的點(diǎn)恰巧與人類能存活的海拔極限相等。不過，這很可能只是個巧合。

大氣的確切總量是很難定義的，因?yàn)楹０卧礁撸諝庠较”。掖髿鉀]有確定的邊界。如果你將整個地球大氣壓縮成均勻的地表空氣的密度，其厚度大約為10千米，體積為40億立方千米。40億立方千米的空氣可以填充一個1600千米高的立方體，這大約等于地球內(nèi)核的體積。這樣，我們就有了關(guān)于這個洞的規(guī)模的大致印象。

挖一個這么大的洞是一項(xiàng)很大的挑戰(zhàn)。如果這個洞的直徑相當(dāng)于馬薩諸塞州大小，它的深度需要超過地球直徑，才能裝得下大氣壓下的整個地球大氣。如果洞的直徑有整個美國那么大，深度也要達(dá)到400千米，還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我們能挖到的深度。假如你真的想把整個美國挖成一個洞，無論挖多淺，美國人大概都會沖你大吼的。

但請稍等！氣壓是隨高度變化而變化的。越向上升氣壓越低，當(dāng)你在山上開車或是乘坐比較高的廂式電梯時(shí)，會感到耳朵脹痛，這就是在提醒你這一事實(shí)。相反，越向下氣壓越高，礦井里的氣壓肯定遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于海平面位置的氣壓。

看起來，隨著深度加深而逐漸增強(qiáng)的氣壓對填充我們挖的那個洞還是很有幫助的。壓力可以壓縮空氣，這樣一來，一個深深的洞就能夠裝下更多空氣。但實(shí)際上這并不管用。

當(dāng)你向著地球更深處進(jìn)發(fā)時(shí)，巖石也越來越熱。在理想氣體定律下，壓力壓縮空氣，而熱量會使空氣膨脹。在我們舉的這個例子中，在地殼上的這個洞里，由于巖石熱量而產(chǎn)生的膨脹，足以抵消較強(qiáng)壓力對空氣的壓縮。有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)南到y(tǒng)計(jì)算表明，溫度梯度超過30℃/千米時(shí)，即使氣壓增強(qiáng)，也不會引起任何氣體的壓縮。如果溫度變化比這還要快——這種情況一般出現(xiàn)在地殼較薄或是有火山的區(qū)域——時(shí)，即使氣壓在不斷增強(qiáng)，空氣的密度也會逐漸變小。

如果我們用別的方法壓縮空氣呢？

潛水艇攜帶的空氣是體積被壓縮到1/200的。潛水艇只能下潛幾百千米，這樣才能維持整個氣壓。如果想進(jìn)一步壓縮空氣，我們可以將它液化。空氣的主要成分是氧和氮。如果可以使空氣降溫至足夠低，它會變?yōu)槊芏扰c水差不多的液體。

如果我們想將整個大氣液化（我必須先聲明我們不該這么做），完全可以在地面上完成。我們需要將地球表面的一塊巖殼挖去，一條條巖漿暴露出來，我們一方面要想方設(shè)法把巖漿密封起來，還要設(shè)法降溫，否則用來儲存液態(tài)空氣的儲存罐早就被熔化了。

挖這樣一個洞幾乎是不可能完成的挑戰(zhàn)。但如果你最終解決了這些數(shù)不清的工程問題，原則上講，你就可以將整個液化了的地球大氣裝進(jìn)一個約得克薩斯州大小的、8千米深的洞中去了。

盡管你可能不希望我們最終挑到得克薩斯州。