空氣的秘密

盧羿舟

假期，我和爸爸媽媽一起讀了有關空氣的科普讀物，發現了空氣的秘密。

早在400多年前，就有科學家認為空氣會產生相當大的壓力，卻遭到了當時科學家伽利略的反對。他認為，如果空氣能產生相當大的壓力，就會把人壓趴下，甚至讓人不得翻身。直到1643年，意大利科學家托里拆利設計了著名的水銀柱實驗，才證實了空氣真的存在壓力。托里拆利首先在一個玻璃管內灌滿水銀，排出空氣，用手指緊緊堵住玻璃管的開口端，并把玻璃管小心地倒插在盛有水銀的槽里，待開口端全部浸入水銀槽內時，移開手指，將玻璃管豎直固定。這時，水銀沒有完全從玻璃管中流出來，剩下的水銀高約為760毫米。

水銀是一種液體，和水一樣會從高處往低處流。托里拆利的這個實驗說明有一種“看不見的力”托住了水銀，不讓它從玻璃管里流出來。這個力是不是空氣的壓力呢？當時的人們并不知道空氣壓力的存在，所以托里拆利的實驗還不能讓科學家心服口服。在托里拆利去世13年后的1660年，愛爾蘭科學家波義耳做的一個實驗才讓人們確定這個“看不見的力”就是空氣壓力。波義耳在仔細思考后認為，如果能將托里拆利的實驗在真空環境中重復一遍，且玻璃管中的水銀仍然流不出來，那么這個“看不見的力”就不是空氣帶來的，否則它就是空氣壓力。為此，波義耳做了一套實驗裝置，包含1個大玻璃球和1個真空泵兩個部分，大玻璃球的下方接著真空泵，通過真空泵能將大玻璃球里的空氣全部抽掉。

波義耳先將裝滿水銀的玻璃管倒立在水銀槽內，再將它們一起放到大玻璃球中，接著用真空泵將大玻璃球內的氣體抽出來。這時，有趣的現象發生了：隨著空氣被不斷抽出，水銀柱開始下降，直到最后完全從玻璃管內流了出來，實驗徹底證明了空氣是有壓力的。

德國馬德堡市的市長格里克在聽說托里拆利的水銀柱實驗遭到人們的懷疑后，就想通過一個科學表演來向人們證明空氣是有壓力的。他請能工巧匠打造了兩個特殊的銅制半球，當兩個半球合在一起，就成了一個不漏氣的空心銅球。

表演開始時，格里克先讓人們把兩個半球合攏并灌滿水，然后將水全部抽掉，使球內形成真空，之后再給每個半球套上結實的帶子，讓16匹高頭大馬分成兩隊，分別用力向兩邊拉扯半球。起初，銅球絲毫沒有要分開的意思。馬夫接著大聲吆喊、揚起馬鞭，16匹馬奮蹄向前，拼命拉拽......突然，“啪”的一聲巨響，銅球終于分開了！這次科學表演就是后來人們都知道的馬德堡半球實驗。

這個實驗說明，空氣不僅有壓力，還十分強大。可空氣為什么會有壓力呢？我推測，這個壓力可能是由空氣的質量產生的。為此，我做了一個小實驗。

我準備了1個簡易的天平和3只質量一樣的氣球，并給氣球充氣，紅色氣球充的氣最少，藍色和橙色氣球充的氣一樣多。

我用兩截相同大小的雙面膠把充了氣的紅色氣球和藍色氣球分別固定在天平的兩端。此時，天平向更大的藍色氣球一端傾斜，這說明藍色氣球里的空氣比紅色氣球里的空氣重。我將紅色氣球取下來，換上和藍色氣球充氣一樣多的橙色氣球。這時，天平恢復了平衡，這意味著兩個同樣大小的氣球里的空氣質量相等。這個實驗證實了我的推測是正確的：空氣確實有質量，而這個質量讓空氣有了壓力。

既然空氣壓力這么大，為什么我們沒有被壓趴下呢？這是因為我們身體外存在的空氣壓力與身體內部的空氣壓力相等，內外壓力互相抵消。所以，我們感受不到空氣壓力的存在。

但在有些情況下，我們還是可以感覺到空氣壓力的存在。比如，我們乘坐飛機起飛、降落或乘坐電梯快速上升、下降時，我們的耳朵就有可能感覺有點“嗡嗡”的，這就是因為周圍的空氣壓力發生了變化，導致身體內外的大氣壓力不平衡，所以耳朵的鼓膜就有反應了。

大氣壓力這個在現在看來是常識的現象，卻是經過好多科學家的不斷努力才得以證實。他們想出各種巧妙的實驗方法，創造出各類精密的實驗設備，只為揭開空氣壓力神秘的面紗。他們的科學精神值得我們學習！