馬德堡半球實驗證明了大氣壓是存在的,在太空中進行會有意想不到的變化。NASA就忽視了這個變化,差點毀了木星探測器。
有大氣層的地方就有大氣壓,這是物理課本告訴我們的道理。現在我們都知道地球上的大氣壓不是一成不變的,在海拔高的地方,氣壓會明顯下降,人去了這裡會感到身體不适,出現高原反應。但是以前的人們還不知道“大氣壓”的存在,他們隻知道海拔高的地方不能去,去了身體就不舒服。也正是為了探究這背後的原因,人們逐漸發現了大氣壓的存在。
托裡拆利是伽利略的弟子,在伽利略身邊系統地學習了科學知識,大氣壓的概念便是他提出來的。不過在當時并沒有取得人們的信任,他們覺得大氣壓不存在,是托裡拆利虛構出來的。有反對者就有支持者,支持托裡拆利的人中有個叫格裡克的人,他做了一個實驗。
馬德堡半球實驗
格裡克是個科學愛好者,他為了證明大氣壓的存在想出了一個法子,他找人打造了兩個空心銅半球,他要靠這兩個空心銅半球來證明大氣壓是存在的。兩個空心銅半球大小一緻,拼接在一起剛好是個完整的銅球。
格裡克的想法很簡單,把它們兩個都裝滿水,再把水抽出來,人為制造出真空環境,便可以驗證大氣壓的存在了。實驗過程順利,他找來幾個人站在兩邊,用力分開兩個半球,結果紋絲不動。格裡克見狀便明白大氣壓比他預估的還要高,随後找了16匹馬,兩邊各8匹,用繩子拴住兩個半球。
一聲令下,16匹馬開始朝兩個方向發力。僵持了一會,隻聽見一聲巨響,兩個半球總算是分開了,而馬匹已經累倒在了地上。
馬匹的力量青壯年男子的力量一般在600N左右,舉重運動員可以爆發出1200N的力量,這已經是人類的極限了。那一匹馬的拉力是多少?答案是1500N,計算後可得出拉開馬德堡半球大約需要20000N。格裡克用實驗證明了大氣壓确實是存在的,他還對圍觀的群衆解釋了為什麼拉開馬德堡半球需要這麼大的力量。
太空中的馬德堡半球
馬德堡半球實驗的原理很簡單,球内是真空環境,外面的大氣壓自然會将它壓住。從這可以看出來,拉開它需要多大的力量完全取決于外界的大氣壓,你站在高海拔的地方,可能自己就能拉開馬德堡半球,在低海拔地區就需要16匹馬才能拉開。那有人就要問了,太空中是不是能輕松解決馬德堡半球?
這也得看具體情況,在宇宙空間中,自然是可以輕松拉開的。但是放在别的星球上就沒那麼容易了,比如金星,它的大氣壓是地球的90多倍,大約要1500匹馬才能拉開。再比如空間站裡,裡面的氣壓接近地球大氣壓,光靠人力也是拉不開的。
其實太空中的馬德堡半球,會發生一些特殊的變化。科學家經過研究發現,兩個金屬在太空中貼合,會出現冷焊現象。NASA曾經就忽視了這個問題,差點把探測器弄報廢了。伽利略号木星探測器上裝備了高增益天線,NASA在檢查設備時沒有意識到兩個高增益天線接觸會發生冷焊現象,所以當木星探測器進入設定軌道後,冷焊現象發生了。
好在NASA發現的足夠及時,做出了特殊指令,穩定住了高增益天線,減少它的工作量,這才使得木星探測器能夠順利完成任務。冷焊現象在航天器上比較常見,預防方法就是事先塗抹上潤滑油,讓金屬表面保持光滑。
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