第六章液體和氣體的性質(zhì) 6.21乘平流層氣球上升

　　在前幾節(jié)里，我們曾經(jīng)去地心作過想象的旅行，那時(shí)候那個(gè)表示氣壓和深度關(guān)系的公式幫了我們不少的忙。現(xiàn)在讓我們冒險(xiǎn)上升到上面去，利用同一個(gè)公式看看在極高的地方空氣壓力是怎樣變動(dòng)的。這個(gè)公式現(xiàn)在的形式是：

　　在這個(gè)式子里，p是大氣壓數(shù)，h是高度（單位是米）。在這里我們用小數(shù)0.999代替1.001，這是因?yàn)槊可仙?米，氣壓不是增高0.001，而是降低0.001。

　　首先讓我們解答這個(gè)問題：得升到多高，氣壓才會(huì)減低到原來的一半？要解答這個(gè)問題，我們用p=0.5代入上面這個(gè)公式，然后求高度h。這樣我們得到：

　　對于會(huì)用對數(shù)的讀者說來，這個(gè)方程是不難解的。答案是：h=5.6公里，也就是說，要?dú)鈮簻p低一半，必須上升到離地面5.6公里的地方。

　　現(xiàn)在讓我們跟在航空家后面，上升到更高的地方，到19和22公里處去。大氣里這么高的地方已經(jīng)是在所謂平流層里。因此我們乘著來到這里的氣球已經(jīng)不是普通的氣球，而是平流層氣球。有兩只氣球曾經(jīng)在1933年和1934年創(chuàng)造了上升高度的世界記錄：前一個(gè)是19公里，后一個(gè)是22公里。

　　讓我們算一下這么高的地方的氣壓吧。

　　我們計(jì)算出，在19公里高處的氣壓應(yīng)當(dāng)是

　　在22公里高處應(yīng)當(dāng)是

　　可是在平流層氣球駕駛員的紀(jì)錄里，我們卻查出在上面說的高度，氣壓并不同我們算出的一樣：在19公里處是50毫米，在22公里處是45毫米。

　　為什么得出的結(jié)果會(huì)同實(shí)際不符合呢？我們的錯(cuò)誤在哪里呢？

　　馬里奧特的氣體定律，在壓力這樣小的情況下是完全可以適用的，然而這一次我們卻忽略了另外一件事情：把整個(gè)20公里厚的空氣層的溫度看成是全都相同的。但是在實(shí)際上，它是隨著高度而顯著地降低的。平均說來，每上升一公里，溫度要下降攝氏6.5度。這樣到11公里的高處，溫度已經(jīng)是攝氏-56度了。可是再上去，溫度在很大一段距離里卻不再降低了。如果把這些情況都計(jì)算進(jìn)去（這已經(jīng)不能用初等數(shù)學(xué)來計(jì)算了），就可以得出更符合實(shí)際的結(jié)果。由于同樣原因，我們以前求出的地下深處的氣壓，也應(yīng)當(dāng)看做是近似的答案。

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