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飞行中的科学 像山一样古老
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火山活动会形成山丘,炙热的熔岩从地底喷发出来,在地面堆积,形成一种独特的锥形构造(日本的富士山就是一个典型的例子)。不过,大多数的山丘的形成源于地壳构造板块间的碰撞挤压。地球表面是由巨大的岩石板块组成的,它们漂浮在炙热的熔岩流层之上。这些板块缓慢地移动,当两个板块撞击在一起时,它们的表面就会向上隆起,山脉就这样形成了。
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当你从阿尔卑斯山脉或其他更大型的山脉上空飞过时,你能看见冰雪覆盖的山峰,这些白雪终年不化,哪怕是在夏天。你也许会感到很奇怪,因为地球上的主要热量都来自于太阳,越接近山顶的地方离太阳越近,所以,你也许会想山顶上应该更热才对呀。的确,山顶上的太阳射线最强,这是毫无疑问的,在山顶,高指数的防晒霜必不可少,哪怕周围气温极低,被晒伤的可能仍然存在。那么,为什么山顶那么冷呢?这一切都是我们的老朋友——温室效应造成的。
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飞行中的科学 这些山头有点冷
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我们已经介绍过温室效应的影响了。它像毯子一样,防止热量从地球表面散发。毫无疑问,大气层越厚,温室效应就越强。在12000英尺的高空中——这差不多是阿尔卑斯山脉的少女峰的高度——这里的空气比海平面上的要稀薄得多,呼吸也明显变得困难了。随着高度的增加,那块使地球保温的“空气毯”也越来越薄,这就是为什么有些山峰上的积雪终年不化的原因了。
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在对流层,大致上,每升高1000米,温度就会下降5~6摄氏度。假设海平面上是舒适的20摄氏度,而向上升至3600米或12000英尺,温度就降为0摄氏度了。因此,云朵中通常都含有冰晶,这也就不足为奇了吧。如果你的飞行高度为30000英尺(约9000米),飞过区域的地面温度为20摄氏度,则机舱外的温度为零下30摄氏度。通常在这个高度上,气温就停止下降了,在这儿,气温发生逆转,这样的逆转也是高空急流的成因——不过对山脉来说,每升高1000米,降温5~6摄氏度这个法则还是不变的。
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飞行中的科学 山上结冰
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山上积雪的区域中,在压力作用下,加上反复地融化结冰,层积的白雪转化成了冰川。这些庞大的冰块在自身重量的作用下,沿着山坡缓慢地向下移动。通常,在周围白雪的映衬下,冰川散发出幽幽的蓝色,十分惹眼。这不是因为冰川中的水和周围雪中的水有什么区别,而是由于冰川的透光性更好,因此,更多光线能穿透它们。和水一样,冰能吸收更多红光,于是,任何光线穿过冰后都带上了蓝蓝的色调。
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位于末端的冰川有些会落入海中,崩解形成冰山,有些则融化,汇入山泉。对于某些亚洲国家来说,这些冰雪融水成为了当地居民最主要的淡水来源。如果不将空气中气态的水蒸气算在内的话,地球上最主要的淡水资源就蕴藏在冰川中。
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我们总是认为山脉是远古遗留下来的产物,它们很早就存在于地球上了,不过有些山脉还很年轻。如果我们以70年作为个人存在于世界上的时间标尺,那么对于整个人类来说,这个时间则差不多是10万年,以这个角度来看,山脉的确是古老的。但是比起45亿岁高龄的地球,有些山脉还相当年轻,它们还在形成中。
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以喜马拉雅山脉为例,它是地球上海平面以上的最高山脉。它的年纪仅为地球的1%。5000万年前,印度洋板块向欧亚板块下方俯冲,冲击形成了隆起,一个新的山脉就这样形成了,它不断地向上拔高,直到高出海平面2英里多。喜马拉雅山如此之高,它甚至能影响高空急流,使气候发生重大变化。
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山脉能增加当地降雨,这些季节性的降雨会与空气中的二氧化碳发生反应。水和二氧化碳形成的酸性物质渗透地底,溶解岩石表面,置换出二氧化碳中的某些物质,形成稳定的碳化合物,但是它们不再回到大气中去。这个过程与全球变暖刚好相反,在它的作用下气温下降了。喜马拉雅山脉的形成引发了一系列使地球改头换面的冰川期。
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飞行中的科学 在虹吸作用下转弯
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如果你参观完驾驶舱,或刚刚起身舒展了一下筋骨,你也许会顺路去趟厕所。通常,飞机上的厕所布局都很紧凑,里面设施的工作原理和你家里的厕所也很不一样。无论是哪里的厕所,它们都面临着一项挑战,将那些固态和液态的混合物冲进管道。家里的厕所马桶大多数是通过虹吸管来工作的。
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虹吸管展示了和大气压有关的一些基本物理现象,它们看起来就像魔术一样不可思议。
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虹吸管带来的惊喜
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