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当你让水经过吸管从一个杯子跑到另一个杯子时,你就搭建了一套虹吸装置。这个装置改变了力的平衡。在之前的实验中,重力向下,而大气压通过吸管底端的开口对水施加了一个向上的力,但是在这个实验中,吸管顶端的口子也是打开的。这意味着上面那个杯子中的水受到大气压向下的压力,而这个压力也会传递给吸管中的水。
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吸管中的水位开始下降。如果管中出现真空,那真空部分的压力就小于管口的大气压。
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在重力和大气压的作用下,水自下而上地运动,通过吸管转弯处,接着再流回低位玻璃杯中。高位液体持续流入低位液体容器,直到高、低位液体的水平高度相同,液体停止流动。
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传统家用抽水马桶的后部有一个S形的管道,它的工作原理和弯曲吸管是一样的。在排污时,当马桶内的水面超过S弯的高点时,由于大气压形成的虹吸现象,能够把水和污物一同抽走。不过这种方法不适合飞机上的厕所使用,其中一个原因是飞机不便携带这么多用于冲厕所的水,对于航空业来说,重量就是金钱。另一个原因是携带的液体越多,出现渗漏的风险也越大,而这会导致一系列机械故障。
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飞行中的科学 真空来帮忙
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过去,飞机上的厕所和大型活动时使用的公厕类似,它们是通过化学剂来清理的。电子水泵会喷射出一小股蓝色的化学制剂。不过,在活动现场使用过这种厕所的人都知道,它们气味难闻,很容易堵住,而且那个装满化学液体的水箱有时难免会发生渗漏。所以,现代飞机上使用的都是真空厕所。当你按下冲刷按钮时,坐便器后边的真空泵就开始工作了。几秒钟后,你会听到一阵特殊的声音,连接坐便器和真空系统的控制阀就打开了,依靠与大气压之间的压差,将坐便器中的东西带走,这和吸尘器的原理差不多。
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我们时不时会听到一些传闻,乘客在飞机上“方便”时,被吸在了真空马桶上。2002年BBC爆出了这样一则新闻,北欧航空公司(SAS)的跨大西洋航班上的一位美国乘客坐在马桶上按冲水按钮。结果,“让她惊恐万分的事情发生了”,BBC这样夸张地说道:“那位乘客感到了一股强大的吸力将她往后拽去。她被死死地钉在座便器上无法动弹,最后在飞机机修师的帮助下,她才被解救出来。”
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据报道,这位乘客被困在波音767的厕所上长达2个多小时,直到飞机落地后,空姐叫来机修师,乘客才得以脱身。文章甚至引用了SAS发言人的话,表示他们将对乘客的遭遇负责并对她进行赔偿。“她被困在那儿好久”,发言人这样评论到。
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后来,SAS对事情展开了调查,结果发现这一切都是虚构的。没有记载显示曾发生过类似的事件,不过在员工培训时,培训人员会用这个故事来提醒空姐不能忽略对厕所的检查以及如何检查。被厕所吸住这样的事情从未发生过。事实上,也不可能发生,因为冲水按钮通常位于马桶盖的后方,乘客起身以后才能按得到那个键。即便发生了,乘客也不会被困在马桶上这么久,因为几秒钟后,真空系统就停止工作了。不过,这很有可能会导致人体内伤,所以这样的事你最好不要尝试。
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飞行中的科学 在夜空中飞行
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当你回到座位上时,也许天色正慢慢暗下来(或许你起飞时间就是晚上)。你也许会认为,黑暗中飞行让你与许多科学现象失之交臂,但其实,夜晚为我们展现了科学世界中另外一些不同的侧面。
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云层之上夜空朗朗,不像夜晚的城市被笼罩在街灯的红光之中。只不过,糟糕的机窗让我们无法欣赏这美妙的夜色。黎明时分,晨光划破了夜空,地平线附近出现了一颗明亮的星,这是你此时唯一能看到的星星。那是金星,在很长一段时间内,人们都认为它是与地球最为相像的星球。
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飞行中的科学 观赏金星
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金星的大小和地球相似,虽然比起地球来,金星离太阳要近得多,但它表层也存在大气,这让人们在很长一段时间内认为金星上也有生命存在的可能。当第一架探测仪到达金星时,它几乎毁于地表480℃的地狱般的高温,这着实让科学家们大吃了一惊。更糟糕的是,金星大气层的主要成分几乎全是二氧化碳,比地球上的大气层更厚,而它对地面的压力几乎是地球表面大气压的90倍。
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我们只在黎明和黄昏时分才能看见金星,因此人们将它昵称为晚星或启明星。比起地球来,金星距太阳更近,因此,它总是出现在距离太阳较近的天空中。白天强烈的日光使我们无法看见金星(虽然你偶尔也会发现它),而当它随着太阳慢慢沉入地平线时,我们就能在空中看见它了。
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和月亮一样,金星也具有周期性的圆缺变化(形成原因也和月球相似,下面会谈到),有时它是一只满圆,有时又如同一轮新月,虽然这些圆缺变化无法用肉眼看到,但我们可以借助最简单的双筒望远镜来观察。金星是所有行星中最亮的,次亮的是木星和火星,它们运行于地球轨道的外侧,因此它们出现在天空中的位置离太阳较远。如果你在天空中看见另外一颗明亮的星星,它也许就是木星或火星了,火星会发出荧荧的红光,很好辨认。
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从视觉上来说,恒星和行星并没有什么太大的区别,忽明忽暗、一闪一闪的是恒星,而那些比恒星更亮的是行星。行星“不眨眼睛”,它们本身不会发光,而是反射恒星的光,且离地球较近,看起来是个“光面”(恒星则更像“光点”),这意味着行星不易受到大气层的干扰。绝对地说,行星不如恒星明亮。行星通过反射太阳光而发光,而恒星本身就是一个个太阳——但是,它们离我们太远了,所以显得那么微弱。最近的恒星距离我们4光年(光年不是时间单位,而是距离单位,是指光一年通过的距离)。鉴于光每秒通过的距离是300000千米,那么,比邻星(Proxima Centauri)与地球的距离约为9.5万亿千米。
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