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关于大气压的知识,有点物理知识的人应该都清楚。大气压的发现者是托里拆利,名气不算大,不过他的老师却十分出名,他是伽利略。伽利略认为科学理论需要实验来证明,他本人就认为空气有重量。受到老师的影响,托里拆利制造出了初代版本的气压计,测量出了大气压的值,也将他的发现公布了。
能接受大气压存在的人却不多,有些人深受亚里士多德的影响,亚里士多德曾经说过,世界万物除了空气和火之外都有重量,他们还不太能接受托里拆利的理论。格里克知道后感到很奇怪,为什么没人相信,是因为他们没有亲眼看见实验吗?于是,他决定亲自来做实验,让大家接受大气压的存在。
格里克准备了两个直径36厘米的空心铜半球,两个半球之间垫上橡皮圈,再往里面灌水。满了之后再把水抽出来,这样球体里面就是真空环境了,大气压将两个空心铜半球紧紧的贴合在一起。格里克试了一下,没拉开,又找来几个壮汉,依然没有拉开。
最后,格里克召集人手,弄来了16匹骏马,分成两队,从两边开始奔跑,这才拉开了两个半球。现在我们知道,根据大气压的值,估算出拉开马德堡半球大约需要2万牛顿。马匹的力量可比人大多了,拉力在1500牛顿左右,16匹马自然可以拉开马德堡半球。举重运动员在经过训练后,力量是可以接近马匹的拉力的。
对于普通人来说,只能拉开小型的马德堡半球。大型马德堡半球承受的大气压普通人是拉不开的,那要是在太空中就没有担心的必要了,我们可以在轻松拉开马德堡半球,太空中可没有地球的大气压。
不过在太空拉开马德堡半球,有可能出现一种特殊情况,那就是冷焊,光滑的金属物质在太空中接触,都有可能出现冷焊现象。NASA于1989年发射了伽利略号木星探测器,还配备了核动力装置,总投资超15亿美元,是NASA的得意之作。伽利略号探测器升空不久,地面指挥站就发现了一个问题。
原本应该打开的高增益天线怎么也打不开,它的功能是负责传送数据和图像,NASA就指望它来获得木星的详细数据了,现在打不开,整个木星探测计划都要大打折扣。多次调试无果后,NASA决定更改数据传送的算法,勉强解决了。伽利略号木星探测器的高增益天线,实际上是发生了冷焊现象。
金属表面是光滑又清洁的,到了太空,相当于从地球大气来到真空环境。本来的原子级别的清洁程度发生了异常,有些原子键会融合在一起,形成闭合结构,打不开了。这种天线采用的材料和打磨手法都是顶级的,但到了太空,还是不能避免冷焊现象发生。
为了有效解决这种情况,保证探测器不受损伤,NASA在后面的探测器上都添加了一层薄膜,主要材料是三氧化二铝。三氧化二铬等材料也能有效保护金属层,降低冷焊现象发生的概率。有了这次失误的经验,NASA在后面的探测器身上都增加了一层保护膜。同理,马德堡半球在太空中也有可能出现冷焊现象,两个半球粘合在一起,能不能拉开还真不一定。
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