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空气不“空”

一个空瓶子，并不像我们看起来的那么“空”。体积1升的空气中，大约有3×10²²个分子，这大概相当于地球上所有沙粒的总和。当这些分子相互撞击时，它们会向周围施加压力，就像瓶子里的水分子会对瓶壁施加压力一样，瓶中的空气分子也会向瓶壁施加压力，这就是大气压力。

尽管空气比水轻很多，但这些分子也还是具有相当的重量。那为什么没有感觉到被压得喘不过气来呢？

在巨大“压力”下生活是什么感受

一个标准大气压强为1.013×105帕，假设我们头顶面积约0.1平方米，那我们每人受到约10000牛顿的力，相当于两头狮子的重力压在头顶。但是我们的口鼻可以呼吸，体内不是真空，体内也有大气压力向各个方向施加，所以我们不会被压扁。

由于长期生活在这样的大气压力下，我们已经适应了气压的存在，几乎感受不到压力。虽然严格来讲，不同的时间有不同数量的空气分子撞击你，但由于数量实在太大，这种小小的差异无法体现出来。

如果空气压力不一致

假如局部的空气压力不一致会怎样呢？在此我们只讨论几个已有的研究：

阴晴冷暖/心情好坏

大气压强不一致说明一个区域的空气压强大，而另一个区域的空气压强小，这会导致空气从压强高的区域流到压强低的区域。我们最直接的感受就是刮风。

气旋和反气旋的形成

人们常说的秋高气爽中的“高”也是指秋天的气压，相对于其他季节而言，更高一些。那为什么秋天会觉得“气爽”呢？

呼吸时胸部的运动

气压变化不仅仅影响天气的好坏，更是我们赖以生存的条件。我们通过胸肌的扩张与收缩，控制肺部的气压。当胸肌扩张时，肺里的空气压降低，让富含氧气的空气进入；当胸肌收缩时，肺部压强增大，体内的空气呼出。在高气压控制的秋天，空气中的含氧量更加充足，人们可以降低呼吸的频率，因此会觉得更舒服。反之，在低气压控制的下雨天，人们会感到憋闷，就是因为空气中的含氧量低，呼吸频率需要增加。在高原地区，空气含氧量低，人们会出现高原反应也是类似的原因。

御风而行

空气的压力变化与流速有关，这就是大名鼎鼎的伯努利原理：在水流或气流里，流速大的地方压强小；流速小的地方压强大。因此，科学家们通过控制流速掌握了飞行的秘密。

科学家们在风洞实验室以人工的方式产生并控制气流，用来模拟飞行器周围气体的流动情况，并量度气流对实体的作用效果。此外，近年全球流行的室内跳伞，也是利用这一原理——在不使用飞行伞、滑翔翼等飞行器的状态下，借由垂直产生的气流，就可以在空气中漂浮飞行。

空气环绕着我们，它的质量、密度、压强等属性经过科学家们前仆后继的研究，而逐渐被人类熟知。现在，我们知道空气能传播声音；能帮助我们抵御来自宇宙的电磁辐射；还能帮助地球维持地表温度稳定……但是空气还有许多特点不完全为人类了解。

研究空气的特性对我们的生活和国家安全有着重要的意义。例如空气动力学研究将会促进我们研发空天飞机、超声速飞行器、超声速导弹等；而大气物理学的研究能帮助我们防灾减灾、指导生产生活。目前我们对空气的研究还远远不够，相信在将来，随着我们对空气的深入研究，未来的生活将更加便利！（作者单位：中国人民大学物理学系）

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