what if：藏起大氣層

大氣層的厚度和地球半徑相比要小很多，那麼要在地上挖多大個坑才能讓人們覺得喘不上氣？—— Sam Burke

很簡單的想法是：當你在地上挖一個坑，這個坑就會被空氣填滿。如果你挖的坑足夠大(你就可以去打麻將了)，大部分的空氣就會流入這個坑，坑外留給人們呼吸的就不多了。

大氣層的體積不是很容易準確地計算，因為大氣會隨著高度的上升變得越來越稀薄，而且也沒有固定的邊界。如果你把全部大氣壓縮到地表大氣的密度，那它大約是十公里厚，要佔據40億立方千米。40億立方千米的空氣足以填滿一個邊長一千邁的立方體，大約是地球固體地核的體積，這給我們一個大致的概念這個坑要有多大。

挖這麼大一個坑將是一個挑戰。如果坑的開口是馬薩諸塞州那麼大(27363平方公里)，那麼坑的深度要比地球直徑還要長才足以裝下地表壓強下的全部大氣。如果坑的開口是楓葉國那麼大(1000萬平方公里)，坑的深度要400千米，要比我們實際能挖的深度要深很多。

等一下！大氣壓會隨著高度而變化。高度上升時氣壓會下降，當你開車上山或者坐電梯上高樓層時，你可能會感覺到耳膜會鼓起來。同樣的道理，高度下降時氣壓會上升，地下深層的氣壓要比海平面的氣壓大很多。

看起來逐漸加大的氣壓能幫我們把更多的空氣裝進坑裡去。壓力應該可以壓縮空氣，所以一個很深的坑能比它看上去的容積裝得更多一些。但是事實上並不是這樣。

地下越深的地方，岩石就越熱。根據理想氣體方程，高壓會壓縮氣體，但是高溫會讓氣體膨脹。如果考慮地殼上的一個坑，溫度引起的膨脹確實可以抵消掉高壓引起的壓縮。有計算表明當地殼溫度梯度高於30攝氏度每千米時，氣體就不會被壓縮。如果溫度變化比這個數值更快，就像地殼大部分區域或者火山爆發的時候，空氣密度實際上會隨著高度下降而下降，即使壓強在上升。

要是我們用其他方式壓縮氣體會怎麼樣？

潛水用的高壓氣瓶可以把空氣的體積壓縮200倍。成堆的氣瓶大約只要幾百邁高就可以裝下整個大氣層。如果我們想進一步壓縮空氣，可以把它們液化。空氣的組成部分大多是氮氣和氧氣。如果充分冷卻的話，空氣可以液化成與水密度相近的液體。

如果我們把整個大氣層液化——雖然我個人覺得我們不太應該——可以想像我們大概可以把它裝在地表某處。我們只要移除一片表層地殼，露出高溫的岩漿和高壓的岩石層，然後想辦法把這些都封起來，並且要保持低溫，這樣才不會把我們的儲氣罐融化掉。

這項挖掘工程基本上是不可能的任務。但是假如你有辦法解決了數不過來的工程問題，原則上你可以把整個液化的地球大氣層裝進8千米深、開口有德克薩斯州那麼大(69.6萬平方公里)的坑裡。

儘管你可能不會去想用那個地方。

本文譯自 XKCD，由譯者 YC 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！