当人类实现登月计划时,我们可以肯定地讲:人类是能登上月球的。实际上在很久以前,人类就想象出了很多有趣的登月方式,而许多富于想象力的文学作品也涉及了登月旅行的内容。然而在古老的年代,人类并不了解月球的真实面目,所以把月球看成像印度和埃塞俄比亚一样遥远的地方。地理
据记载,第一部描述登月旅行的小说是古希腊作家卢森大约在165年创作的。小说的主人公利用一对鸟的翅膀飞上了月球。1532 年意大利诗人路德维可·阿里奥斯托写了一部伟大著作,题名为《奥兰多·弗瑞奥索》,其中的主人公是坐着《圣经》故事中的预言家伊里詹所乘坐的那种战车到达月球的。而约翰内斯·开普勒则是使他的主人公在梦中登上月球的,在这个故事中开普勒第一次真实描述了月球的特征,书中描写月球的白天和黑夜相当于地球上的两周。
自从伽利略利用望远镜更细致地观测了外部空间,开阔了人类的视野后,到月球去旅行也就更为人所关注了。英国作家费朗希斯·古德温所著的《月球人》在其逝世后的1638 年出版。这本书中的主人公是乘坐由几只巨鸟牵引的车到达月球的。不难看出,所有这些虚构的故事都是假定地球和月球之间充满了空气,在那个时代,这种假设被认为是理所当然的。地球上,包括山脉顶端到处都充满了空气,这种现象是不是无止境地向外部空间无限伸展呢?直到1643 年人们才发现地球上的空气并
不是无限扩展和弥漫的。那么人们是怎样发现这一现象的呢?水能从低处抽到高处,而抽到10 米高时,就不能再往高处抽了。伽利略对这一现象感到迷惑不解,于是在1643 年要求他的学生、意大利物理学家伊万格尼斯塔·托里拆利对这一问题进行深入研究。托里拆利认为这种现象好像是由于伸到水下的泵的空心管中的空气被吸出后形成真空造成的。当一部分空气从管中被吸出后,外界空气就
会给井水施加压力,并把水压进空心管中。当泵继续工作时就会有更多的空气被吸出空心管,空心管中的水就被越压越高。当水柱达到10 米高这个限度时,水柱也产生了一个向下的压力。一方面空气给井水液面以一定的压力,同时泵的空心管中的水柱也对井水产生一定的压力,只有在这两种压力相等的条件下才能使水柱不再升高。
为了检验这个理论托里拆利利用水银进行了实验。由于水银的密度约是水的密度的13.6 倍,所以如果水银柱与水柱高度相等时,水银柱产生的压力是水柱压力的13.6 倍。如果空气的压力能压起10 米高的水柱,它也应该能托起0.76 米的水银柱。托里拆利将1.2 米长的试管装满了水银,堵住试管开口倒置在水银槽中。当拿掉试管开口处的活塞后,水银柱开始流出试管,但并没有全部流出,而是在试管内剩下了0.76 米高的水银柱。显然水银柱向下的压力与空气的压力平衡了。
这一现象首先说明了空气是有重量的,它并非是无质量的蒸气,而是一种实实在在的物质,实实在在的能充满每个角落的微小物质,它是不容忽视的。其次,空气柱能托起0.76 米的水银柱这个事实说明大气压是有限的,通过这个空气柱的高度和这个柱中的空气质量可精确计算出空气的密度为0.0013 克/立方厘米,它的密度仅为水的密度的1/77。如果大气层的空气密度都是均匀的,那么大气层就仅有8 公里厚了。
正如事实表明的,大气层中不同高度的空气密度是不相同的。大气
层上面的空气对低层的空气产生压力,由于空气比岩石容易压缩,所以
低处空气的密度要比高处空气的密度高得多。这一事实后来被法国物理
学家布雷兹·达斯科证实了。1648 年,他带着试管和水银在半山腰进行
实验。当地到达1 英里高度时,水银柱的高度应该是海平线测出的高度
的4/5 倍(0.61 米)。但实际测到的水银的高度比预想的偏低,只是偏
低的幅度并不很大。当到达海拔较高的地方,空气就变得更稀薄了,而
且越高这一变化越厉害。所以大气层比当时人们想象的要厚得多。
本文标题:我们能登上月球吗?
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