是水多,还是空气多?
很久之前,就有人估算过地球上水的数量了。据推测,水占了地球表面的四分之三左右(确切地说是72%),这些水体的总量约为12亿立方千米。按重量算的话,这些水差不多有12000000000亿吨。
这么庞大的数字自然是很难具体感受的。为了方便起见,我们还是用相对值来衡量水的数量吧。举例来说,我们先来确定1平方米的地表能摊上多大体积和多大重量的水。设想把所有的水均匀地倒在地表上,便能形成一个厚约2.33千米的水壳(地球的表面积约为5.1亿平方千米,用水的总量——12亿立方千米除以这个数字便是了)。这样算下来,1平方米的地面大约能摊上2350吨的水。
我们同样能针对大气的重量算出类似的数据。大气的最高层是不可知的,因为大气与无空气的空间之间根本没法划界(就连在高达数百千米的地方也能找到大气的痕迹,尽管那儿的大气成分已经与底部的不同了)。尽管如此,大气的重量还是非常清楚的。由气压计上的数据可知,大气对地面的压力约为每平方米10.5吨。跟全部水的数据比一下,我们便不得不承认,空气的重量大约只有水的1/225(2350∶10.5)。这也没什么好奇怪的,毕竟水的重量是空气的775倍。
我们不了解大气的上限在哪儿,也就不可能准确地算出空气与水的体积之比。不过,靠着重量上的数据,我们也能做一个假定的比较。假设1立方米空气重约1.29千克(760毫米汞柱与0℃的条件下),再假设大气的密度均一,那么其底部任意一块地方上的空气柱便可以看作一团密度均匀的空气(与大气最底端的情况一样),其高度相当于1立方米的空气柱的重量(每平方米10500千克)除以1.29千克得出的商。换句话说,假如整个大气的密度都是均一的,那么它的高度该有10500∶1.29=8140米,粗略地说就是8千米(见图1-3)。把这个数字同均匀倒在整个地球上的水层的厚度做个比较,我们便能得出结论:即使是在假设的条件下,大气的体积也差不多有全球各大洋外加所有水体的体积的3.5倍(8140∶2350)。
图1-3 假设地球是一个理想状态的球体,大气在0℃下保持均匀的密度,且与地表附近的大气密度相等,则水和空气的比例关系大致就是图上的样子。
大气虽然重量上不如水体,体积上却远远超过了后者。要是考虑到空气越往上就越稀薄,二者的真实差距还要比上面算出的大好多倍呢。