大气 万物的起源 新知文库 空气不只让我们呼吸 还发挥奇妙作用 沃克以生花妙笔写成这本著作 讲述发现气层祕密的人物事跡 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

沃尔克以生花妙笔写成这本著作，抽丝剥茧介绍地球层层大气，讲述发现气层秘密的人物事迹。一位浮夸的文艺复兴意大利人，发现空气出乎意料地沉重：好比卡内基音乐厅内所含空气，重达三万两千公斤。一位独眼特技飞行家，发现空中有一股飓风般强劲的空气洪流，在八公里高空汹涌奔腾。一位贫困美国农夫，用干草叉在谷仓门板上刻写方程式，构思出暴风回旋绕行的原因。一位用意良善却命运多舛的发明家，制造出奇妙的化学物质，结果险些把臭氧层给毁掉……

前言

上篇和暖覆盖的毯子

第一章一片空气汪洋

第二章空气的成分

第三章二氧化碳、生命和气候

第四章乘“风”飘荡

下篇庇佑万物的天空

第五章天空破洞的故事

第六章电离层：天空的反射镜

第七章最后的边疆

尾声

致谢

延伸阅读

加布里埃尔·沃克（Gabrielle Walker），是一位极富天才、多次获奖的科学作家，已经出版了四部科普作品。她是剑桥大学的化学博士，在BBC的多档新闻热点节目中担任嘉宾主持人，并担任《冰的秘密生活》（The secret Life of Ice）和《每一次呼吸》（Every Breath We Take）等多部BBC科学纪录片的策划人和片中解说人。她还是剑桥大学和普林斯顿大学的客座教员，也是《自然》杂志和《新科学家》杂志的特邀编辑。她居住在伦敦。

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呼吸纯氧肯定感觉很好，却不见得有益健康。普利斯特利本人就注意到，“在这种纯净空气中，蜡烛的火力、生机更旺”，因此里面潜藏警讯。“由于蜡烛在（氧气）里面远比在普通空气里面更快烧光，”他推论表示，“我们也可能，或许可以说是，太快活完，而且待在这种纯净空气里面，动物的力量耗竭得太快。”

他说得对，呼吸纯氧太久是有危险的。在洛杉矶酒吧吸个半小时并不会有任何坏处，不过倘若呼吸纯氧太久，肺部充满血液，几天之后就会死亡。这是基于氧气造福于我们的必要性质，也正是最大的风险所在。我们必须呼吸的氧气，本身就是一个特殊的能量释放者，我们需要氧气的反应性能，以使我们精力充沛活跃度日，然而就算我们呼吸普通空气，即使吸入的是稀释氧，仍然会为身体带来老化的风险。

氧气会造成损伤，也是人类分为两种性别的原因之一。我们体内的每颗细胞，都拥有一批细小的动力来源，称为线粒体，氧燃烧现象全都发生在这种胞器里面。线粒体是直接面对自由基一切损害的前线部队，因此必须有绝对保障，务使传给下一代时不受老化影响而受损。女性的卵子，在她出生时已经存于体内，而且基本上终其一生都不消耗丝毫能量。卵子的线粒体都以原始状态封存，预备留给孩子使用，因此卵子只静待受精，并不主动搜寻精子。

同时，当男性每次重新制造精子，新生的精子所含线粒体就会老化些许。精子还要消耗大量能量（燃烧氧）四处泳动，寻找静止的卵子。找到之后（这就是聪明之处）精子会立刻抛弃线粒体，像火箭抛弃燃料烧完的分节，所有胚胎再由母亲遗传取得全新的线粒体，于是老化进程只会在胎儿开始形成之后才启动。倘若人类只有一种性别，这种作用就无缘出现。因此男女浪漫恋情的烦忧（和喜悦），其实都是源自于氧气的小小化学作用。

氧气的教训显示，许多令人振奋的好事都有风险伴随而来。我们生龙活虎，精力旺盛，这种生活的各方层面，全都要付出惨痛的代价。为了拥有灵活的头脑、强健的身体和两种性别，也为了运动本身所需的动力，我们必须接受不可逃避的老化和死亡。你吸入的每口氧气，都为你带来值得活下去的万般理由，然而到头来，这却要以付出生命为代价。氧化学作用和人类的核心处境紧密相系。

这是个重要因素，丁铎尔曾注意到个中原因，由于水蒸气本身就是非常有效的温室气体，因此水汽流失会让大气进一步降温。换言之，二氧化碳的小幅变动就会导致气候明显变化。（这凸显了一个重要观点，可以解释二氧化碳的含量水平是如何影响地球气候的。许多人质疑指出，水蒸气才是构成温室暖化大气的主要元凶：就以吸收效能而论，二氧化碳远远屈居第二。不过，阿列纽斯正确指出，只需略微改动二氧化碳含量，便可以大幅改变水蒸气含量，从而助长全面冲击。二氧化碳就是以这种手法挥出重拳，威力远超出本身的体重等级。）

我们头上有50亿吨臭氧在空中飘浮，捕获能量较高的紫外线，不让它们向下射达地表。能量较低的紫外线，也就是我们的臭氧前线卫队放过的种类，对人类十分有益。这类紫外线能促进皮肤制造维生素D，帮助我们预防软骨病和其他骨科疾病、还让某些人晒出古铜肤色。不过倘若臭氧所捕获的射线种类获准通行，自由射向地表，它们便要带来严重危害。这类紫外线碰到任何东西都径行攻击。它们会减弱人类免疫系统；它们会引致皮肤癌和白内障；它们还会杀死藻类，而藻类正是海洋食物链的最根本一环。

我们的臭氧层发挥着高超保护效能，让我们安心度日，结果我们几乎都不曾察觉，上空区区几公里外便暗藏危机。臭氧层就像地雷阵：每有紫外线碰触一颗臭氧分子，这种三氧分子便会爆炸，射出其中一颗氧原子。而且这处地雷阵还不断重新布阵。爆炸弹片（一颗散逸氧原子和一个普通氧分子）能重新组合，臭氧就这样重获新生。

阴极射线就不同了。当伯克兰把一块磁体摆在邻近位置，阴极射线会掉转方向，改朝磁体两极射去。这让他产生一种构想。他把一块带磁性物体涂上荧光涂料，接着对准那块物体发射一束阴极射线。结果一如预期，无形的射线突然现身，片片光辉在磁体的北极和南极部位闪现舞动。那种光芒有点像是北极光。

几世纪以来，世人早就知道两极上空会闪现鬼魅般的光辉，在空中映现出绿、红和白色的鼓荡光帘。许多人都曾经试行解释这种发光现象，各家的说法光怪陆离多不胜数。然而，当伯克兰在实验室中，凝神注视真空管内的发光磁体，他便心知肚明，恐怕真相只会比那些说法更显得古怪。太阳不断向我们放射阴极射线光束。接着，地球本身的磁场，便捕提这些光束并导向两极，由那里的空气吸收射线能量，从而映现耀眼光辉。

伯克兰产生这项观念过后一年，英国科学家约瑟夫·约翰·汤姆逊（Joseph John Thomson）在1897年发现阴极射线其他更重要的现象。阴极射线根本不是射线，或起码并不是稳定移行的波动。其实那是种粒子束，其构成原料是成群的带负电纤细粒子一也就是如今我们所称的电子。

后来更证实这项发现重要无比。因为倘若伯克兰的见解正确，那就表示太阳正不断抛出电子，还可能连带向地球放射带正电的粒子。这种带电粒子正是我们见识过的可怕威胁：引人战栗的辐射，也是核爆所产生的产物。

书籍介绍

沃尔克以生花妙笔写成这本著作，抽丝剥茧介绍地球层层大气，讲述发现气层秘密的人物事迹。一位浮夸的文艺复兴意大利人，发现空气出乎意料地沉重：好比卡内基音乐厅内所含空气，重达三万两千公斤。一位独眼特技飞行家，发现空中有一股飓风般强劲的空气洪流，在八公里高空汹涌奔腾。一位贫困美国农夫，用干草叉在谷仓门板上刻写方程式，构思出暴风回旋绕行的原因。一位用意良善却命运多舛的发明家，制造出奇妙的化学物质，结果险些把臭氧层给毁掉……