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2.醫(yī)院的輸液系統(tǒng)，一般藥瓶掛在比較高的位置，中間是調(diào)節(jié)流量的緩沖區(qū)，最低位置是輸液針頭，扎入血管。當(dāng)無意中降低了緩沖區(qū)的高度，會發(fā)現(xiàn)血液倒流進輸液管。

3.水槍抽水、醫(yī)院抽血，都是利用真空原理。觀察這些真空的制造過程。

梅樂芝經(jīng)理的科普文章（四）

初夏，微風(fēng)拂面，清爽宜人。山雨欲來風(fēng)滿樓，這時候風(fēng)就較大，可以感受到風(fēng)的力量。在沙塵暴肆虐的季節(jié)，吐魯番的風(fēng)飛沙走石，對人的生命構(gòu)成巨大威脅。這時候風(fēng)已經(jīng)成為一種主宰力量。

風(fēng)是空氣流動的效果，從宜人的微風(fēng)到暴虐的狂風(fēng)，差別僅僅是空氣流動的快慢。衡量快慢，我們引入速度這個指標，速度指標適合任意非靜止物體，目前我們是描述空氣流動的情況。速度就是一定時間內(nèi)空氣流動的距離。一般設(shè)為1秒，也可為1小時。如何體會速度快慢呢？人正常情況下的行走速度大約是1小時5公里，也就是1秒1.5米，寫作1.5m/s。騎自行車大約是5m/s，跑得最快的人大約10m/s。電動自行車可達15m/s（危險！），長途汽車在高速路上25m/s以上，動車50m/s以上，客機250m/s，軍用飛機可達1000m/s以上，航天火箭8000m/s。

描述風(fēng)速通常用蒲福風(fēng)級（beaufortscale），按強弱，將風(fēng)力劃為“0”至“12”，共13個等級。在20世紀50年代，風(fēng)級擴展到17級，共18個等級。和我們?nèi)粘Ｊ煜さ那闆r比較，可大致了解風(fēng)級。5級風(fēng)，風(fēng)速大約是10m/s，和人極限快跑的速度差不多。10級風(fēng)，速度大約是25m/s，和高速客車差不多。如果想要體驗一下大風(fēng)，高速公路上窗戶開個小縫，用鼻子感受一下，就知道這個10級風(fēng)的威力：人已經(jīng)無法呼吸！早期的飛機沒有密封艙，飛行員都是直接暴露在空氣中，可以肯定，這種飛機的速度不如現(xiàn)代的高速客車。在陸地上很難感受到10級以上的大風(fēng)。例外的情況是南極大陸，這里10級大風(fēng)是很溫和的情況。這里和其他地方不同，基本由冰覆蓋，大陸中心地勢高而冷，空氣密度大，導(dǎo)致風(fēng)是由中心向外吹，并且沒有地形阻撓降低風(fēng)速。極限情況超出了蒲福風(fēng)級的最大值，有記錄的最高風(fēng)速是100m/s。

液體流動和氣體流動有一定的相似性，地球上的液體主要是水（海水）。在海邊可以觀察海水的流動，平常速度很低，臺風(fēng)季節(jié)能看到海水的高速情況。但無法與空氣的高速比較。但水的密度遠遠大于空氣，因此破壞力也很大。一般主要考慮風(fēng)的因素是因為風(fēng)可以深入陸地，并且?guī)泶笥辏绊懛秶鷱V。而海浪僅僅對海邊有影響，除非出現(xiàn)大海嘯，影響范圍增加，破壞力巨大，也是必須提防的情況。一般天氣預(yù)報對臺風(fēng)進行密切跟蹤，預(yù)測破壞地區(qū)和力度，以做好防范準備。

在日常生活中，空氣和水的流動效果表現(xiàn)為多種形式。觀察小河，小河中的水看作水流，在河面寬廣的區(qū)域，水流緩慢，在河面狹窄的地方，水流快速。這是什么原因呢？無論河面寬窄，河水不會消失，那么河水的出水量不會變化。比如說1秒出水1噸。那么寬河面處，水量大，只能流得慢些，不然河水供應(yīng)不上。河面窄的地方，必須流的快些，不然水就溢出了。也就是說無論在河的那里，水的橫截面*水的流速是固定不變的，這個就是河的出水量。實際生活中有大量類似情況。

思考：

使用管道煤氣進行烹飪，在做飯高峰時期，比如晚飯，就發(fā)現(xiàn)煤氣量很小，氣量閥門即便開到最大，氣量也小。比如半夜做個宵夜，打開煤氣就發(fā)現(xiàn)氣量很充足。將煤氣使用情況和上述的河水流量對應(yīng)起來。

夏天天熱，空調(diào)使用很普遍。在最熱的時期，會出現(xiàn)分片停電現(xiàn)象。在冬天需要供暖時期，也會出現(xiàn)。原因何在？

咸海，曾經(jīng)是世界第四大湖泊。早在2000多年前，陳湯曾在附近斬殺匈奴郅支單于，并寫下“宜懸頭槁于蠻夷邸間，以示萬里，明犯強漢者，雖遠必誅”。咸海依賴阿姆河和錫爾河注入水，在兩河改道灌溉農(nóng)田后，開始萎縮。左右兩圖分別是1989年和2008年。與此類似的情況有，塔里木河及下游的羅布泊，黑河和下游的居延海，黃河及下游的海水倒灌。

杭州灣的錢塘江潮農(nóng)歷每月初一至初三、十五至十八出現(xiàn)，而農(nóng)歷八月十八因潮水最為壯觀，觀察地圖，為什么在這里出現(xiàn)大潮。

現(xiàn)在城市的高樓大廈越來越多，經(jīng)常可以見到街道兩邊高樓排成墻。整個城市平均風(fēng)速比郊區(qū)小，但在這些墻之間經(jīng)常有大風(fēng)。

風(fēng)經(jīng)常會帶起灰塵，當(dāng)然在植被覆蓋密集的地方?jīng)]有這個問題。若風(fēng)較大，小沙粒、石子都帶得起來。同樣水在流動時，也攜帶泥沙。這些攜帶了大量固態(tài)顆粒的流體，可極大地改變途徑環(huán)境。

雅丹地貌，或稱為風(fēng)蝕脊（yardang）是典型的風(fēng)蝕性地貌。“雅丹”在維吾爾語中的意思是“具有陡壁的小山包”。風(fēng)帶起的石粒，大粒的貼近地面，小粒的在空中，在石粒與山體碰撞中，山體下部往往遭受較強的剝蝕作用，并逐漸形成向里凹的形態(tài)。如果小山包上部的巖層比較松散，在重力作用下就容易垮塌形成陡壁，形成雅丹地貌，有些地貌外觀如同古城堡，俗稱魔鬼城。敦煌西北有雅丹國家地質(zhì)公園，準噶爾盆地東部也有類似地貌。事實上，沙漠地區(qū)或多或少都存在雅丹地貌，只是特征明顯與否。

水的密度比空氣大得多，對周圍環(huán)境的沖擊更大，更易改變地貌。河道都是水自然沖擊而成。水可以溶解氣體，溶解某些氣體后水具有一定的腐蝕能力，這也是改變地形地貌的巨大力量。

500萬年以前，現(xiàn)在非洲和歐洲之間的地中海完全干涸，成為一片鹽澤。而埃及的尼羅河依然奔騰，但曾經(jīng)的海面消失了，河水流入一個巨大的盆地。河水切割曾經(jīng)的海盆巖石，形成了1000多米深的河槽。當(dāng)?shù)刂泻Ｓ只謴?fù)與大西洋溝通時，這些河槽被泥沙填充。鉆探石油發(fā)現(xiàn)了這個曾經(jīng)的槽道，也進一步證明了地中海的歷史。

瀑布是河流形成的壯觀景象。像尼加拉瓜、伊瓜蘇、維多利亞、安赫爾瀑布，都是著名大瀑布，但這些瀑布不能永遠維持下去。刨去地質(zhì)變遷因素，瀑布的落水沖擊而下，對形成瀑布的斷崖底部慢慢進行侵蝕，導(dǎo)致斷崖逐漸后退。而水流本身又對崖口緩慢進行消減，瀑布的地形構(gòu)造在緩慢消失。

喀斯特地形，是以斯洛文尼亞地名命名的。以石灰?guī)r為主要構(gòu)成。水溶解二氧化碳后，產(chǎn)生輕微的腐蝕性，尤其對石灰?guī)r效果更明顯。在水流過喀斯特地形區(qū)域后，逐漸腐蝕水流路徑上的石灰?guī)r。形成溶洞、地下暗河等景觀。在中國，廣西、貴州、云南、四川都大量分布這喀斯特地形區(qū)域。在這些區(qū)域都是著名的風(fēng)景區(qū)。在地球形成早期，地表全是熔巖，石灰?guī)r無法存在。目前的石灰?guī)r都是生物的遺骸形成的。比如貝殼、珊瑚等。生物化石基本也以骨骼為主，其他組織分解太快，難以保持形成化石所需的時間之久。而骨骼含鈣量高，可當(dāng)半個巖石看待。我們的骨骼也含有大量鈣，君不見補鈣廣告那么多嗎？并且土法補鈣就是喝骨頭湯，體現(xiàn)吃啥補啥的樸素觀點。

海洋中的珊瑚蟲，骨骼主要成份為碳酸鈣。大量骨骼聚集物就是我們古代所說的珊瑚，尤以紅色為佳，還可入藥。珊瑚蟲的遺骸長期積累形成了大量的石灰?guī)r。現(xiàn)代空氣中二氧化碳含量增加，導(dǎo)致海水酸度增加，造成大量珊瑚蟲死亡，表現(xiàn)為珊瑚白化。

思考：

火星上有過去大洪水流下的痕跡。而如今尚未在火星找到液體水，在大洪水過去如此長久，火星上的風(fēng)還未能消除水流下的痕跡。有哪些可能的原因呢？

目前多數(shù)文明都有大洪水傳說。在北美發(fā)現(xiàn)史前的一次超級大洪水遺跡（最近一次冰河末期），形成的痕跡和火星大洪水的很類似。但這個只證明北美發(fā)生了。其他地區(qū)的大洪水如果存在的話，痕跡呢？

雅魯藏布大峽谷和科羅拉多大峽谷，都是世界上壯觀的峽谷。河流經(jīng)過長時間沖刷，造就了這樣地質(zhì)奇觀。那么這些峽谷最深可達到什么程度呢？

近年來沙塵暴在中國經(jīng)常出現(xiàn)，遮天蔽日。但都是地球局部情況。歷史上美國上世紀三十年代出現(xiàn)過黑風(fēng)暴，上世紀六十年代蘇聯(lián)時期蒙古西部也出現(xiàn)過。原因都是草原被破壞，在風(fēng)的作用下，土壤不同細粒按照大小不同分布在空中不同高度，被吹到其他地區(qū)。其中的細微粒（微米級別）可以上升到平流層（黃土高原就是風(fēng)吹來蒙古高原上的細土堆積而成）。上世紀海灣戰(zhàn)爭后科威特的油井被點燃，燃燒的黑煙微粒進入平流層蔓延至北美。幾年前冰島火山噴發(fā)，大量火山塵進入平流層，導(dǎo)致歐洲航班停飛。在地球歷史上出現(xiàn)過多次全球沙塵暴，是由小行星撞地球或大規(guī)模火山造成。最近一次是6000萬年前，促使了恐龍的滅絕，為我們登場提供了空間。人類的活動加速了地球的物種毀滅因素，消除了生物生存空間。是否補償物種創(chuàng)造因素？轉(zhuǎn)基因算不算呢？切諾貝利遺跡？

地球是自西向東自轉(zhuǎn)，對海洋和大氣帶來影響。從太陽到木星，自轉(zhuǎn)都給星球表面帶來固定方式的影響，這是宇宙的普遍現(xiàn)象。最容易觀察到自轉(zhuǎn)情況就是太陽黑子和木星大紅斑在星球表面的移動。

海水和大氣，受自轉(zhuǎn)影響，在北半球和南半球表現(xiàn)出不同的效果，整體上按照赤道對稱，陸地的影響，改變了一些細節(jié)。在赤道附近，海水流動形成的洋流是自東向西。遇到陸地后向高緯度地區(qū)流動，最后形成環(huán)流。整體上北半球是順時針環(huán)流，南半球是逆時針環(huán)流。

為什么一定是這樣的效果，而不是相反的結(jié)果。地球自轉(zhuǎn)一周，在赤道上某點移動的距離為赤道的周長。在北半球上某點，假設(shè)為北緯60度的某一點，移動了多長的距離呢？如圖4.1示，從北極上空看地球，可以很明顯地看到，北緯60度上點在地球自轉(zhuǎn)一周時，移動了一個圓，但這個圓的直徑是赤道圓的一半。那么移動距離就為為赤道上的一半。地球自轉(zhuǎn)一周24小時，赤道上點移動到距離最大，越離開赤道，移動距離就越短。北緯60度移動距離是赤道的一半。而北極點則完全不移動。距離除以時間就是速度，將這些值換算為速度可以很明確地知道不同緯度的移動速度。

假設(shè)赤道的速度為1，則北緯60度的速度為0.5。如圖4.2示，赤道上有兩點，四角星點和五角星點，北緯60度上有一點，標為四角星點。地球自轉(zhuǎn)了2.5小時。則赤道和北緯60度的四角星點移動如圖所示。把赤道上的五角星點移動到北緯60度上，速度依然為1，則五角星點在北緯60度上移動的距離就是北緯60度四角星點移動距離2倍。如果地球不自轉(zhuǎn)，赤道的五角星點向北極移動到北緯60度后和本地四角星點重合，但由于自轉(zhuǎn)，五角星點跑到四角星點前面了。從直觀的角度看，就是五角星移動的路線向右偏轉(zhuǎn)了。

同樣，北緯60度的點移到赤道，則落后于地球不自轉(zhuǎn)時本身應(yīng)達到地點。同樣是路線向右偏轉(zhuǎn)。當(dāng)赤道點向南極移動時，則路線向左偏轉(zhuǎn)。總結(jié)一下就是：在北半球，任何物體移動，由于地球自轉(zhuǎn)的影響，其路徑都向右偏移。在南半球，任何物體移動，路線向左偏移。注意：當(dāng)移動方向是某個特定方向時，這個規(guī)律失效。閉上眼睛，思考一下這個方向指向何處？

回到地球的洋流，地球洋流由于受地形影響，被迫向兩極移動，在北半球部分自然就形成了順時針環(huán)流，南半球則為逆時針環(huán)流。如果沒有地形影響，那么洋流就一直繞自轉(zhuǎn)軸環(huán)流。南極洲北部的海域沒有任何大陸阻隔，形成了西方漂流。在地球局部，由于海水密度不同、洋流補償?shù)纫蛩兀瑫?dǎo)致其他方式的局部洋流。同樣在太陽和木星表面上，不存在大陸問題，都是氣流，因此全是繞自轉(zhuǎn)軸環(huán)行的。右圖可清晰看到木星的環(huán)流，不同的緯度形成不同顏色和結(jié)構(gòu)的環(huán)流層，全部逆自轉(zhuǎn)方向移動。觀察太陽的環(huán)流是依靠太陽黑子的移動，不如木星清晰明了。

大氣在不同緯度的移動路徑，和洋流類似。但大氣還存在強烈的上下對流，形成與洋流截然不同的大氣環(huán)流。這對調(diào)節(jié)地球氣候至關(guān)重要。在公元1世紀開始的海上貿(mào)易，從中國到阿拉伯地區(qū)，就是利用從赤道到北緯30區(qū)域的季風(fēng)進行。每隔半年季風(fēng)轉(zhuǎn)向，使得貨船來回都節(jié)省時間。由于季風(fēng)準時，稱之為信風(fēng)，又名貿(mào)易風(fēng)。仔細觀察可發(fā)現(xiàn)，季風(fēng)的路徑同樣滿足洋流的規(guī)律。現(xiàn)在把這種自轉(zhuǎn)帶來的偏移力稱為科里奧利力，一個意大利人的名字。注意，第一：不是餅干。第二：這個力不是真正存在的，只是等效出來的。

思考：

廚房的排水孔，在排水時經(jīng)常形成旋渦結(jié)構(gòu)，這個旋渦是左旋？右旋？或都有可能？這里能用科里奧利力解釋嗎？

颶風(fēng)，帶有強烈破壞作用的熱帶氣旋。中心氣壓低，周圍的氣流補充進來，使用科里奧利力分析，北半球的氣旋旋轉(zhuǎn)方向是順時針？還是逆時針？天氣預(yù)報出現(xiàn)衛(wèi)星云圖，若有氣旋，根據(jù)形狀，馬上就可以判斷出發(fā)生在北半球或南半球。

在北半球的夏天，熱帶上升的暖氣流向南北方向漂流，到在北緯30附近下降，形成多個高氣壓包，持續(xù)范圍3000公里以上，那么此氣包的旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)該是什么？這個會是季風(fēng)形成的原因嗎？

觀察地球，發(fā)現(xiàn)北緯30區(qū)域，沙漠密集。但中國長江流域卻是糧倉。美國中南、東南部由于墨西哥灣和大西洋供濕才免遭涂炭。若無青藏高原，沙漠會延伸到哪里？

馬尼拉大帆船，從地理和經(jīng)濟因素來分析（看過加勒比海盜么？德雷克海峽，以海盜船長的名字命名），為何不繞行南美回西班牙？額外的情況，玉米、西紅柿、土豆、番薯隨這條航線引入中國，這些新物種經(jīng)過長時間熟悉后大規(guī)模種植。早幾十年的話，大約明朝可能堅持住了。晚百年，就沒盛世了。事實上，美洲的這些物種耐寒、耐旱，產(chǎn)量大，對土地要求低。諸如羊駝、水豚等動物飼養(yǎng)的性價比很高。其他如美洲辣椒、煙草、橡膠、向日葵也都是美洲的貢獻。

衛(wèi)星發(fā)射基地，都盡可能靠近赤道。為什么？除此之外，還要考慮基地的氣候因素，比如經(jīng)常下雨，或多云天氣就不宜建立基地。此外還要考慮安全因素，防止敵對國家破壞等等。俄羅斯、中國、美國、歐洲、日本，觀察這些國家和地區(qū)的航天基地的位置。

2011年，日本大地震造成核電站泄漏，大量輻射物質(zhì)進入海洋和大氣。那么這些危險物質(zhì)是否會擴散到中國？如果存在，以何種方式進入？

洋流的最大作用是熱交換，改變了沿途的氣候。墨西哥暖流和黑潮，是世界最大的兩只暖流。改變大西洋北部和太平洋西北部氣候，使得冰島、格陵蘭島（維京早期至小冰河時期）適宜人類居住，海參崴和摩爾曼斯克成為不凍港。我們討論的這些洋流，海水厚度大約是500米1000米，是海水表層的行為。事實上海水存在大范圍的上下對流行為。在北極附近的海水，溫度就在冰點，大量海水結(jié)冰，海水鹽度提高，并且溫度已是海水的最低溫度，密度增加。海水開始下沉至洋底，帶來大量氧氣。這股下降流開始蔓延，進入太平洋，環(huán)繞地球。最終在某處受地形和溫度影響，形成上升流，形成周期長為1000年的海洋上下對流。同樣情況在南極周圍的海域出現(xiàn)，這些下沉寒流在大洋底部蔓延，溫度基本恒定。這對深海生物是至關(guān)重要的，不然深海將沒有氧氣補充，海洋物種多數(shù)都得滅絕。在二疊紀末期，海洋曾經(jīng)失去這種上下對流，導(dǎo)致海洋中90%至95%的海洋生物滅絕。這段時期的巖石沉積中，可觀察到一段黑色沉積。都是生物死亡后沉積效果（去四川瓦屋山時，先參觀山下的博物館，里面有介紹二疊紀時期。在登山路途中觀察黑色沉積）。陸地上存在大量靜水湖泊，缺乏水交換。這種湖泊中深度超過20米左右，水顏色就變?yōu)榉奂t色。因為缺乏氧氣，生活中這里的都是厭氧細菌，顏色就是粉紅色。人體的大腸充滿了細菌，占大腸物質(zhì)的三分之一。這些細菌也是厭氧類型。如何驗證這一點？（土豆削皮、蘋果削皮后，放置一會后變顏色）

智利的阿塔卡馬沙漠，是世界上最干旱的地區(qū)，同類型的區(qū)域，非洲納米比亞沙漠、澳大利亞西部沙漠、美國西南部和墨西哥西北部的沙漠，都無法比擬。阿塔卡馬沙漠西比鄰智利寒流，東有安第斯山脈。寒流和焚風(fēng)的效果疊加，導(dǎo)致多年都不下雨。

在鳥類出現(xiàn)以前，空中存在可以飛行的恐龍和爬行類動物，在這些空中巨獸占據(jù)天空之前，昆蟲飛行的身影充斥著森林和草原。人類也有飛向天空的夢想。墨子里面記載公輸班曾經(jīng)制造了木鵲，在空中飛翔了多日都不落地，估計是最早的滑翔機或風(fēng)箏。明朝有個萬戶的人，使用煙花發(fā)射方法升空，最后月球上一個環(huán)形山以他的名字命名。但此人很可能不存在。公輸班和萬戶，無論事跡真假，是人類升空的思維試驗和愿望。

在跑步時，如果迎面還刮大風(fēng)，會覺得跑得吃力。可以想象，如果風(fēng)足夠大，人都可以刮跑，比如龍卷風(fēng)。說明只要風(fēng)速足夠大，就產(chǎn)生足夠的力。而放風(fēng)箏時，要有大風(fēng)。風(fēng)箏在空中一定是斜著的，風(fēng)吹在箏面上，給風(fēng)箏斜向上的力，足以抵消風(fēng)箏的重力。而風(fēng)箏繩子的作用是調(diào)整風(fēng)箏的受風(fēng)面的傾斜方向，實質(zhì)是調(diào)整風(fēng)箏的受力方向，保證風(fēng)力一直可以抵消重力，繩子放到盡頭后風(fēng)箏就維持在空中。如果繩子斷了，則風(fēng)箏順風(fēng)而行，風(fēng)箏受力變小，并且方向不受控制，很快就掉下來了。

風(fēng)箏一種可行的升空手段，甚至公輸班的那個木鵲也可能是風(fēng)箏，可惜不能滿足人類上天空的夢想。但風(fēng)可以帶來抵消重力的作用得到驗證，萊特兄弟終于在內(nèi)燃機時代升空了，但并不是風(fēng)箏升空的方法。

成語涇渭分明原指關(guān)中的渭河和涇河匯合時，渭水渾濁涇水清澈，雖然兩河交匯，但水流尚未混合，保持各自流動。這時候可以觀察水流速不同對兩條河流帶來影響。兩河匯合后，河水從側(cè)面給對方的壓力相等，保證自身水流的完整性。因每條河的水流量不變，如果其中一條河流速變快，則此河水流的橫截面就變小，從兩河的整體看，就是流速快的河面變窄，流速慢的河面變寬。按照相互給對方的壓力這個角度而言，則是流速快的河流對側(cè)面壓力減小，流速慢的河流對側(cè)面壓力增加。這個效應(yīng)以瑞士人伯努利的名字命名。可以想象，在兩河的分界面上放置大片金屬薄板，則板朝流速快的水流方向移動。

現(xiàn)在我們將金屬板水平放置，迎面刮來大風(fēng)，正常情況下，板的上方和下方空氣流速相同，沒有任何變化。如果我們改變金屬板的形狀，使得上方流速大于下方，那么整個氣流就對金屬板產(chǎn)生向上的力。如果風(fēng)速足夠，此力可以大到抵消金屬板本身重力。一般情況下，風(fēng)速有限，為了制造高速風(fēng)，我們讓金屬板向前快速移動，效果與金屬板不動迎面刮大風(fēng)相同。這就是飛機升空的原理。