《中國機(jī)長》跟真空有什么關(guān)系?

2019-11-17 安捷倫VPD 安捷倫真空

  最近大火的電影《中國機(jī)長》取材于一個(gè)真實(shí)故事:2018 年 5 月 14 日,川航 3U8633 航班在 9800 米高空,駕駛艙右側(cè)風(fēng)擋玻璃破損脫落。座艙釋壓,氧氣供應(yīng)緊迫,稍不留神,9 名機(jī)組人員與 119 名乘客都要粉身碎骨。世界級(jí)險(xiǎn)情面前,機(jī)組成員臨危不亂,果斷緊急下降,并最終令飛機(jī)安全備降,乘客無一傷亡。

《中國機(jī)長》跟真空有什么關(guān)系

飛機(jī)為什么要飛這么高

  地球周圍的大氣層在垂直方向上可以分為對(duì)流層、平流層、中間層、熱層和外層。其中對(duì)流層是最低的一層,和人類的關(guān)系最為密切。而大中型飛機(jī)除起飛和降落外,多是在平流層中飛行。這主要是因?yàn)椋浩搅鲗又写髿獯怪边\(yùn)動(dòng)很少,以平流運(yùn)動(dòng)為主,飛機(jī)在其中受力比較穩(wěn)定,乘坐比較舒適,飛機(jī)也更安全;平流層水汽和塵埃含量少,能見度很高,飛機(jī)飛行對(duì)地面的噪聲污染相對(duì)較小;飛鳥飛行的高度一般達(dá)不到平流層,可以避免機(jī)鳥相撞的事故。另外,高空中的氣壓比較低,同樣的速度空氣阻力就更小,這樣飛機(jī)飛行的時(shí)候就更省油。

為什么海拔高的地方氣壓低

  氣體的壓強(qiáng)是大量氣體分子頻繁地碰撞而產(chǎn)生的,大氣中空氣分子的頻繁碰撞便產(chǎn)生了氣壓。氣壓的大小一般隨高度升高按指數(shù)遞減,這是因?yàn)榈厍虻囊κ沟么髿饩奂诘孛嬷車x地越近,引力越強(qiáng),聚集的氣體也就越多, 因此氣體的壓強(qiáng)越大;而離地遠(yuǎn)的時(shí)候,引力相對(duì)較弱,氣體也就沒有那么密集,壓強(qiáng)也就小了。對(duì)于同一個(gè)地點(diǎn),海拔越低,氣壓就越高。在海拔不高的地面上,大氣壓強(qiáng)基本上是一個(gè)大氣壓;在低于海平面的地方(如很深的礦井),氣壓甚至?xí)哂谝粋(gè)大氣壓;隨著海拔越來越高,空氣越來越稀薄,氣壓也隨著越來越低。

萬米高空的氣壓相當(dāng)于多高的真空度

  物理學(xué)上對(duì)真空的定義是低于一個(gè)大氣壓的氣體狀態(tài)。民航客機(jī)巡航高度一般為 1 萬米上下,該海拔高度的大氣壓力大大低于海平面大氣壓 1013 mbar,所以相對(duì)于海平面附近的大氣壓,該高度的大氣屬于真空狀態(tài)。

  從下面表格可以知道,萬米高空的大氣壓力約為 264 mbar,其真空度可以表述為絕壓 264 mbar,或者相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為負(fù) 749 mbar,也可以說這個(gè)高度的真空度為 74%。

《中國機(jī)長》跟真空有什么關(guān)系

人體暴露在這個(gè)真空度下會(huì)有什么問題

  由于高空中溫度很低,并且飛機(jī)速度很快,飛行員會(huì)面臨凍傷的問題(想象一下,零下40度幾百公里的時(shí)速,穿短袖飆敞篷車)。當(dāng)然,凍傷需要一定的時(shí)間,而突然暴露在真空中所帶來的傷害則會(huì)來得非常快。

  首先,機(jī)倉突然釋壓會(huì)產(chǎn)生爆炸減壓效應(yīng)(類似爆米花),機(jī)艙內(nèi)部的人和物體會(huì)突然被吸出艙外;其次,機(jī)上人員突然暴露在 264 mbar真空中會(huì)造成瞬間缺氧,如果不能及時(shí)戴上氧氣面罩,將很快失去意識(shí);另外,壓力的突然變化還會(huì)造成身體腫脹,就像全身被拔了個(gè)火罐,嚴(yán)重的還會(huì)造成鼓膜破裂而失去聽力。