台湾語（台湾で使われる繁体字の中国語） 我們住在空氣之海的海底!寶特瓶實驗揭開氣壓的真面目(給大人的高中物理複習帖)
我是科學訓練師桑子研。每一天，都是實驗！
突然問一下，你手邊現在有鉛筆嗎？如果有的話，來做個小實驗吧！用兩根食指從兩端夾住鉛筆，然後用力互相頂住。感覺如何呢？右手指和左手指，哪一邊比較痛？
只要想想「力平衡」和「作用力與反作用力定律」，就知道左右兩根手指受到的力一定是一模一樣的。可是，頂著鉛筆尖端的那根手指，卻痛得多，對吧？明明是同樣大的力，為什麼感覺差這麼多呢？答案就藏在一個支配著我們的生活，甚至整個宇宙運作的神奇概念裡，那就是壓力。
壓力公式：力的效果與面積的關係
答案很簡單，因為力全部集中在很小的面積上。想要正確比較力的效果，就得把面積統一起來看，於是壓力這個概念就誕生了。壓力指的是每1m^2面積上所受的力的大小。
P = F/S
（壓力 ＝ 力 ÷ 受力面積）
壓力的單位是Pa（帕斯卡）。我們就用剛才的鉛筆來算算看。假設手指施的力是0.1N（大約相當於10公克重），再來比較兩邊的面積。
左手指（平坦的那一面：0.5cm^2）：
P_左 = 20,000 Pa
右手指（尖尖的筆頭：0.01cm2）：
P_右 = 100,000 Pa
天啊，右手指承受的壓力竟然是左邊的50倍！難怪會痛得哇哇叫。
我們其實是住在「空氣之海」海底的深海魚！？
接下來，我們來聊聊更大規模的「壓力」。我們現在正沉在包覆地球、厚度超過150公里的大氣底部生活。就像住在海底的深海魚一樣，我們可以說是深大氣人。我們的頭頂上，堆著整整150公里高的氮氣、氧氣等空氣粒子。每一顆都很輕，但積少成多，重量可是驚人的。這份重量所產生的壓力，就是氣壓（大氣壓力）。地面上的平均氣壓大約是1,000hPa（百帕）。
「百」就是100倍的意思，所以這相當於100,000Pa。也就是說，每1m^2要承受10萬N（約10噸！）的力量。10萬N聽起來沒什麼概念對吧？
用牛奶盒（1公斤＝約10N）來比喻的話，就像你躺在地上，身上壓了1萬盒牛奶。光用想的就覺得快被壓扁了，但我們的身體會從內部往外頂回去，才能跟這股龐大的壓力保持平衡。
大氣壓力比你想像的還要強，甚至只用一張墊板，就能把整張桌子抬起來喔！
親眼見證看不見的「空氣之力」實驗
如果你心想「我才不相信自己被這麼大的力量壓著！」，那就來試試這個實驗吧。在空寶特瓶裡倒入少量熱水，搖一搖，讓瓶子裡充滿水蒸氣。接著把熱水倒掉，馬上把瓶蓋鎖緊，然後靜置一旁。大約一分鐘後……寶特瓶會突然喀啦喀啦地發出聲響，慘兮兮地被壓扁。
這是因為瓶內的水蒸氣冷卻後變回水，裡面變得接近真空，所以撐不住外面的氣壓（10萬Pa）而被壓扁了。氣壓就像一隻看不見的巨大怪獸，擁有驚人的力量。
為什麼到了山頂，洋芋片的袋子會鼓起來？
氣壓不只從上面壓下來，而是從四面八方推擠著我們。空氣和水這類「流體」，只要有縫隙就會鑽進去，努力把牆壁撐開。你去爬山的時候，有沒有看過帶上山的零食袋子變得脹鼓鼓的呢？
那是因為在地面（1,000hPa）密封的袋子，被帶到氣壓較低的山頂（例如970hPa）後，袋內往外推的力量，勝過了外面往內壓的力量，才會發生這種現象。
我之前去國立天文台「野邊山」的時候，也順便帶了洋芋片去。拿東京和野邊山的洋芋片袋子來比較一下……
你看，野邊山的袋子明顯鼓得多吧！
這是我帶到海拔2237公尺的北八岳坪庭時的樣子。
和壓力變小剛好相反，壓力變大的情況會怎麼樣呢？茨城縣自然博物館有個很有趣的展示，順便跟大家分享一下。那就是杯麵的容器會越縮越小。
才到水下200公尺，杯子就已經縮小了。
「浮力」的真面目，其實是水壓的團隊合作
最後，我們來揭開洗澡或游泳時感受到的浮力的真面目吧。很多人覺得浮力是「一進水裡身體就變輕的神祕力量」，但它其實也是壓力差造成的。水越深，上方壓著的水就越多，水壓也就越大。經過計算，只要潛入水下10公尺，增加的壓力就等於150公里高的空氣所造成的氣壓，也就是1,000hPa。可見水的密度有多大。
那麼，來看看水中的物體吧。水壓對物體「上表面」的壓力，一定比位置更深的「下表面」往上頂的水壓還要小。左右兩邊的力會互相抵消，但上下的差距會留下來，變成一股向上的力。這就是浮力的真面目。浮力不是什麼魔法，而是周圍的水一起合力把物體往上推，所形成的「水壓合力」。
空氣和水，是那麼理所當然地存在於我們身邊。但是在它們裡面，卻藏著由「面積」與「力」交織而成、充滿動感的驚人物理世界。下次握起鉛筆，或是打開洋芋片袋子的時候，請想起這股看不見的「壓力」喔！
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