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來瓶木衛二的礦泉水

如果在木衛二和地球的海洋之間裝上一支虹吸管會發生什麼?木衛二的水會流下來嗎?(我們想要拿來賣!)——谷歌搜索工程師

水不會流下來。但是我喜歡你的主意!

虹吸是一個很有趣的現象。只要利用重力,憑著一根管子你就可以讓水越過障礙物到達另一端。你可以利用虹吸來吸干游泳池、給奇形怪狀的桶裝水或是惹出大麻煩……

虹吸作用的產生,主要是因為氣壓的變化。在我們著手解決木衛二的問題前,還是先複習一下虹吸的原理。

將一根管子裝滿水,然後倒掛起來,裡頭的水就會受到重力的作用,從管子兩側流出來。因為沒有空氣來填補,當水開始往下流時,管子中間就會形成真空。於是,兩側的水柱便形成了一側是真空,一側是空氣的情況,導致它們又被推回管內。

但是,事實上這種情況是不會發生的。因為氣壓會阻止真空的產生,然後水就會一直留在管子裡面(如果兩側的水能完美平衡的話)。

如果某一側的水位稍稍比另一側低一點,這一側的水就會比另一側產生更大的(向下的)力。兩側受力不平衡,管里的水就會流到水比較多的那一側。

為了使虹吸發揮作用,你需要在更高的一側不停地加水。只要加水側的水位比出水側的水位高,虹吸作用就會持續進行下去。

當水柱高度超過10.3632米時,氣壓再也無法支撐水自身的重力,水就會從兩端流出並且產生一個短暫的真空。也就是說,在地球上你無法使液體跨越10.3632米的高度差。在氣壓比較低的丹佛,高度限制變成了8.5344米。而從理論上來說,真空中虹吸則根本無法進行。

木衛二沒有什麼大氣層,所以什麼東西都虹吸不了,通常情況下你不能把一顆行星上的水吸走。由於水的密度比空氣大,幾公里高的空氣柱跟10.3632米高的水柱所產生的壓力大小相差無幾。只要液體上方的物質比自己密度更低,你就不能利用這個物質產生的壓力來把下面的液體虹吸到更高的地方。

就算你有很多能量,把木衛二的水抽到地球上還是得費不少功夫。木衛二的引力比地球低得多,理論上把上面的東西拿起來不用花多少力氣,但仍然很有難度。「脫離木衛二的重力井」所需的能量相當於「攀爬至地球表面209公里的高處」。(地球的重力井大概是6379公里深,請參閱漫畫的講解)

當你把水運離木衛二之後,你還得把它們運離木星的重力井——這口井可是深得多呢!然後你還得計算好軌道,好讓這些水能投射到地球上。整個過程所消耗的能量,相當於你把地球上的水抬到2500公里的高處。

如果你能在木衛二上讓水以7km/s的速度發射出去,水就能抵達地球。因為木衛二沒有大氣層,所以你不需要火箭幫助爬升至太空,而可以用更簡單的裝置,例如電磁炮,把水發射出去。

當水接近地球時,大氣層會減慢它的速度,然後你就可以把這些「木衛二礦泉水」送給客戶了。

經過這麼一分析,你的計劃可能聽起來既不現實又不可行,而且還毫無意義。水在木衛二上也還是水,只要你能成功凈化,它跟地球上的水也沒什麼兩樣。不過話說回來,我們有時也會幹出把斐濟的水賣到全世界這種沒有意義的事……只要廣告打得好,說不定還是會有市場的。


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