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水是如何升上山顶的

时间:2023-02-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:他分析了水上升到山顶的两种解释。然而,列奥纳多·达·芬奇把烧炭放在容器的顶部,而不是内部,并绘制出相关的试验图。尽管有所不同,但他精确叙述了“是真空的作用使得水面升高,而不是热量”的原因。大气层也是如此,过多的水分呈现出白色,气温升高产生的少许水分,使大气层呈现出黑色或者黑蓝色,这足以确定大气层的颜色。

大英图书馆说明

这一页,可能是列奥纳多·达·芬奇最后写地球中水循环的问题。他分析了水上升到山顶的两种解释。水像进入多孔的海绵体那样被吸上去。在地球的溶洞中,水可能吸收太阳热量而蒸发形成水蒸气,和因为太阳热量形成地球上的白云极为相似。利用主流气候条件及温度差别,推导第二个论点,他最终否定了这一点。论证过程引导他做了蒸馏实验作为类比,这同里斯托罗·阿雷佐做的实验有一定的联系。同时,列奥纳多·达·芬奇建立了“地球中心产生的热量可以影响海平面变化”的理论。他想象出地球形状的玻璃蒸馏器,用来解释为何水的凝结是一个颠倒的过程。

接着列奥纳多·达·芬奇在蒸馏描述中设了一个谜。颠倒的长颈瓶图以及随后的试验,描述了在颠倒状容器内部的水面上放置烧炭所产生的结果。这一试验古老的版本,原本为亚历山大里亚的希罗[1]所描绘:燃烧消耗掉容器中的空气,水面升高。然而,列奥纳多·达·芬奇把烧炭放在容器的顶部,而不是内部,并绘制出相关的试验图。尽管有所不同,但他精确叙述了“是真空的作用使得水面升高,而不是热量”的原因。

他将特定的实验结果应用到实际生活中,并辩称在开阔的情况下,山体一侧必然有孔作为水的出口,使用热量从上部加热不能使水面上升,而只能将空气吸入:“而且假如有人想说服自己说‘水不是因为加热而上升’,那么可以在容器m上的p点钻个洞,你会发现无论上部热量如何,水面仍然保持原地不动。”

达·芬奇蒸馏器

达·芬奇蒸馏器

蒸馏器通过木炭进行加热,使得炉底的水被蒸发,水蒸气进入到左右两个玻璃器皿当中之后,遇冷凝结,成为水滴,然后水滴随着倒置的导管流出。达·芬奇的设计已经具备了完善的设计原理,事实上,在达·芬奇的设计之后,欧洲在19世纪才出现了真正的蒸馏器。

大气层的颜色

我认为,我们看到的大气层的蓝色不是大气本身的颜色,而是由水蒸气蒸发成极其细小、几乎感觉不到的微粒,然后它们吸收太阳光线,对比笼罩在其上的幽深黑暗的云层背景,产生的光芒。这种现象是可以观察到的,因为我自己见到过。任何从横亘在法国和意大利边境的阿尔卑斯山脉的顶峰蒙博索下来的人,都会有幸欣赏到这一景象。山下潺潺流淌着四条河流,各自流向不同的方向,几乎灌溉了整个欧洲,而且几乎没有任何山脉的底部能处在如此高的海拔上。

这座山的山顶如此雄伟高大,以至于几乎穿透所有的云层。那儿几乎不下雪,唯有冰雹降落。夏天的时候,云层在最高处徜徉,冰雹兀自堆积。如果没有云层在那儿云展云舒,那里可能早已成为层层冰雹累积起来的巨大冰山了。不过这种概率也是几百年难得一见。在七月的中旬,我看到过这厚厚的冰层。头顶的天空一片漆黑,照射在山上的阳光要比在山下平原上看到的阳光强烈得多。因为在山顶和太阳之间,仅有相对稀薄的大气。

对于大气的颜色,再举个例子。燃烧枯木,从烟窗冒出的烟,在黑暗的天空,用肉眼观察,显得特别蓝;但是随着烟雾缓缓升高,在隐隐发光的大气中,烟雾立即呈现出灰白色;这些烟雾很快消散,因为遥远的地方不再有黑色的背景。但是在隐隐发光的大气中却有。然而,如果燃烧绿色的新木,则不会呈现出蓝色。因为,当烟雾不再透明,烟雾中含有很多水分,于是便形成厚厚的云层,像固体一样,接纳一定的光线,出现明显的倒影。

大气层也是如此,过多的水分呈现出白色,气温升高产生的少许水分,使大气层呈现出黑色或者黑蓝色,这足以确定大气层的颜色。也可能有人会说,假如大气层本来的颜色为透明的蓝色,那么在肉眼和燃烧体之间,大气层越厚,就可能显示出越深的蓝色阴影。因为,通过蓝色或者天蓝色玻璃观察,玻璃厚度越大,观察到的颜色越深。

在这种条件下,大气层表现正好相反。当存在于眼睛和燃烧体之间的空气密度越大,则观察到的大气越白,这一现象在地平线处尤为明显。同样,存在于眼睛和燃烧体之间的空气密度越小,大气层反倒显得越蓝;即使我们站在低凹的平原上,根据我上面的叙述,大气因为颗粒吸收到太阳发光的光线,会呈现出蓝色。

我们还可以观察到,在黑暗的房间,灰尘颗粒和烟雾颗粒在通过墙缝射进暗室的阳光下的区别。一种看起来发灰,而另一种极其细小的颗粒烟雾,则呈现出一种特别漂亮别致的蓝色。观察远处绵延不断的大山阴暗的山阴,眼睛和山阴之间的大气显得特别蓝。群山受光部分,颜色和本身的颜色出入不大。但为了观察到这一现象最后的证据,应在观察板上涂上各种各样的颜色,包括一种非常漂亮的黑色,和一层薄薄透明的白色,透明的白色应该涂在所有颜色之上。然后不会看到白色的光泽,而是在黑色上呈现出一种非常漂亮的蓝色,然而白色应当涂抹得特别薄,而且必须研磨得特别细。

【注释】

[1]希罗(公元10—70年),古希腊数学家,居住于埃及托勒密王朝时期的亚历山大里亚,被认为是古代最伟大的实验家,曾发明了一种叫“汽转球”的蒸汽机。——编者注

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