把大气装起来

整个想法说起来还是很简单的：在地表挖一个洞，洞里就会填充进空气。（从洞里挖出来的土会占据空气的位置，这样一来，这个洞就会对附近的空气产生一定的影响。虽然一开始这种影响很微弱，但随着洞越挖越深，土越堆越高，影响就会越来越明显。所以坚持挖吧！）如果你挖的这个洞足够大，就会有大量空气填充进去，这样一来，洞外的空气就不足以维持人类的呼吸了。（要使海平面附近的空气稀薄到不足以维持人类生命，至少要移除65%的大气。）很奇怪，地球上最高的点恰巧与人类能存活的海拔极限相等。不过，这很可能只是个巧合。

大气的确切总量是很难定义的，因为海拔越高，空氣越稀薄，而且大气没有确定的边界。如果你将整个地球大气压缩成均匀的地表空气的密度，其厚度大约为10千米，体积为40亿立方千米。40亿立方千米的空气可以填充一个1600千米高的立方体，这大约等于地球内核的体积。这样，我们就有了关于这个洞的规模的大致印象。

挖一个这么大的洞是一项很大的挑战。如果这个洞的直径相当于马萨诸塞州大小，它的深度需要超过地球直径，才能装得下大气压下的整个地球大气。如果洞的直径有整个美国那么大，深度也要达到400千米，还是远远超过我们能挖到的深度。假如你真的想把整个美国挖成一个洞，无论挖多浅，美国人大概都会冲你大吼的。

但请稍等！气压是随高度变化而变化的。越向上升气压越低，当你在山上开车或是乘坐比较高的厢式电梯时，会感到耳朵胀痛，这就是在提醒你这一事实。相反，越向下气压越高，矿井里的气压肯定远远高于海平面位置的气压。

看起来，随着深度加深而逐渐增强的气压对填充我们挖的那个洞还是很有帮助的。压力可以压缩空气，这样一来，一个深深的洞就能够装下更多空气。但实际上这并不管用。

当你向着地球更深处进发时，岩石也越来越热。在理想气体定律下，压力压缩空气，而热量会使空气膨胀。在我们举的这个例子中，在地壳上的这个洞里，由于岩石热量而产生的膨胀，足以抵消较强压力对空气的压缩。有严谨的系统计算表明，温度梯度超过30℃/千米时，即使气压增强，也不会引起任何气体的压缩。如果温度变化比这还要快——这种情况一般出现在地壳较薄或是有火山的区域——时，即使气压在不断增强，空气的密度也会逐渐变小。

如果我们用别的方法压缩空气呢？

潜水艇携带的空气是体积被压缩到1/200的。潜水艇只能下潜几百千米，这样才能维持整个气压。如果想进一步压缩空气，我们可以将它液化。空气的主要成分是氧和氮。如果可以使空气降温至足够低，它会变为密度与水差不多的液体。

如果我们想将整个大气液化（我必须先声明我们不该这么做），完全可以在地面上完成。我们需要将地球表面的一块岩壳挖去，一条条岩浆暴露出来，我们一方面要想方设法把岩浆密封起来，还要设法降温，否则用来储存液态空气的储存罐早就被熔化了。

挖这样一个洞几乎是不可能完成的挑战。但如果你最终解决了这些数不清的工程问题，原则上讲，你就可以将整个液化了的地球大气装进一个约得克萨斯州大小的、8千米深的洞中去了。

尽管你可能不希望我们最终挑到得克萨斯州。