如果声速只有 1m/s，会是怎样一副场景？ 第1页

为了合理推测音速降到 1 m/s 会发生什么，我们不妨先分析使音速降低的机制是什么。

声速的公式是：

其中

是气压，

是空气密度。假设空气是理想气体

（另外简单考虑声波的传播是等温过程（其实是绝热过程））

则气压与密度是下面这个关系

R是常数，值为

所以空气中声速的公式为

也就是说，在理想气体的条件下，为了达到1 m/s 的声速，材料的 沸点与分子量的比值 应该小于0.5890 [K*mol/g].

这个两变量函数画成二维图是下面这样的，坐标值代表对声速取10的对数。即如果声速值是1000 m/s，则在图中取为3对应的颜色.

黄色的小点就是我们所在的大气了。

图中小黄点对应的数据是：

分子量：29，气温：300K， 声速的对数对应的颜色尺：log10(340)～2.53

那么如果想让声速降到 1 m/s，也就是

我们从公式看，有三个选项：

1.降低温度

2.更低的玻尔兹曼常数
2.将大气替换成摩尔质量更高的气体

先走第一条路，保持现有的大气摩尔质量不变（约 29 [g/mol]）

经过计算，气温需要降低到：0.0025K, 也就是2.5 mK

什么概念呢？在一个大气压下

氧气的液化温度是：90.2 K (-183 ℃)

氮气的液化温度是：77.4 K (-195.8 ℃)

很可惜，这两货早就已经冻成冰了。

人类现在发现的其他一些常见物质画在上面这张图里长这样 [1]：

淡蓝色的就是可行的范围，很可惜，现有材料距离可行区域都有着一定的距离。

那是不是不有办法提供题主想要的脑洞了？？？！！

作为一个不服输的物理狗，

为了满足题主想要的脑洞，对不起亲爱的上帝，我们先拿R动刀子好了。

咱回到这个公式：

为了让声速从340 m/s 降低到 1m/s，我们需要把R，也就是玻尔兹曼常数k，降低到原来的 1/115600。

这会产生什么后果呢？

这会产生什么后果呢？

。

。

。

并没有任何卵后果

因为k在物理学中的唯一用途就是用来给温度定标（或者换句话说哦，用来设置分子平均能量与人类设定的“温度”之间的比值。）

考虑（三维空间中封闭系平衡态下的经典）单原子气体，单分子动能与开氏温标的关系是

所以，单纯改变k值就是重新选取了一种温度标记方式，这就意味着k与T (R与T) 的乘积是一定的，并不能改变物理世界的任何实质东西。。。

唯一的区别就是气象台将会预报“ 明天多云转晴，最高气温三千四百六十八万度…”，想想还有点小激动。

那么到底要怎样才能让音速实实在在地降到1m/s呢？

我们只有采用下面这个丧病的终极方案了：

强行构造一种在常温下下分子量极大，并且够保持气态 的气体

（致强迫症：还能强行维持其他所有表观物理性质，并且维持分子数密度随着高度的分布。而且注意，并不替换掉除了气态分子以外的物质内存在的氮氧元素）

那么第一种方案下，我们亲爱的空气的平均摩尔质量就会变成：

于此同时，空气的密度将变成：

没错，一立方米 149吨 的地球好空气～～

相比较一下，汞的密度是：13.6 [吨/m^3]

享受十倍汞密度的空气带来的奢华体验吧！阿西吧！

Ps: 对这个高密度低声速的反常识气体有疑问的童鞋可以尝试读下面这段话：

这里的气体呈现反直觉的高密度与低因素的组合，主要原因是我们在极端的条件下仍然使用了理想气体模型。这个模型主要有两个假设：

1.气体粒子的大小近似为0

2.气体粒子之间除了碰撞没有相互作用

2.气体粒子之间仅有能够维持热平衡的少量随机碰撞。

而通常的高密度物质通常具有很强的相互作用，这就是通常的高密度物质与这里的超重气体的主要区别。然而这个物体是不是气态和他到底重不重没有本质上的联系，除了He以外的惰性气体都比Li重多了，你啥时候看到Li因为轻就变成气体了？

在我们的假设下，可以由两个角度理解声速减慢的效应

1.在动能不变的情况下，质量增加导致热运动速度减慢，进而密度波的传递速度也随之大幅度减小。

2.我们都知道加速度与力除以质量有关。考虑质量大幅度增加10000倍，我们假设温度不变，也就是说，在动能一定的情况下Mv^2的值一定，而压强与Mv呈正比关系，所以当质量提升10000倍，速度减小100倍，最终的乘积动量仅提升了100倍。所以，增加了100倍的力除以增加了10000倍的质量，自然就让气体互相排斥时，加速度减小了100倍。

那么，这样的声速为 1m/s 的空气中，会出现什么现象呢？？？

1. 首先，由流体压强公式

压强与密度成正比，所以地表的压强会瞬间变成10^5倍大气压。

所有的物体都会被在一瞬间压成一个一个的渣渣组成的球。。。。（这开头画风不对啊）

2.别担心，你虽然死了，但故事还在继续呀～

在除了空气以外其他东西的密度都没有改变的情况下，一个55kg的人受到的浮力约为7500N [2]，大概是体重的十五倍，所以所有的人都会被大气浮起来，飘到大气中的某个高度，到底有多高呢？

来看看正常的大气密度分布图[3]

由于现在的大气密度上升了大约100000倍，可以看到现在水的密度对应的位置是80km左右。

所以，紧接着，所有的水与生命体（的残渣泡）都会被空气浮到到大概80km左右的位置。

其他的较重的，但是没与地面牢固相连的物体，大概也都会浮到50km左右的位置。

3. 紧接着，地表也该撑不住了。。。

因为全球大气原来的重量大约为[4]

5.1472*10^18 kg

所以我们的地球好大气的重量飙升到了

5.1472*10^24 kg

然而整个地球剩下的部分加一起只有

5.9742*10^24 kg [5]

于是乎效果就变成了这样：

极重的大气向内灌入地心，将熔岩与地块浮起，

由于岩石相比空气轻很多，所以随处可以见到大块大块的熔岩泡泡向上浮动～。

萌萌哒！

4. 在经过了漫长的运动与冷却，地球终于冷静了下来。

我们的空气（误）成为了新的地心。我们的新地球诞生了！

这时候地表的空气已经全部消失了，原来的水直接暴露在了真空环境。所以不要多久就会蒸发成新的大气辣！

地球上水的全部质量大概是 1.3600e+21 kg。质量远超过现在的大气质量总和。蒸发一小部分就可以维持平衡了。

但是，这个大气是很难能持续存在的，因为完全的水蒸气与水的动态平衡受温度敏感度是很大的（只要温度不是低到反人类就不会出现氧气液化的问题，但是水蒸气温度一不对立马就相变了）。所以极地会不断地积累水分冻结成冰。而其他的地区会没完没了得蒸发水分。所以最终地球上的所有水最终都会集中到两极，或者深埋于地下。

由于相比于地球的整体体积，空气所占的比率并不大（按照正常空气比率进行比较，实际上经过压缩之后体积应该更小），所以实际上的地球的半径也并不会增加太多。

所以从各个层面来看。。。地球看上去应该长得跟这货差不多：

细思恐极啊。。。。

[1] .张向宇.实用化学手册(第2版)

[2] 拿人的质量除以0.9倍水的密度（不要脸地）估算得到体积

[3] 薛大同.对地球大气密度随高度分布规律的讨论

[4] 地球表面积×单位面积压强/重力加速度估算得

[5]

（地球）

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