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抵达南极是人类历史上一个重要的里程碑。伟大的极地探险家阿蒙森、斯科特、沙克尔顿等人都是传奇人物，讲述他们成败的图书记录了这个世界上最精彩的冒险故事。南极探险者需要面对的不仅仅是超乎想象的低温、食物短缺、咆哮的大海和衣物匮乏，就连伟大的理想气体定律也在跟他们作对。
南极洲腹地是一片气候干燥的高原，地面上覆盖着厚厚的冰层，但这里极少下雪。微弱的阳光几乎全都被白得刺眼的地面反射回去了，所以这里的温度最低可达-80℃。这里一片冷清。从原子层面上说，极地的大气几乎是凝滞的，因为气温太低，空气分子携带的能量少得可怜，运动速度自然也快不起来。高处的空气下沉到高原地表，又会被冰层偷走一部分热量，于是冷空气变得更冷。在同样的气压下，低温会使空气的体积缩小，变得致密。空气分子之间的距离也会拉近，运动速度更慢，更难抵挡周围空气的推力。南极的陆地海拔较高，向外延伸形成入海的斜坡，这些寒冷致密的空气会沿着斜坡不可抵挡地滑向大海，就像一道缓慢流动的气体瀑布，沿着巨大的山谷永不停歇地向着低处的大海奔流，速度越来越快。这就是南极洲的下降风，要是你想去南极点，那就得一路顶风前进。这真是大自然对探险者们开的最恶毒的玩笑。
很多地方都会出现下降风，下降风也不一定是冷风。在下降的过程中，凝滞的气体分子会有微弱的升温，这些微不足道的温暖可能造成戏剧性的结果。
2007年，我在圣迭戈的斯克里普斯海洋研究所（Scripps Institution of Oceanography）工作。作为一个北方人，我有些不习惯圣迭戈四季不变的灿烂阳光。不过，每天早上我都能在室外游泳池里游泳，所以我也没什么可抱怨的。这里的日落十分壮美。圣迭戈位于海滨，西面便是一览无余的太平洋，傍晚的天际线美得惊人。
但我仍想念四季分明的气候。圣迭戈的时间仿佛凝固了，身在此地就像生活在梦中。不过接下来，圣塔安娜风（Santa Ana winds）来了，圣迭戈温暖宜人的天气变得炎热干燥，令人浑身难受。每年秋天，圣塔安娜风总会准时到访，来自高海拔沙漠的风吹过加利福尼亚州的海岸，奔向大海。这其实也是一种下降风。但圣塔安娜风到达海面时，空气的温度比出发时要高得多。
我清晰地记得那一天，我们沿着I-5高速公路北上，远处是一条焚风奔流的巨大山谷，开车的是我当时的男朋友。我看到山谷底部云河蒸腾。“你闻到烟味儿了吗？”我问他。“别犯傻了。”他回答。
但是第二天一早我醒来时，整个世界都变了模样。肆虐的野火沿着山谷烧到了圣迭戈北面，空气中飘着烟尘。一处篝火在炎热干燥的天气里失去了控制，火借风势，一路烧向海边。我看到的那条云河其实是野火冒出的浓烟。去上班的人要么被打发回家了，要么围在一起听广播，担心着自己的房子。我们只能等待。地平线上一片朦胧，从太空都能看到的烟云遮蔽了视线，但日落美得惊心动魄。三天后，烟雾开始上升。我认识的一些人在大火中失去了家园。所有东西上都蒙着一层灰，卫生官员建议人们一周内不要进行户外锻炼。
高原上灼热的沙漠空气经过冷却，变得致密，于是沿着山坡向下流动，就像斯科特在南极洲遇到的大风一样。然而，引发火灾的气流不仅干燥，还有很高的温度。焚风在下降的过程中为什么会变得越来越热？这些能量到底来自哪里？答案依然藏在理想气体定律之中：焚风携带的空气有着恒定的质量，而且运动速度非常快，没有时间和周围的环境交换能量。致密气流一路下降，谷底原有的空气会对它产生压力，因为谷底的气压相对较高。物质会因受压而获得能量。
你不妨想象一下：一个气球朝着一团空气分子前进，有些分子会撞上气球，然后被弹开，它们的能量显然比撞在静止平面上的分子要高。圣塔安娜风携带的空气体积会缩小，因为它遭到了周围空气的挤压。这样的挤压让运动的空气分子得到了能量，风也变得越来越热。这个过程叫作绝热增温。每年圣塔安娜风到来的时候，加利福尼亚人总会格外警惕明火。干热的焚风夺了大气中的水分，一点火星都很容易引燃野火。风的热量不光来自加州的艳阳，还来自周围空气的推挤。只要空气分子的平均速度发生变化，它的温度就会随之改变。
从罐子里挤出发泡奶油的过程则与此相反。奶油喷出的瞬间，内部的空气立即膨胀，对外界产生推力、释放能量，最后冷却下来。喷射奶油罐的喷嘴摸起来总是凉的，那是因为流经喷嘴的空气接触到大气时释放了能量。
气压只是一种参数，用于衡量微小的分子撞击某个表面的力度。正常情况下，我们不会注意到气压的存在，因为这样的撞击是均匀的。如果我举起一张纸，它并不会凭空移动，因为纸的正反两面承受的气压相等。我们每个人都时时刻刻承受着空气产生的推力，但你几乎不会感觉到它的存在。人们花了很长时间才真正了解这种推力的大小，最后的答案有些出人意料。人们很容易认识到这个发现的重大意义，因为科学家采取了一种极为直观的演示方式。重要的科学实验通常和戏剧性的场面无关，但这个实验却拥有诸多吸引眼球的要素：马、悬念、令人震惊的结果，还有神圣罗马帝国皇帝的亲眼见证。