黑夜中的畅想:夜空为什么是黑暗的?
by Shea on 12月 10, 2008
Ken Croswell 文 Shea 编译
版本信息:本文最初于2002年5月首次刊载于“火流星”网站,此版本为译者再编辑版。
有时,天文学中最简单的问题却是最难回答的……
太阳又下山了。玫瑰色的云在头顶上浮动,朱红与金黄又一次出现在地平线上。家里都点上了灯,餐桌上蜡烛隐隐作亮,在晚霞的映衬下,街边的路灯就像是项链上的珍珠闪闪发光。黄昏越来越暗,星星出现了,它们一如既往地出现在这墨黑的穹顶之上。但是为什么夜空是黑的呢?
这是一个简单的也许只有孩子才会问的问题,父母对此也许会不屑一顾,但是宇宙学家爱德华·哈里森(Edward Harrison)却花了几十年的时间来研究这个看似简单的问题。“许多年前我开始对夜空的黑暗之谜产生了兴趣,”在《夜的黑》(Darkness at Night)这本书中他写道,“我常常思考宇宙为什么没有充满光,即使在我解决了这一问题之后也是如此。这个古老的谜题仍旧萦绕在我周围。有时几个小时,有时几天,我会重新思考这个问题,为大自然的力量和精妙所深深打动。”
瓶中的宇宙:你厨房里的“黑洞”
by Shea on 12月 7, 2008
物理学家们经常借鉴其他领域的技术。但是从这些技术中你能获得些什么呢?实验桌上的简单实验能为早期宇宙提供新的见解吗?
信不信?你们家的厨房里就隐藏着司空见惯但却令人着迷的物理现象!当从龙头中流出的水打到洗碗池底部的时候,它会形成一个由水流组成的“圆盘”。水从上方缓缓地注入这个“水盘”,然后沿着径向流出。水流甚至还会形成一个波纹环,这个环中有着比水池中其他部分更多的湍流。在这个环以外,水池中充满了波动和漩涡;但是在这个环以内,由于水流过快使得外面的水波无法穿过,因此水池中这个环以外的其他信息无法进入这个环的内部。
天文学界长久以来的一个愿望就是重建黑洞周围的“视界”——一个有去无回的面。理论物理学家已经花了几十年的时间在计算视界周围的物理现象上,而天文学家则花了更长的时间和几十亿的美元想一窥视界究竟是个什么样子。然而,其他一些物理学家认为,通过研究水池中的水流,他们也许至少能提供这个问题的部分答案。
<!–break–>
Alexandra Witze 文 Shea 译
北极最大的冰盖当真正在不可逆转地消融吗?
当人们谈论灾难性的气候变化时,格陵兰就会浮现在大家的脑海中。如果有人将其形容为“转折点”,那是再恰如其分不过的事了。21世纪人类的命运将很大程度上取决于这个岛上的冰。如果这些冰完全融化,那么全球的海平面就会上升7米。格陵兰冰盖的消失是人类首当其冲要面对的潜在气候灾害。
Cornine Charbonnel、Suzanne Talon 文 Shea 译
与地球大气层中极为相似的波也许强烈地影响着太阳和其他恒星的结构。
为了在计算机中模拟一颗恒星,你必须要有能表述在引力作用下气体运动的方程组。你还必须要包括核反应,因为它们会释放出能量并且制造出比氢更重的元素。另外,无论是通过光子、电子或者是物质的运动,你还必须知道能量是如何在恒星内部传输的。最后,你还得让恒星转起来,以便产生内部的物质流动和化学元素分布。然后你会看到你的恒星开始演化,并且呈现出真正恒星所具有的主要观测特征,例如整体温度和光度。但是,你的恒星模型还存在问题。尤其是你无法描述太阳这样一颗我们再熟悉不过的慢自转恒星的内部结构,同时你也无法解释类太阳恒星表面的化学组成。那么,到底哪儿出了问题呢?
[图片说明]:太阳(左)和大质量恒星(右)内部结构的示意图。其中画有小漩涡的地方为对流区,在那里能量通过物质的大尺度运动来传递。而在辐射区,能量则通过光子来传递。红色代表快自转,蓝色代表慢自转。太阳的对流区会产生向内传播的重力波,而大质量恒星产生的重力波则会向外传播。但无论是哪种情况,在辐射区和对流区的边界都会形成一个剪切振荡层。
30年来科学家们一直坚信火星的土壤中不存在有机分子。美国宇航局的“凤凰”号探测器能推翻这个结论吗?
1976年夏天,人类的触角第一次触及到了另一颗行星的土壤。两个“海盗”号探测器从它们着陆的地点挖掘了土壤样本,并将这些样本倒入了从地球带来的分析设备中。在这些分析仪器中技术最先进的也许就是气相色谱-质谱联用分析仪(GC-MS)了,它被设计用来探测火星土壤中是否存在有机化合物的证据。在运转了几个月之后,它们什么也没有发现。自此“海盗”号由于其几乎毫无异议地证明了火星是一个不毛之地而被载入了史册,而其中气相色谱-质谱联用分析仪的探测数据起到了至关重要的作用。