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第八章

144了解月球

月球是地球唯一的天然卫星。距地球384400km。半径1738km,相当于地球半径的0.27质量7.35×1022kg相当于地球的1/81.30。

一、月球的轨道运动

月球以椭园轨道绕地球运转。这个轨道平面在天球上截得的大园称“白道”。白道平面不重合于天赤道,也不平行于黄道面,而且空间位置不断变化。周期173日。

二、月球的自转

月球在绕地球公转的同时进行自转,周期27.32166日,正好是一个恒星月,所以我们看不见月球背面。这种现象我们称“同步自转”,几乎是卫星世界的普遍规律。一般认为是行星对卫星长期潮汐作用的结果。

天平动是一个很奇妙的现象,它使得我们得以看到59%的月面。主要有以下原因:

1、在椭园轨道的不同部分,自转速度与公转角速度不匹配。

2、白道与赤道的交角。

三、月球的物理状况

月面的地形主要有:

1、环形山。这个名字是伽利略起的。它是月面的显著特征,几乎布满了整个月面。最大的环形山是南极附近的贝利环行山,直径295千米,比海南岛还大一点。小的环行山甚至可能是一个几十厘米的坑洞。直径不小于1000米的大约有33000个。占月面表面积的7-10%。

有个日本学者1969年提出一个环形山分类法,分为克拉维型(古老的环形山,一般都面目全非,有的还山中有山),哥白尼型(年轻的环形山,常有“辐射纹”,内壁一般带有同心园状的段丘,中央一般有中央峰),阿基米德形(环壁较低,可能从哥白尼型演变而来),碗型和酒窝型(小型环形山,有的直径不到一米)。

2、月海。肉眼所见月面上的阴暗部分实际上是月面上的广阔平原。由于历史上的原因,这个名不副实的名称保留到了现在。已确定的月海有22个,此外还有些地形称为“月海”或“类月海”的。公认的22个绝大多数分布在月球正面。背面有3个,4个在边缘地区。在正面的月海面积略大于50%,其中最大的“风暴洋”面积越五百万平方公里,差不多九个法国的面积总和。

大多数月海大致呈圆形,椭圆形,且四周多为一些山脉封闭住,但也有一些海是连成一片的。除了“海”以外,还有五个地形与之类似的“湖”----梦湖、死湖、夏湖、秋湖、春湖,但有的湖比海还大,比如梦湖面积7万平方千米,比汽海等还大得多。

月海伸向陆地的部分称为“湾”和“沼”,都分布在正面。湾有五个:露湾、暑湾、中央湾、虹湾、眉月湾;沼有腐沼、疫沼、梦沼三个,其实沼和湾没什么区别。月海的地势一般较低,类似地球上的盆地,月海比月球平均水准面低1-2千米,个别最低的海如雨海的东南部甚至比周围低6000米。月面的返照率(一种量度反射太阳光本领的物理量)也比较低,因而看起来现得较黑。

3、月陆和山脉。月面上高出月海的地区称为月陆,它一般比月海水准面高2-3千米,由于它返照率高,因而看来比较明亮。在月球正面,月陆的面积大致与月海相等但在月球背面,月陆的面积要比月海大得多。从同位素测定知道月陆比月海古老得多,是月球上最古老的地形特征。

在月球上,除了犬牙交差的众多环形山外,也存在着一些与地球上相似的山脉。月球上的山脉常借用地球上的山脉名,如阿尔卑斯山脉,高加索山脉等等,其中最长的山脉为亚平宁山脉,绵延1000千米,但高度不过比月海水准面高三,四千米。

山脉上也有些峻岭山峰,过去对它们的高度估计偏高。现在认为大多数山峰高度与地球山峰高度相仿,最高的山峰(亦在月球南极附近)也不过9000米和8000米。月面上6000米以上的山峰有6个,5000-6000米20个,4000-5000米则有80个,1000米以上的有200个。月球上的山脉有一普遍特征:两边的坡度很不对称,向海的一边坡度甚大,有时为断崖状,另一侧则相当平缓。

除了山脉和山群外,月面上还有四座长达数百千米的峭壁悬崖。其中三座突出在月海中,这种峭壁也称“月堑”。

4、月面辐射纹。月面上还有一个主要特征是一些较“年轻”的环形山常带有美丽的“辐射纹”,这是一种以环形山为辐射点的向四面八方延伸的亮带,它几乎以笔直的方向穿过山系、月海和环形山。

辐射纹长度和亮度不一,最引人注目的是第谷环形山的辐射纹,最长的一条长1800千米,满月时尤为壮观。其次,哥白尼和开普勒两个环形山也有相当美丽的辐射纹。据统计,具有辐射纹的环形山有50个。

形成辐射纹的原因至今未有定论。实质上,它与环形山的形成理论密切联系。现在许多人都倾向于陨星撞击说,认为在没有大气和引力很小的月球上,陨星撞击可能使高温碎块飞得很远。而另外一些科学家认为不能排除火山的作用,火山爆发时的喷射也有可能形成四处飞散的辐射形状。

5、月谷。地球上有着许多著名的裂谷,如东非大裂谷。月面上也有这种构造----那些看来弯弯曲曲的黑色大裂缝即是月谷,它们有的绵延几百到上千千米,宽度从几千米到几十千米不等。

那些较宽的月谷大多出现在月陆上较平坦的地区,而那些较窄、较小的月谷(有时又称为月溪)则到处都有。最著名的月谷是在柏拉图环形山的东南连结雨海和冷海的阿尔卑斯大月谷,它把月面上的阿尔卑斯山拦腰截断,很是壮观。从太空拍得的照片估计,它长达130千米,宽10-12千米

1452028年以前的日食时间表

年月日类型最佳观测点

2003531环格陵兰岛

20031124全印度洋、南极洲

200549全环太平洋、南美洲北部

2005103环大西洋、非洲、印度洋

2006329全巴西、大西洋、非洲、土耳其、苏联

2006922环南美洲北部、大西洋、印度洋

200827环南极洲、太平洋

200881全加拿大、北冰洋、苏联、中国

2009126环大西洋、印度洋、印度尼西亚

2009722全印度、中国、太平洋

2010115环非洲、印度洋、缅甸、中国

2010712全太平洋、南美洲南部

2012521环中国、日本、太平洋、美国

20121114全澳大利亚、太平洋

2013510环澳大利亚、伊里安岛、太平洋

2013113全环大西洋、非洲

2014429环南极洲

2015320全大西洋、斯匹次卑尔根群岛、北冰洋

201639全印度尼西亚、太平洋

201691环大西洋、非洲、印度洋

2017226环太平洋、南美洲南部、大西洋、非洲南部

2017822全太平洋、美国、大西洋

201973全太平洋、南美洲

20191226环阿拉伯半岛、印度、印度尼西亚、太平洋

2020621环非洲、阿拉伯半岛、巴基斯坦、中国、太平洋

20201215全太平洋、南美洲南部、大西洋

2021610环北美洲东北部、北冰洋、苏联

2021124全大西洋、南极洲、太平洋

2023420全环印度洋、伊里安岛、太平洋

20231015环太平洋、北美洲南部、南美洲北部、大西洋

202449全太平洋、北美洲南部、大西洋

2024103环太平洋、南美洲极南部、大西洋

2026217环南极洲、印度洋

2026813全北冰洋、格陵兰岛、大西洋、欧洲极西部

202726环太平洋、南美洲极南部、大西洋

202782全大西洋、非洲极北部、亚洲极西南部、印度洋

2028126环太平洋、南美洲北部、大西洋、欧洲西部

2028722全印度洋、澳大利亚、太平洋

146恒星的一生是怎样的

恒星通常是在星际气体中诞生的。在宇宙中,当星际气体的密度增加到一定程度时,由于其内部引力的增长大于气体压力的增长,这团气体云就开始收缩。这样的倾向一开始,其自身引力使巨量物质的密度普遍增大。巨大质量的星际物质开始变得不稳定。这些巨量的星际气体与尘埃坍缩进行得越来越迅猛,开始分裂形成较小的云团,密度也增大了许多。这些较小的云团最终将各自成为一颗恒星。由于星际物质的质量通常非常巨大,通常在太阳的一万倍以上,所以恒星总是一下子一大批地降生。

如果有一团星际气体超过通常的星际物质(每立方厘米一个氢原子)的密度,达到每立方厘米已达六万个氢原子。开始时这团气体是透光的,发出的光热辐射不受周围物质的牵制,畅行无阻地传到外面。物质以自由落体的形式落到中心,在中心区积聚起来。本来质量均匀分布的一团物质,变成了越往里密度越大的气体球。随着密度的增大,中心附近的重力加速度越来越大,内部区域物质的运动速度的增长表现得最为突出。开始几乎所有的氢以分子的形式存在,气体的温度也很低,总不见升高,这是因为它仍然过于稀薄,一切辐射都能往外穿透,溃缩着的气体球受到的加热作用并不显著。经历几十万年后,中心区的密度逐渐变大,在那里,气体对于辐射来说变得不透明了。这时核心便开始升温,随着温度的上升,压力开始变大,坍缩逐渐停止。这个特密中心区的半径通常和木星轨道半径相近,而它所含的质量只及整个坍缩过程中涉及的全部物质的5%。物质不断落到内部的小核上,它带来的能量在物质撞击到核心上时又成为辐射而放出。与此同时,核心在不断缩小,并变得越来越热。

温度达到二千度左右时,氢分子开始分解成为原子。核心开始再度收缩,收缩时释放出的能量将把所有氢分子都分解为原子。这个新生的核心比今天的太阳稍大一些,不断向中心落下的外围物质最终都要落到这个核心上,一颗质量和太阳一样的恒星就要诞生了。

人们将这样的天体称为“原恒星”,它的辐射消耗主要由下落到它上面的物质的能量来补充。由于密度和温度在升高,原子渐渐地丢失了它们的外层电子。落下的气体和尘埃形成了厚厚的外壳,使光无法穿透。直至越来越多的下落物质和核心联成一体时,外壳才透光,发光的星体突然露出来。其余的云团物质还在不断向它落下,密度还在不断增大,内部温度也在上升。直至中心温度达到一千万度发生聚变。一颗原始的恒星诞生了。

在反抗引力的持久斗争中,恒星的主要武器是核能。它的核心就是一颗大核弹,在那里不断地爆炸。正是因为这种核动力能自我调节得几乎精确地与引力平衡,恒星才能在长达数十亿年的时间里保持稳定。

热核反应发生在极高温度的原子核之间,因而涉及物质的基本结构。在太阳这样的恒星中心,温度达到一千五百万开氏度,压强则为地球大气压的三千亿倍。在这样的条件下,不仅原子失去了所有电子而只剩下核,而且原子核的运动速度也是如此之高,以至于能够克服电排斥力而结合起来,这就是核聚变。

恒星是在氢分子云的中心产生的,因而主要由氢组成。氢是最简单的化学元素,它的原子核就是一个带正电荷的质子,还有一个带负电荷的电子绕核旋转。恒星内部的温度高到使所有电子都与质子分离,而质子就像气体中的分子在所有方向上运动。由于同种电荷互相排斥,质子就被一种电“盔甲”保护着,从而与其他质子保持距离。但是,在年轻恒星核心的一千五百万开氏度的高温下,质子运动得如此之快,以至于当它们相互碰撞时就能够冲破“盔甲”而粘合在一起,而不是像橡皮球那样再弹开。

四个质子聚合,就成为一个氦核。氦是宇宙中第二位最丰富的元素。氦核的质量小于它赖以形成的四个质子质量之和。这个质量差只是总质量的千分之七,但是这一点质量损失转化成了巨大的能量。一公斤氢变成氦时所释放的能量,足以使一只一百瓦的灯泡长明一百万年。像太阳那样的恒星有一个巨大的核,在那里每秒钟有六亿吨氢变成氦。巨大的核能量朝向恒星外部猛烈冲击就能阻止引力收缩。

恒星中心释放的能量作为光子辐射出来,然而光子要经过漫长的路程才能到达太阳表面并逃逸到星际空间。虽然光子的速度将近每秒钟三十万公里,太阳的半径是七十万公里,但从太阳中心发出的光子到达太阳表面的时间却不是二点三秒。那些光子得花上约一千万年才能走完这段路程。我们地球上现在收到的阳光,是八分钟前离开太阳表面的,但是它从太阳核心产生时,猿类和早已灭绝的柱牙象还在非洲行走,而非洲与欧亚大陆还未相连。

然而,“恒定”的演化历程终将结束,熊熊烈焰熄灭后,恒星将化为余烬。当所有的氢都变成了氦时,核心的火就没有足够的燃料来维持,恒星在主序阶段的平静日子就到了尽头,大动荡的时期来到了。

一旦燃料用光,热核反应的速率立即剧减,引力与辐射压之间的平衡被打破了,引力占据了上风。有着氦核和氢外壳的恒星,在自身的重力下开始收缩,压强、密度和温度都随之升高,于是恒星外层尚未动用过的氢开始燃烧,外壳开始膨胀,而核心在收缩。

在大约一亿度的高温下,恒星核心的氦原子核聚变成为碳原子核。每三个氦核聚变成一个碳核,碳核再捕获另外的氦核而形成氧核。这些新反应的速度与缓慢的氢聚变完全不同。它们像闪电一样快地突然起爆(氦闪耀),而使恒星不得不尽可能地相应调整自己的结构。经历约一百万年后,核能量的外流渐趋稳定。此后的几亿年里,恒星处于暂时的平稳,核区的氦在渐渐消耗,氢的燃烧越来越向更外层推进。但是,调整是要付出代价的,这时的恒星将膨胀得极大,以使自己的结构适应于光度的增大。它的体积将增大十亿倍。这个过程中恒星的颜色会改变,因为其外层与高温的核心区相距很远,温度就低了下来。这种状态的恒星称为红巨星。

红巨星时期的恒星表面温度相对很低,但极为明亮,因为它们的体积非常巨大。肉眼能看到的最亮的星中有许多就是红巨星,如参宿四、毕宿五、大角、心宿二等。我们的太阳在五十亿或六十亿年后也将变成一个红色“巨人”。当核心的氢耗完时,太阳就开始膨胀,那时水星将化为蒸汽,金星的大气将被吹光,地球上的海洋将沸腾。然后太阳还会继续膨胀,并将地球纳入它的势力范围。地球被烧焦的残骸会继续在巨型太阳灼热而极稀薄的大气里转圈。红巨星外层物质的密度比地球实验室里能得到的最好真空还要低得多。

在恒星大膨胀成为红巨星,热核反应速率也不可逆转地衰减之后,恒星吹出气体并收缩到地球那样大小,即几千公里直径。物质的浓缩使得星体表面温度大为升高,以至真正成为白热。小尺度和高表面温度这两个特征,使这种星得名为白矮星。

白矮星是中等质量恒星演化的终点,在银河系中随处可见。它的质量越大,半径就越小。由于没有热核反应来提供能量,白矮星在发出辐射的同时,也以同样的速率冷却。但是,白矮星本性节俭,它在形成后要经过数十亿年的冷却时间。白矮星的变暗过程是如此之慢,自一百五十亿年前宇宙创生和第一批恒星出现以来,恐怕还没有一个黑矮星形成,这里需要极大的耐心。太阳正处在其主序阶段的中点,还要经过五十亿年才到行星状星云那样的“高龄”,它将再短暂地活跃十万年,然后成为一颗白矮星并在一百亿年中缓慢地死去,最后作为一颗黑矮星而永存。

离开主序时质量超过八倍太阳的恒星能制造重原子核。在温度升到六亿开氏度时,碳保不住了,相互猛撞并聚合成氖和镁。一条“生产线”就此建立,因为每个新的热核反应都能释放更多的能量,使温度升得更高,从而导致新的转变。然而核转变并不能就无限制地继续,反应的洪流最后都朝着一个元素汇集:铁。铁是大质量恒星核心的最后灰烬。与此同时恒星还不断地膨胀其外壳以调节平衡,它会膨胀到一个异常巨大的尺度,成为红超巨星。红超巨星是宇宙中最大的恒星。如果把这样一个星放在太阳系中心,它将吞没包括远在五十亿公里外的冥王星在内的所有行星。

虽然铁核的温度在十亿度以上,却没有能量从中流出。它不足以使超巨星维持引力平衡,铁核就会被压得更紧密,使其中的电子处于简并态。当简并电子的巨大压力能暂时地支持外层的重量时,恒星活动会出现一个间歇。但是当核心里铁和简并电子的质量超过一点四个太阳质量时,电子已简并的核突然塌陷,剧烈收缩,在十分之一秒内温度猛升到五十亿度。涌出的光子带有的巨大能量将铁原子核炸开,蜕变成氦原子核。这个过程叫光致蜕变。光致蜕变使原子核破裂并吸收能量,恒星核心的平衡发生了前所未有的急剧变化,越来越不能抵挡无情的重压,温度持续上升,直到氦核本身也蜕变为其基本成分:质子、中子和电子。在高温下电子变得更不能阻挡压缩力,在零点一秒内,它们被挤压到与质子结合在一起。二者的电荷相中和,变成为中子,同时迸发出巨大的中微子流。中子的“占据体积”要小得多,两个中子之间的间隔,可以小到十的负十三次方厘米,也就是说,中子可以相互碰到。于是,中子化就伴随有一场物质的内向爆炸和密度朝着简并态的巨大增长。恒星的密度达到每立方厘米十的十四次方克,相当于在一只缝纫顶针里有一亿吨的质量。恒星核里再没有任何“真空”留下,恒星核就成了一种主要由中子组成的巨大原子核,这种远比白矮星紧密的新的物质简并态,就叫做中子星。

在某些质量远大于太阳的恒星的已简并的核心,继续发生着坍缩,但最终形成的并不是中子星,而是黑洞。

没有东西能从黑洞逃逸,包括光线在内。黑洞可从大质量恒星的死亡中产生。一颗大质量恒星坍缩后,当其引力大得无任何其他排斥力能与之相对抗时,恒星被压成了一个称为“奇点”的孤立点。有关黑洞结构的细节可用爱因斯坦解释引力使空间弯曲和时钟变慢的广义相对论来计算。奇点是黑洞的中心,在它周围引力极强。黑洞的表面通常称为视界,或叫事件地平(EventHorizon)、“静止球状黑洞的史瓦西半径”,它是那些能够和遥远事件相通的时空事件和那些因信号被强引力场捕获而不能传出去的时空事件之间的边界。在事件地平之下,逃逸速度大于光速。这是一种人类尚未得到直接观察证实的天体现象,但它已被一些著名的理论天文学家如霍金等在数学模型方面研究得相当完善

147你知道世界上最大的核潜艇吗

艺术家绘制的“台风”级核潜艇发射战略核导弹想象图

在俄罗斯一个靠近挪威的秘密港口,一艘“台风”级核潜艇正在进行补给。每次执行出海任务前,潜艇上都要装上5吨面包、150公斤巧克力、720瓶葡萄酒以及110公斤鱼子酱。

俄罗斯海军的骄傲

亚历山大·博加乔夫舰长和他的179名船员都清楚地知道,自己手中所掌握的是世界上有史以来打击精度最高、威力最大的武器之一:人类所建造过的最大的战略导弹核潜艇--“台风”级核潜艇。

在这个庞然大物--俄罗斯海军的骄傲的面前,博加乔夫舰长这样说:“虽然发生了‘库尔斯克’号核潜艇沉没事件,但是我的船员中没有一人灰心丧气,没有一人拒绝上艇下潜去执行新的任务。”

“台风”级核潜艇是原苏联为了抗衡美国的“三叉戟”级战略导弹核潜艇而设计的,计划建造12艘。首艘“台风”级核潜艇从1977年开始建造,但建造了6艘后计划便停止了。

上个世纪80年代,“台风”级核潜艇正式服役,开始按照当时苏联领导人的全球战略计划在海洋中航行。

“台风”级核潜艇诞生在冷战时期,作为一个沉默的见证者亲眼目睹了世界上发生的巨变以及苏联的瓦解。如今虽然冷战早已结束,但是“台风”级核潜艇仍然在海洋中航行。唯一让“台风”级核潜艇遗憾的是,在它们的战友“库尔斯克”号爆炸沉没时,它们无力施行救援。

这种水下武器平台的技术数据是令人震惊的。它拥有钛金属制造的外壳,全长173米,宽24.6米,高42.7米,相当于一座10层大楼,水面航行时吃水深13米,水下排水量可以达到2.65万吨,水面航速达到每小时30公里,潜航速度可以达到每小时50公里,最大下潜深度500米,持续潜航时间达到120天。

更惊人的是这种潜艇巨大而精确的破坏能力。“台风”级核潜艇携带20枚SS-N-20洲际导弹。这种当年被北约称为“鲟鱼”的导弹使用三级固体火箭推进,每枚导弹重90吨,携带10枚10万吨当量的分弹头,采用惯性制导,在8300公里的最大射程上,误差为500米。也就是说,这种潜艇携带的导弹可以从俄罗斯领海打击美国本土的任何目标。除这些战略导弹之外,“台风”级核潜艇还携带6具鱼雷发射管以及22枚反潜导弹,以供自卫用。

全人类的隐患?

在“台风”级核潜艇上,老船员都会对新兵讲述这样一个故事:有一天他们的潜艇会悄无声息地进入纽约港,他们能够在潜望镜中看看自由女神像,然后再自在地离开那里,就像去郊游一样简单。的确,这种巨大的潜艇在水下航行时灵巧而易于操作,噪音非常小,难以被声纳所发现。

很久以来,人们认为前苏联遗留下来的核潜艇舰队只是静静地停泊在各个秘密海军港口,缺乏保养和维护,任凭岁月在外壳上留下锈蚀的痕迹。

一些科学家也警告说,这些被废弃的核潜艇随时都可能造成核灾难,是全人类的隐患。但事实很可能不是这样。

俄罗斯武装力量正受到经费、技术和外交等多方面问题的困扰,而且因鱼雷爆炸引起的“库尔斯克”号沉没事件也使俄罗斯核潜艇

舰队处于“台风眼”中。因此,不愿失去自己苦心经营多年才获得的战略地位的俄罗斯、让6艘“台风”级核潜艇中的3艘退出现役,从而得到必需的零配件来保证剩下的3艘处于良好的状态,使之能服役至2015年。这些舰艇的设计寿命本身就达到了30年。

在水下潜航

“台风”级核潜艇通常在北冰洋的水下航行,坚硬的外壳上覆盖着厚达一米的冰层。它的船员也和它的外壳一样坚强。在180名船员中,大约有20多名是士兵,其他的都是军官和士官,平均年龄为25岁。在上艇之前,他们首先接受长达半年的训练。他们当中有些人是第一次登上“台风”级核潜艇。“每个人都必须有冷静的头脑和良好的自控能力,这是在潜艇上生存必不可少的品质。”鱼雷舱指挥官亚历山大·科洛什说。

许多人会认为,在无休无止的出海航行的日子里,潜艇上的船员只能拥挤在狭小的空间中,像一个水下的沙丁鱼罐头。他们无法见到阳光,呼吸着混浊的空气,依靠简单的食物为生。他们的肌肉开始萎缩,神经变得迟钝……不过“台风”级核潜艇可不是水下的监狱,它被认为是有史以来最舒适的潜艇。或许只有一艘潜艇

比它更为舒适,那就是凡尔纳在他的科幻小说《海底两万里》中所描述的由尼摩船长驾驶的“鹦鹉螺”号。

在“台风”级核潜艇上,每位船员拥有两平方米完全属于自己的空间,这就是他们的住舱。在一次可能长达好几个月的水下潜航中,这里没有白天和黑夜的区别,有的只是铁一样的生活规律:执勤4个小时,然后是8个小时的清洁、休息、训练和睡觉的时间,然后再开始4个小时的执勤。在休息时间里船员可以去艇上的游泳池、桑拿室、体操房或吸烟室,也可以躺在床上看战争小说。选择去游泳池游泳的人需要有铁一般的意志和体魄,因为在潜艇潜航时,游泳池的水温只有4摄氏度。大部分人会选择桑拿,然后到体操房锻炼、放松或是聊天。

唯一没有休息时间的地方是厨房。在这里,厨师24小时都在忙碌着,每天要为船员准备4餐。潜艇上的伙食绝对是一流的,每餐都有鱼子酱、巧克力、鱼干和葡萄酒。在潜艇浮出水面航行的时候,船员还可以到甲板上钓鱼,尝尝新鲜的海味。

潜艇上最特别的应该是人际关系。“在潜艇上,军人之间的人际关系与军队其他单位中的完全不一样。”博加乔夫舰长说,“在这里军衔的确受到尊重,但是我们不按照军衔来相互称呼。所有人之间都直呼其名,在见到上级军官时也没有人会立正敬礼。我们都知道我们冒着同样的危险,必须同舟共济。这使艇员间有着真正的友谊和信任。”

潜艇史料

最早的潜艇是1622年荷兰发明家德雷贝尔按照达.芬奇的设计在英国制成的。这艘用木头制成用油皮罩密封的潜艇,在泰晤士河水下4米深处从威斯敏斯特航行到了格林尼治。第一艘用于战争的潜艇是美国发明家戴维.布什内尔在1776年美国独立战争期间制成的龟形潜艇,艇上装有水雷和鱼雷,虽然这艘潜艇多次企图攻击英国舰队都没有奏效,但它进行了世界上第一次水下攻击。1885年,西班牙海军军官、工程师伊萨克·佩拉尔提出了电动潜艇的设想。1888年,可以施行鱼雷攻击的佩拉尔电动潜艇正式下水。

从那以来,潜艇的发展与军事技术紧密相连。1906年,德国的U-1潜艇服役,这种潜艇能够下潜到30米深度,在海上持续航行18天。1954年,世界上第一艘核潜艇,美国的“鹦鹉螺”号诞生,1958年,前苏联首艘核潜艇“共青团”号下水。1960年,美国装载有“北极星”战略导弹的“北极星”级核潜艇首舰“乔治.华盛顿”号服役。而“台风”级核潜艇则代表着目前潜艇技术发展的顶峰。

“这艘战舰并不是为了毁灭什么而制造的,”博加乔夫舰长最后说,“而是为了防止世界上发生核战争。在目前情况下,我们的任务仍然十分重要。就我个人来说,我不喜欢打仗。我们的孩子也不喜欢战争。我们愿意和所有的人和平相处。”

开启的潘多拉盒子--“台风”级核潜艇的战略导弹发射井

“台风”级核潜艇上的威力强大的SS-N-20潜对地洲际导弹

深海巡弋的“台风”牵动着世界核大国的神经

风霜满面的俄罗斯海军往昔雄风今犹存

148荧火虫为什么会发光

夜晚人们可以看到萤火虫一闪一闪地飞行,这是由于萤火虫体内一种称作虫萤光素酶的化学物质与氧气相互作用,从而产生的光亮。这种被称作虫萤光素酶的化学物质像开关一样启动这种反应,当萤火虫产生虫萤光素酶的时候,这种反应就开始了,萤火虫便会发出一闪一闪的光亮。

能够发光的生物还有海洋中的藻类和萤科的其它昆虫,它们都是利用虫萤光素酶与氧气产生反应,从而发出光亮的。

149为什么兔子的耳朵很长

兔子的长耳朵至少可以从两个方面帮助它:它们可以帮助兔子听到微弱的声音(像食肉动物悄悄接近时发出的声音),并确定声音来自何处。另一个功能是帮助兔子散热。兔子的耳朵中有许多血管,当耳朵周围的空气流动时,温暖血液的温度就会有所下降。这可以帮助兔子调整其体内的温度。人类是通过出汗来达到这一目的的。狗通过喘气来散热,兔子则竖起它的耳朵。这样既可以保证安全又可以降温。

150皮肤是怎样保持柔软和弹性的

奥秘在于皮肤基本组成细胞里含有半渗透薄膜,它的特性是让皮肤“百折不回”--屡经扭折也不会使皮肤细胞变形、进而留下皱纹。

加拿大卑诗大学物理系退休教授布卢姆说,人造的防渗透物件如塑料或橡胶,折弯几千次后总会产生裂痕,但是人类皮肤最外面的角质层不断剥落,可以保护皮肤不致在恶劣的环境里像橡胶一样折裂,皮肤保持柔软的功臣是皮肤细胞的半渗透薄膜。这层薄膜多少会让水分渗透进来,不信请注意观察,洗澡泡太久了,手指、脚趾是不是会出现皱纹?

大致而言,皮肤细胞的保护膜是由一种叫做“双层油脂”的液体和具伸缩性的固体薄膜骨架共同构成,让这层薄膜具备抗耗损功能的是许多蛋白质分支,而这些蛋白质分支则由糖分末梢组成。

他举例说,人体红细胞流经身体各部的时候,必须挤入比自己小8倍的微血管。他说,红细胞里有一种材料,叫做“细胞骨层”,比乳液橡胶要柔软一百倍,这就是我们皮肤可以常保柔软的关键

151为什么受伤的水果会变黑

这是由于受伤水果的表皮以及内部充当“保护墙”的薄膜破裂,使氧气进入水果内部造成的。氧气会与水果中的一些化合物发生反应(通常是嵌入到这些化合物中),把这些化合物氧化。而有很多化合物在被氧化后呈现棕黑色,这样水果的受伤部位也就变黑了。防止水果变黑可以使用柠檬酸。因为柠檬酸非常容易被氧化,因此可以用它来清除氧气,防止水果变黑。这就是为什么如果把苹果片放在柠檬汁中浸一下后,苹果片能够在很长时间内不变黑的原因。

152为什么牙膏中的氟化物可防龋齿

牙齿噬斑分泌出来的酸性物质不断消耗牙齿中的矿物质--这个过程被称为脱矿物质过程--从而造成龋齿。但是,向受到损害的牙齿部位补充矿物质,就可以修复这些龋洞。经常局部地施用低浓度的氟化物,既可加快珐琅质晶体的生长速度,又可增大它的体积,从而把牙齿从脱矿物质的苦难中拯救出来,走上补充矿物质的健康之路。此外,新生的珐琅质晶体不大容易遭到酸性物质的攻击。

体内氟化物--主要通过肠胃系统进入血液循环的氟化物--有助于促进牙齿的发育过程。氟化物进入牙胚以后,就与正处于发育阶段的珐琅质晶体发生反应,开始用氟磷灰石取代羟基磷灰石。氟磷灰石是一种含有氟化物的晶体,它比牙齿珐琅质中的普通晶体成分羟基磷灰石具有更强的抗腐蚀能力。

氟化物防止龋洞的方式有好几种:把羟基磷灰石转换成难以溶解的氟磷灰石,降低珐琅质在酸类中的可溶性;对牙齿噬斑直接产生影响,降低噬斑生物体分泌酸性物质的能力;加快那些因为受酸性物质侵蚀而脱钙的牙齿珐琅质部位的矿物质补充速度。

氟化物的上述作用很可能是同步进行的,但补充矿物质是关键,因为这既可以阻止龋齿变本加厉,又可以增加抗腐珐琅质的表面积。

153为什么有淡水鱼和盐水鱼之分

全世界目前约有2.2万种鱼,它们分布在几乎所有尚未受到严重污染的咸水或淡水环境中。生活在海洋、湖泊、江河和溪流中的这些鱼类经历了数百万年的漫长进化期,并已习惯了各自不同的生存环境。不同的鱼类具有不同的生理机制:淡水鱼生活在缺盐的水域中,所以它们需要把盐聚集到体内;而咸水鱼则恰恰相反,它们生活在高渗环境中,所以须把多余的盐排泄出去。既可以在淡水中生存也可以在咸水中生存的鱼类则更加奇妙,它们同时具有聚盐和排盐这两种生理机制!

实际上,鱼是按照盐分耐受性进行分类的。只能在狭盐分范围的水域中生存的鱼被称为狭盐性鱼;金鱼等淡水鱼和金枪鱼等海鱼,都属于这种鱼类。能在盐分各不相同的水域中生存的鱼被称为广盐性鱼,如大麻哈鱼、鳗、产于北美大西洋沿岸的眼斑拟石首鱼等,它们既可以从淡水地区迁徙到微咸的水域,也可以从微咸的水域迁徙到很咸的水域--当然,如果盐分变化很大,它们就需要一段适应期。

154人为什么感觉到冷

一阵寒风吹来,人会觉得冷。但人究竟为什么会感觉到冷?科学家找出了支配寒冷感觉的一部分化学机制,这可能帮助研制新型止痛药。

人体感知热的原理早已不是秘密。较高的温度会激活细胞膜上的一些离子通道,即一些由分子形成的微小孔洞。它们控制特定化学物质流入或流出神经,产生电信号。而冷又是如何感受到的呢?

据新一期英国《新科学家》杂志报道,美国两个研究小组最近分别报告说,他们发现了实验鼠的神经对寒冷的一种反应机制。这两个小组都发现,某个离子通道能使实验鼠神经对8到28摄氏度之间的寒冷感觉产生反应。他们发现,薄荷醇也能激活这个离子通道。这可以解释为什么薄荷使人感觉清凉。研究人员还说,有的神经在冷和热刺激下都有反应。这可能解释为什么人有时候会对冰冷产生灼热的错觉。

西班牙的一个科研小组发现了神经对冷刺激的另一种反应方式。他们发现,温度从33摄氏度降到15摄氏度时,实验鼠神经里一个特定的钾离子通道会关闭。这会使一小部分神经产生反应,但有另一个钾离子通道起着“制动器”的作用,因此其他大部分神经没有反应。

155人为什么能感到鲜味

除了酸、甜、苦、咸这四种味道,我们还能感受到鲜味,科学家的一项最新研究成果揭示了人类能够享受鲜美味道的原因。

在亚洲,味精是很流行的调味品,它能增加食物的鲜味。味精的主要成分是谷氨酸钠,它是由日本科学家1908年在海带中找到的。谷氨酸钠是一种氨基酸--谷氨酸的钠盐,氨基酸能够组成蛋白质,而蛋白质在生命活动中起着非常重要的作用。因此氨基酸也被称为蛋白质的“砖块”,它们是人体必需的物质。

在最新出版的英国《自然》杂志上,一个美国研究小组发表了他们对于人类感受氨基酸味道的研究成果。他们发现,在人的味觉细胞表面存在着T1R1和T1R3两种蛋白质。作为氨基酸的受体,这两种蛋白质共同作用可以使人感受到20种L氨基酸的味道,特别是谷氨酸的味道。

这两种氨基酸受体不能使人敏锐地品尝出D氨基酸的味道。L氨基酸与D氨基酸互为对映体,它们的空间结构如同人的左手和右手。而人体内的蛋白质都是由L氨基酸构成的,D氨基酸对人体没有用处。

科学家认为,正是由于长期进化才使人类拥有了品尝鲜味的能力,L氨基酸对人类不仅仅是一种享受,更是生存的必要,而D氨基酸不被人类的味觉“青睐”也是理所当然。

156人在真空中会怎样

根据流行科幻小说的描写,在一座绕着土星飞行的空间站中,一个身穿被扎出洞的大空服的人膨胀到巨大的体积,然后爆炸了。在火星上,一个人暴露在接近于真空的火星大气中,他的眼睛爆裂出来,靠视神经连接悬挂在脸的两侧。

但根据麦克劳一希尔太空百科全书的描述,当动物在类似真空的状态下感受到突然减压时,它们不会一下子体积膨胀或眼睛爆裂出来,事实上,有机组织不会有这样的压缩或扩张。死亡是由积存在组织间隙的自由气体造成的身体反应引起的。如果减压过程用半秒或者更长的时间,就连肺组织都会安然无恙。当周围的气压降低到47毫米汞拄(大约为海平面大气压的二十分之一)以下时,从皮肤表面开始,各种组织内的水分就会变成蒸汽状态。这会造成体表细胞衰竭,并由于蒸发损失大量的身体热量,6秒钟之后,细胞的衰竭过程就会扩展到心肺,造成血液循环中断,紧接着出现急性缺氧、抽搐和内脏肌肉松弛。是的,没错。如果你在大空中摘掉头盔,不到一分钟你的太空服就会充满粪便。再过15秒钟,就会出现思维景乱,再过20秒钟,你就会失去知觉。如果在大约80秒钟内气压恢复到高于47毫米汞柱,你仍可以活过来。

157打哈欠会“传染”吗?

有三种理论认为打哈欠有感染力。这三种理论是:生理理论,厌倦理论,进化理论。

生理理论认为,打哈欠是大脑意识到需要补充氧气的一种反应。打哈欠之所以有感染力,是因为在某个房间里的每一个人很可能同时都觉得需要补充氧气。打哈欠可能还会受外界因素的刺激,在很大程度上如同看见别人吃饭会感到饥饿一样。

厌倦理论依据的假设是:如果每个人都觉得某件事情令人感到厌倦,就会打哈欠。但是这种理论无法解释人为何在感到厌倦的时候打哈欠,除非人把打哈欠作为一种本能方式,用形体语言表达对某件事情不感兴趣。

进化理论认为,人打哈欠是为了露出牙齿,这个行为是我们的原始祖先传下来的。打哈欠可能是向别人发出警告的一种行为。鉴于人类的发展已经进入文明社会,用打哈欠的方式向别人发出警告已经过时了。

由于人们还没有找到打哈欠为何具有感染力的确切原因,因此,这个问题至今仍然是个谜。

158秋天的绿叶为什么会变色

所有的树叶中都含有绿色的叶绿素,树木利用叶绿素捕获光能并且在叶子中其他物质的帮助下把光能以糖等化学物质的形式存储起来。除叶绿素外,很多树叶中还含有黄色、橙色以及红色等其他一些色素。虽然这些色素不能像叶绿素一样进行光合作用,但是其中有一些能够把捕获的光能传递给叶绿素。在春天和夏天,叶绿素在叶子中的含量比其他色素要丰富得多,所以叶子呈现出叶绿素的绿色,而看不出其他色素的颜色。

当秋天到来时,白天缩短而夜晚延长,这使树木开始落叶。在落叶之前,树木不再像春天和夏天寻样制造大量的叶绿素,并且已有的色素,比如叶绿素,也会逐渐分解。这样,随着叶绿素含量的逐渐减少,其他色素的颜色就会在叶面上渐渐显现出来,于是树叶就呈现出黄、红等颜色。

159冬天树叶落地时为什么一般正面对着地

因为树叶的正面细胞排列整齐,很密,包含着很多叶绿体,叫作栅栏组织,背面细胞内叶绿体少,排列疏松,称为海绵组织,它比正面轻.树叶正面重背面轻,所以飘落地面的时候,背面常常向上,正面就朝下了.

160人的阑尾有什么功能

多年来人们认为阑尾没有什么生理功能。但是我们知道,阑尾在胎儿和青少年身上发挥着重要的作用。人类胎儿发育到11周前后,阑尾中出现内分泌细胞。已经能证明胎儿阑尾中的内分泌细胞可产生各种生物胺和缩氨酸激素,从而协助各种生物控制(即自我平衡)过程。

研究人员现在认为,成人身上的阑尾主要与免疫功能有关。人出生后不久,淋巴组织便开始在阑尾中聚积,在20岁左右达到高峰,之后迅速下降,并在60岁后消失殆尽。不过,在身体发育阶段,阑尾能够发挥淋巴器官的功能,促进B淋巴细胞(一种白细胞)的成熟和免疫球蛋白A类抗体的生成。研究人员还证明,阑尾参与制造的分子有助于淋巴细胞向身体内的其他部位转移。

由此看来,阑尾的功能似乎是使白细胞接触胃肠道里的大量抗原、即外来物质。因此,阑尾可以帮助抑制具有潜在破坏作用的体液性抗体反应,同时能够提供局部的免疫作用。阑尾吸收肠道内的抗原并对其作出反应。这种局部的免疫系统在生理免疫反应以及对食物、药物、细菌或病毒性抗原的控制中发挥了重要的作用。目前,科学家正在对这些局部免疫反应与炎症性肠疾病以及自体免疫反应之间的关系进行研究。 mC0FgRu0GuYFXBnpy2LXTRQP3rtb9lJPcSottbRcKkzWk527VLtdR8jKZD2S5ysc

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