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天体物理范文1
南极是一个条件极端恶劣、几乎无法正常生活的地方,即使对于那些习惯了在阿塔卡玛沙漠或是,火山顶上工作的天文学家来说,也是如此。有许多书籍描述了一个世纪前人类探险家首次到达南极的英雄时代,但是真实的南极也完全不同于阅读这些,书籍所能带给你的想象。南极虽然非常寒冷,但是探险故事中常提到的凛冽暴风雪,通常只发生在沿海地区。南极内陆海拔高度达4000米的冰盖高原,是地球上最冷的地方,但同时也是大气最稳定、最干燥的地方。这种条件对于许多种前沿天文观测来说堪称绝佳,但恶劣的环境也给想在那里工作的人们带来了极大挑战。不过如今,技术的发展克服了种种不利条件,让天文学家在南极也可以顺利开展前沿研究工作。
南极天文学的开端和第一个发表的成果是1912年12月5日发现的“阿德里地陨石”(Adelie Landmeteorite)。直到50年以后,第二块南极陨石才被发现。但是到了今天,地球上其它地方发现的所有陨石加起来,都没有在南极大陆发现的多。而30多年前,人类首次在南极点进行了光学天文观测。
现在,南极是进行一系列精密实验的绝佳场所,研究领域涵盖了宇宙微波背景辐射(CMB)、中微子天文学等多个领域。过去十年里,一些国家在南极高原的最高点建成了首批天文观测站,那里的条件对于从红外线到毫米波的观测而言,都极其适合。由中国建立的昆仑站设在南极高原的最高处——冰穹A(DomesA),中国还充满雄心地宣布将在那里建造一个前沿观测站。此次适逢国际天文联合会大会首次在北京举办,并将南极天文学作为大会的第一个研讨会议题,IAU以这种方式宣告开启了属于这个领域的时代,现在正当其时。
此次研讨会在大会的第一周进行。在全体成员出席的开幕式上,将由John Storey做一个关于南极天年中的开拓性工作使得在南极高原进行天文研究成为可能。在接下来的两次会议上,我们将讨论南极环境有关的知识,因为它直接关系到在南极进行的天文观测工作,还将展示在冰穹A、冰穹C、冰穹F、南极点,以及新近提出的候选站址冰脊A(Ridge A)进行的内容广泛的站址测评项目结果。
在南极开展的天文研究中,宇宙微波背景辐射(CMB)是成果最显著的领域,接下来的两次小组会议将讨论几个有关实验项目。它们提出了几项里程碑式的研究结论,如首次证实宇宙的几何性质是平直的;首次测量了宇宙微波背景辐射中的偏振,得出了目前最高精度的CMB能量角分布测量结果。将由Nils Halverson做会议报告,结论主要基于南极10米望远镜的观测数据。
中微子天文学,是在南极开展的研究领域中获得投资最多的一个。最近刚刚完工的“冰立方”中微子天文台是该领域内仪器发展的一个新高峰,这是一个安置在南极冰层下方,总容积1立方千米的探测器矩阵。在8月22日的前两场小组会议上,将讨论正在工作的各中微子探测项目,并由Tom Gaisser做一个关于“冰立方”的会议报告。
此外还有专门的研讨会探讨如何利用包含在南极冰层中的宇宙信息(比如南极陨石),以及可见光/红外波段、亚毫米/THz波段的传统观测项目。由于寒冷而荒无人烟,所以这里的背景天光亮度很低,而极端干燥导致的大气高通透度和大气的稳定,又使得这里拥有成像锐利和长时间保持测光稳定两大优势,这一切都为天文学带来了新机遇。
南极的天文学研究,需要强大的后勤和基础设施支撑。在过去十年里,美国、中国、法国、意大利和日本都为遍布南极高原的观测站点投入了很多资金。关于这方面的内容,将在两场小组会议上邀请一些国家的南极项目负责人进行介绍。同时,南极天文的进展还包括了可提供亚轨道高度实验环境的高空气球探测。南极科考委员会(SCAR)的副主席Sergio Marennsi将就近期的南极科学研究概况做大会报告。该委员会是南极的最高国际机构,也是国际天文联合会在国际科学理事会(ICSU)中的姊妹单位。最后,我们还将听取一位刚刚度过南极极夜、并进行了前沿研究的科学家介绍他的经验。
天体物理范文2
【关键词】高中物理;神舟九号;宇宙速度
“神舟九号”飞船与“天宫一号”对接,需要完成四个步骤。一是地面精确引导;二是让“神九”通过几次变轨,缩短与天宫的距离,即开始“神九”轨道低,经几次加速后,轨道升高到“天宫一号”的轨道处;三是控制好相互间的距离、速度和姿态,准备对接;四是对接合拢。尤其令人期待的是,我国计划2020年中国将建成自己的太空家园,中国空间站届时将成为世界唯一的空间站。
一、卫星的发射
在高中物理教材选修3- 5《动量守恒定律》一章我们学习了反冲运动,而火箭的发射就用到了反冲运动。物体向某一方向高速喷射出大量的液体、气体或弹射出一个小物体,从而使物体本身获得一反向速度的现象,叫反冲运动。在火箭发射过程中,由于内力远大于外力,所以动量守恒。发射前的总动量为零,发射后的总动量为(M-m)v-mv1(以火箭的速度方向为正方向,M为火箭开始飞行时的质量,m为液体燃料质量) 则:
(M-m)v-mv1=0
由上结论分析得到:燃料燃尽时火箭获得的最终速度由喷气速度v 及质量比所决定。由此可见,m越大,最终速度v越大。神舟九号使用二号F遥八火箭,是二号F型运载火箭的改进型。为什么要用多级火箭呢?目前最好的单级火箭,最大速度也只能达到5~6 千米/ 秒,远远不到第一宇宙速度的目标。由上结果可知,要提高最终速度,一是提高火箭发动机的喷气速度,二是提高火箭的质量比,即“火箭列车”的思路。为此,科学家想到了把火箭串联或并联起来,火箭在发射过程中,质量一级一级地减少,速度一级一级地增大,最后使装在最前一级火箭上的卫星或飞船达到7.9千米/秒以上的速度,而进入太空。
二、卫星的变轨
二号F遥八火箭点火发射后,飞行约585秒,船箭分离,飞船进入近地点约200公里、远地点约330公里的初始轨道,经过第一次变轨控制,神舟九号飞船进入近地点高度261公里、远地点高度318公里的预定轨道飞行。在北京航天飞行控制中心的精确控制下,先后实施4次变轨控制,将神舟九号准确导引到天宫一号后下方52公里指定位置,使其与天宫一号处在相同轨道面的交会对接点上。飞船在远地点点火变轨,抬升近地点,轨道由椭圆轨道变成圆轨道。那么卫星在变轨过程中是怎么实现的呢?速率发生了什么变化?把神舟九号的运动近似看成匀速圆周运动时候,其向心力由万有引力提供,即:F向=F引
若F向=F引 ,则卫星作匀速圆周运动,若速度瞬间增加,出现所需要向心力大于引力,就会作离心运动,引起圆周运动到椭圆运动的变化,在椭圆轨道的远地点让发动机瞬间点火给卫星加速,使卫星又变为大轨道的圆周运动。变轨运动时,轨道半径发生变化,又会引起速率v、周期T的变化。
三、卫星的对接
神舟九号在地面测控系统引导下,经过4次变轨,到达距离天宫一号后下方约52公里处,此后,切换到自主控制方式,依靠微波雷达、激光雷达、CCD 光学成像敏感器导航,逐步靠近目标飞行器。神舟九号为什么在距离天宫一号后下方去靠近天宫一号呢?
把神舟九号的稳定运行运动近似看成匀速圆周运动,卫星绕地球运转的向心力由卫星所受地球的万有引力来提供。
由此得卫星作稳定的圆周运动时候的速度
显然,离地球越远的高轨道卫星,其稳定运行的速率就越小。卫星做圆周运动的线速度与轨道半径是一一对应的,所以确定的圆轨道上运行的卫星其动能和引(重)力势能是确定的,不同圆轨道上运行的卫星的机械能是不同的,轨道半径增大,引力势能增大,动能减小,但引力势能增加比动能减小得多,因此机械能随半径增大而增大,所以卫星运转半径越大,发射所需能量越大,发射就越困难。因此判断卫星轨道的变化情况不能单纯以速度为依据,而应同时考虑能量情况。所以,在某一轨道上做圆周飞行的神舟九号,要想追上另一高轨道上圆周运行的航天器(如天宫一号),就需在低轨道加速,再向高轨道飞行,飞行过程中因加速增加的动能再逐渐转化成引力势能,使速度最终减小到对应高轨道上所需数值。
四、飞船的返回
6月28日,神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器成功分离。神舟九号飞船于29日10点03分安然着陆,顺利回归到祖国怀抱。下面我们从运动学角度来分析一下神舟九号返回过程中的一些数据。神舟九号飞船在返回时先要进行姿态调整,飞船的返回舱与留轨舱分离,返回舱以近8km/s的速度进入大气层,当返回舱距地面30km时,返回舱上的回收发动机启动,相继完成拉出天线、抛掉底盖等动作。在飞船返回舱距地面20km以下的高度后,速度减为200m/s而匀速下降,当返回舱距地面高度为10km 时,打开降落伞,直到速度达到8.0m/s 后匀速下落。为实现软着陆,当返回舱离地面1.2m时反冲发动机点火,若使返回舱落地的速度减为零,返回舱此时的质量为2.7×103kg。我们是可以计算出反冲发动机的平均反推力的大小的。
由牛顿第二定律得:F- mg=ma 由运动学公式得:V2=2as联立可得F=9.9×104N
科学的发展赋予了物理学时代特征,当今世界各种新技术、新能源等的发展,都是以物理学为基础。今天的物理学是自然科学技术科学体系的重要基础,随着当今科学技术的发展,面对新的教育形势,对中学教育提出了新的要求,在物理教学中渗透现代技术知识, 即物理教育内容现代化成了时代的要求。如何在物理教学中,利用现代科技巩固学生的知识培养学生的科技意识呢?我觉得应该充分把学习和生活实际联系起来,适时地把现代技术的发展渗透到教学中去;同时加强实验教学,锻炼学生的动手能力;还可以开展物理课外活动培养学生的学习兴趣,发展学生的实践能力和创造能力。
参考文献:
[1]张大昌等.普通高中课程标准实验教科书物理必修2.人民教育出版社
[2]崔吉俊.载人航天发射技术.科学出版社
[3]唐国东,华强.翱翔太空:中国载人航天之路. 上海交通大学出版社
天体物理范文3
有人戏称和田人一般只有28~30颗牙,而墨玉人竟有32颗牙。这是因为墨玉人喝喀拉喀什河的水。
同处昆仑峡谷与沙漠之间,玉龙喀什河流经的地方没有可以炫耀的古树名木,而喀拉喀什河流经的地域种树树成王,植果果扬名。和田绿洲上最有名的核桃王、无花果王、梧桐王全因喀拉喀什河水而雄霸天下,和田的葡萄因喀拉喀什河水变成闻名于世的千里葡萄长廊,甚至皮山沙漠里的皮亚曼石榴也因喀拉喀什河水而创出新疆名牌,兵团农十四师224团的和田玉枣更因喀拉喀什河水而在戈壁沙滩变成享誉全国的中国驰名产品。
乌鲁瓦提,处于喀拉喀什河流域的咽喉部位,是聚昆仑无数涓涓细流成大河的出山口,也是促成喀拉喀什河汹涌澎湃奔腾而下的最大的原始发动机。
1993年,国家投资14亿在乌鲁瓦提修建了大型水库,这里破天荒“高原出平湖,昆仑拥宝石”。乌鲁瓦提位于海拔2000多米的昆仑峡谷,被外界誉为“悬在昆仑峡谷里的和田美玉”“镶嵌在昆仑深山上的蓝宝石”。乌鲁瓦提景区正好处于和田玉产地之一的喀拉喀什河中上游地段,是在大型水利设施基础上建立起来的旅游景区,基于这种特殊的地理环境,加之良好的旅游禀赋,2011年底,乌鲁瓦提景区正式被评为国家4A级旅游景区,这是迄今为止和田地区最高级别的旅游景区,实现了当地旅游发展的重大突破。
2012年五一前夕,我有幸赴乌鲁瓦提参观考察,对乌鲁瓦提的自然之美和神奇的人文景观感叹不已。
从和田市出发,沿着笔直的柏油路,驱车南行71公里,就到了美丽的乌鲁瓦提大坝。接待我们的和田喀龙旅游公司唐卫勇经理很帅、很健谈、也很风趣。他介绍说,乌鲁瓦提水利枢纽工程是国家大型重点工程,也是国家“九五”期间的重点工程,是我国建在高山上的山谷拦河水库,号称昆仑小三峡。乌鲁瓦提水库属喀拉喀什河大型控制枢纽系统,历时五年半才建成并蓄水发电,水库水域面积8.36平方公里,库容3.47亿立方米,水电厂总装机6万千瓦。每年可给下游新增灌溉面积4.6万亩,每年向塔里木河供水10.57立方米,年发电量达1.97亿度,乌鲁瓦提是真正造福和田人民的生态工程。仰望坝体,主体坝高133米,长365米,宽10米。坝顶高程1967米,是我国目前已建同类坝型中的第一高坝,居世界第四、亚洲第二,整个大坝可谓气势雄伟。远眺水库,万顷碧波犹如少女含情脉脉地依偎在莽莽昆仑山的怀抱里,与不远处的雪山、蓝天、白云共同组成了一幅美轮美奂的仙界油画。
我们坐油轮游览了水库一圈,水库的水域大致呈不规则的“Y”型,水库水最深达110米,水面映衬着高远的蓝天,变得深蓝深蓝的,仿佛一颗晶莹剔透的巨大的蓝宝石。水里有很多种鱼,能在高寒地带生存的鱼肯定不简单,一如生活在昆仑高山上的乌鲁瓦提人。大坝修成后,吸引了不少野生的飞禽走兽常来光顾,像野鸭、大雁、灰鹤等,这些动物和游人都互相熟悉了,有时赶都赶不走呢。
我一直心生疑虑:喀拉喀什河是和田河的主要支流,其间美玉无数,既然水库截留了喀拉喀什河,那河里的玉石是否也留在了乌鲁瓦提水库的下面了呢?
在整个游览过程中,我发现好多来乌鲁瓦提水库乘船的维吾尔族游客都有一个习惯——每个人走时都要用塑料壶或矿泉水瓶子从湖里装水回去。这里的水纯净、富含多种营养成分,又有万年古玉浸泡其中,相当于优质的天然中药,长期饮用,对人体健康非常有利。据说,喀拉喀什河里的水直接装桶,每桶可卖10元呢,现在和田许多老乡都干这行当。这时,有个游客说:“墨玉现在已经是新疆人口第二大县了,全凭这里的水起作用呢!”一船人被这趣话逗得直捂着肚子笑。
乌鲁瓦提水库库址原有两个自然村,为了修大坝,村民被迫迁移到乌鲁瓦提下面的朗如乡。但一些年老的牧民故土难离,仍然留守在更高的放牧点上。每当羊群低头专注于吃草之时,老牧人就手握羊鞭坐在山上,两眼痴痴地望着下面的水库,目光似乎要穿透水面,带着心儿一起到故乡“探家”。被库区淹没的曾经的家园,你还好吗?其实,被淹没的只是地理上的家园,高原牧民的精神家园,永远没有被淹没。
“看那”,这时,不知谁突然叫了一声,全船人转过头,发现水库西面远处的峭壁上,隐隐约约有一条横线,横线上几块白石头似乎在晃动。问何故,船长蒋建说,你可看仔细了,那横线是我们专门为牧民进出修的山涧栈道,俗称牧道。至于白石头,那是牧民的羊群在吃草,所以有晃动的感觉。在这里乘船,不仔细留意,这山上的石头和羊群,你根本分不清。虽然这里修有栈道,但山上的牧民还是喜欢乘船出山。有时当地牧民要带羊乘船,按规定不允许,有些牧民就跟船员急:你们能占我们放羊的地方,我们的羊就不能坐你们的船了吗?这些事真叫人哭笑不得。前些年,有一个和田玉石老板在水库上面的昆仑山里发现了一块上百吨的玉石,玉石大得装不进轮船。后来,老板动了脑子,用上百根大木头绑在一起当“大船”,硬是在乌鲁瓦提水库水面上将大玉石成功横渡过去,当时那个险呀,真叫人为他出一身的冷汗。不过,这件事又有力地印证了乌鲁瓦提水库的浮力很大。
在乌鲁瓦提水库深处的一处悬崖上,几股泥石流自然流下的几道痕迹,恰好流成了一幅雕塑图,图案酷似一个人头。对于雕塑,有的人说像佛,有的人说像伟人,我看倒像昆仑山神!这位昆仑山神此刻也许在冷眼观世界,也许在默祷——默默祈祷和田风调雨顺,人民幸福安康。也许昆仑山神就是传说中的庇护和田的护法天神毗沙门,他正在这个清凉的高山湖泊沐浴、静思……
这是一处神秘的圣地,这是一个难以解释的谜团,这是一尊神圣而又永恒的雕塑。谁是它的始作俑者?意欲何为?所有这些都将留与游人来猜测、联想。
与寸草不生的莽莽昆仑山相对比的,是建在乌鲁瓦提之上的昆仑花坊。偌大的温室花房,占地面积820平方米,种植有芭蕉、竹子、非洲茉莉、棕竹、绿巨人等名贵植物,南方的各种花草应有尽有,加上精心设计的小桥流水,曲径通幽,好一派南国风情的复制移动与神奇创造。
在乌鲁瓦提,你可以同时参观欣赏到两个馆:一个是工程建设展览馆,馆内陈列有坝址原貌、工程开工、工程建设、专家技术指导、领导关怀等图片,每一张都记录了乌鲁瓦提水利枢纽工程建设与发展的历史瞬间;另一个是奇石馆,修建于2004年,馆内陈列展出的玉石、奇石均采自昆仑山,具有很高的观赏性和收藏价值。其中存放着一块重2,4吨的大青玉,号称青玉之王、好运石,据说是王母娘娘手中把玩的神石,每一个摸过青玉的人都会行好运。如今,这块青玉当仁不让地成了奇石馆里的镇馆之宝。此外,这里还有从湖里捞出来的巨大的冷水鱼标本——新疆白鱼,足足有1.2米长呢,看完让人震撼良久。
乌鲁瓦提人还在通往坝顶的弯弯曲曲的坝腰前方建起了一座奇特的镇蛟塔,塔高19.67米,共7层。站在新落成的镇蛟塔上,可欣赏冲沙洞、泄洪洞、溢洪道、发电尾水,四条奔腾的水龙,壮观的景象是留影的最佳景点。
天体物理范文4
国内各大油田都已经建立起相应的财务管理体系,在一定程度上提高了经济效益。但是,在油田企业国际化的进程中,油田财务管理还存在一些值得注意的问题。
一、油田财务管理的现状
虽然近几年油田企业进行了改革,但是油田的财务管理依旧是薄弱环节,主要表现如下:
首先,油田企业整体上不太重视财务管理,管理的工作还是停留在传统的记账、报账等,没有体现对油田企业的管理功能。其次,油田企业中存在不同程度的信息截留现象,以维护自己的利益,因此财务信息可能存在失真现象,财务管理可靠性不强。再次,油田企业发展不均衡,有的企业由于资金紧张而难以进行后续生产经营,有的资产负债率过高、经济效益差,因此在财务管理中出现很多弊端。
我国的油田企业中财务管理大多以会计核算为主体,甚至取决于领导的个人意志,难以真正对油田财务进行管理。其中的弊端主要体现如下:一是财务管理理念落后。很多油田企业甚至认为财务机构的存在与否不甚重要,对相关管理人员的素质要求不高。二是财会体制陈旧。当前的财务管理制度大多沿用传统的体制,中间环节过多,效率低下。三是财会管理人员综合素质不足,而且财务管理控制工作不健全,财务管理中存在很多不规范行为。
由上述油田财务管理中面临的问题可知,有必要深入研究探讨油田的财务管理问题。
二、油田财务管理若干问题的探讨
(一)油田财务管理中的收益分配问题
与国外的大型油田相比,国内的油田财务管理大多还处于摸索阶段。此部分主要分析国外跨国油田的收益分配问题,从而为我国油田的国际化提供可资借鉴的经验。
1、勘探成果的收益分配
一般而言,勘探成果的利益分配主要指的是跨国油田和其所在的东道国政府进行的利润分配,也称权益分配。东道国政府要从跨国油田的勘探行为中收付油田使用费用、税收以及利润等等。
具体来说,勘探成果的收益分配主要有如下方式:
一是支付油田使用费用。跨国油田企业在东道国勘探油田,要向东道国支付一定的使用费用。但是费率取多少合适并没有普遍的标准,可以根据原油的质量或者是开采规模等来确定。普遍采用的是由单位产品计算使用费用,既方便计算,又利于审计。二是税收。东道国通过对跨国勘探公司征收所得税来获取报酬。值得注意的是,世界各国对可以抵减的税额不同,因此可以在协议中做出规定。三是利润。在除去各种成本和油田使用费用后,东道国按照与跨国油田商定的利润分配比例提取利润。
2、经营利润分配
跨国油田的经营利润可以通过两种方式进行分配:租让和合同。租让方式中,跨国油田拥有探明和生产的原油储量,东道国可以通过油田使用费和税收等获取利润。虽然租让方式中跨国油田能够获得大多数的利润,但是也承担了所有勘探、开采中的风险。
合同方式中,东道国拥有油田储量,跨国油田的收益只是产品的份额。跨国公司可以先核销勘探成本,然后与政府进行利润的分配。但是,如果有多家跨国油田同时与东道国合作,那么利润的分配就比较复杂,可以在原油分配比例以及会计核算等方面进行协商,最终确定各种所占的比例。
(二)油田财务管理中的短期资金存量管理问题
跨国油田的跨国性必然会涉及到很多问题,比如短期资金的存量管理等。此部分主要介绍了跨国油田的现金管理以及存货管理。
1、现金的管理
跨国油田的短期资金可能随时会支出,对这些短期资金管理的目的有两个:一是有效地管理油田的资金;二是在满足需求的条件下保持油田的存量资金最低,从而提高现金资金的报酬率。
相对国内的现金管理而言,跨国油田的现金管理更加复杂,因为跨国油田不仅要处理除人民币之外的多币种,而且面临着资金浮动带来的风险。可以采取集中管理或者加速现金收付这两种方式进行跨国油田的现金管理。
加速现金收付比较容易理解,因此我们此处简单介绍集中管理。集中管理是将所有闲置资金集中起来,交由专门的机构管理,比如纽约国际金融中心等。一旦油田出现需要大量资金的特殊情况,再动用这些集中管理的资金。
2、存货管理
存货管理的最终目的是降低库存占用的资金,减少自己的周转周期,提高资金周转速率。
传统的存货管理大多采用超前购置的方法,但是这样会增加存货积压的可能性,造成资金供应链不能正常运转。目前西方国家广泛使用的是存货准时方案,油田可以保留少量存货,在指定时间可以接收到供应商发送的货物,从而节省了存货储存成本。目前在发达国家出现了一种“零存货管理”的方式,能够最大化地降低存货成本,从而提升了利润空间。
(三)油田财务管理中的税务问题
跨国油田由于其跨国性,会面临不同国家之间税制以及税率方面的差异,因此财务管理人员要了解如何可以通过各种途径合法避税,从而为油田谋求最大的利益。
1、国外税收及税收管理的目标
最常见的税收是所得税与增值税以及关税。有些国家和地区征收很少或者几乎不征收企业所得税,比如巴哈马、开曼群岛等;有的发展中国家为了促进本国经济发展,对外国投资采取一定时间的免税期的策略。东道国会通过关税对进出口的石油课税,因此关税也是一个要考虑的因素。
油田企业进行财务管理目的在于提升利润空间,税收管理可以通过一定方式实现这一目标,比如合理避税等。油田企业税收管理的目标如下:减少企业总的税额;利用税收条款等合理避税;“利用本国的国外税收抵免等优惠减少母公司的税收”。
2、跨国油田避税策略
合理的避税方法主要有两种,一是利用不征收或者少征的避税地避税,二是利用避税组织形式避税。
天体物理范文5
关键词: 宇宙膨胀与收缩 万有引力和斥力 原子核的放射性
宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体及弥漫物质的总称。宇宙是物质世界,它处于不断的运动和发展中。科学是一种思维方式,它希望从可能是一切物质构成单元的原子核到生命体或者人类社会共同体乃至整个宇宙去找出世界是怎样运行的,寻求可能有的规律性,洞悉事物间的联系。我们的知觉和经验可能由于工具的滞后性或纯粹由于我们的感觉器官的局限而被扭曲和限制,况且这些感觉器官也只能直接感知到世界的一小部分现象。对于宇宙中的一切问题,到目前为止,由于科学技术的发展限制,我们只知道很微小的一部分,对于很多的东西也只能是通过逻辑和理性的思维去进行一些分析,也是有待于实践检验的。
一、关于几个问题的思考
1.宇宙缩胀过程中的时间矢
所谓旁观者清,如果是置身于宇宙外看宇宙,那么在宇宙运动过程中,时间的流失是不均匀的,在引力和斥力都较大的空间里时间过得较快,否则相反。而如果置身于宇宙,其自然生理周期也必然随引力和斥力的大小而变化,当生理周期发生了变化,用来测量时间的时钟的运行速度也将发生同样的变化,所以,对于置身于宇宙的观察者来说并不能准确地发现其生理周期发生了变化。
尽管现在还有关于宇宙是否处于收缩和膨胀阶段的争论,但在其阶段内生存的所有物体都不会出现类似“破镜重圆”的时间倒流现象,宇宙中的时间矢是不可逆的,对于生存在其间的生物,始终是沿着诞生―发育―衰老―死亡进行的,这个过程永远不可逆,这就是宇宙的时间矢,宇宙中的万物都一样永远不可逆。
那么宇宙运动的周期是多长?宇宙大膨胀后的最大体积和收缩后的最小体积分别是多少?宇宙有平衡位置吗,在哪里?在平衡位置时宇宙运动的速度是多少?宇宙的总的引力势能和斥力势能是多少,相等吗?宇宙的中心点在什么地方?是黑洞吗?黑洞有多少个?等等一切宇宙学方面的问题有待探讨。
如果人们能计算出目前宇宙总的势能和宇宙的膨胀速度,就可以计算出宇宙的总的机械势能。宇宙中不同位置的物质具有不同的动能和势能,另外,人类现在所能探测到的宇宙空间仅是宇宙总的空间的很小的一部分,所以,人类在现代科学技术水平下,还很难进行这样的计算。既使计算出了宇宙的机械能,宇宙还具有宇宙内能和场能等一系列问题在等待着我们去解决。
2.万有引力和万有斥力的问题
我们在观察弹簧振子作往复振动的时候发现:压缩时,弹簧产生一个向外伸展的弹力;拉长时,产生一个向内拉伸的弹力;平衡位置时,弹簧不产生弹力。如同弹簧振子,宇宙也具有类似的力学特性,这是牛顿的经典理论。现代科学发现,当今宇宙正好处在“拉伸”的状态(并不是所有的科学家都认同),但是有收缩的趋势。也就是说,即使宇宙今天仍在膨胀,总有一天,整个宇宙将会膨胀到终极点后再向内收缩。这也是万有引力的一个基本判断。
根据对称原理,宇宙在特定的条件下会产生万有斥力,当宇宙收缩到通过其平衡位置(即万有引力和万有斥力的临界点)时,宇宙中的物体就出现相互的排斥力,但仍将在其巨大惯性的作用下克服物质间的万有斥力继续收缩,直到所有宇宙动能转换为物质间的万有斥力为止。这时宇宙成了原始宇宙蛋,这时宇宙的体积最小,也类似于宇宙大爆炸之前的原始状态。
在宇宙的整个运动过程中,宇宙的运动动能和势能(即引力势和斥力势)是处于相互转换的动态过程的。当宇宙收缩到极点时,宇宙的引力势能将会完全释放,这时宇宙的万有斥力势能积蓄到最大值,物质间的万有排斥力达到顶峰,宇宙会变得瞬时静止。紧接着宇宙又开始反方向将宇宙万有斥力势能逐步释放转变为宇宙动能,同样当通过平衡位置时,其斥力势能释放完毕,引力势能开始形成并发挥作用。如此往复,以至无穷。
假如这个判断是正确的话,可以得出以下两个结论:
A.当在引力势和斥力势的临界点(即平衡位置)的一瞬间宇宙中的物质将不受斥力和引力的作用,这时宇宙的膨胀速度将达到最大值,通过平衡位置后,宇宙引力势能的逐渐增强会导致宇宙的膨胀速度缓慢降低。
B.在惯性作用下,将继续膨胀,宇宙动能慢慢转变为宇宙引力势能。当宇宙动能完全转变为引力势能时,宇宙将停止膨胀,这时宇宙膨胀体积达到最大。其引力势能的积累也达到最大,宇宙将有一个瞬间的静止。接下来,宇宙又在强大的引力势能的作用下开始收缩,又将其积累的引力势能转变为宇宙动能。
在宇宙缩胀的不同时期,万有引力(或斥力)的大小是呈周期性变化的,宇宙的缩胀周期对人类来说大得惊人。区区几千年的人类历史与上亿年的宇宙运动周期相比,仅是沧海一粟,所以人类无法用实验或观察的方法进行验证。
3.原子核的放射性
宇宙中到处都存在原子核的放射性,从原子核的内部不断发射出各种粒子和能量。宇宙在其大爆炸的最初时期,所有物质都聚集在一个相当小的球体内,成为一个巨大的唯一的原始原子核,也是宇宙中最大的原子核。
由于能量的高度集中产生了核内强大的万有斥力,巨大的原子核无法保持稳定,在极短的时间内,发生了宇宙大爆炸,这时原子核成几何等级裂变,就这样一直分裂下去。在刚开始裂变的极短的时间内核子的链式裂变极为迅速,并随着原子核的不断裂变而变小,极为强大的斥力势能通过宇宙的体积的不断膨胀而不断得到释放,裂变的剧烈程度也随之慢慢的降低,逐渐演变成各种不同的原子核。
由于原子核的持续变小,宇宙的体积不断增大而斥力势能进一步降低,在这个较短的时间过去后,有少部分破裂后体积较小的原子核其斥力势能与其核子的结合能大小相似或更小时,于是停止了自发分裂而暂时处于相对稳定时期,但是,大部分原子核内的斥力势仍十分巨大,原子核的结合依然抵挡不了斥力能的作用而自发裂变。再过一段漫长的时间之后,随着原子核体积的进一步变小,斥力能的进一步释放,越来越多原子核的斥力能小于原子核的结合能而进入相对稳定时期,暂时不再分裂,因而就失去了放射性。但有些原子核仍具有多次分裂的潜在能力,是有潜在的放射性的。
放射性随着时间的推移而逐渐减弱,从而能继续分裂的原子核也越来越少,最后宇宙膨胀到最大,但仍有极少潜在的原子数核具有放射性。这就是为什么现在宇宙中仍有数量可观的具有放射性的原子核的原因。
但是必须认识到,原子核的放射性是相对的,在不同的时期具有不同的放射性。随着宇宙的持续不断膨胀,带来两个结果:物质密度的减小和温度的降低。那么以往某一时期失去了放射性的原子核这时又会进入一个新的不稳定时期,原子核又重新活跃起来产生新的放射性。这是因为在不同的时期原子核的温度和原子核周围物质的密度下降,原子核外部的抗放射背压在降低,使得原子核又能克服抗放射背压重新具有放射性。随着宇宙的进一步膨胀,宇宙的密度和温度的下降,宇宙背景辐射压力的降低,在某阶段没有放射性的核子过一段时间后由于原子核内部的结合力抵抗不住外界背景压力的降低而产生放射性。随后经过一次或多次放射后原子核又进入一个新的相对稳定期。当再经一段时间的相对稳定期后待外界放射背景压力再一次下降的时候,又可以重新活跃起来产生新的放射性。在宇宙的整个膨胀过程中,宇宙中的核子相对越变越小,但是直到宇宙膨胀到最大且开始收缩时一些原子核仍具有放射性,而只有等到宇宙收缩到一定程度,待抗放射背景压力上升到原子核不能放射出粒子为止。随着宇宙的不断膨胀,抗放射背压的不断降低,核的裂变也将不断地重复下去,这是宇宙中到处都是原子核辐射的理由之一。
而由于对称性原理,既然原子核在一定时期具有放射性,在其相对应的另一时期原子核必定具有结合性。当宇宙膨胀到极限最大体积的时候,宇宙的引力势也积蓄到极限,这时在引力势的作用下宇宙开始收缩,核外的抗放射性背压开始增加,随着抗放射背压的增加,部分较小的原子核开始具有结合性,慢慢的,随着宇宙的进一步收缩和原子核的不断收缩,宇宙中的核子数会逐渐减少,相反,核子的单个体积增大,直到最后形成一个巨大的原子核。这就又产生一个假设:这时宇宙的所有动能全都转换为宇宙势能,宇宙的斥力势能达到最大,一个新的宇宙大爆炸的条件又已具备,将进入新一轮的宇宙周期。
值得一提的是,原子核的放射性和结合性是矛盾的统一体,这取决于宇宙的同一区域内和在同一个放射背景压力的情况下,部分较大的原子核具有放射性,即此时的背压低于该核放射性终止的背压,不足以阻止该核停止放射。而部分较小的原子核,由于其背压高得足以使其发生核的结合,所以在当今世界上核的裂变和聚变反应同时存在。所以,通过测量原子核的裂变和聚变能力以及核子体积的大小,就可以计算出我们所在宇宙空间的抗放射性背景压力的高低,可这是需要很长时间的科技进步才能做到的事情。
二、结语
天文学讲的就是宇宙的“故事”。这个故事很大很大,因为宇宙包括所有的东西,我们已经了解的和还不知道的;这个故事很长很长,从无边无际的过去到无穷无尽的未来。人类一直在探索着宇宙的奥秘。太阳系的发现,开阔了人们的眼界;恒星世界的发现,使人类认识到自身在宇宙中的渺小,使人类的目光更加深远;银河系的发现,使人类的触角深入到遥远的星系。但是我们所生活的这个宇宙还有许许多多我们所不知道的奥秘,都是未来需要去探索的地方。随着科技的进步,我们探索脚步的一步一步走远,我相信,这些问题都会得到最完美的答复。
参考文献:
[1]李士金等.走向学习自由王国――献给中国青少年一代.北京:中国文联出版社,2000.
天体物理范文6
这篇初三物理期末考试填空题的文章,是
一.填空题(每空1分,共40分)电磁铁是利用电流______效应工作的,电炉是根据电流______效应制成的, 发电机是根据________________现象制成的.2.重100牛的物体由于惯性在光滑的水平面上匀速前进4米,外力做的功为 焦,重力做的功为 焦.3、将浸有酒精的棉花点燃后放在广口瓶中,然后用剥了壳的熟鸡蛋堵住瓶口,过一会儿鸡蛋由于 作用被瓶口吞没落入瓶中。4.弹簧秤下吊着一金属球, 示数为10N,当金属球有一半浸入水中时,示数为9N,这时金属球受到的浮力为_______ ,当金属球全部浸入水中时,弹簧秤的示数为________。5.一艘小船船底离水面0.5m,水对船底的压强为 Pa;若船底有一面积为2cm2的小洞被一木塞堵住,水对该木塞的压力为 N。6.重500N的物体,在100N的水平拉力作用下,沿水平地面以0.5m/s的速度匀速运动10s.在这个过程中,重力所做的功是 J,拉力做功的功率是 W.7.自行车下坡时,不瞪脚踏板速度也会越来越大,在此过程中,自行车的动能逐渐_______,自行车的重力势能逐渐______。(选填“增大”、“减小”或“不变”)8.用杠杆把400牛的物体提高1米,这时动力作用点下降了2米,所用的动力是250牛,则动力做的总功是 焦,杠杆做的有用功是 焦,机械效率是 .9、下列现象中,利用做功改变物体内能的是:______________,其余是通过 _________方式改变物体的内能。(1)冬天,人们用双手反复摩擦取暖. (2)在古代,人类钻木取火. (3) 冬天,人们用嘴对着双手“呵气”取暖 (4)把烧红的铁块放到冷水中,冷水变热(5)晒太阳时会感到很热 (6)用锤子反复打击一块铁片,它的温度会升高(7)多次弯折一根铁丝,弯折处会发烫.10、汽油机的四个冲程中,只有 冲程燃气对外做功,其它三个冲程是靠飞轮的 来完成的。如图9所示,是汽油机汽缸工作时的示意图。将四个冲程由吸气、压缩、做功到排气的先后顺序排列正确的是 ______________________
11.将电灯L1和L2并联在电路中,已知R1∶R2=2∶1,则通过两盏电灯的电流强度之比是________,两端电压之比________在相同的时间内电流做功之比是______