《162道难题》的研究结果（九）

101.台风所释放的巨大能量主要来源于何处?答:台风所释放的能量是巨大的.有人曾估算过:一个台风两天内所释放的热能要转换成电能的话,就可相当于美国全年的发电量.然而,这样巨大的能量释放,仅仅用现代科学所谓的“水气凝结”和“冷暖气流的位能转换”是绝难自圆其说的.台风巨大能量的来源,主要来源于其自身核磁——电磁交变场中衰变的超密脉冲天体核的脉冲辐射     

金星飞行器拍到金星火山照片

1983年6月,苏联发射了两个金星飞行器——金星-15、-16。这两个飞行器发回的雷达照片证明,金星表面有大型火山、起伏地带和类似山脉或峡谷的带状结构。下图是金星北极区照片,图的右中部是高于起伏地形的大火山口。研究工作者认为,由于熔岩的流动,形成了右侧的较高地势。熔岩继续向左扩展,继而形成巨大带状结构。上图是一座大火山,椭圆形火山口的大小约50×69公     

"脉冲星试验卫星"顺利升空

1 引言 脉冲星属于一种高速自转的中子类天体(恒星演化末期形成的一种天体,质量介于白矮星与黑洞之间).脉冲星的磁极会辐射特定的电磁波束,由于脉冲星高速稳定的自旋运动,使其发出的脉冲周期极其稳定(周期稳定性最高可达10-19~10-21s/s),远优于目前国际最先进的星载铷钟和氢钟(周期稳定性约10-15s/s).所以脉冲星被誉为自然界最精准的天文时钟.     

艾奥:表面最热的木星卫星

在2003年7月的《科学》杂志上,美国亚利桑拿大学、布朗大学和其他五个学院的科学家们联合发表了一份科学调查报告:经过研究“伽利略”号太空船传回的大量资料和图片,科学家们发现木星的卫星“艾奥”的火山正喷射出非常热的熔岩,使它的表面温度成为太阳系最热的。科学家们同时指出,最少有12个不同的火山口在喷出温度超过1200℃的熔岩,而且有一个火山喷出的熔岩,其温度高达1700℃这比最接近太阳和最热的水星的温度还要高出3倍。但是,离开了“艾奥”的火山地区,其他的地方都是在零摄氏度以下。“艾奥”在近年依然在不断变热,这可能是它与木星的…     

孤独、美丽的乐园

加拉帕戈斯群岛是由海底抬升的熔岩堆积物形成的一组海洋岛.群岛由北向南延伸300千米,由15个大岛、42个小岛和26个岩礁组成,总面积约7800平方千米,其中96.6%的面积现为国家公园;其周围是一个面积79.9平方千米的海洋保护区.     

撞击:文明的陨灭

关于我们地球与小行星碰撞可能性的谈话是偶然引起的,然而科学院院士特鲁特涅夫不无忧虑地指出:危险确实存在,而且不仅仅是理论上的。其后果如果不能说是“悲剧性”的话,也可能是极其严重的。科学能否预防来自宇宙的灾祸?学者们抱乐观态度,尽管目前提出的一些技术方案看起来近乎天方夜谭。 我们的星球至今保留着许多被宇宙小行星撞击的痕迹。科学家们测算出,自地球诞生以来,至少有上百万颗来自空间的物体落到地球的表面。它们多数体积很小,未能对地球造成严重的伤害。不过其中也有例外,如著名的直径超过1公里的美国亚利桑那火山口就是天外物体留给地球的伤痕。据估计,那次撞击所引起的爆炸,相当于一枚30万吨级的原子弹。亚利桑那火山口并非是天外小行星绝无仅有的杰作,仅在俄罗斯境内就已发现类似上述的大小不等的环形山、环形湖上百个,其中位于楚科     

《易经》宇宙探秘—《易经》与当代科学的故事

杨利伟、费俊龙、聂海胜航天飞行的喜悦犹存脑际,我国航天员又将进行第一次太空行走,这再次将我的心灵带进广阔无垠的宇宙,奔腾激荡…… 我是学航空的,服务于航天事业.工作的需要,学了点天体物理和宇宙物理;作为中国人.读了点中国历史和唯物辩证论的书籍;但对于我国古代<五经>之首的<易经>,慑于其深奥而没有涉足.     

美国X射线偏振测量天文台特点分析

1 任务背景 对于黑洞和中子星等天体的周围区域,直接成像是不可能的,但研究发现,从其周围环境发射的X射线的偏振可以揭示这些天体的一些物理细节.基于这样的科学探测需求,人类在X射线天文观测中专门开辟了X射线偏振探测,但由于X射线偏振探测技术不成熟等原因,此前只开展了非常有限的探测, 1975年发射的美国轨道太阳天文台-8...     

脉冲星试验卫星Q&A

<正>Q:什么是脉冲星?A:宇宙是由星罗棋布的以恒星为核心的小星系组成的。恒星是构成星系的基本单元,是宇宙中最主要的天体。目前,在银河系中已发现的恒星多达3000亿颗左右。恒星并不是永恒的,有诞生也有死亡,死亡后的恒星会变成白矮星、中子星或黑洞,然后继续演化,最终又形成了新的恒星。     

地球为什么是圆的?

地球是在太阳系早期由于岩石间相互碰撞 ,形成各个行星时诞生的。地球在形成之初是由液态岩石构成的 ,直到今天它的内部仍是液态的、流动的。而在引力极小的太空 ,液态物质会自动聚合成球形。地球就是这样在太空运行过程中逐渐形成了圆形。太空中较小的天体由于自身引力较弱 ,所以即使形成固态星体也无法形成圆形。地球由于体积大 ,它的引力也足以使之变圆。实际上 ,如果不是因地震板块运动使山峰变高 ,引力作用会使地球越来越圆。地球为什么是圆的?@阿因     

从银河系看宇宙

什么是宇宙?宇宙是一切物质及其存在形式的总和,它包括地球和其他一切天体。所以,宇宙是由空间、时间、物质和能量所构成的统一体。人类对宇宙的认识是先从地球开始的,然后从地球扩展到太阳系,从太阳系扩展到银河系,从银河系扩展到星系,从星系扩展到星系团……等等。宇宙是如此之大,包括上千亿个星系,但人类可以观察到的     

锡林浩特市火山地质公园平台山顶近地面大气电场变化特征

大气电场强度是大气电学的重要参数.大气电场的准确测量对雷暴和地震的监测、预警等具有重要的意义.利用2015年8月27日气球搭载大气电场仪测量近地面大气电场实验得到的电场数据，分析在特殊地形表面近地面500m高度内大气电场强度随高度的变化特征.结果表明:晴天条件下，火山喷发形成的熔岩平台山顶上空近地面大气电场强度随高度增加呈指数递减，大气电场的数值和变化范围均较大，尤其是近地面100m高度内，大气电场值达到1kV·m-1以上.此外，还通过经验公式得出了近火山灰石地表的大气电导率.受空气中重离子的影响，其电导率远小于全球大气电导率的平均值.实验结果丰富了在特殊地形下大气电场的测量结果，揭示了中国内蒙古锡林浩特地区火山山顶近地面大气电场强度随高度的变化特征.      

宇宙探索100问

49煤碳和石油是如何生成的?传统理论认为,地球上的煤碳和石油、天然气,是在亿万年前由于地壳的剧烈变动,大量的动物和植物被埋于地下或沉于海底,与氧气隔绝,在高压下形成的。20世纪后半叶又出现了一种“无生源”新理论,它以美国天文学家和物理学家托马斯·戈尔德为代表。他们认为,地球上的碳氢化合物,是处于地表下100～300千米处的含铁岩石在极度的高温高压下发生化学反应生成的。这些生成物然后向地表方向渗透,并在多孔的岩石中聚集。如果这种“无生源”理论成立,地球上的煤碳、石油和天然气将不会枯竭。同时,在与地球结构相同,而没有生命…     

月球:并非真正的源头

人体内的生物钟现象按照一种特定的节律在自觉地周而复始地循环着,这已经被人们所熟知.但是对于这种节律为什么能如此相对稳定地重复出现,由于和月亮的圆缺盈亏有一定的一致性,因此,自古至今所有的科学家都认为是受月球影响的作用而形成的,特别是本世纪提出的人体三节律和早被发现的妇女经期现象.然而随着自然科学的不断发展,人们认识天体的水平不断提高,发现一个连自身大气中的空     

大气层内拦截弹脉冲姿控发动机快响应控制

气动控制在低动压时其效率会有相当下降,为了使导弹在低动压时仍然具有一定的快速响应性,在导弹上安装脉冲姿控发动机参与姿态控制是一条可行的途径.对此方法的应用作了初步研究.分析了脉冲发动机作用对导弹动力学的影响,在一系列的简化后设计了俯仰平面内的控制策略,其设计思想是用气动舵平衡气动力矩使总的气动力矩为零,使导弹姿态主要由脉冲姿控发动机来控制,并用俯仰角的变化代替攻角的变化设计脉冲姿控发动机控制策略.给出了对阶跃加速度指令的响应仿真结果,表明在具有足够动压时气动控制仍可同脉冲姿控发动机控制媲美,而在低动压时脉冲姿控发动机相对气动控制具有较大优势.      

火星探测微流星体环境模型及风险预测

微流星体是自然存在的微型天体.在太阳系空间范围内,微流星体的主要起源为彗星及小行星.在地球至火星的空间范围内,微流星体的飞行速度范围为24.13~42.2km·-1.高速飞行的微流星体一旦撞击火星探测器,将有可能对探测器造成毁灭性的损害.本文基于太阳神探测器的观测结果及彗星轨道观测统计结果,针对火星探测,分别建立了地火转移段及环火飞行段的微流星体环境模型,并基于有限元离散方法建立了火星探测任务的微流星体碰撞风险预测方法.设计了一个虚拟火星探测器,分别对其在地火转移段及环火飞行段的微流星体撞击通量进行了分析.结果显示,在探测器有效任务期内,探测器正面受微流星撞击次数约为背面的10倍.根据本文模型计算结果,将探测器顶板铝合金蒙皮的厚度增加至0.7mm后,在整个任务周期内可将探测器正面受微流星体撞击出现击穿损伤的风险降低为每平米7次.      

探测彗星与拯救人类（上）

彗星的发现彗星是在扁长的轨道上绕太阳运行的密度很小(大约为空气密度的2×10-17)而呈云雾状的天体,一般由彗核、彗发、彗尾三部分组成。它的外貌和亮度随着它离太阳的远近而发生显著的变化。彗核是由石质和铁质的物体、冰和尘埃质点等物质构成的,它是彗星的实体部分,整个彗星的质量几乎都集中在这里。彗核周围环绕着的云雾状物质称为“彗发”,主要由气体和尘埃组成,能反射太阳的光辉。彗尾由极稀薄的气体和尘埃组成,形状像扫帚,是彗星接近太阳时,在太阳热力和太阳风的作用下形成的。彗星从何而来?有的人认为彗星是某些行星及卫星上的火山…     

太阳风动压脉冲结构与地磁急始关系研究

针对1994-2011年的363例地磁急始事件,基于太阳风动压脉冲（DPP）结构自动识别算法确定是否有相应的太阳风动压脉冲结构事件与其相关联,进而针对太阳风动压脉冲结构地磁急始关联事件进行统计分析研究.研究结果显示:91%的地磁急始事件与DPP事件相关联,53%的地磁急始事件与行星际激波相关联,这表明太阳风动压脉冲结构是引起地磁急始更普遍的原因;引起地磁急始的太阳风动压脉冲结构事件约70%发生在行星际日冕物质抛射、共转相互作用区以及行星际日冕物质抛射和/或共转相互作用区相互作用形成的复杂抛射物等大尺度太阳风扰动结构中,且其平均动压变化幅度为3.9nPa,强太阳风动压脉冲结构事件占全体事件的42%;地磁急始事件变化幅度与太阳风动压脉冲变化幅度以及上下游动压平方根差之间存在明显的相关关系,相关系数分别为0.79和0.82,并且行星际磁场南向时相关性更强;太阳风动压脉冲结构事件持续时间、传播速度、动压变化幅度对地磁急始事件的持续时间有一定影响,但这些参数与地磁急始事件的相关关系较弱.研究结果可为基于太阳风动压脉冲结构特征参数开展地磁急始预报提供研究基础.      

压气机间隙流与处理机匣作用的三维数值分析

利用Numeca CFD对某一压气机静子叶栅的间隙流动进行流场计算,并将其与具有圆弧斜槽处理结构的间隙及流场计算结果进行对比、分析.详细揭示了叶栅顶部间隙区及处理槽内的流动特征.结果表明,通过采用机匣处理,改变了压气机气流流路,形成叶尖漏流的通道,减少漏流下洗对叶片通道造成的阻塞.叶尖附近主流在叶盆尾缘气流高压作用下进入斜槽,而后气流在叶背前缘以高速由斜槽射入主流,该高速射流有效地扫除叶尖易失速的附面层,从而延迟气流分离,扩大压气机的失速裕度并减少二次流损失.这种籍助于动量交换而形成高速射流对主流的作用可能是机匣开槽结构改善失速裕度的主要原因.      

壁面吊挂清洗机器人碰壁缓冲问题研究

从机器人自动上壁及缓冲的需求出发,分析了机器人拉力形成的机理、碰壁的原因和过程.利用空气动力学原理,给出了拉力的计算方法,采用机器人物理样机进行实验,对计算结果进行了验证.在拉力的作用下机器人与壁面贴合,同时伴随碰撞,其间冲击能量的吸收由机器人裙边和支撑机构所构成的缓冲装置承担.前者还要保证机器人贴壁后的密封,因此刚度不宜过大,后者还要保证机器人在壁面上稳定行走,因此它的刚度又不宜过小.给出了缓冲装置刚度的确定方法及其在裙边和支撑机构上的分配准则,可用于工程分析.