大宇宙 用引力透镜观察天体碰撞

天文学家通过高倍望远镜发现在宇宙的深处有两个正在相互碰撞的星系，并通过“引力透镜”捕捉到了碰撞图像。     

爱因斯坦的望远镜

天文望远镜可分为折射和反射望远镜，1609年，伽利略从荷兰听到望远镜的新技术，自行制造出折射望远镜。1668年，牛顿用凹面镜聚焦，设计出反射望远镜，解决透镜的色差问题。还有一种望远镜不用透镜和反射镜，也能搜寻宇宙天体，这个望远镜和爱因斯坦有关。爱因斯坦没有发明或制造望远镜，但根据广义相对论，我们利用时空的扭曲，可以达到望远镜的功能，观测几十亿光年远的天体。说穿了，爱因斯坦的望远镜是利用万有引力，观察非常遥远的星体，甚至可以“看到”没有电磁波的暗物质，堪称为引力望远镜。     

美国《芝加哥论坛报》题：利用宇宙射线打击恐怖主义（作者米歇尔·基利恩）

“黑洞”很容易让人们望文生义地想像其是一个“大黑窟窿”，其实不然。所谓“黑洞”，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，强得连光也不能逃脱出来。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，它能吸引周围任何物质，无论是哪种物质一旦掉进去．就再不能逃出。你知道吗？这种威力强大的家伙．也可以应用在军事上。     

新发现的爱因斯坦环

最近,由斯隆数字巡天观测计划与哈勃空间望远镜两强联手,发现了19个新的引力透镜星系,加上原先已知的,目前引力透镜星系的总数已经达到了100个。2005年11月17日,美国航宇局的有关网站公布了其中的8个,是从19个当中精选出来的。这些引力透镜现象是最完美的,在已经观测到的所有引     

天王星探测结果

美国在1977年8月和9月用大力神-人马座火箭发射了“旅行者2号”和“1号”两个探测器。原计划它们仅是探测木星和土星。“旅行者1号”于1980年11月探测土星后,在土星引力场作用下,它向“上”飞出了黄道平面。一时,美航宇局因其它任务,放弃了继续跟踪“旅行者2号”。幸运的是,仍有一些头脑清醒者发现,“旅行者2号”在土星引力场作用下,能飞向天王星和海王星,他们说服了航宇局人士,继续跟踪“旅行者2号”,并收集它发回的资料。今年1月24日,“旅行者2号”在距天王星81,500公里     

利用月球引力场改变地球卫星轨道倾角原理

文章以休斯公司利用月球引力拯救“亚洲三号”通信卫 星的活动为背景,引入影响球的概念,对利用天体引力场改变航天器运行轨道倾角的原理进 行了探讨,并得到利用目标天体改变轨道倾角所应满足的两个条件：目标天体的运行轨道和 空间位置。利用一条假设的卫星轨道说明了月球引力场对其轨道倾角的影响。     

从恒星到黑洞

１７６７年，丹麦天文学家罗麦首次证明了光速是有限的这一事实，为１００多年后预言黑洞的存在创造了条件。否则，人们是无法理解引力场将对光粒子产生影响这一效应的。一般认为，英国的约翰·米歇尔是最早对黑洞的存在做出预言的人。他于１７８３年发表文章指出，一个有足够大质量和密度的恒星，同时也拥有强大的引力场，甚至从恒星表面发出的光线也会被这个引力场吸引回来。１５年后，法国天文学家拉普拉斯也独立地提出了类似的观点：“一个密度如地球，而直径为２５０个太阳的发光恒星，由于引力作用，将不允许它的任何光线到达我们这儿…     

一种利用非均质多面体模型确定小行星附近引力场的方法

从力学的角度出发,如何准确地建立小行星附近的引力场模型是小行星研究中最为基础、最为关键的部分。提出一种基于多面体模型的模拟小行星附近引力场的方法。该方法的准确性一方面取决于多面体模型的精细程度,即模型分辨率,另一方面取决于勒让德级数的截断误差。选取均质小行星模型,求取其引力场并与使用原有多面体方法求得的引力场进行对比,以此验证本方法的可行性。通过对形状参数相同的均质、非均质多面体模型附近的引力场进行对比来说明非均质小行星引力场建模的重要意义。     

广角镜

“哈勃”镜拍到即将 与木星相撞的彗星 “哈勃”望远镜已拍到将要与木星相撞的彗星的照片,如图所示,彗星正在向木星飞去,整个画面就象一串珍珠挂在天幕上。 这颗彗星名叫:“休梅克—利维”,今年7月将要撞进木星引力场(见本刊上期)。据“哈勃”镜拍的图像分析,它的直径只有4.8公     

强不规则天体引力场中的动力学研究进展

小行星探测与彗星探测是深空探测的重要方面。一般来说,小行星和彗星因质量都不足以使得万有引力克服应力达到流体静力学平衡,而具有强不规则的外形。研究强不规则天体引力场中的动力学行为及其内在机制,是探测器被不规则天体捕获并对其形成近距离探测轨道的基础。从引力场模型和动力学行为两个方面综述了强不规则天体引力场中动力学的研究进展,在引力场模型的研究方面介绍了强不规则天体引力场建模的球谐函数摄动展开模型、简单特殊体模型及多面体模型的研究现状,在动力学机制的研究方面介绍了强不规则天体引力场中的周期轨道和拟周期轨道、平衡点、流形、分岔与共振以及混沌运动的研究现状,指出了这些方面研究的重点与难点。分析了强不规则体引力场中动力学的研究趋势。     

基于电润湿液体透镜的显微成像技术

电润湿液体透镜因其焦距可调、响应速度快、操作方便和功耗低等特点越来越受到研究者的青睐，可以解决显微成像系统中诸如机械抖动、离散变焦等技术问题，推进显微成像系统向智能化、轻量化发展。阐述了电润湿液体透镜的基本概念和国内外研究现状；重点综述了基于电润湿液体透镜的显微成像技术的最新研究，详细介绍了连续光学变焦和轴向扫描2类显微成像技术；总结和展望了基于电润湿液体透镜的显微成像技术的机遇和挑战。      

地球引力场变化之谜

1998年以来的卫星资料表明,地球赤道区域的引力场正在不断膨胀。科学家们认为,海洋也许是解开这一引力变化之谜的关键。1998年以前,受后冰河时代地面回升现象的影响,赤道引力场呈收缩趋势,这种地面回升现象由上次冰河期结束之后的冰原融化所引起。随着冰原的融化,位于其下的陆地开始隆升,而陆地的隆升又导致引力场的变化。克里斯多佛·科克斯是美国航空航天局戈达德太空飞行中心测地部门的一名研究人员,他说:“地球的特性与海绵非常相似,当你将手指插入海绵然后放开时,你就会看到海绵逐渐回弹并最终复原。”就目前来看,地球赤道地区明显凸起…     

星际旅行的最佳工具声波飞行器

它象一把大铁锹,头朝下在大气中运动,更确切的名字叫冲浪板,事实上它是空间飞行器的实验室设计品——声波飞行器(Waverider)。目前在太阳系内飞行的飞行器,是借助行星引力场助推的方法,提高其飞行速度。例如伽利略探测器,先绕地球飞行,经地球引力场助推,飞向金星,绕飞金星,又经过金星引力场助推,再飞向地球,再获得地球引力场助推。这三次引力场助推——三次提高探测器的飞行速度,使探测器穿过小行星带(目前正在这一段飞行),飞回地球,最后一次借助地球引力场助推,飞向木星,时间长达6年。     

引力场中运动物体加速度的各向异性

在引力或任何其它力的作用下 ,运动物体的加速度是各向异性的。即在同样大小力的作用下 ,力与速度方向垂直时的加速度要大于力与速度方向一致时的加速度。将这种横向额外加速度理论应用在天体力学方面 ,正确地计算了行星近日点的“多余”进动角和光线在经过太阳表面时由引力引起的偏转角。并且定性地解释了最近发现的所谓航天器的“奇异”加速度。因此 ,行星、航天器和光子等等完全不同的物体在引力场中的运动轨道可以用完全相同的物理机制——“加速度各向异性”理论扩展了的牛顿理论加以描述。     

宇宙探索100问

什么叫引力时间膨胀? 引力时间膨胀就是引力红移。 我们知道,原子中的电子,以极其准确的频率绕着原子核旋转,一个原子就是一只非常简单的钟。引力场使原子中的电子振荡频率变慢,就是钟摆的摆动变慢,也就是时间膨胀了。 其实,早在广义相对论问世的1911年,爱因斯坦就认识到,引力场越强,钟走得越慢;同样的钟,离大质量天体越近,走得越慢。后来,爱因斯坦在广义相对论中得出的整体结论,叫做“引力时间膨胀”。     

大气“透镜”现象

２０世纪６０年代，美国宇航员戈尔顿·库必尔首次发现，在一定大气条件下，宇航员能够从太空轨道站上透过舷窗靠肉眼看到平时看不见的地面和海底某些地段的详细情况。在这里，大气起到了望远镜的作用，所以把它称为大气“透镜”现象。尔后，俄罗斯宇航员列夫·杰明、韦塔利·谢瓦斯季扬诺夫等也相继看到了大气层的这一神秘的“透镜”现象。他们从太空的轨道站上识别出太平洋、印度洋等大洋深处４００米到７００米的海底山脉、盆地及火山等地形地貌。这些地物，按科学家的说法，对宇航员来说目标距离相当遥远、相当小，能够从漫漫太空中看见…     

反物质飞船

１９９７年第３期《飞碟探索》上刊载了一篇由郭佳和郭英森联合发表的关于外星飞船动力物理学原理的文章。他们是从反物质形成的负质量体与正质量体之间产生引力场的角度来阐明外星飞船的动力来源的。由于引力场与反物质物体之间要产生出相互的推斥力，即负引力，他们认为...     

柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率

研究了柱面线聚焦菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率。依据理论分析，对透镜参数进行了优化设计，成功地研制出了柱面线聚焦菲涅耳聚光透镜。还分析了透镜相对孔径（F数）和成型模具等因素对透镜光学效率的影响。     

不规则小天体引力场内的广义甩摆轨道

选取具有典型不规则外形的细长形小天体作为研究对象,应用偶极子模型近似其外部引力场分布。针对其引力场内的质点动力学,研究一类特殊的动力学行为--广义甩摆轨道。与传统引力甩摆轨道不同,该类轨道能够在很短的时间内将质点从环绕轨道改变至逃逸轨道,或将逃逸轨道上的质点捕获至小天体引力场内。从轨道能量的变化入手,分析该类轨道的成因并给出仿真算例。     

正交线偏振光成像制导镜头的设计与仿真

根据成像制导系统提高恶劣环境成像能力和识别真假目标能力的发展需求,研究设计正交线偏振光成像制导超透镜镜头。通过分析超透镜的偏振和相位调控原理,基于传输相位和矩形结构通过最小标准差匹配法设计了基于硅和氟化钡材料的中红外正交线偏振光成像超透镜,工作波长为3 μm。利用时域有限差分法对正交线偏振光超透镜进行了仿真,验证偏振成像效果和计算偏振对比度。仿真结果表明,当超透镜数值孔径为0.21时,正交线偏振光聚焦效率分别为80.5%和80.8%,最大偏振对比度为13dB。