为什么天上的云朵像棉花糖,边缘那么清晰? 你有没有仰望过晴朗的天空,看到一朵朵白云漂浮在湛蓝的背景上?它们有时像蓬松的棉花糖,有时像巨大的城堡,而最神奇的是,这些云朵的边缘常常非常清晰、锐利,像是用笔画出来的一样。 这看起来有点奇怪,对吧?我们通常知道云是水汽凝结成的无数小水滴组成的。既然是气体和水滴,它们为什么不慢慢向四周扩散、溶解,让云朵变得模糊甚至消失,反而能保持这么清晰的轮廓呢? 常见的误解:云里才有水,蓝天里没有? 很多人会想:哦,云里面水汽多、小水滴多;蓝天里面水汽少、没有小水滴。所以云和蓝天之间有明显的分界线。 但事实并非如此! 空气中其实到处都有水汽和微小的水滴,包括那些看起来“空无一云”的蓝天区域。水汽(看不见的气体)和小水滴(看得见或看不见的微小液体)是遍布整个大气的。 那为什么蓝天是蓝的,白云是白的? 关键在于水滴的大小以及它们对阳光的散射方式: 1. 蓝天(小水滴主导 - 瑞利散射): 在蓝天区域,空气中的水滴非常非常小(远小于光的波长)。这种超小水滴散射阳光时,对波长较短的蓝光散射能力最强(这就是为什么我们看到的天空是蓝色的)。 2. 白云(稍大水滴主导 - 米氏散射): 而在云朵内部,水汽浓度稍高,小水滴更容易相互碰撞、合并长大一点点。当水滴长大到一定程度(接近或大于光的波长时),它们对阳光的散射方式就发生了根本变化,称为米氏散射。米氏散射的一个关键特点是:它对所有颜色的光几乎都同样强烈地散射。混合了所有颜色的光,看起来就是白色的! 核心揭秘:水滴大小的“临界点”效应 想象一下,天空中水滴的大小其实是在一个很大的范围内缓慢、连续变化的。从蓝天区域到白云内部,水滴的大小是逐渐增大的,没有一个突然的断层。 但是!水滴散射阳光(米氏散射)的强度,对水滴大小的变化极其敏感!用科学术语说,散射强度大致和水滴直径的六次方成正比(I ∝ d⁶)。 * 六次方是什么概念? 想象一下,水滴直径只增大了一点点(比如10%),它散射光的强度却可能翻倍甚至更多!这就好比一个非常灵敏的开关:稍微拧一点点,灯就瞬间从暗变到非常亮。 所以,云朵清晰边缘的真相是: 1. 水滴大小连续渐变: 从云朵边缘向外,水滴大小只是缓慢地、一点点地变小。 2. 散射强度剧变: 但当水滴小到某个临界点以下时,米氏散射的强度会急剧减弱。而瑞利散射(散射蓝光)
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十万个为什么-太阳系的边界在哪里 太阳系的边界是一个既值得探索,又值得回味的问题。它之所以成为问题,本身就是天文学上一次重大观念变革——日心说取代地心说——的结果。因为只有确立了日心说,才有太阳系这一称谓,也才谈得上“太阳系的边界”这一问题。 如果以1543年哥白尼出版《天体运行论》作为日心说确立的年份,那么有关太阳系的边界这一问题,最初238年的答案,是在距太阳约9.6天文单位(约14亿千米)的土星。这一答案在1781年被英国天文学家威廉·赫歇尔发现的太阳系第七颗行星——天王星——所改变。这项发现将太阳系的边界扩展到了距太阳约19天文单位(约29亿千米)处。 天王星被发现后,天文学家对它的轨道进行了计算。出乎意料的是,计算结果与观测并不吻合。天文学家将这一现象归结为一颗未知行星对天王星的引力干扰。英国天文学家亚当斯和法国天文学家勒威耶先后推算出了新行星的位置和轨道。1846年,柏林天文台的加勒和达雷斯特依据勒威耶的推算结果,成功地找到了太阳系的第八颗行星——海王星,太阳系的边界由此扩展到了距太阳约30天文单位(约45亿千米)处。 在那之后又隔了大半个世纪,1930年,美国洛厄尔天文台的天文学家汤博发现了比海王星更遥远的太阳系天体——冥王星。这颗一度被视为太阳系第九大行星,直到2006年才被“降级”为矮行星的天体,将太阳系的边界扩展到了距太阳约39天文单位(约59亿千米)处。 陨石向我们透露了什么秘密 降落到地球上的陨石主要有三个明确的来源,大部分(约99%)来自小行星,少数来自月球和火星,还有极少数陨石来源不明。另外,关于是否存在来源于彗星的陨石一直存在争论。球粒陨石是最常见的石陨石,它们形成于太阳系历史早期,至今都没有发生什么变化,这是我们了解早期太阳系的唯一直接物证。其他的石陨石,如无球粒陨石,则显示了陨石母体自身熔化再结晶的迹象,甚至天体碰撞过程的痕迹。陨铁和石铁陨石也发生了熔化,为我们研究行星形成的最初阶段提供了依据。来自月球和火星的陨石的科学价值当然就更大了。(张旭) 为什么用多普勒效应可以测得天体的运动速度 1842年,奥地利物理学家多普勒发现,运动物体发出的声音在静止的观测者听起来会发生变化。当发声物体远离观测者运动时,观测者听到的声波波长就会比静止波长更长,而声源朝向观测者运动时,听到的声波波长就会比静止波长更短。速度越高,波长变化越大 #天体#陨石#多普勒#双星 #造父变星
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