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第二章

13兴旺的卫星家族

人造地球卫星是由人工制造、环绕地球在空间轨道上运行(至少一圈)的无人航天器,人们简称它为人造卫星或卫星。

自从1957年前苏联发射第一颗人造地球卫星以来,到1996年近40年来,全世界共发射了4000多颗航天器(包括人造地球卫星、载人飞船和太空探测器等),其中,人造地球卫星占90%左右。今天,卫星已形成种类繁多、用途广泛的一个大家族了。

尽管如此,所有人造卫星都包含各种仪器设备的若干系统,这些系统可分为专用系统和保障系统。

专用系统是指与卫星所执行的任务直接有关的系统,大致又分为三大类,即探测仪器(如红外天文望远镜等)、遥感仪器(如各种照相机、测视雷达等)和转发器(如通信转发器等人)。

保障系统主要有结构系统(卫星的外部壳体属结构系统的一部分)、热控系统(使卫星内保持一定的温度)、电源系统(卫星体外张开的一般为太阳能电池板)、无线电测控系统、姿态控制系统(使卫星保持一定的姿态)和轨道控制系统筹。有些卫星还装有计算机系统,用以处理、协调和管理各分系统的工作。返回式卫星还有返回着陆系统等。

在人造地球卫星的大家族中,包含哪些成员呢?主要有:

通信卫星它是在地球赤道平面内,离地面35860公里的高空上运转的同步卫星。由于它与地球同步运转,所以卫星好像静止地悬挂在空中。世界上第一颗同步通信卫星是美国于1963年发射的,其覆盖面积大约为地球表面积的40%。我国在1984年成功地发射了第一颗通信卫星。有了通信卫星,就能在大范围内迅速传播电视、电话、电报、传真图片等。

通信卫星还可以用于军事、航空、航海和飞机、船舶的导航等。如果在赤道上空的同步轨道上,等距离分布3颗通信卫星,就能实现全球通信。人们坐在家里就能收看世界任何一个电视台的节目。

气象卫星专门进行气象观测的人造卫星。自从1960年美国发射了第一颗气象卫星,到目前为止,太空中已经有上百颗气象卫星运转。利用气象卫星可以获得大气层中许多气象资料。例如,云、地表面温度、海水温度、大气温度和湿度的垂直分布等。气象部门根据这些资料和拍摄到的照片、云图,就能较快、较准地作出天气预报。此外,对渔场分布,可以通过气象卫星找出冷暖海洋交界处,这里鱼饵丰富、鱼儿集中。

侦察卫星人们也称它为太空“间谍”,它以偷窃军事情报为主。自1960年前后出现以来,发展很快,已成为有能力发射这类卫星国家获取情报的有效工具,成为现代作战指挥系统和战略武器系统的重要组成部分。在这些太空“间谍”里装有各种各样的侦察设备,如照相机、电视摄像机、红外探测器及电子侦察仪器等。按执行的任务和侦察设备的不同,侦察卫星一般可分为照相侦察卫星、电子侦察卫星、海洋监视卫星和导弹预警卫星。侦察卫星是卫星家族中为数最多的一类,它占卫星总数的60%左右,是世界上发射数量最多的一种卫星。

导航卫星它为地面、海洋、空中和空间用户导航定位服务。自1960年4月美国发射第一颗导航卫星“子午仪”以来,世界各国发展了数十颗各种类型的导航卫星。现在它们正在为飞机、导弹、舰船等各种用户当“向导”。

测地卫星用于测定地面点坐标、地球形状和地球引力场参数,也可作为地面观测设备的观测目标或定位基准。它可以为洲际导弹发射测定准确的目标位置。60年代初,人们观测人造卫星运动,推算出地球扁率,利用卫星测定观测站坐标,计算地球重力场,取得较大成果,从此,美、苏、法等国相继发射了测地卫星。

地球资料卫星它是在气象卫星基础上发展而来的。1972年7月23日,美国发射了世界上第一颗地球资料卫星。它采用60年代发展起来的航空遥感技术,如光谱遥感技术,拍摄出照片,帮助人们寻找地下的丰富矿藏,调查森林、水文、耕地种植和农作物生长等情况。地球资源卫星能迅速、全面、经济地提供有关地球资源的情况,对资源开发和国民经济有重要作用。地球资料卫星分为陆地资料卫星和海洋资料卫星。

科学卫星和天文卫星它可以帮助人们研究地球周围的空间、太阳和天体物理。其中天文卫星又分为以观测太阳为主的太阳观测卫星和以探测太阳系以外的天体为主的非太阳探测天文卫星、紫外天文卫星、X射线天文卫星和Y射线天文卫星等。

此外,还有用于拦截敌方卫星的反卫星等。人造卫星的种类远不止上面所说。世界各国对卫星的研制、发射正方兴未艾,我国也在急起直追,成绩斐然。

14卫星是怎样发射的

首先,当装有卫星的运载火箭耸立在发射台上,全部准备工作完毕,按照“倒计数程序”进入最后预备阶段。随着地面控制中心的发射指令:“9.8.7.6、5.4、3.2、1.发射,第一级火箭发动机点火,运载火箭开始脱离发射架上升,而且速度越来越快。这就是加速度飞行段开始了。

运载火箭从地面发射到把有效载荷送入预定轨道,称为发射阶段。在这一阶段所飞经的路线就叫做发射轨道。运载火箭的发射轨道一般为三大部分,即加速飞行段。惯性飞行段和最后加速段。运载火箭垂直起飞后10秒钟数到0秒钟后,开始按预定程序缓慢地转弯。发动机继续工作约100多秒后,运载火箭已上升到70千米左右高度,基本达到所需的入轨速度和与地面接近平行的方向时,第一级火箭发动机关机分离,同时,第二级火箭发动机点火,继续加速飞行。此时,已飞行2-3分钟,高度已达150千米一200千米,基本已飞出稠密大气层,按预定程序抛掉箭头整流罩。接着,在火箭达到预定速度和高度时,第二级火箭发动机关机、分离,至此加速飞行段结束。

这时,运载火箭已获得很大动能,在地球引力作用下,开始进入惯性飞行段,一直到与卫星预定轨道相切的位置,第三级火箭发动机开始点火,进入最后加速段飞行。当加速到预定速度时,第三级火箭发动机关机,卫星从火箭运载器弹出,进入预定的卫星运行轨道。至此,运载火箭的任务就算完成了。

15飞向月球

1969年7月侨日肯尼迪航天中心所在的梅里特岛上,冯·布劳恩博士亲临控制中心。上午9点32分,市劳恩为他设计的“土星”5号火箭下达了“倒计时”的指令。身高110.6米,全重2930吨的“上星飞号,以1.32X10瓦的雷霆万钧之势,载着”阿波罗“11号飞船,踏上了地球人类希冀飞往月球的漫长之路的最后一程。

发射后9分11秒,第H级火箭脱离,第三级火箭第一次点火。11分40秒,第三级火箭熄火,飞船进入地球轨道。当第三级火箭再次点火后,飞船脱离地球轨道,进入狭长的地月过渡轨道。发射后3小时历分,指令舱和服务舱与第三级火箭暂时分离。指令舱驾驶员麦克尔·柯林斯把飞船调转180度,然后把指令舱端的锥状对接杆,慢慢地准确插入登月舱的连接孔。接着,埃德温·艾德林,这位宇宙工程学博士卸下登月和指令舱间的封闭隔板,接通电缆,完成了全部对接工作。发射后4时10分,第三级火箭与飞船彻底分离。登月舱向月球飞奔而去。

在月面降落

“阿波罗”11号在第一天飞行中,向地球转播了在高空俯瞰的太平洋和美洲大陆的景象。第二天的门点32分,飞船向地球转播了宇航员的生活和工作情况,转播达34分钟。第三天飞行中,又向地球转播了1小时30分有关宇航员进人登月舱及舱内仪器设备的场景。第四天清晨,11号飞船以每秒减速800米进入月球轨道。当飞船绕月3圈时,指令长尼·阿姆斯特朗主持第4次电视转播,许多地球人第一次清晰地看到了遥远月球的坑坑洼洼的表面。7月20日上午,柯林斯随飞船指令舱留在绕月轨道上,阿姆斯特朗和艾德林驾驶登月舱逐渐向月面下降。离月面2200米时,登月舱下降速度稳定在每秒6米。当登月能离月面150米时,阿姆斯特朗发现预定着陆点资料与实情不符。这位美国最著名的宇航员果断决定改变着陆点。经过102小时39分40秒的飞行,现在,“鹰”号登月舱的4条着陆支架终于稳稳地落在被称为“静海”的月球上地上。遥远星球亘古以来的宁静被人类的使者打破了。

划时代的“一小步”

地球上亿万人的目光都通过电视屏幕紧盯着走出登月舱口的阿姆斯特朗。他花了3分钟才走完9级踏板的舷梯。美国东部时间,1969年7月20日,22时56分20秒,月面上终于踏出人类的第一个脚印。阿姆斯特朗面对沉睡已久的月球大地宣布:“对一个人来说,这只不过是小小的一步,可对全人类来说,这却是一个巨大的飞跃.

在此后2小时40分的月面探险中,两位宇航员展开了太阳能电池阵。安设了月震仪和激光反射器,还采集了22千克月球岩石和土壤的样品,并与美国总统尼克松进行了电视谈话。7月ZI日上午11时15分,登月舱飞离月面之后与绕月轨道上的飞船会合。1969年7月28日,美国东部时间12时55分22秒,“阿波罗”11号完成人类首次登月后,安全溅落在夏威夷西南的太平洋上。总统尼克松亲临打捞的大黄蜂“号航空母舰,主持”阿波罗“11号三位宇航员返航的欢迎仪式。

“阿波罗”11号飞船和三位宇航英雄,在人类发展史上永久地刻下了自己的姓名。

16高空的窃听能手

常规战争中,敌对双方常常捉“舌头”(即俘虏对方人员)来了解对方战术意图、兵力部署及武器装备等情报。随着航天技术的发展,人们采用更先进的方式,即利用人造地球卫星窃取常规手段难以获得的敌方情报。

1984年4月17日,在伦敦发生了利比亚人民办事处用轻机枪扫射游行队伍的事件。这个事件的发生是有先兆的。据美国ABC电视台透露,事件发生前,利比亚政府曾指示利比亚驻伦敦人民办事处,“不能坐视反卡扎菲的示威游行”。美国很快就知道了这个指示,并通报英国政府,但在得到确切的情况之前,枪击事件就发生了,一名女警察被打死,许多参加游行的人负了伤。

窃听这个“指示”的是美国电子侦察卫星。它监听了利比亚政府和驻伦敦人民办事处之间的电话。由此可见利用侦察卫星进行情报战的作用。

在太空遨游的电子侦察卫星是窃听能手,它利用捕获无线电波的方式来获取情报。电子侦察卫星的任务主要有:一是确定敌方地面防空雷达和反导弹雷达的精确位置。信号特性和作用距离,以便使轰炸机或弹道导弹不被雷达发现和跟踪;二是确定敌方军用电台的位置和信号特性,以便战时将其摧毁掉,而更重要的任务在于平时窃听军事通信中的重要情报。

通常,雷达或军用电台的工作频率属高频段,因此,它的作用距离有一定限制。一个幅员辽阔的国家,为了保卫本国的安全,在远离疆界的腹地往往要布设许多防空雷达。如果在国外用舰船或飞机等一般的方法测量敌方防空雷达的位置和特性,那是极为困难的,甚至无法办到。但是,如果用卫星去侦察,就能打破国境线的障碍,“无忧无虑”地测定敌方雷达的位置和特性。

电子侦察卫星窃听方式比较巧妙。当卫星经过敌方上空时,卫星上的磁带迅速地录下雷达信号和其他电磁辐射源,然后在自己国土地面站上空又把磁带记录信号“快手快脚”地输送到地面站,经过地面分析。研究或破译,就能掌握敌方地面雷达的位置和特性,从而偷偷窃听到许多敌方重要信息。

窃听能手--电子侦察卫星在太空飞行的轨道,近地点(距地心最近时的位置)高度300-500公里,因此,窃听能力很强。它与照相侦察卫星一样,具有普查型和详查型两类。

普查型“窃听能手”,用来对敌方地面大面积侦察,测定地面雷达的大致位置,窃听地面雷达的工作频段。详查型.“窃听能手”,用来捕获感兴趣的雷达特征和电台信号的详细情报,用搜索型超外差接收机窃听地面的无线电信号。

目前,多数电子“窃听能手既能作一般监视,对地面进行普查性窃听工作,又能对地面各种无线电信号进行搜索和窃听,一颗卫星身兼普查和详查两种功能。一般来说,电子侦察卫星上的计算机里贮存所有已知的敌方雷达信息(如位置和信号特征),如果卫星一旦探测到新的雷达位置和新的信号,下次经过这一地区上空时,便会自动地对这些特性进行分析,并对新的雷达进行定位,以确定雷达的精确位置。因此,窃听能手--电子侦察卫星能无一遗漏地探听清楚地面雷达、无线电台等的位置和信号特征。

17大炮能把卫星送上天吗

据研究,只要能使物体获得7.9公里/秒的速度,它就能绕地球运行,成为人造地球卫星。怎样才能使物体获得环绕速度呢?人们曾经想用大炮把地球卫星发射到天上去,但是,目前超远程大炮只能打出速度为2公里/秒的炮弹,离环绕速度还差得很远。

用飞机直接把人造地球卫星送上轨道,这也是不可能的。现代喷气式飞机能在空中飞行,靠的是飞机的推力和机翼的升力,而推力和升力的产生又必须依靠空气。这样它离不开包围地面几十公里厚的大气层,速度也不可能很大。

人造地球卫星是靠火箭送上天去的。发射人造地球卫星的火箭叫做运载火箭,也叫运载工具。人造地球卫星能否发射成功,火箭的速度是个关键问题。

在目前技术条件下,一般火箭发动机的喷气速度最大只能是2.5公里/秒,相应地,火箭前进的最大速度是4.5公里/秒。很明显,要把卫星送上几百公里的高空,并具有环绕速度,用单级火箭是很难达到的。所以,在目前技术条件下,单级火箭无法使卫星达到环绕速度,不能做卫星的运载火箭。

多级火箭在航行过程中,可把工作完毕而变得无用的火箭壳体和发动机(死重)抛掉,以达到提高速度的目的。目前,发射人造地球卫星只要用二级或三级火箭就足够了。根据需要还可以用一枚多级火箭同时发射几颗卫星。

多级运载火箭是一个整体,通常由几个单级火箭组成。一般用串联形式连接,各级头尾相接,也有下一级为并联、上面为串联的组合形式,整个运载火箭分为壳体、推进系统、飞行控制系统等。

运载火箭还有各种分离系统,包括各级的分离,卫星与运载火箭末级的分离,卫星与整流罩的分离。级间分离系统既要保证各级牢固连接,又要在下面一级工作完毕之后,可靠地把它分离掉,同时启动上面一级发动机和控制系统工作。

发射人造地球卫星时,运载火箭从地面起飞到进入卫星轨道可分为加速飞行段、滑行段(惯性飞行)和最后加速三个阶段。加速飞行段是指运载火箭由地面垂直起飞,在发动机推力的作用下,运载火箭飞出了稠密大气层后,达到预定速度熄火。运载火箭熄火后推力等于零,这时靠自己获得的能量,在地球引力的作用下滑行,一直飞到与卫星轨道相切的位置时,火箭再一次点火,稍许增加一点速度,使卫星最后加速入轨。

为了对发射人造地球卫星有一个比较全面的了解,以一枚三级火箭(液体火箭)为例,将卫星的发射与入轨的一般过程略述如下:

当卫星及其运载火箭出厂运送到发射场,经技术阵地检测合格后,再运送到发射阵地,竖立在发射台上,尔后进行卫星和运载火箭的对接、加注推进剂、程序控制指令的装定以及各种测试,在最后测试合格后,由控制中心下达命令,火箭点火。在第一级发动机的推动下起飞,火箭徐徐垂直上升,穿过稠密大气层后,第一级发动机在预定时间熄火、分离、脱落,与此同时,第二级发动机点火工作,继续加速。第二级发动机在预定时间熄火、分离、脱落,运载火箭的第三级与卫星一起,经过一段自由滑行,到达预定轨道附近,按程序控制指令第三级发动机点火,继续加速,使之达到预定速度,在预定点把卫星弹出,进入预定轨道。这就是发射人造地球卫星的简单全过程。当然,在这过程中,如果某零部件出了故障,那么卫星发射就会失败。

将卫星送入地球轨道的办法很多,前面所述只是其中的一种,是节省能量的最简便易行的一种。

18飞机为什么能飞

飞机为什么能飞?尽管有各个部件的配合,但是最主要的是飞机有一对采用特殊剖面形状的机翼。

翼剖面又称翼型。典型的翼型上凸下平,人们通常称流线型。根据流体的连续性和伯努利定理可知,相对远前方的空气来说,流经上翼面的气流受挤,流速加快压力减小,甚至形成吸力(负压力)而流过下翼面的气流流速减慢。于是上下翼面就形成了压力差。这个压力差就是空气动力。按力的分解法则,将其沿飞行方向分解成向上的升力和向后的阻力。阻力由发动机提供的推力克服。升力正好可克服自身的重力,将飞机托向空中。这就是飞机为什么会飞的奥秘所在。

19地球为什么会自转

我们知道,太阳系的几乎所有天体包括小行星都自转,而且是按照右手定则的规律自转,所有或者说绝大多数天体的公转也都是右手定则。为什么呢?太阳系的前身是一团密云,受某种力量驱使,使它彼此相吸,这个吸积过程,使密度稀的逐渐变大,这就加速吸积过程。原始太阳星云中的质点最初处在混饨状,横冲直闯,逐渐把无序状态变成有序状态,一方面,向心吸积聚变为太阳,另外,就使得这团气体逐渐向扁平状发展,发展的过程中,势能变成动能,最终整个转起来了。开始转时,有这么转的,有那么转的,在某一个方向占上风之后,都变成了一个方向,这个方向就是现在发现的右手定则,也许有其他太阳系是左手定则,但在我们这个太阳系是右手定则。地球自转的能量来源就是由物质势能最后变成动能所致,最终是地球一方面公转,一方面自转。

20为什么在地球上看到的星星是黄色的

从地球上看星星,它们并不是黄色的。表面温度12000-40000度的恒星,蓝白色,例如,猎户l(猎人腰刀南端的“伐”)。10000度的白色,例如,天琴α(织女一)。7000-8000度的黄白色,例如,仙后β(王良一)。5000-6000度的黄色,例如,天龙β(天棓三)。4000度的橙色,例如金牛α(毕宿五)。3000度的红色,例如,猎户α(参宿四)。温度更高的,辐射能量主要在紫外波段,不能穿透地球大气;温度更低,能量主要在红外波段,超出可见光范围。

21海鸥为什么总追着轮船飞

在海上航行的轮船,一般有一群白色的海鸥相伴,从而给白茫茫一望无际的大海洋增添了无限生机和诗意。

那么,海鸥为什么总是喜欢追逐轮船呢?这是因为,轮船在海上航行时,由于受到空气和海水阻力,在轮船上空产生一股上升的气流。海鸥尾随在轮船的后面或上空,可借助这股上升的气流毫不费力地托住身子飞翔。

另外,在浩瀚的大海中,小鱼、小虾之类被破浪前进的船激起的浪花打得晕头转向,漂浮在水面上,很快就会被视力极强的海鸥所发现,轻而易举地把它们吃掉。这种“守株待兔”的觅食方式,当然是海鸥的聪明之举。

22海水会越来越咸吗

海水是咸的,其原因是海水中含有各种盐分,平均每1000克海水中含35克盐。有人估计,如果把海水中所有的盐分都提取出来,铺在陆地上,可得到厚153米的盐层;如果铺在我国的国土上,可使我国平均高出海面2400米左右。

海洋刚形成时,海水和江河湖水一样,是淡的。后来,雨水不断地冲刷岩石和土壤,并把岩石和土壤中的盐类物质冲入江河,而江河的水流到大海,使海洋中的盐分不断增加。与此同时,海中水分不断蒸发(盐几乎不会蒸发),这就使盐的浓度越来越大。当然,这个过程是很漫长的。

这么说来,海洋一定会越来越咸了。含盐量高达25%的死海似乎肯定了这种推测。其实不然。因为海洋也通过以下几种方式“释放”盐分、把盐分“归还”于陆地:

⒈海洋中含盐类的可溶性物质的浓度达到一定程度时,会互相结合成不溶性化合物,沉入海洋的底部。

⒉海洋中的生物体内吸收了一定的盐类物质,当海洋生物死去后,它的尸体沉到海底。

⒊台风暴发时,狂风巨浪,海水被卷到陆地上,海水中的盐类物质也被带到陆地;从漫长的陆地变迁历史看,在海洋的海湾地带,由于地壳的升高而与海洋隔断。这些被隔离的地带,在太阳光的“肆虐”下,变成陆地,留下大量盐分。

那么,海水会不会越变越淡呢?这也不大可能,雨水和江河湖水每天连续不断地流入海内,海水的咸度会保持相对的平衡状态。当然,这不排除在某一个海域某一段时间,海水会变咸或变淡。

23炸药的威力为什么会很大

炸药爆炸,并不是炸药里蕴藏着特大的能量。一公斤炸药爆炸时所放出的能量并不比一公斤木材燃烧时放出的能量多,炸药爆炸时之所以具有巨大的威力,是因为炸药释放能量的速度特别快。

燃烧一公斤的木材,无论炉火有多旺盛,木材总是一点点地燃烧;如果把同样重量的炸药投入炉膛,炸药仅在十万分之一秒内,就把它含有的全部能量释放出来,平均每秒钟放出的能量达一亿达卡,在这样的能量冲击下,火炉连同房屋就会一起炸毁。

炸药爆炸时,在极短的时间内可以产生大量的气体,来不及扩散,会在爆炸中心形成几十万个大气压的强大压力,同时产生几千度的高温。正是因为爆炸时所造成的冲击如此突然而集中,所以使得炸药表现出巨大的威力。

24为什么天空会呈现不同的颜色

天空中色彩各异的颜色是在不同的气象条件下,阳光在大气层中的散射所引起的。我们所看到的天空的颜色,实际上是大气层散射的光线的颜色。如果天空是十分纯净的,没有大气和其它微粒的散射作用,那么,除了能看见太阳、月亮、星星以外,整个天空背景将是一片黑暗。

大气对不同色光的散射作用并不是“机会均等”的,在相同的非均匀媒质中,光的波长越短,散射就越强。波长较短的蓝光和紫光要比波长较长的红光和橙光的散射能力强10万倍;另一方面,散射强度与媒质中质点的大小有关,质点越小,越有利于短波光线的散射,而不利于长波光线的散射。

在晴朗的天气中,大气比较纯净,大气分子是极细小的质点,有利于短波光线的散射,所以阳光中波长较短的蓝光和紫光极易通过大气散射开来,散布在整个天空背景上,由于人眼对紫光不太敏感,所以天空看起来就成了蔚蓝色。

当天空中有云时,云中的水滴是较大的质点,可以引起各种色光的散射,相互混合的结果,看上去就如片片白絮。

在大雨来临之前,云中的水滴又大又密,透明度很低,散射出来的光线很少,因此天空看上去就是灰蒙蒙或黑沉沉的。

25火箭为什么能在太空中飞行

在大气层内,火箭的飞行可以根据牛顿的作用与反作用的理论解释,即火箭向后喷出气体,气体向后推动空气,空气就会给火箭以大小相同的反作用力来推动火箭前进。

但是,当火箭飞出了大气层到了宇宙空间,空气没有了,空气的反作用力也就不存在了,那么,火箭为什么还能继续飞行呢?其实还是要用牛顿定律来解释这一问题,关键是力和作用点的变换。

火箭向前飞行时,燃烧剂和氧化剂在燃烧室迅速燃烧,产生的高温高压燃气以每秒数千米的速度向后喷出。我们把火箭和喷出的气体作为互相作用的两个物体,作用点选在火箭上,问题就迎刃而解了。

火箭在喷气的时候相当于给气体一个向后的推力,按牛顿定律,喷出的气体就会通过在火箭上的作用点给火箭一个反作用力,使火箭向前飞行。这个物理过程与空气无关,所以即使是在没有空气的宇宙空间,火箭也会照样高速飞行。

26为什么停车信号用红色

我们知道,光线通过空气时会发生散射,对于相同的媒质来说,光线的波长越短,散射作用越强,光线的波长越长,散射作用就越弱。

在所有的可见光中,红光的波长是最长的,它约为紫光的1.7倍,所以空气对红光的散射作用最弱,它可以传得较远。特别是在下雨或大雾的天气里,空气的透明度大大降低,这种作用就更为明显。

用红色信号灯作为停车信号,可以使司机在比较远的地方看到信号,制动车子,减速慢行;如果司机在近处才看见停车信号,由于车的惯性作用是停不住的,极易发生危险。另外,红色会引起人的视神经细胞的扩展反应,是一种使人兴奋的扩张色,所以红色信号灯比较醒目,这也便于提醒司机及早刹车,防止事故发生。

红色信号灯不仅可以作为停车信号,还可以作为各种危险、警示信号。比如,在城市的某些高大建筑物的顶上常要装设红灯,这一盏盏的红灯可以保障夜航飞机的飞行安全,防止撞机事故的发生。另外,还可以作为公安消防部门的标志。

27火山爆发是怎么回事

火山并非是喷出“火”的山,它喷出的是一种高温粘稠的物质,这种物质叫岩浆。火山爆发时景象异常壮观。平时,死死被地包在地壳里岩浆,由于其温度极高,又承受着地壳的巨大压力,所以一遇地壳较薄的地方或有裂隙,岩浆就猛烈地冲出地面。

当火山爆发时,伴随着惊天动地的巨大轰鸣,石块飞腾翻滚,炽热无比的岩浆像条条凶残无比的火龙,从地下喷涌而出,吞噬着周围的一切,霎时间,方圆几十里都被笼罩在一片浓烟迷雾之中。有时候,由于火山爆发,还能使平地顷刻间矗立起一座高高的大山,如赤道附近的乞力马扎罗山和科托帕克希山就是这样形成的;有时候,又能在瞬间吞掉整个村庄和城镇。

火山的形成是地表下面,越深的地方,温度就越高,大约在20英里深处,温度之高足以熔化大部分岩石。岩石熔化时,就会膨胀而需要更多更大的空间。这种被高温熔化的物质便会沿着隆起造成的裂缝上升。当熔岩槽里的压力大于它上面的岩石的压力时,便向外爆发而形成一座火山。

28为什么云有各种不同的颜色

天空有各种不同颜色的云,有的洁白如絮,有的是乌黑一块,有的是灰蒙蒙一片,有的发出红色和紫色的光彩。这不同颜色的云究竟是怎么形成的呢?

我们所见到的各种云的厚薄相差很大,厚度可达七八公里,薄的只有几十米。有满布天空的层状云,孤立的积状云,以及波状云等许多种。

很厚的层状云,或者积雨云,太阳和月亮的光线很难透射过来,看上去云体就很黑;稍微薄一点的层状云和波状云,看起来是灰色,特别是波状云,云块边缘部分,色彩更为灰白;很薄的云,光线容易透过,特别是由冰晶组成的薄云,云丝在阳光下显得特别明亮,带有丝状光泽,天空即使有这种层状云,地面物体在太阳和月亮光下仍会映出影子。

有时云层薄得几乎看不出来,但只要发现在日月附近有一个或几个大光环,仍然可以断定有云,这种云叫做“薄幕卷层云”。孤立的积状云,因云层比较厚,向阳的一面,光线几乎全部反射出来,因而看来是白色的;而背光的一面以及它的底部,光线就不容易透射过来,看起来比较灰黑。

日出和日落时,由于太阳光线是斜射过来的,穿过很厚的大气层,空气的分子、水汽和杂质,使得光线的短波部分大量散射,而红、橙色的长波部分,却散射得不多,因而照射到大气下层时,长波光特别是红光占着绝对的多数,这时不仅日出、日落方向的天空是红色的,就连被它照亮的云层底部和边缘也变成红色了。

由于云的组成有的是水滴,有的是冰晶,有的是两者混杂在一起的,因而日月光线通过时,还会造成各种美丽的光环或虹彩。

29为什么极光出现在地球两极

我们已经知道,极光是高空稀薄大气层中带电的微粒所致,在带电微粒流的作用下,各种不同的气体所发出的光也不相同,因此就出现了各种不同形状和颜色的极光,美丽又壮观。

极光大多在南北两极附近出现,而很少发生在赤道地区,这是为什么呢?原因是地球像一块巨大的磁石,而它的磁极在南北两极附近。我们所熟悉的指南针因受地磁场的影响,总是指着南北方向,从太阳射来的带电微粒流,也要受到地磁场的影响,以螺旋运动方式趋近于地磁的南北两极。所以极光大多在南北两极附近的上空出现。在南极发生的叫南极光,在北极发生的叫北极光。我国在北半球,所以在我国只能看到北极光。

30为什么温水比冷水结冰快

有经验的汽车驾驶员都知道,冬天洗车最好用冷水而不用温水,否则温水一沾到车厢便会马上结冰。难道温水比冷水结冰快?这是为什么呢?

今天的科技日报报道称,其实,解释不了这个奇怪的自然现象是非常正常的,因为迄今为止,连科学家也没有搞清楚:为什么冬天温水比冷水冻得快?当今世界上还没有人能够破解这个看似稀松平常的自然之谜。

据说,古希腊人曾发现了这个有意思的自然现象,但他们没有找到答案。

1969年,一名坦桑尼亚大学生艾拉斯托·穆宾巴正式向全世界提出这个问题--为什么冬天温水比冷水冻得快?从那以后,这个问题才被全世界科学家所关注。据说,1969年盛夏,艾拉斯托·穆宾巴想亲手制作冰激凌,他把一杯由牛奶和糖水等物质相混合的、还没有放凉的温热液体放进了冰箱冷冻室,结果他惊讶地发现,这次液体结晶得比以往任何一次都快,他很快就吃到了自己亲手制作的冰激凌。这个有趣的发现激发他深入研究的欲念。从那以后,艾拉斯托·穆宾巴相继做了很多温水冷冻实验,写了很多篇研究报告。由于艾拉斯托·穆宾巴的突出贡献,这个神奇的自然现象现在被科学界称为“穆宾巴效应”。

现在,在许多解释中最为普遍的理论为:温差理论,即冬天温水比冷水冻得快,是因为温水与周围环境之间的温差大于冷水与周围环境之间的温差,温差大温水中水分子的能量会很快散发到周围环境中。当然,这个理论仍然遭到许多科学家的质疑。因为按照这个理论,冷水与周围环境之间的温差小,冷水分子能量失去较慢,那么出现的问题是,温水终究要变成冷水,它变成冷水后结晶速度应该与冷水直接冷冻一样。因此,考虑到把温水冷却成冷水时耗费的时间,应该得出结论,即无论怎样冷水都应比温水冷冻得快。看来,这个“温差理论”也不值得推敲。报道称,那么,温水到底缘何比冷水冷冻得快呢?温水在冷冻过程中肯定还有一个至今未被人们认知的机理。也许不久的将来,科学家会解开藏在我们身边的这个谜团。

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