轮值专家
宇宙究竟有多大?
对于宇宙有多大的问题,其实可以从两个方面去看,一个是真实的宇宙空间有多大,还有一个就是可见宇宙有多大。先让我们来看一下可见宇宙有多大。根据目前的观测,我们知道宇宙起源于大约 138 亿年之前的大爆炸,而且时空自身在不断膨胀,由此我们可以推断出可见宇宙的半径大约是 460 亿光年,直径不到 1000 亿光年。而对于真实宇宙的大小,我们目前没有一个确定的结论,但有一点可以肯定:真实宇宙要比可见宇宙大。至于可见宇宙之外是什么,按照目前流行的理论是可能存在着多重宇宙,也就是除我们目前所在的这个宇宙之外,还可能存在着其他遵循的物理规律与我们的宇宙相似或者完全不同的宇宙。但对于多重宇宙是否真的存在,我们还无法做出真正的检验。
既然黑洞会将光吸进去,那么是如何拍到黑洞照片的?
黑洞本身是黑色的,但幸运的是,某些黑洞正在吞噬气体,这些气体落入黑洞前形成了一个盘型的结构,这个吸积盘能够发光,在它的衬托之下,我们就能够看到中心不发光的黑洞。从黑洞的结构上看,黑洞的最外面有一个视界面,这个界面是根据逃逸速度等于光速定义的,包括光在内的任何事物一旦跨越了这个视界面就无法逃逸出来,而如果它们位于视界面之外的话,就有可能逃出来。我们所看到的吸积盘就是在黑洞的视界面之外的。不过,如果一个黑洞周围没有气体产生明亮辐射,我们就看不到这个黑洞了,也就没有办法拍到黑洞的照片了。
风是怎么形成的?
简单地说,风是空气分子的运动。要理解风的成因,先要弄清两个关键的概念:空气和气压。空气的构成包括:氮气(占空气总体积的 78%)、氧气(约占总体积的 21%)、水蒸气(在地表附近约占总体积的 1% 至4%)和其他微量成分。每一次呼吸,我们吸入的空气都包含着上述比例的各种分子。而在地面附近,每立方英寸(1 英寸约等于 2.54厘米)的空气约含有 1020 个分子。 所有空气分子以极快的速度移动着,它们与其他空气分子及所有地面附近的物体迅速碰撞。气压可以定义为:空气分子在一定面积上施加的压力大小。一般而言,某个区域的空气分子越多,这个区域的气压就越大。而风是气压梯度力作用的结果。在特定水平距离,气压的变化使得空气分子从气压较高的区域涌向气压较低的区域。我们所感受到的风就源于所有尺度上的此类水平压差。 大部分显示在气象图上的高压带和低压带,形成的只是平日里的微风。而产生微风所需的气压差只是大气总压力的 1%,这种气压变化在许多区域范围内都会出现。相对而言,强风暴源于更大、更集中的气压区域性变化。龙卷风就是不错的例子。2003 年 6 月,美国应用研究联合公司的蒂姆·萨马拉斯(Tim Samaras)在南达科他州曼彻斯特市附近一场 F4 级(毁灭性的)龙卷风的直接路径上放置了一个科学探测器,他发现该龙卷风半径范围上的气压与总的大气压相比下降了 10%。气压变化的程度之大以及发生的距离之短,解释了龙卷风为何极具毁坏性。它出现时,空气分子很快地向龙卷风中心的低压区汇聚,该区域空气中包含的水分凝结,形成可见的“漏斗云柱”现象。
空气是怎么变潮湿的?
湿度用来表示空气中的水分多少。随着蒸发和凝结的循环往复,湿度也在不断变化。地球表面的水,也就是江河湖海中的水以水蒸气的形式气中,空气不断吸收水分,直到饱和。此时,水蒸气凝结成云,并以雨或雪的形式重返地球表面。 电视上的天气预报员经常提到的相对湿度是指空气中水分含量与空气能够承载的水分总量的比值。热空气能承载的水分含量比冷空气多。不考虑温度因素,当空气中的水分含量为它所能承载量的一半时,相对湿度就是 50%。天气预报员强调相对湿度的原因是,当高的相对湿度伴随高温来临时,人会感觉不适。因为人体需要依靠汗液蒸发来降温,而当空气已经达到饱和状态时,人体将无法排汗。 气象学家还要测定空气的露点,也就是空气达到饱和状态时的温度。雾天里的冰茶是一个很好的例子,用它可以说明这种效应。上文已提到,热空气比冷空气能承载更多水分。因此,当茶杯周围的空气冷却到露点时,就会使水留在玻璃杯的外表面。而在大气中,空气达到露点时就会形成云。不过空气中的水不是凝结在玻璃杯上,而是凝结在空气中的微尘颗粒上。当降到露点以下的空气足够多,形成的由沙尘和水滴组成的云足够重时,降雨就形成了。
两种美食混合吃时为何会变得很难吃?
在五种味道中,咸味、甜味和鲜味(umami,例如肉味或薄荷味)是促进食欲的,好让我们摄入必需的营养,而苦味和酸味则令人厌恶,提醒我们注意避免一些可能对人体有害的东西。将这两种性质不同的味道混合在一起,会向大脑传送相互矛盾的信息,而这种信息正是人类感官要努力避免的,因为味道会给人们提供有用的救命信息。这种混合的味道信号正是你拒绝吃腐败变质食品的原因。你不会愿意吃一种好味道与坏味道混合在一起的食品。不过,让我们想一想糖衣药片吧。药是用来治病的,因此大部分药都有毒。它们实质是苦的,但是裹上糖衣后就变得比在五种味道中,咸味、甜味和鲜味(umami,例如肉味或薄荷味)是促进食欲的,好让我们摄入必需的营养,而苦味和酸味则令人厌恶,提醒我们注意避免一些可能对人体有害的东西。将这两种性质不同的味道混合在一起,会向大脑传送相互矛盾的信息,而这种信息正是人类感官要努力避免的,因为味道会给人们提供有用的救命信息。这种混合的味道信号正是你拒绝吃腐败变质食品的原因。你不会愿意吃一种好味道与坏味道混合在一起的食品。不过,让我们想一想糖衣药片吧。药是用来治病的,因此大部分药都有毒。它们实质是苦的,但是裹上糖衣后就变得比较能接受了。与此类似,咖啡可以用奶油或糖减轻苦味,让那些讨厌苦味的人也能接受。作为成年人,我们可以无视这些警告信息而去习惯咖啡、橄榄或浓味奶酪的味道。但是如果将一种原来厌恶的味道与一种美味混合在一起,你的感觉就会被搞乱。(譬如将泡菜水与可口可乐混在一起喝会是什么味道呢?)但这种混和也可能会带来美味和快乐:酸甜混合在中餐里就很受欢迎。