书城科普读物课堂上学不到的趣味科学·自然宇宙
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第11章

什么是国际日期变更线?因地球自转,地球上各个地方的时间都不同,为了避免日期混乱,国际上规定了一条国际日期变更线,以此作为“昨天”和“今天”的分界线。这条线位于太平洋上,基本上与180°经线重合。按照规定,凡越过这条变更线时,日期都要发生变化:从东向西越过这条界线时,日期要加一天;从西向东越过这条界线时,日期要减去一天。

火箭为什么一定要垂直发射呢?

我们知道,飞机是依靠水平滑行起飞的,难道火箭不能这样起飞吗?为何火箭和航天飞行器都是垂直发射的呢?

事实上,火箭的起飞重量是非常大的,而且火箭在飞行过程中还要尽量减少空气的阻力。科学家希望火箭在飞行时能用最少的能量使其平稳地飞行,于是将火箭设计为垂直发射。

如果火箭不是垂直发射而是倾斜发射,那么火箭就必须要在倾斜的发射架上滑行很远的距离才能获得足够的起飞动力。斜着发射火箭不仅消耗的能量多,而且容易失败,因此,垂直发射火箭就成了最理想的发射方式。

需要注意的是,火箭在垂直发射后并不是垂直飞行的。火箭在升空到一定高度后就会开始转向,最终会横着飞。当火箭达到第一宇宙速度,即每秒钟飞行7.9千米,就会开始绕着地球做匀速圆周运动。

为什么客机在起降时,乘务人员要将窗户的遮光板打开?飞机起降时乘务人员将遮光板打开,是为了让乘客有机会发现引擎或飞机外部的异常情况,并将这些信息及时报告给乘务人员。飞机起飞或降落时,乘务人员也都在座位上系好安全带,不能四处走动进行巡视,如果发生引擎着火冒烟等情况,机长所在的驾驶舱是看不到的,这个时候反而是乘客有机会第一时间发现。

为什么天文台的屋顶大多是圆形的?

我们去天文台参观时,会发现天文台的屋顶大都是圆球的形状,而圆球上还有一条裂缝。其实这条裂缝是一个巨大的天窗,天文台中巨大的天文望远镜正是通过这个天窗指向浩瀚的天空。

而且,天文台的圆顶是可以转动的,无论天文望远镜指向哪个方向,只需要转动一下屋顶,将天窗转到望远镜的镜头前,就可以观测到夜空中的星星。工作人员在不工作时,会将圆顶的天窗关闭起来,这样可以保护天文望远镜,让其免受风吹雨淋。

天文台的圆屋顶还是为了更方便地观测太空中的天体而设计的。太空中的星星分布在各个位置,若是将天文台的屋顶设计为方形,在观测时就会出现死角,有些星星就无法观测到。因此,圆形屋顶比其他形状的屋顶更合适天文台。

天文台可以用方形屋顶吗?事实上,并不是所有的天文台都采用圆形屋顶,有些天文台的观测方向是固定的,观测屋顶就可以建成方形或长方形。只要在屋顶的中央开一条天窗,天文望远镜就能从固定的角度对星空进行观测。

为什么飞艇上不用氢气而用氦气?

飞艇是一种比空气还要轻的航空器。最开始,飞艇内部的储气囊中装满了氢气,借此而产生了浮力。1937年,德国的“兴登堡号”飞艇正准备降落时,突然发生爆炸,几十人当场死亡。科学家调查了这场惨剧发生的原因,他们发现,爆炸是由于大气中的静电点燃外泄的氢气而引发的。氢气虽然比氦气还要轻,但氢气是一种可燃气体,氢气即使是遇到一丁点的火花也能马上燃烧和爆炸。这起事故发生后,飞艇就慢慢退出了世界航空运输的舞台。

但飞艇还是具有很多的优点,与飞机相比,飞艇的载重量更大,它在空中停留的时间更长,而且其起降的地点不受限制,使用方便。随着科学技术的发展,各种新型的飞艇重新飞上天空,但它们已经不用氢气作为浮力,而是改用氦气。氦气虽然比氢气要重,但它仍然比空气要轻很多,而且它不容易与其他物体发生反应,是不可燃气体,这也是现在的飞艇使用氦气的原因。

飞艇的运载能力非常大,它能搬起一些大型的设备,如石油探测工具等。在山区或交通不便之地,飞艇更是能起到很大的作用。

为什么氦气能让人“音调变高”?如果将氦气球中的氦气吸入口中,说话时就会发出滑稽的声音,这是怎么回事呢?其实,人在说话时,是靠口腔的共鸣作用将声音放大的。氦气的共鸣频率比空气高,吸氦气后,人的语音频率并不会发生变化,氦气改变的是口腔的共鸣频率,它提高了话音中的高频成分,削弱了中低频成分,让听者误以为音调变高了。

如果有天边,那么天的外边是什么呢?

在我国的古代神话中,将天分为九层,玉皇大帝就住在第九层。其实,我们所说的天就是地球的大气层,地球的大气层的高度在1000千米以上,并没有九层,只有五层。

第一层为对流层,距离地面10千米至20千米。对流层含有大量的水汽,多发生雷、电、风、雨等天气现象。这一层的气温随高度的增加而降低,大约每升高1000米,温度下降5~6℃。

第二层是平流层,大约距地球表面20千米至50千米。平流层的空气比较稳定,大气是平稳流动的,利于飞机飞行。平流层内水蒸气和尘埃很少,并且在30千米以下是同温层,其温度在—55℃左右,温度基本不变,在30千米至50千米内温度随高度增加而略微升高。

第三层是中间层,大约距地球表面50千米至85千米,这里的空气已经很稀薄,气温随高度增加而迅速降低,空气的垂直对流强烈。

第四层是暖层,大约距地球表面85千米至500千米。当太阳光照射时,太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收,因此温度升高。

散逸层是地球大气的最外层,距地球表面500千米以上,该层的上界在哪里还没有一致的看法。实际上地球大气与星际空间并没有截然的界限,因此,天是没有边界的,天空是无边无界的。

为什么飞机适合在平流层飞行?从对流层顶部到约50千米高度范围内的气层,称为平流层。平流层的气流以平流运动为主。平流层的上部热,下部冷,大气稳定,不易形成对流,空气垂直运动不显著,飞机飞行时不会产生扰动,利于飞行安全。

为什么在地球的南北极有极昼和极夜现象?

所谓极昼和极夜,是指在一天24个小时之中都是白天或黑夜。极昼极夜,是在地球南北极地区才有的自然现象,那么,为什么在南北极会出现这种现象呢?

地球是倾斜旋转的,这就意味着在地球的极圈内可以全部都被太阳照射到。当春分过后,太阳直射点开始朝北半球移动,北极点附近就能全天接受到太阳的照射了,于是就会出现极昼的现象,而此时的南极会出现极夜的现象;等秋分过后,太阳直射点又移到了南半球,南极点附近就会出现极昼现象,而北极会出现极夜现象。

每年南北两极,极昼极夜交替出现。昼夜交替出现的时间是随着纬度的升高而改变的,纬度越高,极昼和极夜的时间就越长。极圈到极点之间,越靠近极点,极昼极夜的时间长度越接近半年,越靠近极圈,极昼极夜的时间长度越接近一天。也就是说,在极圈内的地区,根据纬度的不同,极昼和极夜的长度也不同。在南极地区,随着纬度降低,极昼和极夜出现的时间均变短,在极圈上,极昼与极夜均只出现一天。

从阴历上看,每年极昼极夜何时出现?从阴历来看,每年3月21日到9月23日,北极点出现极昼,南极点出现极夜;每年9月23日到第二年3月21日,南极点出现极昼,北极点出现极夜;每年6月22日,北极圈上出现极昼,南极圈上出现极夜;每年12月22日,南极圈上出现极昼,北极圈上出现极夜。