木星事件,祖冲之事件始末?
这主要是指祖冲之于公元462年编制成功的《大明历》。他从亲自测量计算的大量资料中,对比分析发现过去历法的严重误差,并勇于改进,编制成功了《大明历》,开辟了历法史的新纪元。
在《大明历》中,祖冲之首次运用“岁差”测定每一回归年的天数,结果跟现代科学测定的只相差50秒。其中所使用的回归年日数、交点月日数、木星公转周期、五大行星会合周期等数据也都相当精确。此外,他还发明了用圭表测量冬至前后若干天的正午太阳影长以定冬至时刻的方法,这个方法也为后世长期采用。
祖冲之申请改用《大明历》的举动,对传统的天地、星月、历法带来冲击,因此引来朝臣一边倒的质疑。守旧势力抬出古圣先贤的招牌来压制祖冲之,认为“冬至时的太阳总在一定的位置上,这是古圣先贤测定的,是万世不能改变的”,并且指责说,“祖冲之以为冬至点每年有稍微移动,是诬蔑了天,违背了圣人的经典,是一种大逆不道的行为”。
当时的祖冲之只有30岁出头,步入仕途不久,官阶很低,但他无所畏惧、据理力争。他写了一篇有名的《驳议》,根据古代文献记载和多年来亲自观测的数据,证明冬至点的确是有变动的,坚定地表示:“决不应该盲目迷信古人。既然发现了旧历法的缺点,又确定了新历法有许多优点,就应当改用新的。”
祖冲之严谨求实的精神和有理有据的驳议,赢得了这场大辩论。
会不会把木星点燃变成一颗恒星?
如何不断地把原子弹投向木星,会不会把木星点燃变成一颗恒星?
相信大家都看过《流浪地球》这部电影,对于影片最后利用宇宙飞船点燃木星那一幕印象非常深刻。在电影当时设定的情境之下,由于地球距离木星已经非常近,在木星强大的引力作用下,地球大气层的一部分已经被抽吸到了木星与地球相接的区域,其中含有一定量的氧气,因此利用飞船所携带的燃料,在地球与木星之间将氧气、氢气混合带点燃,理论上是可以点燃的。但是大家要明确一个重要的问题,那就是实际上被点燃的只是地球与木星之间因引力而连接起来的气体混合带,而整个木星并未被点燃,在影片中也只是利用了这一区域混合气体的燃烧爆炸所带来的推力,将地球推离了木星的洛希极限从而继续进行星际流浪。
我们通常意义上的燃烧,必须具备三个基本条件,即可燃物、助燃剂和达到燃点,这3个条件缺一不可,而对于宇宙空间来说,助燃剂(一般是指氧气)的含量极其微小,即使是在气体含量非常之高的恒星以及气态行星上,氧气的丰度也非常之低,这就使得利用传统的方式,将气体星球点燃根本无法实现。而作为恒星来说,之所以我们看到它们发出光和热,类似于发生了燃烧现象,实际上却与燃烧有着本质的不同,燃烧是原子层面的重新组合,属于化学变化,而恒星的发光发热,来源于内部的核聚变,虽然也产生了新的物质,但是它却是在原子以下层面进行的,以破坏原子结构的方式重新组合成新的物质,因此属于物理反应。
恒星之所以能够产生核聚变反应,得益于在形成过程中所吸聚的大量以氢元素为主的星际气体物质,这些星际气体物质有些来源于宇宙大爆炸初期所形成的原始星云,还有可能来源于上一任恒星在生命尾声发生超新星爆炸所释放的星际物质。这些星云物质在漫长的引力扰动作用之下,会不断发生聚集,其中围绕着其中的绝对优势引力中心运转的过程中,会不断发生重力坍缩,从而形成更加致密、质量更加集中的区域。星际气体在坍缩过程中,一方面不断发生着相互摩擦和碰撞,另一方面在向引力中心坠落的过程中,重力势能会逐渐转化为微观粒子的内能,在这两种情况的作用下,核心区域的温度不断提升。
除了上述必要的氢元素的物质积累之外,还必须在巨大的压力之下所创造出来的量子隧穿效应,简单来说就是氢原子核中的质子,能够在这种环境下有一定的几率突破原子核之间的库仑力排斥,从而穿透到其他氢原子核之中,尽管氢原子中质子的位势垒“高度”大于粒子所具有的总能量,从而在较低的温度之下(1000万摄氏度)完成原子核的“华丽变身”,这种现象在宏观世界中是不可见且不太容易理解的,然而在量子领域,这却是微观粒子遵循遵守薛定谔波动方程,从而进行衰减波耦合效应的生动体现。在4个氢原子聚变为1个氦原子的质子-质子链式反应过程中,同时释放出相应的伽马光子、中微子和能量,其中的中子微子很快就逃离恒星内部散射到宇宙空间中,而释放的伽马光子,则在极高密度的自由电子和自由原子组成的等离子体中,不断地重复地进行着被吸收和重新释放的历程,依据这个过程的长短,其最终到达恒星表面的射线,其所携带的能量就会不尽相同,从而以不同频率的电磁波形式展现出来。
拿太阳系来说,太阳的质量达到约2*10^27吨,占据了整个恒星系所有物质总量的99.86%,这也意味着其形成初期原始星云物质的绝大多数都被太阳的引力所俘获,留给其它行星、卫星的物质总量少之又少。不过,即使这么大的太阳质量,其内部产生的温度也才可以使其核聚变的程度达到碳和氧,此后就因温度不足核聚变难以为继,逐渐膨胀为红巨星。而要使恒星内部的核聚变最终达到铁元素,其末期残余质量仍然要达到太阳质量的1.4倍。
假如恒星在初期进行物质积累时,如果最终所吸聚的星际物质质量达不到太阳的0.08倍,那么就无法激发内部氢元素的核聚变反应,这种情况下即使这颗恒星能够对外散发光和热,也只是由于初期物质吸聚时所产生的能量转化,并非由核聚变所产生,这种情况下的恒星被称为“失败的恒星”,比如褐矮星就属于这种情况。据科学家测算,当一个气态行星的质量处于13倍木星质量与0.08倍太阳质量之间时,就会形成褐矮星这种介于恒星和行星之间的星体。
现在我们回过头来,看一下向木星投掷原子弹的情况。通过刚才的分析我们可以看出,决定着一个星体能否成为恒星,主要取决于它的质量大小,而不是向它输入多少能量。苏梅克-利维9号彗星于1994年撞击木星,当时这个现象被哈勃望远镜所捕获,由这颗彗星分解出的20多块碎片同时撞击了木星,当时使木星上发出了耀眼光芒,随后形成了小型的“黑斑”。据测算,这次撞击产生的能量,相当于6万亿吨TNT的当量,是历史上当量最大核弹“沙皇炸弹”的12万倍,这个当量值也近似等于如今全球核武器总量的数百倍,即使这么大的威力,木星丝毫没有受到影响,所留下的“黑斑”不久也消失不见了。
如果真的想点燃木星,必须要给木星输入与氢气基本等量的氧气才有条件实现,木星的总质量约为1.9*10^24吨,其大气层的质量约占1%,也就是1.9*10^22吨,其中氢气占到90%,即约为1.7*10^22吨,而地球大气层中的氧气总量也才1.2*10^15吨,也就是说需要将1000万个地球这样的行星中的大气层全部抽出输入到木星中才能够点燃木星,显然是不可能实现的。
而如果要想使木星达到核聚变的水平,需要再将木星的质量扩大近80倍,除了木星之外,太阳系其它所有的行星总质量也仅仅是木星的2.5倍,我们也没有技术条件从其它恒星系统中搬过来如此巨量的物质。纵然我们在今后的某个时期文明等级达到可以利用其它恒星系能量的程度,那么我们也不会这么费力地将木星改造为恒星然后利用其能源,在其它星系中直接接收和使用岂不更加“简单快捷”。
如果在太空开枪会发生什么?
在太空开枪子弹能飞走吗?答案真是意想不到,可比地球上震撼啊!
你是否知道宇航员在执行太空任务时?都要携带一把手枪,难道太空中真的有外星人?所以要采取保护措施吗?
不过到目前为止,没有任何人遭遇过外星人,虽然说宇宙中存在外星人的可能性非常大,但目前为止,还没有找寻到外星人的任何蛛丝马迹,如果某一天宇航员在太空,突然遭遇了外星生物,他们的手枪能够击发吗?或者说在太空开枪会产生什么样的情况?
2003年10月15日9时整,我国成功发射了“神舟五号”载人飞船,从此杨利伟也成为了首位进入太空的中国人,不过杨利伟跟外国宇航员一样,同样配备了一把手枪
那么问题来了,全世界的宇航员在执行太空任务时,为何都要携带一把手枪呢?难道是太空存在危险?
一、宇航员携带枪支,主要是在地球自救其实宇航员配备的自卫工具非常多,除了手枪,还有刀具,驱蚊虫,防蛇的制剂,有一些还能驱赶鲨鱼,总之有一系列的救生物品,除了陆地上的,还有水里的救生船,救生鱼具
这样做的目的都是为了宇航员的生命安全着想,这些物品在太空中用不到,是在地球使用的,因为宇航员返回时存在多重的因素干扰,不能确保100%的能够返回预定地点,要是他们落入了荒无人烟的无人区,沙漠、丛林等等,这些工具就派上用场了,能够用来自救
比如手枪可以击退食肉动物等大型猛兽,夜晚还有药剂能够驱赶蚊虫,如果落入了大海里面,可以用救生船来逃生,但海里面的鲨鱼会给人造成巨大的威胁,所以喷洒一些防鲨鱼的药剂,它们闻到这个味道,就不敢靠近了
返回舱返回地面时也可能发生侧翻,导致舱门打不开,宇航员可以用锋利的刀子,割开舱壁得以逃生
二、宇航员携带枪支的做法来源于苏联宇航员携带枪支的做法来源于苏联,1957年10月4日,苏联发射了第一颗人造卫星,从此各国开展了对太空的探索
1961年苏联更是将人类首次送入了太空,于是美国当局被刺激到了,他们从1961年开始,直到1972年实施“阿波罗登月计划”,这期间总共耗资255亿美元
(“上升二号”人类首次在太空行走)
当时的两个超级大国展开了激烈的太空竞赛,苏联也不甘心落后于美国,1965年,他们再次派出宇航员乘坐“上升二号”飞往太空,实现了人类首次太空漫步,但在返回途中,上升二号出现了导航失灵的问题,宇航员的降落地点跟预订好的地点直接偏离了3200公里,宇航员直接降落到了一片雪林之中
谁知这里面有危险的棕熊,棕熊也给宇航员带来了巨大的生命威胁,还好他当时有枪,将棕熊击毙后才逃过一劫
就是因为苏联宇航员的这次遭遇,给其他国家的宇航员起到了警示的作用,后来各国宇航员都要携带手枪以及各种救生设备,哪怕都用不到,但也保留了这个传统,防患于未然
三、子弹在太空发射会是什么样的后果?既然宇航员都携带了枪支,于是有人就好奇了,子弹在缺氧的太空能够发射吗?
科幻电影里人类在太空和外星人展开了星球大战,利用各种先进的武器,和外星人对射,那么在现实生活中,子弹是否能够击发呢?
首先我们都知道,太空是一个失重缺氧的真空环境,那里也没有大气层,早期的子弹都是采用黑火药制成的,所以这种子弹在缺氧、失重又没有大气的太空中不能发射
如今的武器就比较先进了,现在的火药为无烟火药和氧化剂,这种成分制成的武器,哪怕没有氧气,也能够做到内爆发射,不过太空没有空气,所以也没有介质能够传播声音,因此枪支在发射时,我们根本听不见声音,在太空失重的环境中,一个轻微的作用力,都可能把你推得很远,所以宇航员会采取喷气背包来自救,这样做的目的主要是防止宇航员脱离了飞船又没有着力点,但只要背了背包只要向后喷气,就能够向飞船靠近了,所以子弹击发时会产生强大的后坐力,同样把你推得很远,甚至会飞很久
那么发射出去的子弹结局又会怎样呢?
因为太空没有空气的阻力,子弹不会停下来,这跟地球形成了很大的差异,地球上存在空气的阻力以及重力,发射出去的子弹无论多么快,最终因为这些因素都会掉落到地面
太空中既没有阻力,也没有地球的引力,发射出去的子弹,是很难停下来的,子弹最终沿着一定的轨道飞行,有人说在太空发射出去的子弹,会一直飞行,如果宇航员一直保持不动的话,很可能会从背部被这颗子弹击中
写在最后同时,在不同的高度发射出去的子弹产生的后果也可能不同,要是在空间站发射,这里的轨道距离地球不算太远,子弹会受到阻力跟尘埃的影响,速度慢慢减缓,然后被地球引力捕获,最终向地球掉落,但是穿过大气层时,会跟大气层摩擦起火直至被烧毁!再者培养一名宇航员是非常不易的,所以必须保护好他们的安全,因此,给宇航员配备一把手枪以及自助设备,都是很有必要的
总之,在太空上开枪的话,发生的效果要比在地球上震撼许多,这也是我们之前没有想到过的
一颗直径100公里的小行星撞击太平洋会有什么后果?
在太阳系中,存在着数不胜数的小行星,它们主要分布在两个区域,一个是火星和木星之间的小行星带,另外一个则是海王星轨道外侧的柯伊伯带。在大质量天体的引力扰动以及小行星之间相互撞击的影响下,一些小行星会改变它们原有的运行轨道,有一部分会朝着太阳内侧即向着地球的方向冲过来,从而靠近地球或者干脆坠入地球大气层。
虽然有木星的强大引力以及地球卫星-月球的保护,很多小行星在朝着地球方向驶来时,会撞上木星或者月亮,但是仍然有相当一批小行星成为“漏网之鱼”。根据科学家们的监测结果,在已经探测到并且能够模拟其运行轨迹的15万颗小行星中,与地球公转轨道相交的就有2.6万颗,这些小行星都会对地球产生一定的威胁,被命名为“近地小行星”。在这2.6万颗小行星中,直径超过1公里的就有500多颗。如果算上那些没有被监测到的小行星,这个数量无疑会更加庞大。
由于这些小行星在撞击地球前,相对于地球的运行速度非常大,有的甚至能达到每秒几十公里。在坠入地球大气层之后,那些质量较小、结构比较松散的小行星,则会在坠落的过程中,与大气分子产生剧烈摩擦,在高温和激波的影响下,一方面会发生猛烈的“烧饴”而气化,另一方面会发生裂解,形成火流星消失于地球大气层中。只有那些质量较大、结构比较紧致、相对速度不怎么大的小行星,会在穿过大气层后还残留一部分,从而砸到地面形成陨石。
大家肯定对6500万年前,引发恐龙家族灭绝的小行星坠落地球事件耳熟能详,这颗小行星的直径只有10公里,坠落地点位于墨西哥尤卡坦半岛的希克苏鲁伯地区,在砸向地面时,瞬间就形成了直径达180公里的巨大陨石坑,相当于百万亿吨TNT集中爆炸释放的能量。陨石坠落地点周围上千公里范围内,满目疮痍,异常惨烈。
但这还不是最重要的,由于巨大的撞击能量释放,引发了全球性的地震和火山喷发,大量火山灰飘散在空中,形成浓厚的烟云层笼罩在空中,完全遮挡了太阳的光线,地球表面温度持续下降,最终形成了“核子冬天”,引发了全球性气候的巨变和生态系统的崩塌,包括恐龙家族在内的75%的地球生物,在这次撞击事件后彻底消失在地球舞台之上。
直径10公里的小行星撞击地球引发的后果尚且如此,那么直径100公里的小行星造成的灾难是怎么样,真是难以估计,不单单是10倍质量的差距。因为按照动能公式:E=1/2*mv^2,在小行星密度同样的情况下,直径增加10倍,那么体积就会增加1000倍,质量也就会增加1000倍,因此理论上撞击地球后释放的总能量,也同样会提升1000倍。
有科学家做过估算,如果一颗直径10几米的小行星坠地,方圆3公里的地面会瞬间被夷为平地;直径达到100米的话,那么方圆1000公里都会引发超强地震;直径达到1公里,就能引发全球性生态环境系统的紊乱;而直径达到10公里,就会引发全球性的生物大灭绝,而且“核子冬天”的持续时间会相当漫长,数千年甚至上万年都恢复不过来。
如果直径100公里的小行星撞击地球,我们按照小行星的密度为5吨/立方米、撞击速度10公里/秒来计算,那么从撞击到变成速度为0时所释放出来的总能量值,约为10^30焦耳级别,这个数值有多大呢?相当于大约1千亿亿吨TNT集中爆炸释放的能量,也就是相当于600亿亿颗广岛原子弹一起爆炸的威力,这已经超出了我们的想像了。
那么,这么大的能量,能否把地球撞碎呢?这就需要引入地球的结合能这个概念,根据科学家们的估算,地球的结合能约为2.2*10^32焦耳,比直径100公里小行星撞击地球释放出的能量,只高出2个数量级。也就是说,这么大的小行星撞击地球,并不能将地球撞“碎”,但是也快要达到临界点了。
也就是说,这么大的小行星,砸到地球上,无论是撞到陆地上还是海洋中,区别都不是太大了,全球的海洋绝大部分都将直接蒸发,有一部分会随着地球崩裂出的碎片飘向空中。而且在如此巨大的撞击能量影响下,地球内部的圈层结构都将进行大范围的“重组”,地球内部的炙热岩浆也会有很多会飞溅出来,地球将变成一片火海,与此同时,来自地球和小行星的碎片,会大量崩溅到宇宙空间中,从而在距离地球一定高度处悬浮,说不定未来会重新聚合形成一个新的卫星。
另外,地球的自转和公转规律也将会发生改变,地球有大概率会脱离现有的运行轨道,在与太阳更近或者更远的区域重新取得引力的平衡,更近或者更远取决于从哪个方向撞击过来。而从自转看,如果正面撞击或者与自转方向相反的方向撞击,那么地球的自转速度会变得比现在慢,如果与自转方向相同的方向撞击,地球的自转速度会加快。而上述这样的改变,也将对地球的表面形态以及大气层产生重要影响,地球的大气层将变得比现在要少得多。
综上所述,直径100公里的小行星如果撞击地球,地球将有很大的几率迎来“重组”,重新变回40多亿年前炙热的状态,现有生物也会迎来灭绝的命运,几乎没有再存活的可能。然后在漫长的恢复期间,重新迎接生命诞生的曙光。
人类的探测器能飞到木星?
人类的探测器能飞到木星,却不能接近,为何探索它难度如此之大?
木星应该除了太阳和月亮以外人类看到其圆面的第三个天体,当伽利略将望远镜指向木星时人类的视野瞬间从肉眼观测的时代升级到了光学望远镜时代。数百年以来人类对于木星总是无比着迷,巨大的木星红斑与迷人的条纹更是趋之若鹜。而且所有前往太阳系外行星的探测几乎都会路过木星,甚至我们可以这样说,木星太阳系中最大的路人甲。
哈勃拍摄的木星紫外波段照片
木星探测史第一个路过木星的探测器是先驱者10号,第二个是先驱者11号,第三个是旅行者1号,第三个是旅行者2号。
比较有意思的是旅行者一号和二号,一号先飞跃,这符合常理是吧,但其实是旅行者二号提早半个月发射的,但旅行者一号速度比二号更高一些,它在火星外侧的小行星带超过了二号,成为了第三个造访木星的探测器。
木星整整做了5次路人甲,在1995年它终于卸掉太阳系内最大的路人甲称号,迎来了它作为主角的时代,伽利略探测器是专门为了木星探测而来。在1989年10月18日被亚特兰蒂斯号航天飞机带上近地轨道伽利略告别地球,并于6年后进入木星轨道,展开了为期7年的观测任务,最终为避免污染木卫二,在2003年9月21日冲入木星大气层,为探测木星大气层做了最后一次贡献。
这里不得不提一下伽利略探测的悲剧事件,它的高增益天线由于冷焊无法在展开,结构就是导致它的传输速率大大降低,不过后来改善了压缩算法,最终伽利略还是圆满的完成了任务。
伽利略可控坠毁后,木星又成了路人甲,除了2007年2月28日新视野号飞掠木星后,一直到了朱诺号2016年7月5再次造访木星。比较有意思的是朱诺号还带了向伽利略致敬的徽章!
这个铭牌是意大利太空总署提供,上面的文字是伽利略1610年1月的木星观测手稿以及伽利略的肖像。另外三个乐高人偶像,分别代表伽利略、朱庇特(罗马神话的木星之神)以及他的妻子朱诺,因为这颗探测器就是以朱诺命名的。
要注意下的是朱诺号探测器原本计划的观测周期是20个月,但它现在还在轨道上继续运行,并且打算观测到2021年后再受控坠毁。
木星的可怕之处木星的直径约为139822±12 km,它的质量约为太阳系出太阳以外所有行星的2.5倍,木星最可怕之处:它的大气压也许是大家第一个能想到的,因为木星是一颗气态巨行星,从外到内没有一个明显的界面,因此掉入木星会一直沉到被压碎为止。
大红斑应该是各位能想到的第二个可怕的地方,大红斑南北宽度:14000千米,大红斑东西长度:20000~30000千米,边缘风速高达120米/秒。从伽利略时代到现在,虽然规模有些减小,但从未停息。
大红斑下的木星云层想象图
木星巨大的质量导致它的逃逸速度高达59.5 km/s,简单的说人类到现在为止,只有那个传说中达到了最高速度的核弹发射井井盖能从木星逃逸(70km/s),其他就不要指望了,能下去但绝对上不来,因为以人类这点微末道行还制造不出能够加速到60km/s的飞行器。
木星真正的可怕之处并不在于其表面,而是在其看不到的地方,比如木星超强超大的范艾伦辐射带
早在伽利略探测器时代就在木星环与高层大气之间新发现一个超强辐射带,与地球周围的范艾伦辐射带类似,但强度是范爱伦辐射带的10倍左右,其中还有高能的氦离子。
因此朱诺以一条怪异的轨道穿过木星的超强辐射层,它的近木点距离只有4300千米,而远木点这超过木卫四的轨道(188万千米),这个目的就是为了穿过木星磁层之间的间隙,并且尽可能少在这个区域逗留,因为这是一个被称为木星微波炉的地方。即使在地球上的近地轨道上,航天器也尽量避开地球的范艾伦辐射带,比如国际空间站就在400千米左右的轨道运行。
范艾伦辐射带:指在地球附近的近层宇宙空间中包围着地球的高能粒子辐射带,主要由地磁场中捕获的高达几兆电子伏的电子以及高达几百兆电子伏的质子组成,地球的范艾伦辐射带分为内层(1500-5000km)外层(13000~20000km)
木星作为路人甲的贡献不知各位有没有发现,所有路过木星的探测器动机都是不纯的,“无事献殷勤,非奸即盗”是对这些探测器最好的形容,因为它们都是去揩油的,都想利用木星的公转速度以及它巨大的引力来一次引力弹弓,这就是它们路过木星的真正目的。
这副GIF动图就很好的解释了为什么可以利用行星的引力来加速(引力弹弓),担任也可以变轨与减速,而其中最经典的是莫过于旅行者二号探测太阳系所有外行星的故事,利用行星的引力弹弓一颗颗接力下去,一直到冥王星,优点是节省燃料,缺点是有点耗时间,因此2006年发射的新视野号,就只利用了一次木星的引力弹弓就直接前往冥王星,因为它的速度够快,时间更重要。
另外各位可不要忘记了木星作为太阳系最大的行星,也是挨炮最多的行星,毕竟它的个头放在那里,其引力可是俘获了不少小行星的“芳心”,称为绕其运行的卫星,当然这个一不留神来个璧咚或者满怀也是非常正常的事情。
另外法国几位天文学家还折腾出了一个尼斯模型,认为木星刚形成时木星轨道还要靠外,但由于轨道共振的关系木星轨道渐渐迁移到了现在的轨道,而这个扰动给内行星带来了数不清的彗星,听说地球的海洋就是那会打下的基础。
所以,木星可怕吗?