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地理的天空飘来“9个物理冷知识”

 hjh2004 2021-03-05


所谓的冷知识,就是那些能天天看到但是却不知道为什么的东西·····

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某一天,当我45度角仰望天空时,偶然想到了这几个问题~


❂  天空——为什么晴朗的天空是蓝色的呢?

“天空是蓝色”的主要原因在于“瑞利散射”。简单来说,太阳光中的蓝色光与其他色光相比受到大气中的气体分子的散射作用更加明显。在大气分子的散射作用下,蓝色光被散射至弥漫天空,天空即呈现蔚蓝色。

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详细来讲——太阳光的可见光部分是由“赤橙黄绿青蓝紫”七种色光组成。这些色光中,红色光的波长最大,蓝紫光部分波长相对较小。太阳光在穿越大气层的时候,大部分的光可以直接穿透过去,但小部分的光因为受到气体分子的影响会发生散射。根据“瑞利散射”(分子散射)原理,大气中的分子对蓝光部分散射效果更加明显。

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所以,雨后天晴之时,空气中的雾霾、尘埃被雨水带走,空气分子的散射作用更加强烈,所以天空更加显得蔚蓝。

注意:有一种解释是,天空是蓝色的原因是由于大气中的微小尘埃、水滴、冰晶等颗粒的散射作用,即“丁达尔散射”。这种说法是不够严谨的,因为丁达尔散射中的颗粒粒径超过波长很多倍,而且散射的是白光,所以它既不能解释为什么其他色光为什么不散射,也不能解释“雨后天空更蓝”的现象。


❂  云——到底是是什么?是固体还是液体?

天空中的云,实际上就是“水”,可能是以液态(小水滴)或者固态(小冰晶)的形式存在。

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云的形成是地球上庞大的水循环的一个重要环节。太阳照在地球的表面,地表的液态水蒸发形成水蒸气。当含有水蒸气的潮湿空气上升的过程中,因外界气压随高度降低,潮湿空气团的的体积逐渐膨胀,在膨胀过程中要消耗自己的热量。这样空气就边上升边降温。然而,温度降低到一定程度时,上升空气的饱和水汽压就会下降,这样就会有一部分水蒸气液化变为小水滴,如果温度骤降有可能会导致水蒸气的凝华。大量的粒径非常小的小水滴或者小冰晶聚集在一起,就是我们看到的云。

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太阳光照射到云彩上时,小水滴或冰晶将阳光散射到各个方向,这就产生了云的外观。云层比较薄时成白色,但是当它们变得太厚或浓密而使得阳光不能通过的话,它们可以看起来是灰色或黑色的。

所以“白云”总是跟“蓝天”组CP,而“乌云”的后边,总是跟着“雨天”。

❂ 太阳——你以为看的日出真的是个日出?

首先,咱们要弄清楚的一个问题是,咱们早上看到的太阳并不是真的太阳······

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在太阳还没有到达地平线以上时,光线穿越大气层的时候,由于大气层纵向的密度不均一,于是发生了折射~~~最后传到人眼睛里的光线其实是折射弯曲之后的,我们看到的“太阳”,其实是眼睛的直觉给的,它实际是一个“虚像”。

所以,有了这样一种说法,因为大气层的折射作用,是我们看到了一个太阳的虚像~~~而单纯的我们,把它当作了真的太阳了。

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光速并非每秒30W千米

  这个结论是正确的。其实,物理老师并没有蒙了大家,而是物理老师觉得真正的光速与每秒30W千米是在差不了多少、现在物理学界公认的真空中的光速为299792.458千米、这一数值与30W确实所差无几、、但是严格来说是不同的。而且,光在其它介质中传播速度比在真空中的速度小、它与风速一样,会受到不同阻力而变化。例如:光在水中的速度约为每秒22.5W千米,在玻璃中速度约为每秒20W千米,在冰中的速度约为每秒23W千米,在酒精中的速度约为每秒22W千米。

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厚玻璃杯遇热更容易炸掉

  是不是又逆了你的思维?如果问你,“薄玻璃杯和厚玻璃杯,在倒入热水时哪个更容易炸裂?”相信你会用直觉说薄被子容易炸裂。其实事实正好相反。通常,如果玻璃杯是凉的,如果突然倒入热水,其内壁由于受热胀冷缩的影响会迅速膨胀,而由于玻璃是热的不良导体,如果杯壁很厚,热量就不能快速传到外壁,这就会造成内壁膨胀而外壁不变的情况,所以就会造成玻璃杯的炸裂、相反就不容易爆炸。

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防辐射服可靠么

  根据电磁辐射的原理,在不穿防护服的情况下,有辐射照射到人体,人体只会吸收一小部分,然后把绝大部分的辐射都反射出去。但是穿了防辐射服后,辐射会从衣服的下端,袖口等所有的缝隙射入,但却无法反射出去,而是在辐射服内进行多次反射后交汇叠加,反而会使辐射强增大作用于人体。也就是说,只有像宇航员那样的全封闭式屏蔽服,人体才有可能不接触电磁辐射。

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肥皂泡其实比太阳还“热”

  科学家经过测量得知,当液态的肥皂泡猛烈地收缩爆掉时,它的内部温度约为2W℃、、这几乎是太阳表面温度的4倍。

  为什么一个小小的泡沫会在破裂时产生这么高的温度呢?某些科学的家们解释说,肥皂泡在爆裂的一瞬间,其内部的分子、原子之间反省了激烈的碰撞,于是会使温度急剧增加、、呐、、为什么感觉不到呢?那是因为这个“一瞬间”实在短暂、、就像我们用手在火焰上迅速划过而感觉不到火焰的高温一样。

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❂ 星星——为什么会一眨一眨的?

Twinkle, twinkle, little star~ 地上的人夜晚看到的星星是闪烁的,这不是因为星星本身的光度出现明暗的变化,而是与大气层有关。

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星星离地面的距离很遥远,星光需要穿过好几千米的大气层才能到达地面。地球的大气层是动荡不安的,气流与涡流随时都在形成、扰动与消散之中,大气的密度随时发生变化。因此星光在穿过密度不均匀的大气层时,会发生不定向的折射。也就是说,星光在传播时会发生偏折,而且这种偏折的方向是不确定的和随时变化的。所以在地面上的人,看到的星星的光若隐若现,就像在“眨眼”一样。

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❂  月亮——为什么只能看到一个面?

在仰望夜空时,不知道你是否注意到,所有的地球上看到的月亮,只有一个正脸。

每张都是这张脸,从不例外~

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哪怕只有半个月亮的时候,也是这个面!

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月球不是也在转动吗?为什么只能看到一面?其实原因很简单:月球的公转周期与自转周期相同,面向地球的永远都是一个面。

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这情景特别类似:围着一个圈转呀转,但是脸一直冲着圈的中央。到最后的结果是,我们永远只能看到月球的一个面。

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谭老师地理工作室
谭老师地理工作室
中学地理高级教师,中国地理学会会员,微博头条文章作者,微博签约自媒体,知名校园博主,高考地理备考专家,知名地理科普平台,网络自媒体学习倡导者:一直做地理,所以最专业!
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月球的公转周期和地球的自转周期一模一样,为什么就这么巧?!有一种解释是,起初月球的公转和自传并不是同步的,这样当月球围绕地球做公转时,潮汐力对月球就有一个作用,当自转与公转不是倍数关系时,潮汐力对月球的作用就显得无规律,而这个无规律的效果就是使月球的自转趋于公转的倍数,最终月球的自传会稳定在他公转周期的一个倍数上,至于是多少倍要看他本身的自转周期了,比若说自转是公转的3.4倍,那么当月球自转稳定下来时他肯定是3倍公转周期,如果是1.2倍最终就是与公转同步。

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最初的月球公转周期可能稍大于24小时,但是在数十亿年的潮汐力的干扰下,周期慢慢靠近地球的自传周期。简单来说,原因只有一个,这样稳定!


❂  霓和虹——天上出现的究竟是“霓”还是“虹”?

    虹是由于太阳光线被大气中的水滴反射和折射而形成的一种自然现象。雨过天晴,空气中存在大量的水分,尘粒减少,能见度提高,这时太阳的对面天空中将出现彩色圆弧,按一定顺序排列红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。这种圆弧有时能见到两个,红色在外、紫色在内,颜色鲜艳的叫“虹”,红色在内、紫色在外,颜色较淡的叫“霓”。谭老师地理工作室综合整理光在球形介质内传播的反射、折射所引起的色散现象,接着讨论霓虹的分布与太阳在天空中位置的关系。

        虹霓是怎么回事呢?从实验测量的角度来说,虹的仰角是42度,而霓则是50度;从唯象观察的角度讲,太阳光在水珠中经过一次全反射的是虹,两次的是霓。

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         可见光分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。可见光是电磁波,而且只是电磁波连续光谱中极小的一部分。 

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          太阳光是各种可见光的混合,呈白色,通过棱镜、水等的反射折射时,出现色散现象。虹和霓就是太阳光通过大量小球形水珠时,通过折射、反射后的色散现象。

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        虹(rainbow),即彩虹,是红色在外,紫色在内。霓(secondary rainbow),也称二级虹。霓的色彩正好与虹相反,即外圈是紫色,内圈是红色。

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       太阳光在水珠中经过一次全反射的是虹,两次的是霓。霓和虹的不同点仅仅在于光线在雨点内产生二次内反射,因此光线通过雨滴后射到我们眼帘时,光弧色带就与虹正好相反。


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荣获纽约戏剧委员会大奖

纽约外百老汇连续驻场演出6年
超过1000场
一场把经典物理实验
 融入舞台的快乐互动科学秀
  百老汇互动亲子科学剧《物理秀》
 让孩子感受风靡北美的科学启蒙
    爱上科学就是这么简单!
  全国巡回演出,场场火爆!

《物理秀》预告片

灭火器、自行车轮、可口可乐、篮球、枕头…

日常所见的物品在物理法则之下

都能展现出非凡的魔力效果

……

舞台的主角不再是小丑和公主

而是主宰大千世界的

牛顿法则守恒定律光电效应

……

这就是让无数人爱上科学的

百老汇互动科学剧《物理秀》

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百老汇

是世界舞台剧的殿堂级平台

《物理秀》

则是百老汇舞台中的殿堂级存在

他一经推出

就风靡全球 好评如潮

    纽约戏剧委员会大奖始于1955年,是一个涵盖了纽约所有剧场,包括百老汇以及那些非营利剧场等剧场演出的所有优秀剧目的奖项,它是最重要的美国戏剧奖之一。 

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【创始人David Maiullo先生拿着大奖奖杯】

……

这是最具有舞台魅力的物理大剧

将万象世界的奥秘浓缩在方寸舞台上

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物理是宇宙运行的根本法则

大到星球运转火箭飞升

小到水滴石穿风卷云舒

都是物理运转的表现

但是面对复杂的物理方程

很多人都望而却步难以窥其万一

很多孩子更是早早被繁琐考试

抹杀了对物理科学的兴趣

而《物理秀》将让他们重新爱上科学

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物理大秀释放科学魔力

   这一次我们的舞台主角是包罗万象的物理法则,复杂的方程式不再无聊,而是化身舞台魔术师,表演一个个梦幻神奇的节目。

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    孩子们不再用枯燥的背诵学习物理,而是亲身参与物理世界的神奇变化,从此真正认识新的物理,爱上崭新的科学世界,从此化身为真正的物理天才少年。

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巡回演出,迅速火爆全国

  《物理秀》自从进入中国以来,就迅速地成为最受欢迎的少儿科学戏剧,在我国各大城市巡回演出,每一场现场效果都极为火爆,多家媒体平台都进行了报道。

  这是一个充满想象力的舞台剧节目,也是一个特别容易让孩子们爱上科学的戏剧,在这里我们将收获的不只是快乐,还有更多关于探索神奇世界的无穷兴趣,从此多了一双善于发现的眼睛。

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世界顶级团队,倾力之作

《物理秀》中文版是由中外科学戏剧行业内顶尖专家联手打造的现象级节目。“世界迷宫之父”Don Frantz亲自操刀,中戏导演排练,物理专家策划,一流舞美编排,才有了这款好看又耐看的科学剧。

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4

化身博士,亲自参与物理实验

  在这里孩子们可以亲自上场化身博士,一起参与到神奇的物理实验中来,数十个经典物理实验,展现力学、光学、电学、声学等多个物理学科领域的奇妙现象,和孩子们一起探索物理世界的奥秘。

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如果科学也有魔力

它就一定是《物理秀》

世界顶级舞台秀出世界奥秘

爱上科学 塑造兴趣 培养兴趣

下一个物理学家就是你

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