正文 第五章(1 / 3)

81.假如反重力真的存在會怎麼樣?

反重力是愛因斯坦的廣義相對論預言,自從英國科幻小說作者威爾斯描述了“反重力”(能夠屏蔽重力影響,使宇宙飛船飛向月球)後,反重力已經成為人類一個多世紀的夢想。如果反重力真的存在,那麼整個世界都將為之改變。到那時,汽車、火車、輪船等所有的交通工具都不再用燃料,而隻需從引力場中就能獲得行駛所需的能量,甚至連人都可以在空中飄浮。

事實上,地球上並沒有反重力,重力的作用無處不在。然而,卻有很多可以補償重力的力量,但它們並不會令重力消失。例如,飛機的起飛是靠空氣動力,而磁懸浮列車借助的是磁力。

有些科學家認為,宇宙處在加速膨脹之中,在此情況下,一定有一種力量與重力相反,令我們彼此遠離,至於這種力量是不是反重力,科學家還在進一步研究之中。

為什麼人穿上飛行衣後能在天空中飛行?飛行衣的主要材料是金屬支架和高科技尼龍纖維,人穿上飛行衣後將雙臂和雙腿展開,看上去就像隻蝙蝠。科學家解釋說,從飛行學的角度來說,飛行衣要比鳥類和飛機更適合飛行。而有經驗的跳傘員在穿上該衣服後,能以較高的速度平飛滑翔並著陸。隨著飛行衣產量的增長,這將為尋求冒險刺激的運動界帶來革命性的行動。

82.人造衛星會自己從太空中掉下來嗎?

人造衛星是人造地球衛星的簡稱,它是一種航天器。人們將人造衛星送入太空後,它們就會自己繞著地球的空間軌道做高速運行,速度能達到7.9千米/秒以上。在沒受到外力的作用下,人造衛星是不會從太空中掉落下來的。

然而,衛星運轉的軌道還是有空氣的,雖然量極少,但仍會給人造衛星的飛行形成阻力。此外,太陽輻射的壓力和其他星球的引力,都會對人造衛星的正常運轉造成影響,使得衛星運行的軌道發生細小的變化。可別小看這一點點的變化,它能導致衛星向下墜落,然後衝進大氣層,最終被燒毀。

基於此,現在人們在製造人造衛星時,會給其配備動力和控製係統,以此來調整衛星的飛行姿態和軌道高度,使衛星能正常地運轉。通常來說,人造衛星的軌道越高,那裏的空氣就越稀薄,其受到的影響就越小,其工作的時間也就越長。

人造衛星按照用途分為哪幾種?按照用途區分的人造衛星有:廣播衛星(專門為衛星電視設計和製造的人造衛星)、通信衛星(它與人類生活的關係最為密切,電視轉播、手機通話、網絡的使用等都與通信衛星有關)、氣象衛星(它在太空中對地球進行觀測,不僅能觀測到大區域的天氣變化,針對小區域的觀測也是它的例行任務)。除了以上三種常見的人造衛星外,還有地球觀測衛星、導航衛星、天文學衛星、偵查衛星、空間衛星、預警衛星等。

83.衛星在發射時需具備哪些條件?

發射衛星時,需要具備一定的有利條件,如天氣條件和地理條件。

具體來說,首先,天氣條件應滿足氣候幹燥、降水少、多晴朗天氣、空氣能見度高。其次,發射地點的緯度要低,地勢要高。因為緯度越低,離赤道越近,這既可充分利用地球自轉的離心力,又可縮短地麵到衛星軌道的距離,從而節省火箭的有效負荷。除此之外,發射場地還應滿足地勢平坦開闊、地質結構穩定、避開地層斷裂帶和地震區、人煙稀少、交通便利等條件。

我國的衛星發射中心有四個,分別為酒泉衛星發射中心、西昌衛星發射中心、太原衛星發射中心和文昌航天發射中心。

為什麼要發射人造衛星?人造衛星的發射數量占航天器發射總數的90%以上。人造衛星在人類航天史上占有舉足輕重的地位,它們為人類社會帶來的便利,已深入到生活中的各個方麵。從電視直播到導航定位,從天氣預報到防災減災,甚至預算糧食收成都能依靠衛星來完成。

84.火箭可以從空中發射嗎?

火箭發射時,伴隨著巨響和強烈的火焰,火箭從陸地發射場朝著天空飛去。火箭承載著人們的夢想,它完成的是非常具有挑戰性的任務。那麼,難道火箭隻能在陸地上發射,而不能在空中發射嗎?

事實上,火箭是可以在空中發射的。空中發射運載火箭衛星是一種比在地麵發射衛星簡單的方法,就是從飛機上發射衛星,即把發射台從地麵搬到高空,用飛機代替火箭的第一級。

與陸地上發射火箭相比,在空中發射火箭具有很多的優勢。首先,發射場地不再受地理條件限製,火箭可以在地球上空的任何一個位置進行發射;其次,不用專門建設發射場地,也不再需要輔助設備,發射的周期縮短。由此可見,在空中發射火箭更為靈活和方便。此外,借助飛機在高空的高度和速度,火箭的運載能力會大大提升,而更重要的是,空中發射成本要比在地麵發射火箭的成本低得多。

20世紀90年代初,美國用一架B—52飛機在大西洋上空發射了一枚“飛馬座”運載火箭,將巴西第一顆人造衛星送入756千米的預定軌道,開創了從飛機上發射衛星的新途徑。據科學家預測,在未來的20年內,將有更多的衛星通過空中發射火箭的方式進入太空。

什麼是多級火箭?由兩級或兩級以上的火箭所組成的就是多級火箭。多級火箭有串聯、並聯和串並混合三種組合方式。多級火箭可以增加射程,提高有效載荷的最終速度。通常來說,戰略導彈和大型運載火箭都是采用多級火箭發射。

85.在發射火箭時為什麼要進行倒計時?

我們通過電視觀看火箭發射時可能會注意到,火箭發射之前總是會有人進行倒計時,那麼,為什麼要有倒計時這個程序呢?

要想找出火箭在發射之前倒計時的原因,還要從一部科幻電影說起。

“倒計時”這一短語來源於1927年德國的幻想故事片《月球少女》,在這部影片中,導演為了增加藝術效果,扣人心弦,在火箭發射的鏡頭裏設計了“9、8、7……3、2、1”點火的發射程序。這個程序得到火箭專家們的一致讚許,認為它十分準確科學地突出火箭發射的時間越來越少,使人們產生火箭發射前的緊迫感,提醒和協調好各個係統的工作進度。在那之後,科學的倒計時被科學界采用,並最終成為發射火箭的世界慣例。

此後“倒計時”被普遍采用,而且超越了使用範圍,成為一個適用性極強、適用範圍極廣的詞語。

什麼是國際日期變更線?因地球自轉,地球上各個地方的時間都不同,為了避免日期混亂,國際上規定了一條國際日期變更線,以此作為“昨天”和“今天”的分界線。這條線位於太平洋上,基本上與180°經線重合。按照規定,凡越過這條變更線時,日期都要發生變化:從東向西越過這條界線時,日期要加一天;從西向東越過這條界線時,日期要減去一天。

86.火箭為什麼一定要垂直發射呢?

我們知道,飛機是依靠水平滑行起飛的,難道火箭不能這樣起飛嗎?為何火箭和航天飛行器都是垂直發射的呢?

事實上,火箭的起飛重量是非常大的,而且火箭在飛行過程中還要盡量減少空氣的阻力。科學家希望火箭在飛行時能用最少的能量使其平穩地飛行,於是將火箭設計為垂直發射。

如果火箭不是垂直發射而是傾斜發射,那麼火箭就必須要在傾斜的發射架上滑行很遠的距離才能獲得足夠的起飛動力。斜著發射火箭不僅消耗的能量多,而且容易失敗,因此,垂直發射火箭就成了最理想的發射方式。

需要注意的是,火箭在垂直發射後並不是垂直飛行的。火箭在升空到一定高度後就會開始轉向,最終會橫著飛。當火箭達到第一宇宙速度,即每秒鍾飛行7.9千米,就會開始繞著地球做勻速圓周運動。

為什麼客機在起降時,乘務人員要將窗戶的遮光板打開?飛機起降時乘務人員將遮光板打開,是為了讓乘客有機會發現引擎或飛機外部的異常情況,並將這些信息及時報告給乘務人員。飛機起飛或降落時,乘務人員也都在座位上係好安全帶,不能四處走動進行巡視,如果發生引擎著火冒煙等情況,機長所在的駕駛艙是看不到的,這個時候反而是乘客有機會第一時間發現。

87.為什麼天文台的屋頂大多是圓形的?

我們去天文台參觀時,會發現天文台的屋頂大都是圓球的形狀,而圓球上還有一條裂縫。其實這條裂縫是一個巨大的天窗,天文台中巨大的天文望遠鏡正是通過這個天窗指向浩瀚的天空。

而且,天文台的圓頂是可以轉動的,無論天文望遠鏡指向哪個方向,隻需要轉動一下屋頂,將天窗轉到望遠鏡的鏡頭前,就可以觀測到夜空中的星星。工作人員在不工作時,會將圓頂的天窗關閉起來,這樣可以保護天文望遠鏡,讓其免受風吹雨淋。

天文台的圓屋頂還是為了更方便地觀測太空中的天體而設計的。太空中的星星分布在各個位置,若是將天文台的屋頂設計為方形,在觀測時就會出現死角,有些星星就無法觀測到。因此,圓形屋頂比其他形狀的屋頂更合適天文台。

天文台可以用方形屋頂嗎?事實上,並不是所有的天文台都采用圓形屋頂,有些天文台的觀測方向是固定的,觀測屋頂就可以建成方形或長方形。隻要在屋頂的中央開一條天窗,天文望遠鏡就能從固定的角度對星空進行觀測。

88.為什麼飛艇上不用氫氣而用氦氣?

飛艇是一種比空氣還要輕的航空器。最開始,飛艇內部的儲氣囊中裝滿了氫氣,借此而產生了浮力。1937年,德國的“興登堡號”飛艇正準備降落時,突然發生爆炸,幾十人當場死亡。科學家調查了這場慘劇發生的原因,他們發現,爆炸是由於大氣中的靜電點燃外泄的氫氣而引發的。氫氣雖然比氦氣還要輕,但氫氣是一種可燃氣體,氫氣即使是遇到一丁點的火花也能馬上燃燒和爆炸。這起事故發生後,飛艇就慢慢退出了世界航空運輸的舞台。

但飛艇還是具有很多的優點,與飛機相比,飛艇的載重量更大,它在空中停留的時間更長,而且其起降的地點不受限製,使用方便。隨著科學技術的發展,各種新型的飛艇重新飛上天空,但它們已經不用氫氣作為浮力,而是改用氦氣。氦氣雖然比氫氣要重,但它仍然比空氣要輕很多,而且它不容易與其他物體發生反應,是不可燃氣體,這也是現在的飛艇使用氦氣的原因。

飛艇的運載能力非常大,它能搬起一些大型的設備,如石油探測工具等。在山區或交通不便之地,飛艇更是能起到很大的作用。

為什麼氦氣能讓人“音調變高”?如果將氦氣球中的氦氣吸入口中,說話時就會發出滑稽的聲音,這是怎麼回事呢?其實,人在說話時,是靠口腔的共鳴作用將聲音放大的。氦氣的共鳴頻率比空氣高,吸氦氣後,人的語音頻率並不會發生變化,氦氣改變的是口腔的共鳴頻率,它提高了話音中的高頻成分,削弱了中低頻成分,讓聽者誤以為音調變高了。

89.如果有天邊,那麼天的外邊是什麼呢?

在我國的古代神話中,將天分為九層,玉皇大帝就住在第九層。其實,我們所說的天就是地球的大氣層,地球的大氣層的高度在1000千米以上,並沒有九層,隻有五層。

第一層為對流層,距離地麵10千米至20千米。對流層含有大量的水汽,多發生雷、電、風、雨等天氣現象。這一層的氣溫隨高度的增加而降低,大約每升高1000米,溫度下降5~6℃。

第二層是平流層,大約距地球表麵20千米至50千米。平流層的空氣比較穩定,大氣是平穩流動的,利於飛機飛行。平流層內水蒸氣和塵埃很少,並且在30千米以下是同溫層,其溫度在-55℃左右,溫度基本不變,在30千米至50千米內溫度隨高度增加而略微升高。

第三層是中間層,大約距地球表麵50千米至85千米,這裏的空氣已經很稀薄,氣溫隨高度增加而迅速降低,空氣的垂直對流強烈。

第四層是暖層,大約距地球表麵85千米至500千米。當太陽光照射時,太陽光中的紫外線被該層中的氧原子大量吸收,因此溫度升高。

散逸層是地球大氣的最外層,距地球表麵500千米以上,該層的上界在哪裏還沒有一致的看法。實際上地球大氣與星際空間並沒有截然的界限,因此,天是沒有邊界的,天空是無邊無界的。