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为什么闪电不走直线?| No.44

又是周五了~

期待已久的问答

又有新动态了呢

人逢周五精神爽,哈哈

周末之前再给大脑充充电吧~

这周咱们聊聊地球、闪电

还有其他好玩的东西

还是不剧透了~

1

Q

地球到底是实心还是空心,科学家如何得出地球内部有核、幔、壳结构的结论。

By 转在路上的山

A

如果看过凡尔纳的《地心游记》,就肯定会被书中主角一行人从火山洞跳入地心的经历所吸引。在凡尔纳的年代,由于难以对地球内部结构有深层的认识,地球空心论曾大行其道,当时也有很多试图找到通往地心的洞穴的冒险家。但如果对此稍加分析,地球空心很大程度上是不合理的。如果地球是空心的,那么是如何抵抗大质量物体相互吸引的引力而不至于坍缩的呢?花开两朵,各表一枝,人类发现地球的分层结构是利用了地震波。1910年克罗地亚科学家莫罗霍维奇发现地震波的速度在地下某一深度处有突然的增高,这就是地壳与地幔的分界面。接着1914年美国科学家古登堡发现在地下更深处,还有一个速度分界面,这就是地幔与地核的分界面。但我们对地下真实情况的了解还是很肤浅的。人类目前能到达的深度有限,比如苏联的科拉钻井,到了地下12千米,但连地壳还没有钻破。利用对岩浆等的研究,我们也能获得一些关于地幔物质的数据。但目前我们对地球内部物质组成的认识,还有很多未被证实的猜想。

2

Q

引力弹弓如何实现加速,从能量守恒考虑,它的能量应该不变,当有气体阻力还会减小,速度为什么会增大?

By 流星雨

A

考虑能量守恒时,我们要考虑的不仅仅是我们要发射的“子弹”---假设就是飞行器吧,还要考虑与其发生相互作用的“弹弓”---假设为一颗行星,这个两体系统遵循能量和动量守恒。简单的推导可以得到,二者的相对运动速度不会发生变化,假设行星速度为U,飞行器速度为V,二者初始相向运动,那么相对运动速度为U+V;待到飞行器绕过行星,二者的运动方向同向,而行星的运动速度基本不变(其实略有减小,但可以忽略不计),那么飞行器的实际运动速度就变为2U+V,如此便实现了加速的目的(如图所示)。当然这只是一个简化的推导,不过我们所说的正是《火星救援》中NASA的黑人小哥所提出的救援方案~不仅仅在影视作品中,实际上引力弹弓效应的确被用来航天飞行器的加速,其中非常著名的是美国于1977年发射的“旅行者1号”探测器,它在经过木星和土星时便是通过引力效应获得了加速,2014年9月13日它终于飞出太阳系,成为首个冲出太阳系的人类制造的飞行器!

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