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线上投票:【科普小短文】(二)

科普龙卷风2019-01-16 04:25:43

中科院京区第三届科普创新大赛

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重磅来袭!




科普小短文类(二)

1、浪漫8月星空大礼包

                             (地质地球所 陈果)


“七月份的尾巴,你是狮子座。八月份的前奏,你是狮子座。”曾哥一首歌让多少不了解的星座的人都记住了狮子座!今天我们就给刚过完生日和即将过生日的各位狮子们送上8月星空浪漫大礼包——“月偏食”、“英仙座流星雨”和“日全食”。

月偏食——8月7日晚至8月8日凌晨

8月浪漫天象中首先登场的是8月7日开始的月偏食。


什么是月偏食?

月食可分为月偏食、月全食及半影月食三种。当月球只有部分进入地球的本影时,就会出现月偏食;而当整个月球进入地球的本影之时,就会出现月全食。至于半影月食,是指月球只是掠过地球的半影区,造成月面亮度极轻微的减弱,很难用肉眼看出差别,因此不为人们所注意。

(图片来源:网络)

当月全食发生时,月亮会呈现难得一见的古铜色,也就是传说中的“红月亮”。当月偏食发生时,月亮将呈现一半白色、一半古铜色的美丽模样,“美的程度不亚于月全食。”

(图片来源:网络)

这次月偏食的半影食开始于北京时间7日23时48分,初亏时已经到了8日1时22分,这次月偏食全过程多数时间都发生在8月8日凌晨至黎明时分。食甚出现在2时21分,3时19分复圆,偏食阶段持续将近两个小时。


英仙座流星雨——极大值出现在8月12日晚至8月13日10点

英仙座流星雨是每年暑期最具标志性的天象,它的活跃期从7月17日持续至8月24日。如果条件允许,几乎所有狮子座的朋友们在生日的当天都可以看到英仙座流星雨。

近些年英仙座流星雨极大时的ZHR(每小时天顶流星数)稳定在120左右,而今年的极大将出现在北京时间8月12日22时至13日10时30分,非常适合我国的观测。在英仙座流星雨的活跃期,其辐射点会在午夜之前升起到比较理想的高度。

(图片来源:网络——射向飞马座的英仙座流星)

英仙座流星雨不但数量多,而且几乎从来没有在夏季星空中缺席过,每年固定时间稳定出现,是最活跃、最常被观测到的流星雨,也是对非专业流星观测者来说最好的流星雨。


流星雨是怎么产生的?

流星雨(Meteor Shower)的产生一般认为是由于流星体与地球大气层相摩擦的结果(流星体可以是小行星带上的小行星发生摩擦),流星群往往是由彗星分裂的碎片产生,因此,流星群的轨道常常与彗星的轨道相关。成群的流星就形成了流星雨。

(图片来源:网络)

为什么流星看起来来自于同一个区域呢?

因为流星雨的形成是因为地球在其运行轨道上遇到了一些灰尘、沙粒等大量聚集的物体,它们固定在某个地方等着地球经过。所以每次地球进入这些区域都在大致固定的时间,它们所对应的天区也是固定的。


流星雨如何命名的?

通常以流星雨辐射点所在天区的星座给流星雨命名,以区别来自不同方向的流星雨。


辐射点是神马?

辐射点或视辐射点是流星雨在天空中的发源处,流星看起来似乎都来自该处(对行星上的观测者)。例如,英仙座流星雨看起来就像是来自于英仙座。

(图片来源:网络——英仙座流星雨辐射点示意图)


如何寻找英仙座?

观察英仙座流星雨不需要寻找英仙座。流星在天空中随机出现,并不是全部从英仙座冒出来。只是流星的反向延长线在英仙座。不过,对寻找英仙座感兴趣的人可以参考下图:

(图片来源:网络——英仙座流星雨辐射点)

望向东北方,通过仙后座(看起来像个字母W)或者金牛座的昴星团(一团密集的星星,很明显)找到。图中方框处是英仙座流星雨辐射点。


下面给大家展示一张天文爱好者拍摄的2015年流星雨的照片,简直美翻了!

(图片来源:Dragon-赤子微博2015年英仙座流星雨期间摄于丰宁坝上草原)


日全食——8月21日


日全食天象发生在北京时间8月21日至22日这一晚。这次日全食和我国无关,但在大洋彼岸的美国,很多人都将有机会欣赏这一壮观的天象。


本次日全食的全食带开始于东北太平洋,从美国本土西北部登陆,横穿至东南部,最后在大西洋中部结束。太平洋上的日全食开始于北京时间8月22日0时49分,大西洋上最后的全食结束于4时02分。最长见食点位于美国中东部的肯塔基州,那里的食分为1.0306,食甚时太阳高度为63°,可以看到2分40秒的全食。除此之外,在全食带两侧数千千米的区域内都能观测到食分不等的日偏食。


NASA已经为这次流星雨开辟了专题,届时应该能看到很多关于这次日全食的报道。

(图片来源:NASA)


炎炎8月,愿婀娜月偏食、浪漫流星雨和激动人心的月全食能给大家带去一丝清凉!


最后是几个英仙座流星雨观测Tips,供感兴趣的朋友们参考:

1.观测时间

英仙座流星雨有一个特点:在每一年的活动中,亮流星的比例随时间推移递减,峰值前流量的上升十分平缓,但峰值后却会急跌。因此,如果不能在峰值当晚观测的话,那提前几天观测比推后几天观测更好。

2.观测地点

英仙座流星雨是为数不多非常适合公众观测的流星雨,在这里需要叮嘱大家,观测流星雨最好在远离城市光污染的郊外进行,大家要选择相对熟悉和安全的地点。

3.观测工具

观测时不必朝向特定方向,也无需使用望远镜。观测流星雨用的是肉眼,望远镜的视场很小。可以在地上铺一凉席(或防潮垫、躺椅),躺在上面观察(小心别睡着)。即使在夏季,夜晚郊外的温度也比较低,若在山区或高海拔地区观测,也要注意小心着凉,并且要特别注意防止蚊虫叮咬。小编清晰记得我第一观看英仙座流星雨。那次大概看到了12颗,几乎和身上被蚊子咬的包的个数是一样的!



2、人类未来太空移民的首选星球——火星

                               (地质地球所 林杨挺)

水的证据 水是生命不可或缺的要素之一,是寻找火星生命的关键线索;同时,水又是影响岩浆活动和构造运动的主要因素,是联系火星内部活动与表生环境演化的纽带。火星探测的大量结果表明,约35亿年之前,火星有过一段温暖湿润的时期,曾有河流、湖泊和海洋。 主要证据之一是河流冲刷形成的地形地貌(图1)。火星表面的水哪去了?通过火星轨道飞行器探测查明,有一部分水以地下冰川和冻土的形式存在,还有一部分水逃离了火星。

 

火星样品  NASA计划在2020年前后从火星采集样品并返回。在此之前,火星陨石是唯一能获得的火星样品。即便将来采集到火星样品,火星陨石仍具有不可替代性,因为这些陨石随机来自火星表面,代表了更多、更大的区域。怎么来判定这颗陨石是否来自火星呢?首先,用放射性同位素衰变测出这些陨石的年龄大部分不到2亿年,表明它们来自一个比月球更大的星体(月岩的年龄一般老于30亿年),岩浆活动持续了更长的时间。满足这一条件的对象只有火星、金星和水星,但金星有十分致密的大气层,水星远离地球而靠近太阳。最为令人信服的证据来自火星陨石中撞击形成的玻璃所捕获的火星大气样本,类似于中国海南等地广泛分布的玻璃陨石,其气泡封闭了地球大气。对火星陨石冲击熔融玻璃的气体成分分析后发现,其化学和同位素组成均与“海盗号”飞船对火星大气的直接测量结果完全一致(图2),不同于地球或其他行星的大气。此外,近年火星车对着陆区岩石的就位分析,也证实了这些陨石来自火星。

中国第16次南极科考,在东南极内陆格罗夫山(图3(a))发现一块火星陨石,编号为GRV020090 (图3(b))。它由辉石和橄榄石等矿物组成,属于二辉橄榄岩类型,是火星幔部分熔融形成的岩浆上升到次表层结晶形成的,年龄约1.9亿年。该陨石的橄榄石晶体中分布有呈椭球状的岩浆包裹体 (图3(c)),是捕获的初始岩浆。另外,它还含有较多的磷灰石(图3(d))。这些岩浆包裹体和磷灰石均含水,成为很理想的研究对象。

分析GRV 020090火星陨石的岩浆包裹体和磷灰石,测出水的含量和H同位素组成(图4)。这些岩浆包裹体的分析结果反映了岩浆冷却之后,火星大气降水的加入,证明在约1.9亿年前该陨石母岩形成时,在液态水。对于具有超过45亿年历史的火星而言,1.9亿年前的事情几乎可以视同现代的事件。

提森特(Tissint)陨石(图5(a))最近(2011年)刚刚降落,是已知最新鲜的火星岩石样品,从而提供了研究火星有机质独一无二的机会。提森特陨石的形成年龄约为6亿年,因而保存了6亿年以来火星表面的一些信息。我们将提森特陨石制成岩石切片,借助扫描电子显微镜,发现了微米大小的碳颗粒。激光拉曼光谱的分析表明,这些碳颗粒是干酪根型的大分子有机质。其中一部分碳颗粒出现在小行星撞击熔融形成的硅酸盐熔脉中(图5(b)),表明它们形成于小行星撞击火星之前,有力地证明了火星来源而排除污染的可能性。还有一部分碳颗粒发现于撞击形成的微裂隙中(图5(c))。由于该陨石非常新鲜,并且这些碳颗粒不溶于水或酸,它们不可能是地表的污染。 

这些碳颗粒富轻C同位素,显著低于火星大气和火星陨石中的碳酸盐,这一特征与地球上生物成因有机质很相似(图6),也是迄今为止支持火星可能曾存在生命的最好证据。

基于对提森特陨石的研究结果,表明约在0.7百万年前,最后一次小行星撞击将提森特陨石抛射出火星,经过长进间的飞行,于2011年降落至地球。提森特陨石的有机质与GRV 020090陨石的水提供了火星古环境的信息,揭示了火星地下仍存在宜居环境,并且提森特火星陨石中有机质的C同位素提供了火星可能曾存在生命的证据等。


人类不会永远待在地球这个摇篮,未来一定会走出地球。火星是与地球最相似的一颗行星,不仅为认识地球提供了最好的类比对象,而且曾经也是一颗宜居的行星,很可能存在过生命,因此,它无疑是人类迈出地球的第一站。但是宇宙茫茫,宜居行星肯定不只是这一个,生命乃至高级智慧和文明或许普遍存在。


呐,看到最后小编想做个调查:如果可以搬去火星,你会去吗?……. 好吧,我先说,宇宙这么大,我想去看看(゜▽゜ ) 






3、十万大山碎碎念

                               (地质地球所 张晓燕)




(图片来自百度)

小编:别怕,这不是来自十万座大山的碎碎念,这山它就叫十万大山。


我叫十万大山,我还有个姐姐叫九万大山,有个妹妹叫六万大山,当然这不是地球老祖宗(假设地球老祖宗有生命的话。其实你们人类有个叫盖亚的也提出过这个假说,听说是叫“盖亚假说”)给我们起的名字,而是人类起的。我们家住在广西西部,延伸到越南北部,总长大约200公里。


小编有话说:盖亚假说:地球上的生命和他们周围的非生命相互作用,形成一个可以自我调节的协同的复杂系统。这个系统用来维持地球生命的持续发展。盖亚假说的主题是地球是一个有生命的活体。经历了从被认为是天方夜谭、怪力乱神到受到科学界越来越多的关注和接受的复杂历程。(插画为英国插画Josephine Wall的作品)


虽然我们总是被其它的堂表兄弟姐妹们笑话是二十五万大山,但是看在颇显气势的份上,其实我还是比较满意这个名字的。

我为啥今天忍不住地想要唠叨唠叨呢,给我代笔的小编是一个玄幻小说和恐怖小说迷,作为一个学地质的人类,她一心想找我聊聊,可她了解的我,跟实际的我,相差实在太远了。比如以下对话:

小编:请问您来自南疆吗?

我:我来自广西西南部。


小编:听说那儿有很多苗寨?

我:我知道我这里住着很多瑶族人类


小编:蛊毒是不是特别厉害

我:

我一直以为我其实是个低调的大山,因为维基百科甚至都没有我的词条。后来我才知道,原来我在人类的小说里已经非常出名了,据说小说里的碧瑶就是来自十万大山,还有个叫陆左的也来自十万大山。虽然我不在乎被人类写进小说,可我还是想给自己正正名。

我的这个名字的来源有两个说法,有的人类认为这里崇山峻岭,山地绵延不断,所以以“十万“称多。而有的认为是”十万“是方言”适伐“的记音,”适伐大山“是”顶天大山“的意思。什么?你们问我?我老人家经历的岁月太长了,忘记了你们人类初衷。

 

广西山脉分布图,十万大山位于西南角(图片来自于地图窝)

我知道你们之前有给冈仁波齐做过传,其实我老人家真正的出生年纪比冈仁波齐还要早哩。你们已经知道了在早古生代冈瓦纳板块和羌塘地块之间隔着古特提斯洋,其实呀,连扬子板块和华夏板块也远远地隔着。那大概是三亿两千万年前了,是志留纪的末期,地壳发生了剧烈的运动(加里东运动,古生代早期地壳运动的总称。欧洲遍用于早古生代变形的名词。以英国苏格兰的加里东山命名。),那时候杨子板块和华夏地块碰撞拼合在一起,我就是在这个时候出生的,并且见到了我姐姐九万大山,据说她在寒武纪的时候就已经存在了。

加里东山脉(图片来源于百度)(加里东运动时期,志留系及更早地层被强烈褶皱,与上覆泥盆系呈明显的不整合接触,形成从爱尔兰、苏格兰延伸到斯堪的纳维亚半岛的加里东造山带。)


刚出生的时候,我对这个世界充满了好奇和探索,觉得将来一定是风调雨顺,我也梦想过要做最高的山,要做世界的第三极。不过从早泥盆世晚期开始,陆地又开始慢慢地下沉了,我也随之降了下去,海水开始没过我,我整个都落入了海平面以下。在这之后,我只好默默地等待,同时接受更多的沉积物,尤其是石灰岩的沉积,为我之后升上陆地并形成喀斯特的溶洞暗河等打下了十分坚实的基础。

小编:地下河?溶洞?暗河?这可是发生恐怖故事的极好地点

我:呵呵哒……

(国际地层委员会编制)


晚二叠世的时候,扬子和华夏陆块发生了强烈的碰撞与会聚,我早知我不会这么快升到海平面以上,不过也不影响我沉下心来慢慢等待。那个对我来说十分漫长其实又十分短暂的几千万年间,我唯一学会的就是静下心来等待。不过终于让我等到啦,晚三叠世末期的时候,印支运动(中晚三叠纪至早侏罗纪之间的构造期,对中国地理环境的发展影响很大,改变了三叠纪中期以前“南海北路的局面“)的晚幕有大量晚印支期花岗岩体侵入,之后我便快速升上来了。当然在你们人类的视角看来,这个上升的时期也是非常长的。

6亿年以来超大陆格局演化示意图(动图来源于Dr. Ron Blakey)


到早白垩世晚期燕山运动(晚三叠世到白垩世时期中国广泛发生的地壳运动;在我国许多地区,地壳因为受到强有力的挤压,褶皱隆起,成为绵延的山脉)的时候,我妹妹六万大山也出生了。那是我们家最高兴的一段时期,因我也在这个时候完成了基本的成长过程,进入成年阶段。

具体的很多成长阶段我已经记不清啦,但是以我现在的S型身材(比你们好多年轻的人类身材还要来得好呢)来看,我主体是受到由东南向西北方向的挤压。

 

十万大山的S型身材(图片来源于百度地图)


好了,过去的那些事情就不再提了。我其实也一直都在找寻着自己存在的意义。刚开始的时候,我也想过,为啥不能像喜马拉雅一样成为第三极,后来我也想通了。我现在还保持着较大面积的热带森林。维管束的植物有2333种,陆栖脊椎动物397种,大型真菌129种,昆虫789种。这些我所可以傍身的东西也给了我存在的理由。况且我现在还成了大山界的明星(小说明星也算的吧),我也就不强求什么了。

就这些吧,我就总结到这儿吧,老了老了就话多了。你们要是觉得我很可爱的话就给个赞吧。


参考资料:

[1]陈刘凤.广西致灾暴雨特征及地形影响分析[D].广西师范学院,2016.

[2]刘瑶,徐争启,赵晶,程发贵,唐纯勇,汪刚.广西十万大山盆地盖层地质特征及形成环境探讨[J].广东微量元素科学,2015,22(08):11-15.[2017-08-29].DOI:10.16755/j.cnki.issn.1006-446x.2015.08.001

[3]陆鹿.广西十万大山盆地晚三叠世至早侏罗世沉积环境与古地理研究[D].中国矿业大学,2014.

[4]梁新权,李献华,丘元禧,杨东生.华南印支期碰撞造山——十万大山盆地构造和沉积学证据[J].大地构造与成矿学,2005,(01):99-112.[2017-08-29].DOI:10.16539/j.ddgzyckx.2005.01.013

[5]张岳桥.广西十万大山前陆冲断推覆构造[J].现代地质,1999,(02):30-36.[2017-08-29].

[6]郭彤楼.十万大山盆地中新生代构造—热演化历史[D].同济大学,2004.



4、探空气球介绍

                                     (光电院 祝榕辰)


说起气球,大家最早接触到的一定是五颜六色、可以用嘴吹的橡胶气球,也一定梦想过像《飞屋环游记》那样用气球把自己带上天。大家可能很难把气球和科研联系起来,但中科院确实有一个气球飞行器研究中心,大家也许会想,中科院不是搞科研的地方吗,这个气球中心的任务难道就是做这种气球的?真正走进这里,你才会发现此气球非彼气球,高空科学气球属于浮空器的一类,主要用于科学试验和各类高空飞行任务。浮空器顾名思义就是主要依靠浮力作为主要升力来源的飞行器。这里进行飞行试验的动辄就是几万、几十万立方的高空科学气球,绝对是各种高大上,这家伙要是用嘴吹估计得全国人民一块来吹了。当然,高空气球可不能靠嘴吹,除非你是个活的快速氦气发生器。其一是因为空气是不能产生升力的,目前的浮空器基本都采用氦气;其二是因为每次发放使用的氦气排得用卡车来拉,而且充气操作往往要持续几个小时之久。所以说,浮空器与咱小时候玩过的气球还是有很大的差别的。但是等真正参与到飞行试验中,发现原来这里还是有一种和玩具气球类似的东西,也就是今天要介绍的探空气球了。

探空气球

探空气球,顾名思义就是用来探测天空的气球,准确地说是探测从地面到几十公里高空的大气空间参数。在进行大型浮空器尤其是高空浮空器的飞行前,仅根据气象数据还无法很好地判断发放窗口和规划飞行路线,这就需要提前发放一系列探空气球,利用其数据来进行分析和预测。说起探空气球,研究气象方面的人士一定不会陌生,世界各地那么多气象站几乎每天都要发放探空气球来获取从地面到几十公里高空大气垂直剖面的参数。

探空气球在二十世纪二十年代就得到了实际应用,它们一直被沿用至今并且没有多少根本性的变化。探空气球可以直接测量从地面至超过30千米高度的大气压力、温度、湿度以及风速风向等高空气象数据。它们价格低廉且发放简单,对于各地气象站的大量使用来说是非常合适的。直到今天,探空气球仍是高空气象最主要的直接探测方式之一,原因包括低成本、易操作、升速慢。您没听错,要平稳获取大气垂直剖面较密集的数据点,速度快了还真不行,尤其是对风层风场的直接测量。因为成本低,为了更准确地获取气象数据,就可以任性地发放很多探空气球,早上起来放一个,晚饭过后放一个,休闲娱乐放一个,全家团聚放一个。开个玩笑,实际上每一个探空气球的发放时间点和气球的发放数量都是根据计算要求严格执行的,毕竟气球不是你想放,想放就能放。

发放探空气球

探空气球基本为橡胶气球,其原料是天然橡胶乳胶,它比任何化学合成物质有着更优异的伸长特性,它在一个方向上的伸长率可以超过500%。形成这种特质的原因在于,橡胶是异戊二烯分子纵向排列成链状结构的聚合物,当橡胶分子不受外力作用时是一个具有大量弯曲的长链,所以当外力作用于橡胶时,分子链可拉伸范围极大;外力撤销后,橡胶便恢复到原来的状态。当在橡胶中添加硫进行硫化处理时,加入的硫在相邻的长链之间形成了交键,这提高了橡胶的弹性变形特性。橡胶气球在地面充入浮升气体后,逐渐呈现正球形,当气球上升时,材料不断拉伸,球体表面积不断增大,当气球到达其膨胀极限时就会爆炸,从而结束飞行过程。

爆炸的橡胶气球(截图来源:Google-Loon)

橡胶气球的大小受到制造方法的限制,而且其有效载荷一般较小。橡胶气球自身的质量一般在几百克,探空仪的质量一般也在一千克以内,单人手持就可发放。根据充入的气体量可以控制气球的升速,同时也决定气球探测的高度。因为充入的气体越多,升速越快,但达到膨胀极限的高度也越低,在破裂之前探测的高度也低。所以实际使用时要根据对探测高度和升空速度(探测时效)的要求确定充气量。当然,这个方法仅限于特殊使用情况,气象站在使用时都是有一套成熟的操作规范的,只要照着做就好了。至于发放方式,风小的时候怎么都好说,把气球升起来,一撒手就行了。至于风大的时候嘛,就看你小脑的运算速度和身体协调能力了。等气球越升越高,又成了大家锻炼视力的好时候了,往往到最后变成一个小点的时候,眨一下眼就找不到了。

天上的气球哪去了?一眨眼,不见了

探空仪内部安装有大气参数测量装置和GPS定位装置,同时配有供电能源,通过地面站天线对探空气球进行追踪并获取回传数据。大气参数探测一般包括大气温、湿度和当地大气压,GPS定位装置则用于获取位置及位置变化,以便推算高度、升速、水平风速风向等等。气球与探空仪之间一般都系有很长的拉绳,长度一般在十几米到几十米不等,以防止探空仪随气球大幅度摆动,影响GPS数据。当然,有些情况下也可以将探空仪直接连接至球体底部,一切根据探测需求而定。

探空仪

探空气球在完成使命后会爆炸并自由下落,由于探空仪本身重量极轻且外部一般包裹有很厚的泡沫,因此会产生很大的阻力,加上气球残留碎片的阻力,整个系统的降落速度会相对比较慢,至少不会对地面人员造成威胁。尽管如此,探空气球的发放还是应该尽量选在地广人稀的地方进行,因为你可以想象一下小朋友捡到一个从天而降的小方盒子时的心情。气球和探空仪一般不进行回收,因为成本实在是太低了。当然运气好的时候,也可能会落到距离发放地点的不远处,这样你就可以在外出散步的时候碰巧把它捡回家了。

近些年来,很多高校的学生甚至爱好者们使用探空气球完成了各种各样的“临近空间”飞行。所谓临近空间,即介于人类活动的大气区域与外太空之间的空间,高度一般定义在20至100公里之间。探空气球可以携带几百克乃至公斤量级的小型无线电设备或其他电子设备,可以携带经过保温处理的小型相机进行航拍,还可以加装小型摄像机对升空过程和下降过程进行第一视角的记录,当然,你得在气球与设备之间安装一个降落伞、并且植入一套定位系统,才能将其完好地回收回来。甚至还有人在气球底部安装了一个自动排气系统,使气球在到达一定高度后自动排气使其达到浮重平衡,从而完成一段水平飞行。总之,气球就像一个高中物理实验课上的通用实验平台,你可以发挥你的聪明才智,想出各种飞行和试验的方式并将其付诸实践,在探索科学的同时,享受其中的乐趣。

国外学生自制的自动排气系统定高平飞装置

网友自制的探空气球用航拍系统

从平流层拍摄到的地球画面


后记:要说探空气球的应用只能停留在科学探索和兴趣爱好这个层面?非也。美军曾经投入数千万美元委托空间数据公司开发的“战斗天星”(Combat Skysat)系统,就是采用这种小型的探空气球将通信转发装置携带至20公里高空,为地面部队提供通信支援。

美国大兵发放“战斗天星”气球

话说浮空器的军事应用由来已久。浮空器的一个特点就是体积大、飞行速度慢,在军事上比较适用于防御或支援场合。即便如此,浮空器也未能逃脱被用作攻击性武器的命运,比如从一战时齐柏林飞艇被纳粹用于轰炸英国,再到二战期间日本向美国发放的洲际气球炸弹等等。

但气球更多地还是被用于造福人类。同样是那家空间数据公司,也曾推行过另外一个气球民用计划:“天站”(Skysite)计划,用探空气球携带通信载荷飞行至20公里高度,为美国在非洲的油气公司提供通信信号,而且信号覆盖率比地面发射塔还要好。这种低成本的“空中基站”为这些公司节省了大量开支。说起这个计划大家可能比较陌生,但最近几年大热的谷歌(Google)气球项目Loon其实就是以“天站”的设计理念为原型。俩家公司最初还有过合作意向,可惜后来分道扬镳。当然,谷歌使用的气球已经是比探空气球不知先进多少倍的超压气球了。

工程人员发放“天站”气球

正所谓一念成佛,一念成魔,科技能够造福人类,也可以夺取人的生命,一切取决于操作它的人。作为设计者和使用者,我们能做的就是尽量利用这些工具为人类造福,但当国家主权受到侵犯、人性受到威胁时,我们也将不惜利用一切可能的力量防御自己、打击敌人。





5、为什么猫咪晚上走了诡异的直线

                                     (光电院 郝勇

猫咪和小狗是人类最好的朋友,猫咪因其高贵的姿态深受爱猫一族的喜爱。但猫科动物大多昼伏夜出,家里的猫咪也不例外。

在条件允许的情况下,晚间你家猫咪是会乖乖待在家里,还是出门约会。绝大多数爱猫一族也不清楚。最近BBS和英国皇家医学院合作,给10只猫装上GPS定位系统,运用轨迹画图软件,揭露了猫星人晚间活动轨迹的真相。

下图1,图2挑选了两张具有代表性的猫咪运动轨迹图片。

 图1【1】,这只猫喜欢在家门口转悠

图2【2】,嗨,走丢了吧

针对公布的照片,有些人对夜猫子活动轨迹的真实性提出了质疑,为什么图片上猫咪一直走的是直线?难道猫咪真的走地是直线的猫步,这也太高贵了吧。距离也有点远,甚至会穿过障碍物,这绝对是不可能的。

一些GPS从业人员甚至怀疑猫咪晚上并没有出去,而是由于GPS信号的“飘移”,GPS模块静置一晚也会出现类似的轨迹。实际的情况真的如此吗?

答案当然是否定的,若将GPS静置,出现的轨迹一定是杂乱无章的,不会出现规则的沿街道前进的轨迹。

GPS定位系统是美国建立的一个卫星导航系统,其空间部分由24颗卫星组成。GPS接收机的定位,就是依靠GPS接收机接收GPS卫星的有效定位信号,利用4颗已知卫星的位置和其到GPS接收机的距离,通过其定位算法,计算确定GPS接收机的位置。

图3【3】,GPS系统4星定位

这种定位算法的基础其实是立体几何知识中,根据三维空间中已知3个不平行点的坐标和这3个点到目标点的距离,求另一个点坐标的问题。但为什么必须4颗星哪?

原因是每颗GPS卫星在广播自己的位置信息的同时,也会附加上该数据包发出时的时间戳。GPS接收器收到数据包后,用当前时间(当前时间当然只能由GPS接收器自己来确定了)减去时间戳上的时间,就是数据包在空中传输所用的时间了。数据包是通过无线电波传送的,那么理想速度就是光速。利用光速乘以时间差,就是GPS接收机到卫星的距离。由于光速会受到空中电离层的影响,存在偏差,大家都知道光速很大,一点的误差就会引起卫星距离上很大的偏差,造成定位不准确。多加一颗星就是为了消除这种误差。

所以GPS接收机要想实现有效的定位,必须保证能够正确接收4颗以上GPS卫星的有效信号。

图4【4】,猫星人在躲猫猫

图片上猫星人运动轨迹杂乱无章、不连续的真相是:猫星人在活动时,由于种种原因,如喵星人上蹿下跳造成GPS接收机姿态的变化,影响了GPS信号的接收;或猫星人悄悄进入房间、车库等封闭场所,遮挡了GPS信号的接收。造成使GPS接收机在一段时间内不能有效接收4颗以上卫星的信息,失去了有效位置的锁定。随着猫星人的活动,GPS接收机再次接受到4颗以上GPS卫星的有效定位信息后,GPS接收机再次锁定。

运用的轨迹画图软件将定位的点连接起来, GPS没有锁定的时候并不描点,定位后再连接前后定位的点。两次不连续时间的有效锁定,就会造成轨迹图像上远距离的直线连接,从而出现图片上神奇且令人费解的直线运动轨迹,但实际上猫星人这段时间的运动轨迹并没有真实画出来。猫星人走的也绝非直线。

所以猫星人走了诡异的直线,是其“太活泼,太好动”造成的。猫星人在晚间果然还是很不老实。


参考文献:

[1],http://news.ifeng.com/a/20160606/48926688_0.shtml

[2],http://news.ifeng.com/a/20160606/48926688_0.shtml

[3],https://www.evget.com/article/2010/12/10/15615.html

[4], http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b25d9ee01000d83.html






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