火山:大自然的烟花

<正>地球深部炽热的岩浆沿通道上升,穿过地球表层薄弱的地方喷出地面,我们把这一过程称为火山喷发。火山喷发出来的熔岩和碎屑流等物质围绕喷口堆积形成的不同形状的山丘就是火山。与我们常见的连绵起伏的山脉不同的是,火山大多呈现出孤     

吉林龙岗晚更新世玄武岩的铀系组分法年龄证据

吉林龙岗火山是我国近代仍有喷发活动的火山区之一,在历史时期曾发生过多次喷发活动,确定每次喷发的具体时代对评价和预测火山灾害具有重要意义,在大椅子山和吊水湖两地采集的碱性玄武岩样品,被磁选分离后,通过铀系组分法测定,获得的年龄分别为距今(71±9)ka,(106±13)ka,说明龙岗地区在晚更新世有过强烈的火山喷发活动.     

汤加火山喷发所产生的次声波

2022年1月15日汤加火山发生了剧烈的喷发。在火山喷发后的8 h 39 min,距离火山喷发位置10151 km的昆明次声台阵记录到很强的次声波信号。次声波波列前几个周期平均为443 s,传播速度约为321 m/s,其波形幅度与频率随时间变化与核爆炸产生的次声波形相似。采用相关检测方法估计次声信号的方位角为119°。在持续监测中,还观测到了火山喷发产生的次声信号沿反方向绕地球到达的信号和沿正方向绕地球一周后再次到达的信号。      

月球玻璃

由火山喷发、陨石撞击和太阳风及宇宙射线辐照等非平衡过程产生的玻璃物质是月壤的重要组成部分,这些不同成因的玻璃物质记录了月球起源和演化的重要历史信息.本文主要综述了嫦娥5号(CE-5)取回的月壤中月球玻璃的研究进展,包括其基本物性、微观结构、具体的形成机制以及它们在月球研究中的作用等.研究发现月球玻璃可以像天然照相机一样记录下不同年代月球内部和表面的演化信息,涉及月球的起源、岩浆活动、撞击环境、太空风化和水的来源等;月球玻璃稳定的无序结构还能够长期保存月球资源,据估计其存储的³He有26万吨,存储的水高达2700亿吨;月球玻璃类似月球上的时钟,能够作为火山活动和撞击事件的时间标尺,为研究月球水和磁场等的演化以及重构几十亿年的撞击历史提供重要支撑.     

大气SO2柱总量遥感反演算法比较分析及验证

卫星遥感技术已成为城市污染气体SO₂监测和全球火山活动监测及预警的重要手段. 目前新的PCA (principal component analysis)算法有效减小了反演数据噪声, 并替代之前业务算法BRD (band residual difference)用于边界层SO₂柱总量产品的反演. 然而, 目前对PCA算法反演产品精度的评价和验证研究较少, 缺少与BRD算法产品进行长时间序列的比较以评估算法适用性, 尤其在中国大气污染重点城市区域. 本文利用地基多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS)观测及多尺度空气质量模式系统(RAMS-CMAQ)大气化学模式模拟等数据, 评估PCA和BRD 反演算法的精度及误差. 另外, 选取洁净海洋地区、中国大气污染重点城市区域和高浓度火山喷发三种情况, 比较分析PCA 与BRD SO₂ 总量的时空格局变化差异及对不同SO₂总量下的适用性, 并对两种算法反演不确定性进行分析讨论. 结果表明, 在中国京津冀、珠江三角洲和长江三角洲区域, PCA SO₂总量反演值低于BRD, BRD反演结果更接近于地基的MAX-DOAS观测值, 冬季BRD和PCA SO₂总量值低于RAMS-CMAQ 模拟结果, 夏季7月和8月BRD SO₂总量值高于RAMS-CMAQ 模拟结果. 在SO₂总量接近于0 值的洁净海洋地区, PCA 算法产品噪声水平低于BRD算法, 但PCA 反演结果整体偏差大于BRD算法. 在高浓度火山喷发情况下, 当SO₂总量大于25 DU时BRD SO₂总量反演值低于PCA, 且随着SO₂ 总量增大, 两种算法反演值差异亦增大. 该研究对于OMI (Ozone Monitering Instrument) SO₂产品的应用具有重要的参考价值, 通过分析不同反演算法的差异及对其不确定性追因, 对于算法改进研究也具有重要的科学意义.     

平面型三级行星夹具膜厚均匀性仿真研究

建立了平面型三级行星夹具膜厚均匀性数学模型,根据该模型编写计算机仿真程序,研究了1.8 m大口径镀膜机使用平面型三级行星夹具的膜厚均匀性问题。以光驰OTFC-1800-DCI型镀膜机为仿真对象,分析了蒸发源特性、行星夹具倾角和行星轨半径对膜厚均匀性的影响。仿真计算结果表明：行星夹具倾角是影响平面型三级行星夹具膜厚均匀性的主要因素,当行星夹具倾角α=64°时,膜厚分布最为均匀,不均匀性为0.1%。行星轨半径对膜厚均匀性也存在影响,当行星轨半径在665 mm时,膜厚分布最为均匀,膜厚不均匀性控制在1%以内。平面型三级行星夹具膜厚分布理论模型对实际镀膜工作有一定的指导意义。     

双星运行轨道的研究

文章首先把双星运动看做二体问题,研究以一个星体为参照系,另一个星体的轨迹为圆锥曲线,以系统的质心为参照系,每一个星体的轨迹也是圆锥曲线,然后提出了行星与恒星之间也是双星现象,地球与月球之间也是双星现象,解释了困扰物理学与天文学多年的行星运行轨道的共面性、公转的同向性难题,指出了研究行星运行轨道时惯性质量应当用折合质量计算。     

微小差异导致的伟大发现

在太阳系中,地球同她的姊妹行星以椭圆轨道围绕太阳运动,太阳本身处于椭圆轨道的一个焦点上。这一规律是众所周知的。1609年,在《新天文学》一书中,约翰内斯·开普勒提出了这一被称为开普勒第一定律的行星轨道规律,同时也提出了行星运动的第二条定律,这条定律指出：“行星的向径在相等的时间内扫过相等的面积”。他指出,这两条定律同样适用于其他行星和月球的运动。后来,经过长期繁复的计算和无数次失败,开普勒又发现了行星运动的第三条定律：“行星公转周期的平方正比于轨道半长轴的立方”。     

恒星照亮行星定律被打破人马座行星正温暖恒星

恒星照亮行星 ,这是天文学的定律。然而 ,科学家却发现人马座一个巨大炙热的气态行星在磁场作用下 ,产生类似太阳耀斑的活动温暖着其恒星 ;同时 ,科学家也第一次观测到太阳系外行星的磁场状况。这颗炙热的行星与木星大小类似 ,是地球质量的 2 70倍。但与地球和木星不同 ,该行星与其恒星的距离很近 ,仅有大约 70 0万千米左右 ,而地球与太阳的距离约为 1 .5亿千米。这样接近恒星的行星 ,在迄今发现的 1 0 0多颗太阳系外行星中约占 2 0 %。这颗人马座行星在其恒星上产生一个大型磁暴 ,从而形成了一个永久性的热点。该热点伴随着行星以 3天的周…     

探索太阳系天体（上）

太阳系以太阳为中心,包括所有受到太阳引力约束的天体。其中有八颗行星（即水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星,还有至少167颗已知的卫星）;5颗矮行星及其卫星,矮行星是介于行星与太阳系小天体之间的天体。     

寻找宇宙中的生命宜居星球

 所谓“生命宜居星球”,指的是某颗行星处于距离该行星系的中心恒星远近合适的区域,在这一区域中,由于恒星传递给行星的热量适中,行星上既不太热也不太冷,且能够确保存在液态水,水是出现生命的关键因素。     

半人马座阿尔法系统发现类地行星

 一颗岩石行星围绕一颗类日恒星运转, 其间的距离使行星表面温度允许液态水的存在。半人马座阿尔法三星系统中这颗新发现的行星, 距地球4.3光年, 很像地球的孪生兄弟。它围绕半人马座阿尔法B星运转, 这是一颗比地球稍小、亮度也逊于地球的恒星。该行星比地球略重, 而且与恒星间的距离小于水星到太阳的距离, 所以非常酷热, 并不处于宜居区间。     

天体运动中介质的阻力和推力与超光速运动的粒子

行星在太阳风中运动受太阳介质阻力和推力的作用。阻力使行星公转速率逐渐变小。推力使行星逐渐远离太阳并使行星的温度在长期内逐渐降低。推力是太阳系、银河系和宇宙膨胀的原因。除非粒子和介质发生碰撞,否则粒子的运动不受介质的阻碍可以超光速运动。证明宇宙射线中的粒子是超光速运动的粒子。     

角动量理论在现代技术中的应用

在研究物体运动时,人们经常可以遇到质点或质点系绕某一定点或轴线运动的情况。例如太阳系中行星绕太阳的公转、月球绕地球的运转、物体绕某一定轴的转动等,在这类运动中,运动物体速度的大小和方向都在不断变化,因而其动量也在不断变化。在行星绕日运动中,行星受指向太阳的向心     

只有类太阳型恒星才可能有行星吗?

 1995年,美国加州大学伯克利分校的麦克尔·梅厄和迪迪埃·奎罗兹宣布他们发现质量为木星之半的一颗行星绕飞马座51做轨道运行。这是确证除太阳外还有行星绕其他恒星运行的首例。至今,已证实了120余颗太阳系外行星和98个行星系统的存在。两位行星猎手是用视向速度方法测定这些行星的:恒星的视向速度(即远离或逼近地球的速度)是通过其光谱的多普勒频移测出的。     

太阳系外第一行星

 1991年7月25日出版的英国《自然》杂志,刊载了由三位英国天文学家署名的文章,标题是:“环绕中子星PSR1829-10运动的行星”.文章以明确的语言,宣告了太阳系外第一颗行星的发现.字宙间,我们的太阳系是独一无二的吗?其他恒星周围存在行星吗?这类问题,人们提出了何止千年.用现代科学技术去寻找其他恒星的伴星,科学家们也已孜孜不倦地进行了上百年。尤其是本世纪中,迄今已找到了一些其周围可能存在行星类天体的“怀疑”对象,例如:可能有两颗行星绕着转的蛇夫星座的巴纳德星.但是,像《自然》杂志文章那样,毫不含糊地宣称发现了太阳系外新行星,这还是前所未有的事.     

太阳系很不平常

在历史上，人类常常以为自已是很特殊的，但最后总是非常失望，例如以为地球是宇宙的中心，实际上它只是绕着太阳旋转的一个行星．另一方面，人类也是很聪明的，他们发现自已与在星球上的其他生物一样，每天都在进行着同样的生与死的生命演化过程．根据过去的历史经验，在天文学家中占主导地位的理论模型认为，太阳系可能是和其他行星一样，是一个很平常的行星系统．     

探索太阳系天体（下）

根据国际天文联合会（IAU）第26届会员大会（2006年8月）的决议案,冥王星被剔除行星之列,成为矮行星;太阳系的天体共划为三大类别：即行星（共八颗）、矮行星（目前注册为五颗）和太阳系小天体、所谓太阳系小天体包括小行星、外海王星天体和彗星。     

天体物理学讲座第三讲 恒星形成：从星际分子云到原始行星系统

对行星系统起源问题的研究在近年来已经取得很大进展,一方面是星际分子云与恒星形成的天文研究取得了令人瞩目的成就,研究表明,包括太阳在内的恒星是由冷暗的星际分子云收缩形成的。在形成恒星的过程中,普遍伴随出现围绕恒星的盘状的原始行星系统,在这种原始行星系统中间,尘埃颗粒逐渐生长,并凝聚成行星,彗星等,从分子云到原始行星系统大约经历百万年,而木星这样的大行星有可能在恒星收缩阶段同时形成,并且在行星系统的发展过程中逐渐发展,行星系统起源的另一方面进展来自包括彗星,太阳系行星际探测,从而对太阳系这样的行星系统的组成和性质,对行星大气等有了更精确的了解,以此为参考,能够测定那些离太阳系的其他新近发现的行星系统的物理化学性质,从而提供了一系列互相联系和对比的样本,通过上述进展,现代天文学正逐渐揭开行星系统形成之谜。     

问题解答

问:行星为什么不沿着圆周运动? 答:这问题可分为两部分:行星的轨道为什么不是圆形的和产生及保持椭圆形轨道的原因是什么。回答前一问题比较容易。所有天体均按圆锥曲线而运动,如果仅限于闭合轨道,偏心率的数值将有无限组。在这无限多的轨道中,只有偏心率为零的轨道是圆形的。因此,圆形轨道的几率是无限小的。即使形成了圆形轨道(这是极稀罕的情形),这种轨道也只能维持极短暂的时间,因为所有其他行星的影响(扰动)会极快地使轨道变形,而圆形的任何改变都难免使轨道变成椭圆。实际上,对于所有行星,其