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在无边无际的空间里,基本上到处都是真空环境。我们也知道声音不能在真空中传播。因此,在这样的环境下,大声说话和大声喊叫会有什么后果?为了理解这个问题,科学家们专门做了一个非常著名的实验。
首先,科学家们准备一个圆柱形密封玻璃容器。然后,他们把一个定时闹钟放进密封的容器里。最后,他们排空了密封玻璃容器中的所有空气。当闹钟在正确的时间响起时,科学家发现闹钟响得越来越短。科学家们把闹钟拿出来检查后,发现闹钟内部已经严重损坏。
那么,为什么闹钟坏了?事实证明,科学家通过层层分析和研究发现,当闹钟响起时,真空环境中没有介质,因此铃声会立即“消失”。然而,这种消失并不是真的消失得无影无踪。声波也是能量,因为能量是守恒的。当然,声波的能量不会无缘无故消失。所以,声波没有发出去,它去了哪里?
事实证明,从他们发出声音的那一刻起,就全部作用到了生源本体之中。因此,只要闹钟响起,它就会启动并破坏闹钟本身。因此,如果是在太空,一旦宇航员因为一些可怕的事情像在地球上一样大喊大叫,声波的能量就会传遍宇航员的全身,对身体造成伤害。
根据科学家的研究,90分贝的声波会损害人类的神经系统。如果是高分贝的声音,尤其是在真空环境中,很可能会危及宇航员的生命。因此,自实验结束以来,科学家们规定宇航员不能在太空大声说话。
双胞胎实验:人类不适合长期太空旅行,地球是我们的囚笼?
天为什么是蓝的,而不是绿的或红的呢?
首先你得明白一个道理:我们周围的事物之所以显现出颜色来,仅仅是因为阳光照射着它们。虽然阳光看上去是白色的,但是所有的颜色:赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫,在阳光里都存在。
天空里有这么多颜色,为什么我平时看到的只有蓝色呢?你可能会问。
如果你把光线设想为波浪,你就会猜破这个谜了。光其实是像一个波浪那样在运动的。我们来设想一下一滴雨落在一个水洼里的情景。当这滴雨落到水面上时,就会产生小波浪,波浪一起一伏地变成更大的圈,向着四面八方扩展开去。如果这些波浪碰上一块小石子或一个别的什么障碍物,它们就会反弹回来,改变了波浪的方向。
而阳光从天空照射下来,一样会连续不断地碰到某些障碍。因为光所必须穿透的空气并不是空的,它由很多很多微小的微粒组成。其中百分之九十九不是氮气便是氧气,其余则是别的气体微粒和微小的漂浮微粒,来源于汽车的废气、工厂的烟雾、森林火灾或者火山爆发出来的岩灰。虽然氧气和氮气微粒只是一滴雨水的一百万分之一,但是它们也照样能阻挡阳光的去路。光线从这些众多的小“绊脚石”上弹回,自然也就改变了自己的方向。
可是那么多颜色的光改变了方向,为什么只有蓝色被看到呢?你可能还是不明白。
我们还得回到刚才说的那个水洼里。
水洼里,小的波浪遇到小石子的话,水面便被搞得混乱不堪;但如果是一个“巨浪”,像你用手在水洼边掀起的那种“巨浪”,它就有可能干脆从石头上溢过去,并畅通无阻地到达水洼的对面边缘。那么,就像有大波浪和小波浪一样,各种各样颜色的光波也有不同的“波浪”,也就是波长:不过它们可不像水波的波浪,用肉眼是看不出它们的大小的,因为它们小得难以想像,只是一根头发的一百分之一!得用很灵敏的测量仪表才可以精确地测定出来。
根据科学家的测定,蓝色光和紫色光的波长比较短,相当于“小波浪”;橙色光和红色光的波长比较长,相当于“大波浪”。当遇到空气中的障碍物的时候,蓝色光和紫色光因为翻不过去那些障碍,便被“散射”得到处都是,布满整个天空—天空,就是这样被“散射”成了蓝色。
发现这种“散射”现象的科学家叫瑞利,他是在130年前发现的,他也是诺贝尔奖获得者。
用“散射”现象,你就可以解释下面这些天象了:
比如在你头顶的天空是蓝色的,可是在地平线—天地相接的地方,天空看上去却几乎是白色的。为什么?就是因为阳光从地平线到你这个地方比起它直接从空中落下来,需要在空气中走的路程要远得多—而在一路上它所擦过的微粒子也自然就要多得多。这些大量的微粒子就这样多次散射出光,所以它显得白中透着淡蓝。建议你做一个小实验来验证一下:拿一杯水,把它放在一个黑暗的背景里,放进一滴牛奶,再拿一只手电筒照射杯子的一端,并靠近它,手电筒的光在水中即会显现出淡蓝色。如果你往水里放进的牛奶越多,水就越白,因为光一再地受到这些众多的牛奶微粒的散射,结果就是白色的。道理跟在地平线上空是白色的一样。
太阳落山时的傍晚,天空不显现蓝色而显现红色,正在下落的太阳也变成暗红色,也是一样的道理。由于傍晚的光在照射到你这个地方的路上所遇到的众多的微粒,使得阳光中的紫色的和蓝色的部分往四面八方散射开去,仅留下一点点使你的肉眼看得见的橙红色光线—因为它们的波长长、“波浪大”,翻过了路上的障碍。
不过,细心的你会发现,天穹在落日后也还会在一段时间内呈现深蓝色。这也曾经是科学家们关心的一件怪事,不过几个物理学家已经在50年前揭开了这个谜:导致黄昏时天空的蓝色,是一种特别的物质。这种特别的物质在离地球表面20至30公里的高空处聚集成厚厚的一个层面,叫臭氧层。这种气体对正在下落的太阳光起到像颜色过滤器那样的作用:它截获太阳光中的**和橙色的部分,却几乎无阻拦地让蓝色的部分通过。当最后的少许光消失时,所有的颜色才消失在黑暗的夜色中。
臭氧不仅导致黄昏的蓝色天空,还吞下一种你无法看见的特殊的光线:紫外线的光,或称紫外线。你一定曾经听说过,紫外线对所有的生物(当然也包括对你)有多么危险。如果它在你的裸露的皮肤上照射得太长久,你就会得晒斑。臭氧层到处都有足够的厚度能截获尽可能多的紫外线:这对于我们这个星球上的全体生命来说,是极其重要的。
可惜,在今天,这个生命攸关的保护层在许多地方都已经变薄了,在南极上空甚至已经形成了一个大的空洞。而破坏臭氧的凶手就是“氟里昂”—一种人们用来喷洒护发摩丝或用在冰箱和空调上制冷的物质。这是一种对臭氧层特别有害的物质,所以许多国家已经不再使用这种“臭氧杀手”了。
今天我们学到了为什么我们眼中的天空是蓝色的。其实从地球以外望过来也是一样:覆盖我们地球三分之二面积的海水也散发着蓝光,陆地上虽然有土地的褐色或森林的绿色,然而上空却总是蓝色的—从宇宙中看来,整个地球都被裹着一块轻柔的蓝色面纱。从大气层外看见过地球的天文学家报道过这一情况。
所以地球被称做“蓝色星球”是完全正确的。它那独特的蓝色,就是生命的颜色。
在外太空上看地球,地球和其他星球一样只是颗小星星吗?
人类是在地球上诞生的,而且已经进化了数百万年,我们现在已经完全适应了地球上温和的环境,例如有合适的重力、有合适的大气压、有合适的空气成分、有合适的温度、有较低的辐射危害;
如果人类离开地球这个伊甸园进入外太空,那么我们就会因为环境的剧烈变化,而瞬间死亡。按理来说,人类以肉身之躯是根本离不开地球的。
但是我们凭借聪明才智,开发出了航天器以及宇航服,它们可以为宇航员在一个很小的空间内提供类地环境,这使得我们人类可以在外太空停留、以及太空行走;
但是航天器和宇航服只能保证人类短暂的停留在外太空,因为还有两个问题无法解决,就是外太空的微重力环境以及较高的辐射问题。
这两个问题是现在制约人类长期在外太空居住、太空旅行、殖民其他星球最大的问题。而且可能在很长的一段时间内都无法解决。
其实早在上世纪60年代NASA在进行阿波罗任务期间,就多次发射载人航天器绕地球轨道飞行、以及载人绕月飞行,目的就是想知道外太空环境对宇航员身体和心理素质的影响。
经过多次实验,宇航员短期内表现良好,没有特别严重的危害,才进行了载人登月。不过NASA深知长期的外太空生活,宇航员的身体是无法承受的。
其中最为有名的一次实验就是一项对双胞胎宇航员的研究,让我们更为清楚的认识到外太空是如何影响人体的。
双胞胎宇航员名字叫科特·凯利和马克·凯利,2015年科特·凯利前往国际空间站在那里待了整整一年的时间,这是美国宇航员在外太空停留时间的最长记录,它身体的变化就成为了科学家研究的对象;
而它的双胞胎兄弟马克·凯利则留在地面上,是科特·凯利的实验对照组。这样科学家可以清楚的知道科特·凯利身体产生了哪些变化。
我们知道国际空间站一直都有宇航员居住,但每位宇航员在空间站里最长时间不超过6个月,就要回地球进行恢复训练。
所以说让宇航员在外太空待一年,已经是超过了正常的时间范围。在宇航员科特·凯利前往空间站之前,科学家就采集了他和马克·凯利的尿液、粪便和血液样本。
科特·凯利还在太空中收集了自己的一些样本,返回地球后,科学家就对其进行了医学分析 。
发表在《科学》杂志上的一篇论文显示了太空环境对科特·凯利身体的影响,一些是我们意料之中的,一些则让人感到惊讶。
科学家说:离开地球以后微重力会使得人类身体的所有代谢发生紊乱,而且地球之外没有磁场保护,来自太阳辐射,以及银河系中的高能射线会对人类造成辐射伤害。所以对这对双胞胎的研究是迄今为止对人体在太空飞行反应最全面的研究。”
在地球上我们身体体液、血液的流动方式已经适应了地球重力,如果到了外太空的微重力环境,那么我们体液就会四处移动,这就影响到了人体心脏向全身泵血的方式;
因此长期的太空旅行会使得心脏 健康 成为主要得风险,而且在以往返回地球的宇航员中我们已经发现了他们出现心血管方面的问题。
微重力也会影响眼部的肌肉,从而导致宇航员的视力发生不可逆转的伤害,因此每位从国际空间站上返回的宇航员都需要戴上特质的眼镜来使得眼部肌肉恢复。
还有长期的微重力也会使得宇航员的肌肉强度降低,骨骼密度降低。这些问题都在科特·凯利身上表现的非常严重。
论文还指出,科学家在凯利兄弟中发现了基因变化,这对人类来说是最不好的消息。因为基因毕竟是生物体的蓝图,基因发生了损伤、变异,这对生物来说是致命的。
原因是外太空的辐射,也就是那些带电粒子穿透人体的时候,会使得人类内的分子被电离,当然这就会导致DNA链发生断裂,导致染色体发生相互挤压,甚至是位置交换。
这些变化可能会使得某些基因过多的自我表达,而使得某些基因停止表达,出现这样问题,都会导致人类出现癌症或者其他疾病。
令人意外的是科学家发现科特·凯利的染色体端粒也发生了变化,端粒是染色体末端的结构,随着生物的衰老,染色体的端粒会变得越来越短。
按理来说科特·凯利的端粒也会变短,而且变短的速度可能会加快,科学家认为宇航员在长期任务中所经历的独特压力(营养、生理、心理)和极端环境暴露(微重力、太空辐射)肯定会加速端粒缩短,从而增加衰老以及心血管疾病和癌症等与年龄有关的疾病的风险。
但令所有人惊奇的是他的端粒非但没有变短,而且还变长了,这与科学家的想法完全相反。
但是当斯科特·凯利回到地球修养了一段时间以后,科学家又发现他的端粒迅速的缩短了,并且比以前还短了很多。
也就是说,在长达1年的太空旅行以后,其实加速了科特·凯利的衰老。科学家现在搞不清楚的是,为什么为什么端粒的长度变化会如此剧烈的波动,这与太空的飞行到底有什么联系?
由于样本量太小,科学家很难找出其中的原因,未来还将会继续对这方面的问题进行研究,这也需要更多的宇航员在太空待上更长的时间,才能真正有机会让科学家找出答案。
不管是微重力对人类身体的影响,还是辐射对基因的伤害,都说明了人类不能长期待在太空,就算我们以后建立月球基地,建立火星基地,这些问题都不可避免。
这也意味着人类可能很难在地球以外的地方生存,我们只要离开诞生自己的地球,结果都是死路一条。
所以这就限制了人类进行星际旅行的幻想,殖民太阳系、甚至银河系的幻想。除非我们能时时刻刻模拟出地球重力,时时刻刻能让人体被磁场环绕来阻挡外太空的辐射。
这对人类来说,短时间内是很难办到的,所以从目前来看地球就是人类的囚笼,也是人类最好的、唯一的归宿。
未来想彻底摆脱地球的束缚,还需要经历几次比较大的 科技 革命。
月球小车实验步骤
随着我们的科学技术得到很大的提升以后我们就有很多的追求,以及目标,以前我们总是在想山的那边是什么,而 现在我们想的是宇宙的外面是什么,对于这些问题的越来越多,其中也有着这样的一个问题:在外太空上看地球,地球和其他星球一样只是颗小星星吗?其实是是的,因为我们在远处看物体的时候就会显得很小。下面我们就来分析一下吧。
对于我们的这个世界,其实也是很小的,以前我们的古人告诉我们是很大的,但是随着科学以及我们的认知都知道了我们的的宇宙,知道的面也是很大了,而随着在这些的发展,我们就会想着宇宙外面是一个什么样的状况,而对于宇宙来说,其实我们也是很小的,就是由于我们的这些世界根本不是很大,我们只不过是被我们的前辈由于它们的认知很少就使得我们知道的就少了,而这也是我们区别古人的一个重要知识了。
而对于现在的问题的越来越多,以及越来越大的发生,我们就会想在外太空看一下地球是一个什么样的状况,其实这个时候看着的话也是胡很小的,因为这个就好比如我们在我们的地球上面看一些大山的时候也是一样的道理的,所以在外太空看我们的 地球的时候也会是很小的。
就好比如我们在哦地球上面看很多的星星的时候也会显很小的,而这个也是我们的看远处的东西的时候也是会看到很多的是一样,这个时候的星星的小也是告诉我们想要在外太空看我们的地球的时候也是会非常的小的一个原因,所以这样的实验我们就不要的真正的去认证了,我们只需要通过一 些道理就可以告诉我们真正的答案了。
关于月球小车实验步骤如下:
1、材料准备:一个塑料容器或碗、黏土或水泥、水、一块或多块岩石、一个小球(代表地球)。
2、准备一个塑料容器或碗,作为模拟的月球表面。确保容器足够大,足以放置模拟月球表面的材料。
3、将黏土(或水泥)塑造成一个小丘状,代表月球表面。将黏土均匀地放在容器中央,使其稍微凸起。
4、轻轻地向黏土上倒水,使其变湿。这帮助增加黏土的坚实度,并模拟月球表面的真实性。
5、将小球(代表地球)放在黏土表面上,离它略微远一些。此小球可以是纸制的、泡沫球或其他合适大小和轻便的物品。
6、小心地在黏土表面的不同位置放置岩石,以模拟月球上的撞击坑。可以选择不同尺寸和形状的岩石,以增加多样性。
在制作小学月球实验时注意的事项如下:
1、材料选择:
选择适合小学生使用的安全材料,如非有毒的黏土或水泥。确保所有工具和材料都符合年龄和安全标准。
2、实验环境:
选择适当的实验环境,室内或室外都可以。确保有足够的空间和工作台面。
3、保护措施:
提醒学生戴上适当的保护手套,以防止黏土或水泥对皮肤产生刺激。同时,确保工作区域干净整洁,以减少摔倒或溅出物品的风险。
4、监督和指导:
确保有成年人监督和指导学生进行实验。他们可以解答问题、提供指导,并确保实验过程的安全性和正确性。
5、小球选择:
选择适合小学生的小球,比如纸制的、泡沫球或轻便的塑料球等。避免使用过于重或尖锐的物品,以防止意外损伤或伤害。
6、岩石选择:
选择适当大小和形状的岩石作为撞击坑模拟。确保岩石表面光滑,无锋利边缘,并避免使用易碎或有潜在危险的岩石。
关于“为什么宇航员不敢在太空中大声说话?”这个话题的介绍,今天小编就给大家分享完了,如果对你有所帮助请保持对本站的关注!
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