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望远镜——神奇的“千里眼”
望远镜是一种用于观测远方物体的光学仪器。望远镜的发明，使古代人们所想象的“千里眼”终于成为现实。它不但可以使人们更清晰地观察远处的事物，更重要的是，它加速了天文学的发展，成为天文观测不可或缺的工具。人们利用望远镜能观测到更多的天文景象，它为人类了解太空，探索未知的世界提供了良好的手段。
世界上第一架望远镜
17世纪初期，荷兰的眼镜制造商都使用玻璃磨制镜片，一个眼镜商的儿子无意间将两片镜片放在一起，隔着一段距离观看，竟然发现远方的教堂变大了，而且能把对面教堂尖顶的风向标看得清清楚楚。
1609年，伽利略利用凸凹镜原理，以凸透镜做物镜，凹透镜做目镜，制造了一架所谓的伽利略式望远镜。最初这架望远镜只能把原物放大3倍左右，经过改进，放大率从3倍提高到8倍。最后，一架口径5厘米、长120厘米、放大率达32倍的望远镜被制作出来，这是世界上第一架折射式望远镜。不过，这种望远镜结构比较简单，其倍率和分辨率受球差和色差的限制较大。
牛顿制作的望远镜
反射式望远镜
1668年，牛顿制成第一架反射式望远镜，解决了折射望远镜的色差问题。他用2.5厘米直径的金属球磨制成一块凹面反射镜，并在主镜的焦点前面放置了一个与主镜成45度角的反射镜，使经主镜反射后的会聚光经反射镜以90度角反射出镜简后到达目镜，这是一个巨大的成功。
反射望远镜在天文领域应用十分广泛。由于反射式系统对玻璃材料在光学性能上没有特殊要求，光线不需透过材料本身，且整个系统重量较轻无色差，因此大口径的望远镜都采用反射式。
反射式望远镜中常用的有牛顿系统、卡塞格林系统、格雷果里系统、折轴系统等。现代的大型反射望远镜，大都通过镜面的变换，在同一个望远镜上得到不同的系统，以用于不同的观测项目。
后起之秀——射电望远镜
射电望远镜是观测和研究来自天体的射电波的基本设备，它主要包括收集射电波的定向天线，放大射电信号的高灵敏度接收机，信息记录、处理和显示系统等。射电望远镜的基本原理和光学反射望远镜的相同，投射来的电磁波被一精确镜面反射后，同相到达公共焦点。用旋转抛物面作为镜面形状易于实现同相聚焦。因此，射电望远镜的天线大多是抛物面状。
1931年，美国人K.G.杨斯基接收到来自银河的射电信号；1937年，美国人G·雷伯发明了射电望远镜。这是一架在第二次世界大战以前全世界独一无二的抛物面型射电望远镜。它的抛物面天线直径为9.45米，在1.87米波长内取得了12度的铅笔形方向束，并测到了太阳以及其他一些天体发出的无线电波。因此，G·雷伯被认为是抛物面型射电望远镜的首创者。
视觉的超越——X射线望远镜
X射线望远镜是用于观测宇宙天体辐射的X射线并进行成像的仪器，是装置在航天器上的。由于地球大气对X射线有强烈的吸收作用，使得对天体辐射的X射线的观测只能在地球大气层外进行。
X射线很容易被介质吸收，且在介质中其折射率近于1。这表明，折射系统不可能用在X射线波段，而X射线在非常倾斜的掠射角下将产生全反射。掠射X射线望远镜就是利用这种全反射原理设计而成的。X射线望远镜可分为X射线成像望远镜和爱因斯坦X射线望远镜两种。
为了减少像差，1952年，德国天文学家沃尔特首先建议利用X射线掠射的全反射现象来进行光学聚焦，使用两个同轴共焦旋转圆锥曲面组合构成的光学系统。望远镜的像成在焦平面上，焦平面上的辐射是用辐射接收器来接收的，常用的辐射接收器有乳胶、正比计数器和X射线图像转换器等。
哈勃太空望远镜
哈勃太空望远镜是世界上第一架太空望远镜，它以当代美国天文学家哈勃的名字命名，是有史以来最大、最精确的天文望远镜。
1990年4月24日，哈勃太空望远镜由美国发现号航天飞机送上离地面600千米的轨道。其整体呈圆柱形，长13米，直径4米，前端是望远镜部分，后边是辅助器械，总重约11吨。该望远镜的有效口径为2.4米，焦距57.6米，观测波长从紫外线的120纳米到红外线的1200纳米，造价15亿美元。
避雷针
避雷针是用来保护建筑物等避免雷击的装置。由安装在高大建筑物顶端的一个金属棒和用金属线连接的埋在地下的金属板组成，其避雷原理是利用金属棒的尖端放电，使云层所带的电和地上的电中和。
避雷针是早期电学研究中的第一个有重大应用价值的技术成果，它不仅使建筑物有效地躲避了雷电的袭击，还直接推动了电学的发展。更为深远的意义在于，它使近代科学走进了人们的日常生活。
与雷电的亲密接触——避雷针的问世
在中国的汉代，就有巫师将一种鱼尾状的瓦饰装在屋顶，用来防止雷电所引起的“天火”，这可以看做是避雷针的雏形。1752年，美国的富兰克林在成功地进行了捕捉雷电的风筝实验之后设想，如果能在高大建筑物上安置一种尖状装置，就有可能把雷电引入地下。于是，富兰克林把一根数米长的细铁棒固定在高大建筑物的顶端，把铁棒与建筑物用绝缘体隔开，然后将一根导线与铁棒底端连接再引入地下。避雷针由此诞生。
避雷针是如何应对“天电”的
在雷雨天气，高楼上空出现带电云层时，避雷针和高楼顶部都被感应上大量电荷，由于避雷针针头是尖的，而静电感应时，导体尖端总是聚集了最多的电荷。这样，避雷针上就聚集了大部分电荷。避雷针又与这些带电云层形成了一个电容器，由于它较尖，即这个电容器的两极板正对面积很小，电容也就很小，也就是说它所能容纳的电荷很少。所以，当云层上电荷较多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿，成为导体。这样，带电云层与避雷针形成通路，接地的避雷针就可以把云层上的电荷导入大地。
中国式消雷器
由于避雷针在引雷时，在导体中必然产生强大的瞬间电流，因此，仍会对室内的许多设备、精密仪器或通讯信号等造成影响。
我国防雷科技工作者在我国古塔自身半导体消雷效果的启发下，改进了富兰克林引雷入地的传统理论。他们根据限流理论，研制成功了形似半球形辐射状的避雷器，将雷电消除在了周围空间里。这种利用国际领先技术制成的避雷器，被誉为“中国式的消雷器”。这种避雷器，在引雷过程中产生的瞬间电流较小，不会对室内设备造成损坏，从而提高了避雷效果。
地动仪的发明
地动仪是汉代科学家张衡的传世杰作，也是世界上第一种可以测定地震方位的科学仪器。如今，随着技术的进步，各种现代化的地震仪应运而生，功能越来越齐备，测量的数据也越来越精确，从而为地震的测定和预报提供了保证。
世界上第一架地动仪
132年，我国天文学家张衡发明了世界上第一架地动仪——候风地动仪。
地动仪
候风地动仪是用精铜铸成的，是一个直径八尺、形状像酒坛子的圆筒，上面有隆起的圆盖，仪器的外表刻有篆文以及山、龟、鸟、兽等图形。仪器的内部中央立着一根铜质“都柱”，柱旁有八条通道，称为“八道”。道中安有“牙机”。仪体外部铸有八条龙，头朝下，尾朝上，按东、南、西、北、东南、东北、西南、西北八个方向布列。龙头和内部通道中的发动机关相连，每个龙头嘴里都衔有一个铜球。对着龙头，八个蟾蜍蹲在地上，个个昂头张嘴，准备承接铜球。当某个方向发生地震时，地动仪内部的“都柱”就向那个方向倾斜，触动“牙机”，使发生地震方向的龙头张开嘴，吐出铜球，落到蟾蜍的嘴里。
记录地震波的地震仪
地震仪是记录地震波的仪器，它能客观而及时地将地面的震动记录下来，是利用一件悬挂的重物在地震发生时地面震动而它由于惯性保持不动的原理制成的。
由地震仪记录下来的震动是一条具有不同起伏幅度的曲线，称为地震谱。曲线起伏幅度与地震波引起的地面震动的幅度相应，它标志着地震的强烈程度。从地震谱可以清楚地辨别出各类震波的效应。纵波与横波到达同一地震台的时间差即时差，与震中离地震台的距离成正比，离震中越远，时差越大。由此规律即可求出震中离地震台的距离，即震中距。
现代地震勘探仪器
现代地震勘探仪器一股由地震检波器、放大系统和记录系统组成。是地震勘探中用人工爆炸或用其他可控震源激发地震波，并记录它在地面引起的震动位移的仪器。通过分析地震波在岩石中的传播规律，确定地震界面的埋藏深度和形状。
浑天仪的问世
浑天仪是浑仪和浑象的总称。浑仪是古代用来测定天体坐标的一种仪器，浑象是古代用来演示天象的仪表。它们是我国东汉时天文学家张衡所制。浑天仪的发明是天文学界的一个创举，它提供了极其卓越的观测天象的方法，推动了以后天文学的研究。
浑天仪的诞生
117年，张衡根据自己对天体运行规律的认识，在前人的基础上加以改进，创制了能够精确表现浑天思想的“浑天仪”。浑天仪是一个用精铜制成的球形仪器，直径1米多，代表着天球，上刻画有星宿、赤道、黄道、恒隐圈、恒显圈等。利用齿轮带动天球绕着天轴转动，通过选择适当的齿轮个数，使天球的转动速度与地球自转的速度相一致，从而准确地表达星空的天象。
变相的钟表——天球仪
天球仪是清代中叶的科学家齐彦槐根据天象制造的计时仪器。它普遍应用于航海、天文教学和天文普及工作中。
天球仪由天球和金属座架两部分组成，基本结构与浑天仪一致。在一个圆球面上绘有星座、赤道、黄道、赤经圈等坐标系的刻度。天球可以绕一根贯穿球心的轴旋转，轴的两端与天球的两个交点为南北两极。带轴的天球被固定在一个通过南北两极的金属子午圆圈上。整个金属子午圆圈被安放在一个带有水平金属圈（代表地平圈）的座架上。
根据不同的纬度，可以调节天极在子午圈上的高度。利用天球仪可以观察到任意指定的时刻和地理纬度的星空图像、太阳等天体的方位角、地平高度、出没时刻和运行路径等。
地圆说
古代中国曾有“天圆地方”说，西亚人则认为大地是漂浮在海洋上的半球，古希腊人最初将大地想象成一个扁平的圆盘。近代，麦哲伦船队完成的第一次环球航行，以无可辩驳的事实证明了地球是圆形的。
地圆说的问世
古希腊哲学家亚里士多德根据月食发生时月面出现的地影是圆形的，给出了地球是球形的第一个科学证据。
公元前3世纪，古希腊天文学家埃拉托斯特尼根据正午射向地球的太阳光和两观测地的距离，第一次算出地球的周长。
726年，我国天文学家僧一行计算出子午线的长度和地球的周长。
历史上第一次环球航行
1519年9月20日，葡萄牙航海家麦哲伦率领一支由5艘帆船、266人组成的探险队，从西班牙塞维利亚港起航，开始了他名垂青史的环球航行。在途经菲律宾群岛时，探险队与岛上的土著人发生冲突，麦哲伦受伤身亡。最后，船队只剩下1艘船，它取道南非驶抵西班牙，实现了从西方向西航行到达东方的计划，证明了地球是个球体。
地球形象速写
现已精确地测出地球的平均赤道半径为6378.14千米，极半径为6356.76千米，赤道周长和子午线周长分别为40075千米和39941千米，北极地区约高出18.9米，南极地区低下去24.3米。有人说地球像一只倒放着的大鸭梨。其实，地球的这些不规则部分对地球整体来说是微不足道的。从人造地球卫星拍摄的地球照片来看，它更像是一个标准的圆球。
惯性——车都停了，为什么你还会向前冲
惯性是物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质。惯性的发现和牛顿惯性定律的提出，打破了地上运动和宇宙空间运动的人为界限，为经典力学体系诞生奠定了坚实的基础。
惯性的发现与牛顿第一定律
在惯性被发现以前，古希腊哲学家亚里士多德的物理学理论一直占统治地位，他根据马拉车车就动，马停止拉车车就不动的现象得出一个结论：物体运动必须有一个力来维持。
文艺复兴时期，伽利略注意到物体沿斜面向下运动时，速度不断增加，沿斜面向上运动时，速度不断减小。于是他得出结论：在没有倾斜的水平面上，物体的运动速度应当是不变的。当然，由于物体受到摩擦力的阻碍，这种水平运动的速度实际上是逐渐减小的。摩擦力越小，物体以接近于恒定速度运动的时间就越长，在没有摩擦的理想情况下，物体将以恒定的速度持续运动下去。
1687年，牛顿在前人的基础上，提出了他的第一定律——惯性定律。即：物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态。
陀螺平台惯性导航系统
陀螺平台惯性导航系统是一种利用质量作加速度的敏感元件、以陀螺平台为支承的完全自足式导航系统。这种新兴的导航系统是在20世纪初出现的。
它以惯性原理为依据，与周围物理环境无关，不靠辐射能量和无线电等的辅助，不受外界干扰，导航精度完全取决于元件本身。
惯性导航系统一般由加速度计、陀螺平台和计算机等组成。惯性导航系统可以作为导航的独立装置来使用，给领航员以指示，也可以作为调整器而结合自动驾驶仪来控制运载器。
孩子的宠物——惯性玩具
惯性玩具是一种以机械运动为动力的机动玩具。一般在机芯中装有飞轮，外力作用于玩具以驱动飞轮高速旋转，从而积聚能量。当外力作用停止后，玩具可凭借惯性持续运动一段时间。因为惯性玩具大部分依靠摩擦来驱动飞轮旋转，故又称摩擦玩具。惯性玩具的外形以车辆、枪类居多。
几何学
几何学是数学的一个分支，主要研究空间图形的形状、大小和位置的相互关系。几何学的诞生是数学史上的重大突破，它最早应用于土地测量。如今，它在建筑工程及飞机与船只的航行中，都有着不可替代的作用。
几何学的源流——《几何原本》
古希腊大数学家欧基里德的巨著《几何原本》是世界上最著名、流传最广的数学著作，两千多年来一直是几何学的主要教材。它系统地总结了古代劳动人民在实践中获得的几何知识，把人们公认的一些事实总结成定义和公理，以形式逻辑的方法，用这些定义和公理来研究各种几何图形的性质，从而建立了一套从公理、定义出发，论证命题得到定理的几何学论证方法，形成了一个严密的逻辑体系——几何学。
几何学中璀璨的明珠——勾股定理
勾股定理又叫商高定理，或称毕达哥拉斯定理。其具体内容是：在一个直角三角形中，斜边边长的平方等于两条直角边边长的平方之和。在我国最早的数学著作《周髀算经》中，就有关于勾股定理的记载。公元前500年，古希腊学者毕达哥拉斯也提出了这一定理。
分形几何学
新兴的分形几何学是几何学的新突破。客观事物具有自相似的层次结构，即局部与整体在形态、功能、信息、时间、空间等方面具有统计意义上的相似性，称为自相似性。这就是分形几何学的基本思想。
分形几何学已在自然界与物理学中得到了应用。如在受到污染的一些流水中，粘在藻类植物上的颗粒和胶状物，不断因新的沉积而增大，成为带有许多须须毛毛的枝条状物质，这些物质就可以用分形几何学去测量。
本初子午线定律
本初子午线又称酋子午线或零子午线，是地球上计算经度的起算经线。本初子午线的确定，不仅结束了以前各国自行规定经度起点的混乱局面，也直接推动了国际标准时间的诞生。
里舍利厄本初子午线
1634年4月，红衣主教里舍利厄在巴黎组织了一次国际性会议，邀请当时欧洲最杰出的数学家和天文学家参加，目的在于确定一条为世界各国所认可的本初子午线。最终选中了托勒密所定的幸运岛，更严格地说，就是加纳利群岛最西边的耶鲁岛。后人把通过这个点的经线称为里舍利厄本初子午线。
国际标准本初子午线
1767年，根据格林尼治天文台提供的观测数据绘制的英国航海历出版了。这时，英国已取代西班牙和荷兰等国，成为头号海上强国。这意味着格林尼治子午线已开始成为许多海图和地图的本初子午线。
1883年10月，在罗马召开的第七届国际大地测量会议决议，本初子午线必须是通过一级天文台的子午线。考虑到有90％的从事海外贸易的航海者已经以格林尼治子午线为基准来计算船的位置（经度）这一实际情况，各国政府应采用格林尼治子午线作为本初子午线。
1884年10月13日，在华盛顿召开的国际天文学家代表会议决定，以经过英国伦敦东南格林尼治的经线为本初子午线，作为计算经度的起点和世界标准“时区”的起点。后来这一天便被定为国际标准时间日。
英国格林尼治皇家天文台
格林尼治皇家天文台建于1675年，位于伦敦泰晤士河畔的格林尼治皇家花园中，1835年以后，格林尼治天文台在杰出的天文学家埃里的领导下，得到扩充并更新了设备。他首创利用子午环测定格林尼治太阳时，使该台成为当时世界上测时手段较先进的天文台。
第二次世界大战后，格林尼治地区人口剧增，工厂增加，污染的空气和夜间的灯光对星空观测极为不利。1948年，天文台迁往英国东南沿海苏塞克斯郡的赫斯特蒙蒜堡。
大陆漂移说——为研究地球活动创造契机
大陆漂移说是解释地壳运动和海陆分布、演变的学说。大陆漂移说认为，2.5亿年前，还没有大洋，目前分成各个洲的大陆是连在一起的，后来，完整的泛大陆开始四分五裂，逐渐形成了现在的七大洲。
大陆漂移说的问世
1912年，德国气象学家、地球物理学家魏格纳提出了大陆漂移说，他在《大陆和海洋的形成》这部不朽的著作中努力建立地球物理学、地理学、气象学及地质学之间的联系，用综合的方法来论证大陆漂移说。但受到当时科学发展水平的限制，大陆漂移说由于缺乏合理的动力学机制遭到了正统学者的非议。
大陆漂移说的东山再起
20世纪50年代，英国的基斯·兰卡恩等人，根据对欧洲和北美洲大陆各地质时期岩石中残存磁场的精确测定，成功地得到了“极移动曲线”。
按说地球只存在南磁极与北磁极两个磁极，从各个大陆研究得到的南或北磁极的极移动曲线理应是一致的。但是，兰卡恩等人得到的两条曲线形状相似却沿着经线偏离了，而大西洋两边的北美大陆和欧洲大陆对应的曲线却恰好吻合，这证明了大陆漂移的可能性。
海陆变迁的故事——海底扩张说
海底扩张说认为，地幔物质在裂缝带下因软流圈内的物质上涌、侵入和喷出而形成新的洋壳，随着这个作用的不断进行，新上涌侵入的地幔物质把原已形成的洋壳向裂谷两侧推移扩张，致使洋底不断更新。由于洋壳不断向外推移，及至海沟岛弧一线，便受阻于大陆而俯冲下插于地幔，达到新生和消亡的消长平衡，从而使洋底地壳每2至3亿年更新一次。该学说在一定程度上佐证了大陆漂移说，为板块构造学的兴起奠定了基础。
美洲新大陆
美洲是“亚美利加洲”的简称，又称新大陆，位于西半球，在大西洋与太平洋之间，北濒北冰洋，南隔德雷克海峡与南极洲相望。美洲大陆的发现是一件意义非凡的大事，它改写了世界史，也最终确立了以基督教为象征的欧洲文明在全球文明竞争中的霸主地位。
哥伦布发现新大陆
1492年8月3日，意大利航海家哥伦布带领87名水手，分乘三只船从巴罗斯港出航，开始了人类历史上第一次横渡大西洋的壮举。他们经历了千难万险，横渡大西洋，到了巴哈马群岛和古巴、海地等岛屿。
之后，哥伦布又率领船队分别于1493年、1498年、1502年三次西航，到了牙买加、波多黎各等岛屿以及中美、南美洲大陆沿岸。当时他误认为这就是亚洲，直到他去世时，还不知道这是一个从未被人知晓的新大陆。所以，加勒比海的一些岛屿至今还被称为西印度群岛。
后来，意大利航海家亚美利哥证实这是一块不为欧洲人所知的新大陆，于是，将其命名为“亚美利加洲”。
美洲大陆的原住民
美洲原住民是对美洲大陆上所有原来就有的居民的总称。美洲原住民中的绝大多数为印第安人。还有位于北美洲北部的爱斯基摩人。传统上将美洲原住民划归蒙古人种美洲支系。他们所说的语言众多，目前仍存的约有350种。其语言分属十几个语系，至今没有公认的语言分类。
关于美洲原住民的起源，现在普遍认为北美洲以及部分中、南美洲的原住民是通过白令海峡陆桥迁居到美洲的北亚居民后裔，而其他的中、南美洲的原住民则有可能是自太平洋诸岛迁居而来的马来人后裔。
北美洲简识
北美洲是北亚美利加洲的简称，位于西半球的北部。东滨大西洋，西临太平洋，北濒北冰洋，南接巴拿马运河。全洲面积为2442.8万平方千米，约占世界陆地总面积的16.2％。
北美洲大陆北宽南窄，略呈倒置梯形。西部的北段和北部、东部海岸线比较曲折，多岛屿和海湾。
北美洲地跨热带、温带、寒带，气候复杂多样。矿物、森林资源丰富，是世界上工业发达的地区之一。
北美洲共有23个独立的国家。全洲绝大部分人口分布在东南部地区。
南美洲博览
南美洲是南亚美利加洲的简称，位于西半球的南部。东临大西洋，西濒太平洋，北滨加勒比海，南隔德雷克海峡与南极洲相望。面积约1797万平方千米，约占世界陆地总面积的12％。
南美洲共有13个国家和地区，但它们的经济发展水平和经济实力相差悬殊。
南美洲西北部和东部沿海一带人口稠密，而广大的亚马逊平原每平方千米不到一人，是世界人口密度最小的地区之一。居民中白人最多，其次是印欧混血人和印第安人，黑人最少。主要讲印第安语、葡萄牙语、法语、英语、荷兰语和西班牙语。
南美洲大陆地形分为三个南北向纵列带。西部为狭长的安第斯山，东部为波状起伏的高原，中部为广阔平坦的平原低地。大部分地区属热带雨林和热带草原气候。
世界工程奇迹——巴拿马运河
巴拿马运河是沟通太平洋和大西洋的航运要道，也是南、北美洲的分界线，被誉为世界七大工程奇迹之一。它位于美洲巴拿马共和国的中部，横穿巴拿马海峡，全长81.3千米，深13至15米，河宽150至304米。整个运河的水位高出两大洋26米，设有6座船闸。船舶通过运河一般需要9个小时，可以通航76000吨级的轮船。
1903年11月18日，美国与巴拿马签订了不平等的《美巴条约》，规定了美国以一次偿付1000万美元和9年后付给年租25万美元的代价，取得永久使用巴拿马运河区、修建铁路和设防驻军的权利。
南极大陆的发现
南极大陆是指南极洲除周围岛屿以外的陆地，它孤独地位于地球的最南端。南极大陆是世界上发现最晚的大陆，随着科学探索的不断深入，人类揭开南极的神秘面纱时，惊喜地发现厚厚的冰层下面埋藏着的，是对科学探索有着巨大意义的未知奥秘和丰富的自然资源。如今，这个富饶、充满生机的“万宝之地”已经成为人类的共同财富。
人类留在南极大陆上的第一串脚印
1738年，法国人布维在航海时发现了一个冰大陆，即今天我们所知道的南极大陆附近的布维岛，人们探索南极大陆的序幕由此拉开。
1772年12月，英国航海家库克经过精心策划准备，率领船队从南非出发，吹响了人类探索南极大陆的第一声号角。库克从1768年到1779年三次探索南极大陆，最南到达南纬71度1分边缘，终因冰山阻挠。无法前进。1820年1月30日，英国人布兰斯菲尔德发现南极大陆海岸，并把它命名为“格雷落姆地”。
1840年，英国人罗斯领导探险队到达罗斯岛，发现了南极第二个海——罗斯海，并命名附近的海岸为“维多利亚地”，发现罗斯岛上的活火山—埃里伯斯火山，并为后人找到一扇进入南极大陆内地的大门。
1910年12月4目，挪威阿蒙森探险队第一个到达南极极点，揭开了南极考察史上光辉的一页。
地球上最冷的地方
南极企鹅
南极是地球上最冷的地方，年平均气温为零下79摄氏度，比北极要低26摄氏度，冬季平均温度比北极低44摄氏度。这主要是因为南北极的海陆分布不同。南极大陆是世界上唯一被海洋包围的大陆，四周有太平洋、大西洋、印度洋。而北极是大陆包围着海洋。陆地吸收和储存热量的本领比海洋大得多，且陆地吸热快，散热也快。
南极大陆的平均海拔高度为2350米，而北极区的海拔基本上处于海平面位置。另外，南极的天气系统比较封闭，它与中低纬度地区的热量交换比北极少。这些因素也是南极气温比北极气温低的原因。
班戈的发现——南极绿洲
1974年2月的一天，美国飞行员班戈在南极大陆的南印度洋沿岸上空飞行时，突然发现飞机下面有一个无雪的山谷，高高的冰墙围绕着山谷，像一个扇形的屏风。山谷中没有积雪的土地上，这分布着一些不冻的湖泊。这就是南极洲有名的班戈绿洲。
班戈绿洲的面积大约有500平方千米，这里常年刮风，吹起的沙石、雪粒在岩石表面琢磨出许多很小的窟窿。绿洲中还有一些沙丘，沙丘间的谷地有的干燥，有的积水成湖，那些干燥的丘间低地或沙丘的斜坡上还结有一层白色的盐霜。这些盐霜和湖中的咸水，不经过相当久远的年代，是无法形成的。
独具特色的南极海冰
规模巨大的冰架是南极特有的景观。冰架是南极冰盖向海洋中的延伸部分，平均厚度为475米，它们可使得南极大陆面积增加150万平方千米。冰架能以每年2500米的速度移向海洋，断裂的冰架渐渐漂移到海洋中，形成巨大的冰山。
在南极的冬季，海冰完全刻住了整个大陆，一般在每年的9月份，海冰面积达到最大值，被覆盖的海洋面积达2000万平方干米，这一面积比南极大陆本身还要大。每年夏天，一般是在2月底，海冰的面积达到最小值，85％的海冰漂流到不冻海域融化掉。
神奇的南极点
南极点是地球表面非常特殊的一个位置，它是地球上没有方向性的两个点之一，站在南极点上，东、西、南三个方向完全失去意义，只有北方一个方向；在南极点，太阳一年只升落一次，半年里，太阳在离地平线不高的地方绕南极点一圈一圈地转，一直不落下，称为“极昼”，剩下的半年见不到太阳，称为“极夜”；在南极点，没有时间概念，因为地球上的经线在这里交会，南极点可以属于任何一个时区，你可以一半身体属于今天，另一半身体属于昨天：在南极点，你还可以一只脚在东半球，另一只脚在西半球。
南极点并非是南极冰盖的最高点，覆盖在南极点上面的冰雪以每年10米左右的速度移动。因此，科学家每年都要重新标定一次南极点的最新位置，立上标杆。
皮肤的杀手——紫外线
紫外线是波长为100至400纳米的电磁波的总称，它是太阳光中的一部分，是一种不可见光。紫外线的发现与认识揭开了许多皮肤问题的真相，给人类带来了福音。目前，紫外线的各种应用技术已被广泛应用于化学、生物学、仪器分析和医学保健等领域。
紫外线的首次亮相
1801年的一天，德国科学家里特在研究太阳光谱时，突然想要了解太阳光分解为七色光后有没有其他看不见的光存在。
他用一张纸片蘸了少许氯化银溶液，并把纸片放在太阳光经棱镜色散后形成的紫光的外侧。过了一会儿，他观察到纸片上蘸有氯化银的部分变黑了，这说明太阳光经棱镜色散后在紫光的外侧还存在一种看不见的光线，里特将这种光线称为紫外线。
紫外线的功与过
适量的紫外线可使人体产生维生素D3和D2，预防佝偻病和矿工等的职业病，并促进机体的新陈代谢，让人感到心情舒畅。
但是，强烈的紫外线是健康的杀手。当它作用于皮肤时，可引发日光性皮炎，皮肤上出现红斑、剌痒、水疱、水肿等，严重的还可引发皮肤癌。另外，它作用于中枢神经系统时，可能会引起头痛、头晕、体温升高等。
大展身手的紫外线消毒技术
在现代防疫学、光学、生物学和物理化学的基础上，利用特殊设计的高效率、高强度和长寿命的c波段紫外光（波长200至275纳米）发生装置产生强紫外C光，照射流水、空气或固体表面，当它们中的各种细菌、病毒、寄生虫以及其他病原体受到一定剂量的紫外C光辐射后，其细胞中的DNA结构受到破坏，从而在不使用任何化学药物的情况下达到消毒的目的。这就是人们常说的紫外线消毒。
紫外线光化学疗法
紫外线的光化学疗法是治疗银屑病、皮炎、湿疹、丹毒等多种皮肤顽症的有效手段。这种疗法采用320至400纳米波长的长波紫外线直接作用于病变组织的细胞上，形成光化合物，使色素性皮肤病的病变细胞中的还原黑色素氧化成为黑色素，同时使皮肤产生炎症反应。破坏皮肤中的硫基化合物并激活酪氨酸，促使黑色素形成、释放、扩散，达到治疗色素性皮肤病的目的。
气候反常的罪魁祸首——厄尔尼诺
厄尔尼诺现象是太平洋赤道带附近海域大面积海水异常增温，鱼群大量死亡的现象。厄尔尼诺现象发生时，世界上的很多地方都会出现诸如冷夏、暖冬、持续干旱、大面积暴雨等异常气候。在人们眼中，它几乎就是灾难的代名词。
“圣婴”的由来
“厄尔尼诺”一词来源于西班牙语，原意为“圣婴”。19世纪初，南美洲厄瓜多尔、秘鲁等国的渔民发现，每隔几年就会出现一般沿海岸南移的暖流，使表层海水温度明显升高，造成性喜冷水的鱼类大量死亡。由于这种现象发生最严重时往往在圣诞节前后，渔民便将其称为上帝之子7—“圣婴”。
当代科学之谜——厄尔尼诺现象的成因
厄尔尼诺现象的成因还是当代科学之谜，有人认为，厄尔尼诺现象是由地热运动等地球内部的变化导致的，也有人认为它的出现同地球自转速度的大幅度持续减慢有关。最普遍的观点是大气因子论：由于信风的影响，赤道太平洋形成了水温和水位东低西高的形势，一旦信风减弱，太平洋西侧的海水就会向东回流，位于赤道东段和中段太平洋的水温就会升高，从而引发厄尔尼诺现象。
反厄尔尼诺——拉尼娜现象
近年来，科学家又发现了与厄尔尼诺的“性格”相反的拉尼娜现象，它的字面意思是“圣女”，也被称为反厄尔尼诺现象。它的特征是赤道附近东太平洋的水温反常地下降，从而引起一系列气候异常现象。拉尼娜现象是由前一年厄尔尼诺现象造成的庞大冷水区浮出洋面后形成的，因此总是发生在厄尔尼诺现象之后。由于拉尼娜现象不像厄尔尼诺现象那么简单，所以它对气候的影响尚很难预测。
一般来讲，拉尼娜的危害要比厄尔尼诺小得多，但也会给人类造成相当严重的损害。
二氧化碳的后果——温室效应
温室效应是指透射阳光的密闭空间，由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应。温室效应会带来全球性气候变暖、生态破坏，甚至会造成严重的社会后果，对它的积极应对，是全人类共同的责任和义务。同时，科学家们也在积极探索如何有效地利用温室效应，造福人类。
温室效应理论的问世
1896年，瑞典科学家斯潘蒂·阿莱纽斯首次提出了这样一种预测：随着大气中二氧化碳浓度的上升，地表的温度也会上升。
20世纪中叶，美籍日本学者真郭淑郎通过电子计算机计算温室效应气体的影响，用科学的数据验证了斯潘蒂·阿莱纽斯的预测，从理论上再次确认了温室效应气体对大气的结构变化和长期的气候变动起到了重要的作用，并将此现象命名为“温室效应”。
温室效应从何而来
温室效应主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气，放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的。
二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的气体罩，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散，从而使地球表面变热。因此，二氧化碳也被称为温室气体。
另外，人类活动产生的和大自然排放的其他气体，如氟氯烃、甲烷、低空臭氧和氮氧化物气体，都是温室气体。
全球性的灾难
温室效应最直接的后果就是导致全球性的气候变暖。科学家预测，今后大气中二氧化碳浓度每增加1倍，全球平均气温将上升1.5至4.5摄氏度，而两极地区的气温升幅要比平均值高3倍左右。气温升高不可避免地使极地冰层部分融解，引起海平面上升，造成低海拔地区被海水淹没。冬季缩短、夏季延长，造成蒸发增强，导致大片地区的土壤湿度降低，土地沙化，地球上的病虫害增加。
降伏温室效应的招数
为了减少大气中过多的二氧化碳，一方面需要人们尽量节约用电，少开汽车以减少二氧化碳的排放量；另一方面需要人们保护好森林和海洋，积极植树造林，因为海洋中的浮游生物和陆地上的森林可以大量吸收二氧化碳。
有的科学家提出了建造“太阳盾”的设想，即给地球造把遮阳伞。太阳盾是一个巨型反射镜，直径2000千米，面向太阳安放在拉格朗日点上，在这个点上太阳与地球的引力相互抵消。太阳盾反射阳光，人们通过改变其角度调节地球上的温度变化。
用温室效应改造火星环境
美宇航局下属艾姆斯研究中心科学家玛格丽塔·玛利诺娃等人在《行星地质物理杂志》上发表论文，声称如果人类将“超级温室气体”注入火星大气层，使火星吸收的太阳辐射能量不散发出去，那么火星大气的温度将会提高，火星两极的冰盖将会融化，火星的环境可能恢复到多年以前的温暖湿润状态，从而适合生命繁衍。
科学家重点考察了几种“超级温室气体”，它们引起温室效应的能力是二氧化碳的近1万倍。这些气体在火星环境中存在时间长，而且对生命没有不利影响。
对温室效应论的质疑
尽管温室效应论十分盛行，但科学界也有不同的声音。很多科学家认为，尽管20世纪的气温总体呈上升趋势，但二氧化碳的浓度变化曲线与气温变化曲线并非完全一致，例如20世纪40至80年代，全球范围内有过降温的过程。
他们认为气候变化受地球自身反馈机制的影响，温室效应并不像有些人说的那样“神通广大”。
太阳系中最明亮的彗星——哈雷彗星
彗星属于太阳系小天体，没有固定的体积，主要由彗核、彗发和彗尾组成，质量非常小。大部分彗星都不停地沿着很扁长的轨道围绕太阳运行。哈雷彗星是人类最早发现其运动周期的一颗彗星。它的发现，是天文学领域里的一项杰作，为天文学的研究打开了新的局面。
迟来的荣耀——哈雷彗星的发现
中国是世界上公认的最早进行彗星观测和记录的国家。中国古书《淮南子·兵略训》中就记录了公元前1057年出现的一颗彗星，它就是后来被命名为“哈雷”的彗星。
1682年8月，这颗彗星再次回归。当时，年仅26岁的英国天文学家哈雷仔细观测、记录了彗星的位置和它在星空中的逐日变化。在通过大量的观测、研究和计算后，他大胆地预言，1682年出现的那颗彗星，将于1758年底或1759年初再次回归。
在哈雷去世16年后，1758年年底，这第一颗被预报回归的彗星被一位业余天文学家观测到了，它准时回到了太阳附近，哈雷的预言得到证实。后人为了纪念他，把这颗彗星命名为“哈雷彗星”。
哈雷彗星的公转
在公元前239年到1986年，哈雷彗星的公转周期在76.0至79.3年之间变化。引起周期变更的主要原因是主行星的引力作用。同时，靠近太阳时，它会大量蒸发，这也是一个重要原因。
哈雷彗星的公转轨道是逆向的，与黄道面呈18度倾斜。另外，像其他彗星一样，它的偏心率较大。哈雷彗星的彗核非常暗，是太阳系中最暗的物体之一；哈雷彗星彗核的密度很低，大约0.1克/立方厘米，说明它多孔，这可能是因为彗核中的冰升华后，大部分尘埃的留了下来所导致。
自然奇迹——“彗星蛋”
哈雷彗星似乎与地球上的母鸡结下了不解之缘，每次哈雷彗星回归，在地球附近出现时，地球上就会有一枚奇异的“彗星蛋”诞生。
1682年在德国、1758年在英国、1834年在希腊、1910年在法国、1986年在意大利，都出现了带有彗星图案的鸡蛋。
科学家认为“彗星蛋”可能与免疫系统的效应甚至生物进化有关。
太阳表面的黑色斑点——黑子
在太阳的光球层上，有一些旋涡状的气流，像是一个个浅盘，中间下凹，看起来是黑色的，这些旋涡状的气流就是太阳黑子。太阳黑子是在太阳光球层上发生的一种太阳活动，是太阳活动中最基本、最明显的一种。
蝴蝶图——黑子的分布
通过长期观测，人们发现太阳黑子在日面上的活动是有规律性的。一开始，几乎所有的黑子都分布在南、北纬30度内，太阳活动剧烈时，它往往出现在南、北纬15度处，并逐步向低纬度区移动，在南、北纬8度处消失。在上一个周期的黑子还没有完全消失时，下一个周期的黑子又出现在南、北纬30度附近。如果以黑子的纬度为纵坐标，以时间为横坐标，绘出的黑子分布图很像蝴蝶，因而称其为蝴蝶图。
黑子的集合——黑子群
太阳黑子
太阳黑子大多成群出现，最大的黑子群由100多个黑子组成。黑子群按照磁场性质可分为单极群、双极群和复杂极性群。黑子群中不同极性黑子之间的连线称为磁轴，在大多数情况下。磁轴对太阳赤道的倾角小于30度。当大的黑子群出现时，地球上就会产生磁暴、极光和电离层扰动。
黑子对地球的影响
当太阳黑子活动增强时，会引发全球性的强烈地磁场扰动，也就是我们常说的磁暴。磁暴可能引起电离层暴，从而干扰短波无线电通讯；也有可能干扰电工、磁工设备的运行和各种磁测量工作。
当地球磁场受到太阳黑子活动影响发生剧烈变化时，人体的生物磁场也随之变化，细胞代谢由此受到影响，最终导致神经系统功能发生变化，使精神疾病发作。
“吃掉”一切的神秘天体——黑洞
黑洞又称星坟，是一种很特殊的天体，它的体积极小，但是质量极大。它有一个封闭的边界，好像一个巨大的洞，外来的物质和辐射可以进入到边界之内，但是边界内的任何物质都不能跑到外面去，包括光线。黑洞是21世纪最具挑战性、最让人激动的天文发现之一。
黑洞的发现
20世纪后期，美国科学家韦勒发现，太空中有一些质量很大的天体，由于内部存在强大的引力，长时间以后自行坍塌成一种密度大、体积小的新天体。韦勒将其命名为“黑洞”。之所以这么叫，是因为人们根本看不见它，它不向外界发射或反射任何光线。
黑洞如何“隐身”
黑洞的一大特点，就是具有别的天体所不具备的“隐身术”，人们无法直接观察到它。这是由弯曲的空间导致的。
根据广义相对论，空间会在引力场作用下弯曲。这时候，光在两点之间传播，走的已经不是直线，而是曲线。在黑洞周围，空间的这种变形非常大。这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，虽然有一部分会落入黑洞中消失，可另一部分会通过弯曲的空间绕过黑洞而到达地球。所以，我们仍然能观察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一样。
不朽的发现——霍金辐射
1974年，英国科学家霍金提出，所有的黑洞都会慢慢蒸发，而且会稳定地向外界发射粒子，这种黑洞辐射被称为霍金辐射。由于这种辐射，黑洞周围的引力场释放出能量，同时消耗黑洞的能量和质量。黑洞损失质量时，温度和发射率增加，从而使质量损失得更快，体积越来越小，最后，黑洞会在爆炸中毁灭。
宇宙大爆炸的假说
宇宙大爆炸理论是一种关于宇宙起源的假说。这种假说认为，约在150亿年前，所有物质都高度密集在一点，因为有着极高的温度，而发生了巨大的爆炸。大爆炸发生后的几分钟内，原子微粒结合成氦和氢，以后又逐渐形成了现在我们看见的和看不见的一切天体和宇宙物质。
现代宇宙学的主流——大爆炸理论的提出
1929年，美国天文学家哈勃在一次研究中偶然发现，银河外星系中的绝大多数星系都在逐渐远离地球所在的银河系。由此他进一步推断，宇宙正在逐渐膨胀，宇宙间的各星系彼此间的距离越来越远。
1932年，比利时天文学家勒梅特首次提出了现代宇宙大爆炸理论：整个宇宙最初聚集在一个“原始原子”中，后来发生了大爆炸，碎片向四面八方散开，形成了现在的宇宙。
20世纪40年代，美籍俄国天体物理学家伽莫夫，第一次将广义相对论融入到宇宙理论中，提出了热大爆炸宇宙学的模型。20世纪60年代，彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙背景辐射，后来他们证实宇宙背景辐射是宇宙大爆炸留下的遗迹，从而为宇宙大爆炸理论提供了重要的依据。
来自大爆炸理论的答案
宇宙大爆炸理论虽然只是一个设想，但它对天文学中的许多观测事实都给出了合理的解释。它认为所有恒星都是在宇宙温度下降后产生的，因而任何天体的年龄都应比从宇宙温度下降到今天这一段时间要短，各种天体年龄的测量都证明了这一点。
在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且大都是30％，用恒星核反应机制不足以说明这种现象产生的原因。而根据大爆炸理论，早期温度很高，产生氦的效率也很高，则可以说明这一事实。
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发表于 2019-3-19 00:15:32