• 欢迎访问热点图书网

图解宇宙的尺度-电子书下载

人文社科 2年前 (2022-07-15) 1020次浏览 已收录 0个评论 扫描二维码

简介

图解宇宙的尺度 将带领读者踏上一段旅程,去探索宇宙中那些或轻如鸿毛、或重于泰山,或风驰电掣、或蜗行牛步,或折胶堕指、或铄石流金,或动如脱兔、或静如处子的事物与现象。 金伯莉·阿坎德和梅甘·瓦茨克这两位科学界的杰出女性是美国国家航空航天局(NASA)钱德拉X射线天文台科学传播团队的成员。她们在工作中经常与世界上或巨大或微小的事物打交道——从原子结构中的无限小的粒子到存在于我们星系中心的深邃浩渺的大黑洞。这些以及其他类似事物的尺度几乎无法用我们相对中等规模的人类大脑来概念化。在本书中,阿坎德和瓦茨克将这些我们难以理解的事物变得简单易懂。 书中有4个主要部分,包括:大小和数量(涵盖距离、面积、体积、质量、时间和温度)、率和比率(涵盖速度、加速度、密度和转速)、现象和过程(涵盖能量、压强和声音)以及计算。本书所呈现的数量级让我们一步步地接近宇宙的极限。通过插图、信息化图形以及对数刻度的巧妙组合,作者向我们阐明,想要理解极端情况下的数量级,只需借助合适的工具。
部分摘录:
当我们攀高时会发生什么?
压强对物质在不同物态之间的转变影响很大,比如气体和液体之间的转变。压强越大,将物质从一种物态转变成为另一种物态所需要的温度也就越高。最典型的例子莫过于烧开水了,把水加热到某个特定温度,液态水就会沸腾,最终转变为水蒸气。在海平面上,水沸腾的温度是100摄氏度,但在更高的地方,例如美国科罗拉多州的丹佛,在这座海拔1 500米的高原城市里,水的沸点降到了95摄氏度。而在海拔高达8 000多米的珠穆朗玛峰上,烧一杯开水只需把它加热到71.6摄氏度。
既然都谈到珠穆朗玛峰了,咱们不妨来聊聊当我们攀登高山时都会发生什么吧。前面提到过,随着海拔的增加,气压不断降低,而空气中的氧气所占的比例又是恒定的,这就导致了在高原地带,我们每次呼吸所摄入的氧分子大大减少。在像喜马拉雅山脉这种海拔极高的地区,登山客时刻都面临着缺氧的危险,而氧气的匮乏可能会造成非常严重的后果。
压强的数值范围也许是所有物理量中最大的——从真空空间到恒星遗迹,它们的压强值跨越了60个数量级。虽然诸多科研人员不断地尝试在实验室中制造出能媲美中子星核心的极端高压,但这项工作至今尚未完成。
1 星系团中的气压
7×10-13 Pa
星系是由恒星、行星、宇宙尘埃等物质构成的庞然巨物,它同时也是更大的天文结构—星系团的一部分。成百上千个星系在引力的拖曳下形成星系团,同时形成的还有巨量的高温气体,这些气体极其稀薄,弥散在浩渺的星系之间。
2 近地轨道上的气压
1×10-8 Pa
国际空间站的轨道距离地球表面大约400千米。这里空气非常稀薄,气压很小,宇航员在进行舱外活动时必须穿上增压宇航服,否则,人体内部的气压和外界气压的差异足以使宇航员的身体出现浮肿、灼痛及休克等危险状况,体内的器官也有受损的风险。
比较!
即使在近地轨道上,这里的气压也是位于星系间隙的热气体的10 000多倍。
3 4级风的压强
20 Pa
地球大气在不同区域的气压会有差异,这种差异会使气体从高压区向低压区流动,进而产生风。当这些流动的空气吹拂到物体上,就会对其施加压力,一般而言,4级的和风就足以让落叶起舞、旗帜飘扬。
比较!
地球上徐徐和风的压强,对于近地轨道而言,却是强了20亿倍的狂风。
4 人体血压
1×104 Pa
正如其他液体一样,血液中也存在压强,血压是反映人体健康状况的一个重要指标。一般认为80~120托[1托为1毫米汞柱(mmHg)产生的压强]是成年人的正常血压范围。为了直观起见,我们把正常血压的上限称为收缩压,下限则称为舒张压。
比较!
人体的平均血压是4级风压强的500倍。
5 徒手劈砖时手承受的压强
9×107 Pa
借助适当的训练和技巧,人类可以做到很多令人难以置信的事情。一些武术家在击打砖块时手上承受的压强高得可怕。
比较!
“我打!”武术家徒手劈砖时手承受的压强是人体血压的9 000倍。
6 形成钻石需要的压强
6×109 Pa
形成钻石需要什么样的条件?非常苛刻。从碳转变成钻石,需要非常高的压强和温度,这种环境在自然界一般只存在于深度160千米的地下。这种极端的环境使碳原子结晶最终形成钻石。那钻石是怎么跑到地表上的?那就得感谢勤劳的搬运工—火山了,钻石在火山爆发过程中伴随着岩浆一起来到地表。
比较!
武术家们的手上功夫还得是现在的约70倍才能徒手造钻石。
7 金刚钻承受的压强
1×1012 Pa
为了研究材料在高压下的特性,科研人员和工程师想方设法地把实验设施能提供的压强推向极限。最新型的特殊纳米结构钻头可以产生媲美土星中心的超高压强。

下载地址

下载
喜欢 (0)
发表我的评论
取消评论

表情 贴图 加粗 删除线 居中 斜体 签到

Hi,您需要填写昵称和邮箱!

  • 昵称 (必填)
  • 邮箱 (必填)
  • 网址