把月球移到同步轨道会发生什么? No362
答: 简单来说,其实“全频段电磁波屏蔽仪”并不能屏蔽广义上所有频率的电磁波,针对的其实是日常通讯频率的电磁波段。可见光频率在380~750THz(T为 ),而通讯用电磁波频率,即使是频率最高的卫星通讯信号,也只有300GHz(G为 ),有数个数量级的差距。 某厂家电磁屏蔽器可屏蔽信号频率,可屏蔽信号范围在925~5850MHz之间 此外,屏蔽器并不是阻止通讯信号传入屏蔽范围内,而是发出大量和通讯信号频率近似的电磁波进行干扰,让手机无法识别通讯基站发出的信号,从而实现信号屏蔽的作用。如果按照屏蔽通讯电磁波的原理屏蔽可见光……那屏蔽器可能就是个七彩灯球。 你要跳舞吗 图源:pixabay 不过现在可见光通讯也正在研究中,但目前还没法实现穿透障碍物通讯。假如未来真有一天,可见光通讯和现在的无线电波通讯一样便捷,也会研发出新的屏蔽手段吧。 by 冬眠爱好者 Q.E.D.
答: 一是因为真的凉了——成分挥发带走热量,二是因为感觉凉了——薄荷醇刺激感觉神经。 来看清凉油的主要成分:薄荷脑、薄荷油、樟脑、樟脑油、桉油、肉桂油、丁香油和氨水等,可以看到大部分是精油,这些物质具有易挥发的特性,可以带走皮肤周围的热量。其次,薄荷脑,就是薄荷醇(C10H20O),是一种萜类有机化合物,虽然常温下是固体,但在室温下可以升华吸热,更重要的是它可以刺激皮肤或黏膜的冷觉感受器(TRPM8蛋白),将这种刺激转化为电信号传导给神经细胞,产生冷感和冷觉反射,引起皮肤黏膜的血管收缩,从而让我们感到凉飕飕的。 像薄荷醇这样能让人产生凉感的化合物也叫凉味剂,经过研究,人们还发现了许多新型凉味剂,它们具有独特的清凉属性,见下图,有一些已成功商业化,应用在食品、日化、医药等领域。 参考资料: [1] [2] by 见欢 Q.E.D.Q3 如果世界上真的存在刘慈欣的《山》中那样的海水高山会发生什么?
答: 小说里是这么设定的,一艘大质量的外星飞船停在了地球同步轨道上,吸起了约9100米高的海水高山。除此之外,在这样强大的引力下地球大气也会被不断地吸走,一周左右就能达到常温下的海水也能沸腾的程度。 这个现象是潮汐效应的夸张版。现实中受日月共同的潮汐力影响,我们每天会有两次涨潮落潮。小说里预估飞船的质量相当于月球质量,只是从38万公里的月球轨道变成了3.6万公里的同步轨道,我们可以把它代入潮汐力公式,算出靠近飞船端受到的潮汐加速度为 月 地 同 步 相当于重力加速度的7000分之一。假设海水平均深度为10000米,那么它只会对重力等势面产生1米量级的影响,远没有小说里写的那么恐怖。 用同样的思路,我们可以反推要产生的9100米高的水山,需要在静止轨道上放多重的“卫星”。此处“卫星”打引号是因为,要产生这种量级的效应,另一颗天体的质量应该已经与地球相当了。可以算出在该轨道上放的物体的质量应该有月球质量的3600倍,相当于45个地球。而且此时地球反而成了这颗天体的“卫星”,轨道周期也变成了 同 步 地 话说回来,现实中这种重力加速度的差引起的“高山”是存在的。受到地球自转影响,赤道处的重力加速度比两极地区的小 ,而这不仅影响了10000米深的海水分布,更是影响了地层的高度分布,最终形成了赤道比两极高21公里的“高山”。 by 牧羊 Q.E.D.Q4 如何正确的刮胡子,会越刮越多吗?
答: 胡子不会越刮越多。毛发并不是一根等粗的圆柱,而是一根尖端细、底部粗的拉长的“圆台”。刮掉胡子以后觉得胡子变粗变硬其实是因为胡子底部的截面积更大,显得更粗壮而已。而我们在247期Q1()介绍过几种毛发的寿命,到达寿命的毛发脱落后长出的新毛发最开始又会很细软,因此不会无限制的越刮越粗。 不过,如果是青春期的男孩子,由于性激素水平不断上升,可能会在几年内不停长出新胡子。如果这段时间内刮了胡子,可能会造成“刮胡子结果长得更多”的错觉。 刮胡子的方式并没有什么“标准答案”,只是注意不要拔掉胡子就好,否则可能会损伤毛囊。网络上有说法提到“早上刮胡子对皮肤损伤小”、“不同剃须刀对毛囊刺激不同”、“刮完胡子要用护肤水清洁”等说法,但都没有给出明确的依据。刮胡子的工具和护理丰俭由人,如果万一出现不适,请到正规医院皮肤科就诊。 by 藏痴 Q.E.D.Q5 拿着粉笔,逆着粉笔方向在黑板上滑动,粉笔会发生弹跳,并形成一排点(类似于虚线),这是什么原理?
答: 先来观赏一下利用这个现象优雅板书的例子 优雅示范,请观赏 掌握这个技能并不难,有教师专门整理了他的学习心得 三步学会一个新技能 图源[1] 画出虚线的关键在于这个朝着粉笔移动方向的倾角。此时粉笔会受到来自手的推力、黑板的支持力、黑板的摩擦力和重力。其中推力可以分解成切向动力和法向压力。最大静摩擦力正比于压力,比例系数可以记为μ。 受力分析 在角度θ合适的情况下,无论切向动力多大,静摩擦力都能将它抵消,也就是 推 推 这要求 。这个时候粉笔会被摩擦力阻碍而卡住,在黑板上留下一个断点,直至手稍微松开θ角让粉笔跳起,并落到下一个断点。这种被摩擦力卡住的现象也被称为“自锁”。 参考资料: [1] by 牧羊 Q.E.D.Q6 人眼分辨率如果达到原子级别会怎么样?
答: 恐怕不太妙,这下人类和物理学总得有一个不存在了。因为这里是物理所,所以我选择让人类不存在: 人类现在能够制造的原子级分辨率的仪器是扫描隧道显微镜(STM),利用的是金属探针和样品表面原子之间的量子隧穿效应,可以粗略归类成电子显微镜。如果真的要用光学系统实现原子级分辨率的话……着实很难。 光学系统的空间分辨率受很多因素影响,但大体上与光源的波长成正比,原子直径在0.1nm(1Å),要想看清楚原子,那么光波场需要到 ,这已经是硬X射线了,对应光子能量 。这个能量足以损伤细胞,破坏蛋白质——甚至离核辐射的能量也不远了。 来源于网络 如果人眼能分辨原子,那么视网膜上的感光细胞就需要对上面这个波长的光敏感。要用什么结构吸收这个光子呢?不妨用一层铅板。是的,视网膜是一层铅。铅的密度是 ,为了能够有足够的力支撑这层铅,眼球也不能是寻常的血肉,不妨用混凝土吧。接下来,骨骼要用上钢筋,关节用卷扬机。饮料得是汽油,晚饭得吃一整个核弹。 by 井筠 Q.E.D.Q7 为什么有的离子有颜色?
答: 离子是否能显色,跟它能否吸收可见光有关,而能否吸收可见光,则取决于离子的电子层结构,特别是外层电子及其构型。 离子选择地吸收可见光中的某一部分光,而把其余部分的光透过或散射出来。人们肉眼看到的就是这部分离子呈现的颜色,也就是吸收那部分光的互补色。 离子核外的电子亚层都处于充满状态,即没有未配对电子时,结构比较稳定,不易接受光能的激发,不易吸收可见光,是无色的。离子核外的电子亚层有数目不等的未配对的电子,这些不稳定的电子易受光的激发,而发生跃迁,也就是吸收和反射某些波长的可见光,显示了不同的颜色。 不同核外的电子亚层离子的颜色 图源[1] 离子吸收可见光时,电子就从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道,轨道间的能量差△E与光的频率ν的关系是: λ 能量差△E等于离子吸收可见光中的部分或一切光时(吸收光的频率为ν),就呈现一定颜色(吸收光的互补色);能量差△E越小,呈现的颜色越深;能量差△E大于可见光能量的上限,或小于可见光能量的下限,不易吸收可见光,就不呈现颜色。 参考资料: [1] by 扫地僧 Q.E.D.#投票#本期答题团队
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