【假一罚四】写给孩子的天文课
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广东东莞
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作者左文文主编
出版社广东人民出版社
ISBN9787218146966
出版时间2021-08
装帧平装
开本其他
定价49.8元
货号3878215
上书时间2024-11-26
商品详情
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作者简介
左文文，天体物理博士，上海天文台副研究员，从事科研和科学传播工作。研究方向主要包括类星体的光变、高红移类星体的黑洞质量测量、黑洞与寄主星系的共动演化，曾策划基于科研进展的“天问智慧360”科艺展览等。
目录
这是一本有关天文学方面的科普读物。太阳为什么会发光? 月亮为何会阴晴圆缺? 星星是如何命名的? 天上的银河是什么? 黑洞是个贪婪怪兽吗? 暗物质和暗能量是什么? 我们在宇宙中的什么位置? 本书将为孩子们揭开天文学家探索宇宙所使用的宇宙密码以及解密的工具, 从太阳系、恒星、星系和宇宙四个尺度去介绍天文学的然与所以然, 致力于既能授人以结果, 更要阐明思想和方法, 让小读者领略到天文学的内在美。
内容摘要
太阳为什么会发光？月亮为何会阴晴圆缺？星星是如何命名的？黑洞是个贪婪怪兽吗？我们在宇宙中的什么位置?本书由来自上海天文台的研究员撰写，他们结合多年天文探索和知识普及的经验，用深入浅出的写作方式，细致剖析了有关行星、恒星、星座等天体及其观测的重要知识；运用各种奇思妙想和让人意想不到的分析，为青少年解密科学谜题、解析科幻故事，激发青少年对学习科学知识产生更浓厚的兴趣，让小读者学会活学活用科学知识。
精彩内容
光子的坎坷旅程我们平常看见的太阳表面是光球层，光球层是什么呢？光球层是太阳大气下方的区域，它辐射出大量可见光波段的光子，是我们肉眼最容易看到的表面，这正是我们平常所看见的太阳光的来源。光球层的厚度不超过500千米，小于太阳半径的千分之一。我们难以直接观察到光球层以内的太阳内部。但是，正如通过研究地震波来推断地球的内部结构一样，我们也可以用研究太阳内部的压力波来推断太阳内部的结构。距离太阳中心不超过约20万千米（相当于太阳半径的2/7）的区域是太阳的核心，那里密度很高，是水密度的150倍，温度高达约1500万开尔文（绝对温度）。太阳90%的质量都是处于距离太阳核心0.5倍半径区域内，由此可见，太阳核心的密度之高。太阳的核心区是太阳内核聚变的区域，能产生大量高能伽马射线光子，光子的“旅途”起点便是这里。太阳的核心区是电子和质子的“闹市区”。光子在前进过程中，会与电子、质子发生散射，近似于碰撞，每次的散射都会导致光子前进的路线发生偏折，造成光子能量有所损失。量子力学告诉我们，光子更喜欢（有更高的概率）与电子发生散射；如果仅粗略估计，光子与质子之间发生的散射几乎能忽略。行进过程我们可以想象，一个光子在行进过程中，被临近的一个电子散射，方向发生改变，能量减小了一部分，又遇到另一个电子，能量再次受损，接着又遇到多个电子，经历相似的遭遇。但是，不管道路如何艰难，光子从未停止前进的脚步。到了辐射层，情况变得更加复杂了。辐射层是距离太阳核心大约20万千米到50万千米的区域，温度较核心区有所降低，但依然高达几十万开尔文，粒子密度依然很高，而且粒子种类多了核心区罕见的原子。在原子中，电子是被束缚住的。光子到达这里后，如果遇到原子，就会被原子吸收。它就像一个英雄，会把束缚的外层电子从原子核的束缚中解救出来，成为自由电子。虽然原来的光子被吸收了，但这个过程会辐射出一个能量更低的新光子。经过多次吸收和辐射，光子终于来到对流层。由于光子的能量远大于原子中束缚的外层电子的能量，所以光子与原子的相互作用，表现得就像光子与电子的散射过程。我们仍然可以将光子被吸收再辐射这个过程比拟成光子在随机行走。光子终于到了位于辐射层之外的对流层，对流层距离太阳核心大约50万千米至70万千米。这里的温度比辐射层温度更低，物质也没有辐射层的物质密度高。这里会产生热对流，就像水壶烧水时水会上下翻滚一样，对流层中的物质一旦到达对流层外围，温度降低，就会切入对流层的底部，从下面的辐射层获取更多热量。光子到了对流层，相对于在辐射层的它，向外传播的速度已经有所降低。等抵达光球层时，光子早已不是核心区产生的高能伽玛射线光子了，已经“历练”成能量更低的可见光、紫外线光子，并获得了自由，以光速向四面八方传播。实际上，没有人知道一个光子从诞生那刻到抵达光球层的途中，真正经历了什么，上文只是形象地介绍光子可能会遭遇的事情，诸如在核心区和辐射层被粒子多次散射、在辐射层可能被原子吸收、在对流层进行传播等。对于这类问题，更好的做法是进行统计和群体处理。太阳的半径为70万千米，如果没有太阳内部带电粒子和原子的影响，光子只需要2秒多便可传播至光球层，而实际上平均需要10万年才能传到表面。光球层的这些光子以光速传播，抵达地球需要8分20秒。也就是说，我们此刻感受到的太阳光是太阳光球层8分20秒前发出的光子，而这些光子的前身却是约10万年前产生的高能光子。能量巨大的核反应“熔炉”中发出的高能光子，经历70万千米的“坎坷旅途”与我们见面，给予我们光明和温暖。
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