标签: 磁场

宏观点电荷激发出的磁场、电磁波判定实验原理

热度 1 zlyang 2020-7-15 13:18

汉语是联合国官方正式使用的 6 种同等有效语言之一。请不要歧视汉语！ Chinese is one of the six equally effective official languages of the United Nations. Not to discriminate against Chinese, please! 宏观点电荷激发出的磁场、电磁波判定实验原理 伽利略说： 科学的真理不应在古代圣人的蒙着灰尘的书上去找，而应该在实验中和以实验为基础的理论中去找。真正的哲学是写在那本经常在我们眼前打开着的最伟大的书里面的。这本书就是宇宙，就是自然本身，人们必须去读它。 由于地球的自转、公转等运动，地表实验室是否可以看做惯性系？以及在多大的误差下看做惯性系？都应该用物理实验进行检验。 1971 年 Williams, Faller, Hill 在《 Physics Review Letters 》发表“ New experimental test of Coulomb's law: a laboratory upper limit on the photon rest mass ”，宣称库仑定律相对误差小于 10 -16 。 该文献并没有提及静止电荷是否激发磁场、电磁波。 《大学物理》教材 第 24 页写到：“磁感应强度 B 与电荷对观察者的速度有关，在某些参考系中观察者会感受不到磁场的存在。如果观察者随同电荷 q 以速度 v 运动，它只认为 q 周围存在静电场，而没有磁场。正如现在一个电荷静止在你眼前，你测不出它产生的磁场，可在地球之外的观察者，他看到电荷正随地球转动，认为该电荷除电场外还有一个磁场”。 按照经典电磁理论，地表静止的宏观点电荷 q ，在人造卫星里的观察者还会检测出 q 激发的磁场、电磁波。 所以，建议进行该磁场、电磁波在地表参照系的可观察性判决实验。在日心坐标系（ Heliocentric coordinate system ），由于地球的自转、公转等运动，该地表静止宏观点电荷应该激发出磁场、电磁波。问题是：在地表参照系能观察到该磁场、电磁波吗？ 考虑我们地球表面电磁屏蔽的大尺度内部空间，电场、磁场、电磁辐射都趋于 0 。下面的点电荷是宏观点电荷。 一、静止电荷是否激发磁场？ 加入微弱的磁场。小磁针有固定的指向。 慢慢移入一个宏观点电荷，小磁针静止后是否偏转角度变化。再慢慢移入一个宏观点电荷，再次检查小磁针静止后是否偏转。 宏观点电荷反电性，再次实验。总共 4 种搭配。 假如地表静止的宏观点电荷激发的磁场能检测到，则该小磁针的指向会有变化。 二、如下图所示。两个一样的宏观点电荷，放置一定的空间距离。它们是否会自动振动？ 宏观点电荷反电性，再次实验。总共 4 种搭配。 假如地表静止的宏观点电荷激发的电磁波能检测到，则该宏观点电荷会有昼夜等周期性的振动。 一个等效的判定实验原理如下： 在一个长的阴极射线管里，按照等边三角形位置安装 3 个相同的电子枪：发射出三束电子，在屏幕上聚焦成 3 个光斑。这 3 个光斑位置也基本呈现为等边三角形。 该阴极射线管水平南北向放置，假如地球自转、公转的加速度影响了电子们的电磁作用，则这 3 个光斑应该有昼夜等周期性的位置变化。 该阴极射线管水平东西向放置，再次观察 3 个光斑。 该阴极射线管垂直放置，再次观察 3 个光斑。 加大电子枪的长度，可以使屏幕上 3 个光斑之间可能的位置变化更加明显。更有利于观察光斑的位置是否变化。 参考资料： Williams E R, Faller J E, Hill H A. New experimental test of Coulomb's law: a laboratory upper limit on the photon rest mass . Physics Review Letters, 1971, 26(12): 721-724. http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.26.721 陈宜生，李增智 . 大学物理（第三版） ，天津：天津大学出版社， 2002 年 4 月 . 第 24 页 . 科学智慧火花， 2012-04-12 ， SI 基本单位中安培定义的两种可能缺陷 http://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=4681 相关链接： 2019-03-02， TA能发现这个电磁波吗？ http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1165197.html 2018-08-28，关于电磁场“场”概念的局限性、电荷能量的偶感 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1131501.html 2016-10-13， 电磁学（物理学）的基础：磁场的起因 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1008502.html 感谢您的指教！ 感谢您指正以上任何错误！ 感谢您提供更多的相关资料！

个人分类: 基础数学-逻辑-物理|4195 次阅读|3 个评论

[讨论] 真空、温度是什么？电场、磁场在高温下会有变化吗？

热度 4 zlyang 2020-6-3 13:46

真空、温度是什么？电场、磁场在高温下会有变化吗？ 忽然困惑了，下面几个基本的物理学概念。 （ 1 ）真空，是什么？ 里面没有分子、原子，以及没有其它基本粒子？ 真空里，可以有静电场、静磁场吗？或变化的电磁场？或各种电磁波？ （2）温度，是什么？ 真空，可以有温度吗？ （3）电场，是什么？ 真空里，可以有电场吗？ 在高温下的电场，和低温下的电场，真的完全一样吗？ （电场，是独立于温度的自变量吗？） （4）磁场，是什么？ 真空里，可以用磁场吗？ 在高温下的磁场，和低温下的磁场，真的完全一样吗？ （磁场，是独立于温度的自变量吗？） （5）电磁场，独立于真空，独立于温度而客观存在吗？ 太阳 表面、表层的 电场 、 磁场 ，和它们（电场、磁场）在 地球表面 一样吗？ 太空中天体的光谱谱线移动，与天体和中间太空的温度无关吗？ 据说受引力场影响，已经发现了爱因斯坦引力透镜（哈勃发现了“五星”的引力透镜）。 请教以上物理学问题的“主流”学术观点。感谢！ 参考资料： NASA,2008-03-24，Hubble Captures A Five-Star Rated Gravitational Lens https://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_575.html NASA, 2006-05-23, Hubble Captures a Five-Star Rated Gravitational Lens https://hubblesite.org/contents/news-releases/2006/news-2006-23.html Gravitational Lens SDSS J1004+4112 - Annotated https://hubblesite.org/contents/media/images/2006/23/1931-Image.html?news=true 相关链接： 2019-03-05， 宏观点电荷发出的磁场、电磁波判定实验原理 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1165792.html 2012-12-12，电荷真伟大（打油） http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-641876.html 在 麦克斯韦 那里， 你是不变的。 在 爱因斯坦 的狭义和广义 相对论 里， 你还是不变的。 在 弦论 和 M理论 里， 你依旧不变。 感谢您的指教！ 感谢您指正以上任何错误！ 感谢您提供更多的相关资料！

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逻辑-太阳磁场和太阳风磁场

Simpering 2020-3-18 16:55

太阳磁场起源于内部，在理想情况下，可以认为太阳是一个大的偶极子场。 实际上，太阳表明还存在很多成对出现的正负极子，比如黑子，活动区，它们的磁场和全局相比无疑是小规模的，但是它们很重要。 偶极子场还有一个特征就是，它们会形成闭合的环，这些环的高度不尽相同，但是大部分环都会在2.5Rs以内，超过2.5Rs的环很少，所以可以认为超过2.5Rs的磁场是打开的，和无穷远构成了闭合的环，环特别大，曲率很大，最后和太阳上某一处的磁极构成一对。毕竟磁场是不能出现磁单极的。 磁场由于磁冻结效应，被太阳风携带着向外传播，太阳风是径向的向外传播，但是磁场呢，则会形成帕克螺旋线场。 磁场有正负极性，正负极性翻转的地方则为HCS，如果极性翻转的同时超热电子的方向也跟着翻转，那么改界面为扇区边界。因为全局太阳磁场的样子样芭蕾舞裙，也像个扇子。

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[转载]研究实现磁场对氢键无序-有序相变的调控

redtree 2019-7-27 22:26

研究实现磁场对氢键无序-有序相变的调控 作者：马怡妮娜等 来源：PRL 发布时间：2019/7/17 13:49:33 氢键是一种以氢原子为媒介的化学键，广泛存在于气态、液态和固态物质中。在一些含有氢键的晶体中，随着温度的降低，热涨落被抑制，氢键集体发生动态无序到静态有序的相变，同时伴随着晶体结构和对称性的变化，并可能产生铁电或反铁电有序。通常，氢键无序-有序的相变过程对外加磁场不敏感，因此，人们难以利用磁场来有效地调控氢键。近期，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心磁学国家重点实验室孙阳研究组在磁场调控氢键研究方向取得进展，成功地在一类金属-有机框架材料中实现了磁场对氢键无序-有序相变的调控。 金属-有机框架（MOF）是一类无机-有机杂化材料，由金属离子与有机官能团相互链接，共同构筑长程有序的晶态结构。金属-有机框架材料由于在能源、催化、储氢、吸附、环保等多个领域具有重要应用而受到广泛关注。近年来，孙阳研究组开展了金属-有机框架的磁电性质的研究，取得了一系列创新性成果：发现了金属-有机框架中磁化强度共振量子隧穿效应 和共振量子磁电耦合效应 ，率先报道了金属-有机框架中的磁电耦合效应 等。 在前期工作基础上，博士生马怡妮娜利用研究组自主研制的电容法热膨胀计精确测量了几种钙钛矿结构ABX3金属-有机框架在磁场下的热膨胀效应。在这些钙钛矿MOF中，A位的有机团簇与B位甲酸根中的氧原子形成氢键以稳定在框架中。在高温时，热涨落使得氢键处于动态无序的状态；随着温度降低，氢键集体发生无序-有序相变。通过热释电的测量，研究确定了氢键的有序分别在钙钛矿Fe-MOF和Co-MOF中诱导出反铁电和铁电有序。热膨胀的实验结果表明，氢键的无序-有序过程伴随着晶格发生了显著的变化，导致了在相变处具有巨大的热膨胀系数，比传统的无机氧化物铁电体高一个数量级。当在降温过程中施加一个磁场，氢键无序-有序的相变温度会发生明显的移动。对于低温下铁电有序的Co-MOF，外加磁场驱动氢键无序-有序相变温度向高温移动；与此相反，对于反铁电有序的Fe-MOF，磁场驱动相变温度向低温移动。这些实验结果清晰地表明，磁场可以有效地调控金属-有机框架中的氢键无序-有序相变。其物理机制来源于磁性离子在外加磁场下通过磁弹性耦合产生局域的晶格畸变，该畸变使得氢键的平行取向（铁电有序）具有更低的能量，而反平行排列（反铁电有序）的能量更高。因此，在外加磁场下铁电有序相更加稳定，需要更高的热涨落来破坏氢键的有序。这一发现为磁场调控氢键提供了新的思路。 上述研究成果发表在Physical Review Letters（122, 255701 (2019)）上。该工作得到了国家自然科学基金、科技部和北京市等项目的资助。（来源：中国科学院物理研究所） 相关论文信息： https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.255701 钙钛矿金属-有机框架 M(HCOO) 3 (M= Fe, Co)的晶体结构

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[建议] 宏观点电荷发出的磁场、电磁波判定实验原理

热度 3 zlyang 2019-3-5 12:34

汉语是联合国官方正式使用的6 种同等有效语言之一。请不要歧视汉语！ Chinese is one of the six equally effective official languages of the United Nations. Not to discriminate against Chinese, please! 宏观点电荷发出的磁场、电磁波 判定实验原理 我们地球表面，电磁屏蔽的大尺度内部空间，电场、磁场、电磁辐射都趋于0。 （1）加入微弱的磁场。小磁针有固定的指向。慢慢移入一个宏观点电荷，小磁针静止后是否偏转角度变化。再慢慢移入一个宏观点电荷，再次检查小磁针静止后是否偏转。 宏观点电荷反电性，再次实验。总共4种搭配。 （2）两个一样的宏观点电荷，放置一定的空间距离。它们是否会自动振动或移动（扣除库仑定律的作用）。 宏观点电荷反电性，再次实验。总共4种搭配。 感谢您的指教！ 感谢您指正以上任何错误！ 感谢您提供更多的相关信息 ！

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从低速现象得到的电磁理论，为什么会透露相对论的秘密？

热度 9 mayaoji 2018-10-4 13:48

从低速现象得到的电磁理论， 为什么会透露相对论的秘密？ 马 耀基 人们通过电磁学的研究发现了相对论。相对论是对经典时空观的颠覆，它的效应在高速运动的时候才显著。而电磁学是在低速运动下得到的理论，为什么它会蕴藏着相对论的秘密，导致人们发现时空的奥秘？ 1 、相对论效应 众所周知，相对论非常神奇，它远远超出我们的生活经验。根据相对论，运动的物体时间变慢，空间收缩。比如，母亲在 20 岁生下孩子后，乘坐宇宙飞船以 0.995 倍的光速离开地球。宇宙飞船一直以这样的速度运动， 3 年后再回来。这时地球已经过了 30 年，孩子 30 岁，而母亲才 23 岁。 在日常生活中，相对论效应非常微弱，无法察觉，否则我们乘车的时候，就会发现时间变慢了。相对论效应只有接近光速时才显著，所以人类在地球上生活了这么多年，一直以为时间像匀速的河流一样均匀流过。 既然现实生活中相对论效应很微弱，那人类是怎样发现相对论的呢？ 物理学家通过摆弄导线、电池、磁铁等玩意发展出了电磁学。这是一种不寻常的理论，它的不寻常导致了一系列的实验，最后通向了相对论的发现。电磁学并不是研究高速运动得到的理论，但它在高速世界里仍然适用（这里速度的高低，是指与光速相比）。同样，牛顿物理也是从低速的世界发展出来的，但它不适用于高速运动的物体。为什么同样是研究低速的现象，电磁学就蕴含了相对论的奥秘，最后颠覆经典时空观呢？ 本文后面的内容包括两部分：电磁学异常的地方是什么？为什么会出现这种异常？ 2 、电磁学的异常 A 、相对性原理 在 19 世纪人们就发现电磁定律和其他的物理理论不同，认为它不符合相对性原理。什么是相对性原理？ 坐过 火车的朋友都知道，当火车匀速行驶的时候，拉上窗帘，我们就无法判断车在向前还是向后开。事实上，如果不是火车颠簸，我们根本不知道火车是静止还是运动。这时候火车上的一切现象，都无法帮助我们判断火车如何运动。比如车上水龙头的滴水，并不会因为车向前运动，它就滴在后面。 将这种经验总结推广，人们得到了相对性原理。 按这个原理，物理规律在所有惯性系中都相同。（牛顿力学成立的参照系就是惯性系。比如，静止在地面上的火车是惯性系，而突然加速的火车就不是惯性系。粗略地说，相对地面静止或匀速直线运动的参照系都是惯性系。）因此，我们无法根据物理现象判断一个惯性系是静止还是匀速运动。 下面具体看看电磁学是怎样违背相对性原理的。 B 、真空中的光速 物理学家麦克斯韦将电磁学的规律总结成了一个方程组，他从这个方程组中得到：所有电磁波在真空中传播的速度都是光速 C ，即每秒 30 万千米，光也是一种电磁波。 运动速度一定是相对于某个特定的参照系来说的。比如问火车的速度是多少？这要看它相对于地面的速度，还是相对于车上的人，两者是不一样的。既然根据电磁学理论光在真空中的速度是 C ，那这速度也是相对于某个特定的参照系的速度。这样，按传统的观点光在其他惯性系中的速度就不再是 C 。这说明电磁学理论只在那个特定的参照系才成立。显然这是与相对性原理不符的。人们把那个特殊的参照系称为以太参照系。以太是一种假想的特殊介质，绝对静止。因为那时人们普遍认为光的传播需要一种介质，所以引进了以太。 C 、电力和磁力 我们从另一个角度来分析电磁理论和相对性原理的冲突。按电磁学，静止的电荷只产生电场，而运动的电荷既产生电场又产生磁场。电荷是静止还是运动则依赖于所选择的参照系。结合经典时空观，这会推出电磁学只在某个特殊的参照系中成立。 下图的参照系 S 和 S’ 都是惯性系。在参照系 S 中，电荷 q 1 和 q 2 都处于静止状态。系 S’ 向右下方向运动，即同时沿着 x’ 和 -y’ 的方向运动。 那么在系 S’ 看来，电荷的运动如下图： 在系 S 中，由于 q 1 和 q 2 都静止，它们之间只有电场力，受力情况如下图。这里只标出 q 2 的受力情况（假设它们是异号电荷）。 Fe 表示电场力。 在参照系 S’ 中，电荷 q1 在运动，它既激发了电场又激发磁场。所以同样运动着电荷 q2 既受到电力，因为它在磁场中运动又受到磁力。电荷 q2 受力情况如下图， Fe 表示电力， Fm 表示磁力， Fe 指向 q1 ， Fm 的方向垂直于速度 v 。电荷 q1 的受力情况类似，图中没有画出。 可见在系 S 和系 S’ 中电荷的受力不一样。在系 S 中，电荷只受到电力，力的方向在两电荷的联线上，因此电荷的加速度方向也在它们的联线上。在系 S’ 中，电荷受到电力和磁力，合力方向不在电荷的联线上，因此加速度方向也不在这联线上。 而这是不可能的。不管在从哪个参照系看，结果都应该一样。这就如同两个小球是否相撞，不会因为参照系不同而看到不同的结果。 如果用一根绝缘的刚性杆将两个电荷联接起来，当电荷受力指向另一个电荷时，杆不会偏转。当受力方向偏离联线方向，则杆会偏转。杆是否偏转，在哪个参照系都一样。 因为实验结果只有一个，我们能从实验的结果判断出在开始时电荷是静止还是运动。事实上还可以进一步，从电荷受力的大小和方向还能算出电荷原来的速度 v 是多少。这个速度是绝对的，不是相对的。这说明存在一个特殊的参照系。电磁学也只在这个特殊的参照系中成立，这与相对性原理矛盾。 D 、实验 有了上面的认识，人们就希望通过做实验来发现那个特殊的参照系——以太参照系，算出地球相对于以太的速度。 1880 年代，迈克尔逊和莫雷测量不同方向的光速，他们意外发现，在任何参照系中光在真空中的速度都相同。换句话说，同样的一束光，相对于地面上的人是 C ，相对于乘着飞船追逐光的人也是 C 。这结果非常令人吃惊。 1902 到 03 年间，特鲁顿—诺伯尔做了上面说的那个实验。他们用平行板电容器代替电荷，用细丝将充了电的电容器悬挂起来。对应于上面所说的刚性杆偏转，按照同样的推理，这种情况下电容器就应该偏转。根据电容器转动的角度，就能算出地球相对于以太运动的速度是多少。他们的实验却发现，在任何时候电容器都没有发生偏转。由于地球在运动，既有公转又有自转。电容器不可能一直相对于那个绝对参照系静止。 这些出人意料的发现导致了人们认识上的混乱。后来爱因斯坦的相对论解决了这些问题。根据相对论，并不是相对性原理不对。电磁学在不同的惯性系中都成立，并不存在特殊的参照系。问题出在我们原来的时空观上，时间和空间都不是绝对的。 从相对论知道，经典的速度合成法则不成立。比如说走路的人相对于路边的树速度为 10 ，而汽车相对于人的速度为 20 ，按经典时空观，车相对于树的速度就为 20+10=30 。但按相对论这样算是错误的。用新的速度合成法则能算出光速在任何参照系中都一样。从相对论还得到，力和加速度的方向不一定相同。据此可解释为什么电容器没有偏转。 3 、电磁学为什么会透露相对论的秘密 总结一下上面的内容，电磁学理论结合经典时空观，推出电磁学只在特殊参照系中成立。后来通过实验发现不存在这样的特殊参照系。最终颠覆了经典的时空观念。 这里的关键是磁场的出现。如果没有磁场，就不会发现这一切。如果没有磁场，就不会推出电荷的受力在不同的参照系中不一样，也就没有后来的实验。如果没有磁场，就不会有电磁波。因为变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，导致了电磁波。没有发现电磁波，我们就不可能发现电磁波的速度和参照系无关。 我们能发现磁场是一件幸运的事情。磁场由运动的电荷产生，它实际上是一种相对论效应。当电荷运动速度不快时，磁场和电场相比非常微弱。 比如下图，电荷 q1 和 q2 的运动速度分别是 v1 和 v2 。两电荷联线和 q1 速度 v1 的方向夹角是 a 。电荷 q2 受到的电力是 Fe ，受到的是磁力 Fm 。 电力 Fe 和磁力 Fm 两者之间的关系如下式： 在日常生活中，电荷的运动速度 v 远低于光速 C 。从上式可知，这情况下磁力 Fm 远小于电力 Fe ，会被电场力淹没。按理说，我们很难发现磁场，就如同在日常生活中我们无法察觉到乘车的时候时间会变慢。 但实际上，在我们的生活中磁力却相当明显，人类早就发现了磁力的存在。这是为什么？ 这要感谢大自然的巧妙安排。当导线通电时，我们就能察觉到磁场的存在。当它通电时，大量电子向同一个方向运动，由于电子带负电荷，它们在导线周围激发了可观的磁场。而这些电子同时还激发巨大的电场。为什么磁场没有被电场淹没呢？因为导线本身还包含了同样多的正电荷，这些正电荷的电场和电子的电场抵消了。换句话说，导线是电中性的，在导线外没有电场。而通电时，这些正电荷是静止的，没有产生磁场。所以导线外只存在电子的磁场。没有电场的掩护，磁场就这样暴露了。 磁铁的磁场更早被发现，道理是一样的。磁铁本身电中性，而磁铁里有分子电流，从而磁铁外只有磁场没有电场。 总结，由于大自然的巧妙安排，使得正负电荷的电场抵消，从而人们察觉到大量电子共同运动所产生的磁场。然后发现磁场不寻常的地方，最后导致发现了时空的秘密。 科学花果山

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SMA偏振数据处理：miriad 篇 (下)

ljh41 2018-9-29 21:54

上篇介绍了使用IDL mir对SMA偏振数据进行数据检查，apply系统温度, bandpass calibration, fix bandpass delay, gain calibration, cross-rx gain calibration的过程。本文介绍使用miriad进行instrumental polarization correction和成图的过程。（这一部分就没有官方manual了，我是根据张其洲老师的script总结的。） 一． 准备 上文中，我们最后得到了pol calibrator和source的UV数据： 3C279_lsb ，3C279_usb， G28_lsb, G28_usb. ‘ 在c-shell中设置变量（b-shell中命令格式略有变化） set bpcal='3C279' %pol calibrator set source='G28' set refant=2 % 使用天线2做基准天线 set avetime=2 % 每两分钟平均 set bpflux=7.1 %pol calibrator 的flux 二． 使用pol calibrator解出pol solution。 （以lsb为例，usb照此办理） 1. 再一次做更精细的gain calibration。（我感觉这一步影响不是很大） mfcal vis=$bpcal'_lsb' refant=${refant} options=nopassol interval=2 2. 对数据以两分钟为间隔做平均。（这步必须做） puthd in=$bpcal'_lsb'/evector value=0.7853 %固定步骤，改正偏振角初始角度 puthd in=$bpcal'_lsb'/mount value=4 %固定步骤， 我忘了这步干啥的了 uvaver vis=$bpcal'_lsb' out=$bpcal'_lsb_ave' interval=${avetime} %平均并做某些修正 uvsort vis=$bpcal'_lsb_ave' out=$bpcal'_lsb_ave_sort' %将数据按编号排列好 3. 重新计算视差信息。（这一步不是必需的，如果视差信息已经正确地被存储到了数据里的话） uvredo vis=$bpcal'_lsb_ave_sort' options=chi out=$bpcal'_lsb_ave_sort_redo' 4. 使用pol calibrator解出instrumental polarization. blflag vis=$bpcal'_lsb_ave_sort_redo' axis=real,imag options=nobase device=/xs %flag掉坏点 gpcal vis=$bpcal'_lsb_ave_sort_redo' refant=${refant} options=noxy,circular,qusolve interval=${avetime} flux=$bpflux %解出solution 5. 检查pol calibration. uvplt vis=$bpcal'_lsb_ave_sort_redo' device=2/xs axis=real,imag options= nocal,nopol,noba average=1 stokes=rl,lr %calibrate之前 uvplt vis=$bpcal'_lsb_ave_sort_redo' device=2/xs axis=real,imag options=noba average=1 stokes=rl,lr %calibrate之后，图形的中心与原点重合。 三． 分离源的连续谱和谱线 1. 检查谱线 uvspec vis=G28_lsb stokes=i axis=chan,ampl device=/xs options=avall,nobase interval=10000 line=channel yrange=-1,5 % 2. 分离 uvlin vis=$source'_lsb' out=$source'_lsb_cont' order=0 mode=chan0 options=nowin,nopol chans=200,2250,2400,7850,7950,7990 uvlin vis=$source'_lsb' out=$source'_lsb_line' order=1 mode=line options=nowin,nopol chans=200,2250,2400,7850,7950,7990 四． 将polarization solution 应用到source上 1. 不解释了。固定步骤，照做即可。 puthd in=$source'_lsb_cont'/evector value=0.7853 puthd in=$source'_lsb_cont'/mount value=4 uvsort vis=$source'_lsb_cont' out=$source'_lsb_cont_uvsort' uvaver vis=$source'_lsb_cont_uvsort' out=$source'_lsb_cont_uvsort_ave' interval=${avetime} gpcopy vis=$bpcal'_lsb_ave_sort_redo' out=$source'_lsb_cont_uvsort_ave' options=nocal %将pol solution 复制到源中 uvredo vis=$source'_lsb_cont_uvsort_ave' options=chi out=$source'_lsb.pol.out' 五． 成图 set date='merge0203' 1. 将数据从uv空间进行傅里叶变换转化成dirty image invert vis=$source'_usb.pol.out',$source'_lsb.pol.out' map=$source'_cont'$date.i.mp,$source'_cont'$date.q.mp,$source'_cont'$date.u.mp beam=$source'_cont'$date.bm stokes=i,q,u options=mfs line=chan,1,1 robust=2 cell=0.3 imsize=256 2. 修正第三维 puthd in=$source'_cont'$date.i.mp/cdelt3 value=1.0 type=double puthd in=$source'_cont'$date.q.mp/cdelt3 value=1.0 type=double puthd in=$source'_cont'$date.u.mp/cdelt3 value=1.0 type=double 3. clean set clcuti=0.005 %cutoff 一般设置为3-5倍rms。可通过对dirty image成图估计rms clean map=$source'_cont'$date.i.mp, beam=$source'_cont'$date.bm out=$source'_cont'$date.i.clmp niters=1000 gain=0.1 cutoff=$clcuti 4. restore restor model=$source'_cont'$date.i.clmp beam=$source'_cont'$date.bm map=$source'_cont'$date.i.mp out=$source'_cont'$date.i.cvmp 六． 生成偏振文件 set qurms = %Q/U map的rms set irms= %I map的rms impol in=$source'_cont'$date.q.mp,$source'_cont'$date.u.mp,$source'_cont'$date.i.cvmp poli=$source'_cont'$date.poli,$source'_cont'$date.polierr polm=$source'_cont'$date.polm,$source'_cont'$date.polmerr pa=$source'_cont'$date.pa,$source'_cont'$date.paerr sigma=$qurms,$irms sncut=2,5

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SMA偏振数据处理：IDL mir篇（上）

ljh41 2018-9-29 20:58

我最近接触了SMA的偏振数据处理，下面我简要介绍SMA偏振数据处理的流程。SMA的偏振数据处理过程中使用到的软件主要有两个：一个是IDL 的MIR包，主要是进行数据检查，flag数据，passband calibration，band delay fixing, gain calibration, cross-rx gain calibration；另一个是miriad，主要是进行仪器偏振校准（instrumental polarization correction）, 以及成图（invert, clean, restore）等等。本文先介绍使用IDL mir对SMA 偏振数据进行校准的过程。使用IDL mir对SMA 偏振数据处理时，比起对SMA非偏振数据的处理，多了band delay fixing 和cross-receiver gain calibration两个过程。 下一篇文章将介绍使用miriad对数据进行仪器偏振校准和成图的过程。(SMA偏振数据处理过程一直是个黑箱子，其中的奥妙都是通过口口相传和钻研前人的script来领悟的。CfA的Qi Chunhua老师，我的导师的导师张其洲老师和导师邱科平老师都是这方面的专家。) IDL mir 的官方使用手册链接 https://www.cfa.harvard.edu/~cqi/mircook.html ，以及 https://www.cfa.harvard.edu/sma/memos/160-01.pdf 。我就不赘述IDL和MIR的安装过程了。 一． 减少数据大小 我们以G28.34在2017年6月2号这天的观测数据为例。从observation report 里我们得知观测使用到的望远镜有: 2 3 4 5 6 7 8 。用来做偏振校准的望远镜是2和6(在观测calibrator_LR时两个receiver的)。分辨率4角秒左右。视场30角秒左右。使用的基线排列方式（configuration）是subcompact.使用的receiver设置方式是345和400 dual-polarization. 1.首先使用SMARechunker这个命令减小数据大小以防止接下来的步骤处理时内存过满： SMARechunker -i /sma/data/science/mir_data.2017/170602_06:04:31/ -o 170602_rechunk -r 8 相关帮助链接 https://www.cfa.harvard.edu/rtdc/SMAdata/process/rechunk/ 二． 数据检查 在终端打开idl。 1.首先读入数据，我们的数据名为“170602_rechunk”： readdata, dir='170602_rechunk' 2.总览观测信息。输入 select 输出为 All Sources: 3C279_LR 3C279 callisto 1751+096_LR 1751+096 G28.34p1 Neptune 3C454.3_LR % 所有被观测的源。3C279是bandpass calibrator和polarization calibrator, 1751+096是gain calibrator, G28.34是科学源，callisto 和 Neptune是flux calibrator. 3C279_LR是用来做receiver delay 校准的，1751+096_LR用来做cross-rx gain校准。3C454.3也是gain calibrator All Baselines: 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 3-4 3-5 3-6 3-7 3-8 4-5 4-6 4-7 4-8 5-6 5-7 5-8 6-7 6-8 7-8 % 所有基线。 All Recs: 230 345 %SMA 有三个receiver:230, 345, 400. 不知道为什么，但是这个输出不对，实际观测中用到的是345和400两个receiver。 All Bands: c1 s1 s2 s3 s4 %SMA 最新的correlator是SWARM。它把带宽内的频率范围分为四个band。同时用另一个band c1来存储连续谱。 All Sidebands : l u % 下边带和上边带 All Polarization states: Unknown RR RL LR LL LH LV RH RV HR HL HH HV VR VL VH VV % 最新的SMA偏振数据采用的是左旋L和右旋R的干涉。一对基线一共有RR,RL,LR,LL四种干涉状态。 All Integrations: 1-2349 % 每次scan持续几十秒。不同的scan是按时间顺序用integration number编号 。 3.重新生成连续谱 select,/p,/re uti_avgband 4.积分时间小于10s的是ipointing数据，flag掉: result=dat_filter(s_f,'integ lt 10',/reset) flag,/flag 5.检查bandpass calibrator。 select, /reset, /positive, source='3C279', state= %LR 和RL较弱。/re 重新选择。/p 选择未被flag掉的scan。 select, source='-3C279_LR' % 由于select里source option有省略补全功能，所以上一步其实选中了“3C279”和“3C279_LR”两个源。我们使用-source去除对“3C279_LR”这个源的选中。 plot_continuum, color='pol', x='int' % 检查phase随时间的变化趋势是否平滑 plot_spectra, color='band'% 检查谱线是否有坏channel 同样检查3C454.3发现只有少数scan。把3C454.3全部flag掉 select, /p,/re,source=’3C454.3’ flag, /flag 6.检查gain calibrator select, /res, /pos, source='1751+096', state= select, source='-1751+096_LR' plot_continuum, color='pol' 三． 系统温度(Tsys)校正。 1.检查系统温度 select,/res,/pos,band='c1' plot_var % 默认plot Tsys 随时间变化关系 用select, dat_filter和flag命令flag掉异常点。 2.系统温度校正 select,/p,/re apply_tsys 3. 重新生成连续谱 select,/p,/re uti_avgband,/all % 每一步结束都需要重新生成连续谱 四． 特殊校正（跳过该步） 这一步只对2017年少数数据适用。某几个月SMA的驱动程序出了问题导致偏振角错误。 % 300-400 LR, RR, should have added +90d, dataCathcher added -90, thus, add 180 select,/res,/pos,state= result=dat_filter(s_f,'(ant1rx eq 0 and ant2rx eq 1)') uti_phasechange,angle=180 % 400-300 LL, LR, should have added +90d, dataCathcher added -90, thus, add 180 select,/res,/pos,state= result=dat_filter(s_f,'(ant1rx eq 1 and ant2rx eq 0)') uti_phasechange,angle=180 select,/p,/re uti_avgband,/all select,/re,/pos mir_save, '170602_tsys_pha' % 储存 五． bandpass calibration 1.检查bandpass calibrator select,/res,/pos,source= ,state= select,source='-3C279_LR' result=dat_filter(s_f,'(ant1rx eq 0 and ant2rx eq 0)') % 只选择rx 345 plot_spectra,color='sb', ntrim=120 % 画出谱线，边缘120个channel忽略。 可以看出phase不平 2. bandpass校准 select, /p, /re pass_cal_pol, refant=2, smoothing=8,preavg=8, ntrim=120 选择3C279作为bandpass calibrator。输出 name: 3C279_LR passband cal: NO name: 3C279 passband cal: YES name: callisto passband cal: NO name: 1751+096_LR passband cal: NO name: 1751+096 passband cal: NO name: G28.34p1 passband cal: NO name: Neptune passband cal: NO 3. 再检查bandpass calibrator phase已经变平了。band s4略有点noisy. 边缘有坏点，等会儿会去掉。暂时不管。 4. select,/p,/re uti_avgband 六． 修正receiver间的phase delay 和chunk offset 1. 检查delay calibrator select,source='3C279_LR',state= ,/p,/re result=dat_filter(s_f,'ant1rx eq 1 and ant2rx eq 0') plot_spectra,ntrim=120 phase不平。 2. 开始校准 select,/p,/re uti_xdelay,ref='3C279_LR',preavg=8,smooth=8, ntrim=120 select,/p,/re uti_avgband 3. 重新检查delay calibrator phase已经变平了 七． 流量测量(flux measure) 1.存储上一步结果 mir_save,'170602_tsys_pha_bp_bpdelay' 2.rx345 比较稳定，推荐仅使用rx345的RR/LL 数据进行流量测量。选择flux calibrator, bandpass calibrator和gain calibrator： select,/p,/re, band='c1', source= , state= select,source= result=dat_filter(s_f, ' ant1rx eq 0 and ant2rx eq 0 ') 3. 进行流量校正： sma_flux_cal % 选流量大的那个flux calibrator作校准 4. 测量流量 flux_measure 输出 Scalar Average or Vector Average ? : S % 选标量相加，因为phase没被校准过。 现在我们知道流量了。 八． gain calibration 1. 恢复未测量流量的数据 mir_restore,'170602_tsys_pha_bp_bpdelay' 2. 检查gain calibrator select,source= ,/res,/pos,state='LL' plot_continuum, x='int' phase 不平坦 3. 进行gain calibration select,/p,/re gain_cal_pol,refant=2,x='hours',/preave, smoothing=0.3 输入刚刚测量的流量 name: 3C279_LR gain code: NO flux (Jy): *************** name: 3C279 gain code: YES flux (Jy): 7.0999999 name: callisto gain code: NO flux (Jy): *************** name: 1751+096_LR gain code: NO flux (Jy): *************** name: 1751+096 gain code: YES flux (Jy): 1.4000000 name: G28.34p1 gain code: NO flux (Jy): *************** name: Neptune gain code: NO flux (Jy): *************** % 为什么要对bandpass calibrator 3C279做gain calibration呢。因为之后需要使用3C279做instrumental polarization calibration. select,/p,/re uti_avgband 4. 再检查gain calibrator phase 随时间变化平坦 九． cross-rx gain calibration 1. 检查cross-rx select,source= ,/res,/pos,state='RR' result=dat_filter(s_f,'ant1rx eq 0 and ant2rx eq 1') %rx345*rx400 plot_continuum,y='pha',frames=6 2. 进行cross-rx calibration select,/res,/pos uti_xgain,x='hours',/preavg, /connect name: 3C279_LR gain code: YES flux (Jy): *************** name: 3C279 gain code: NO flux (Jy): 7.0999999 name: callisto gain code: NO flux (Jy): *************** name: 1751+096_LR gain code: YES flux (Jy): *************** name: 1751+096 gain code: NO flux (Jy): 1.4000000 name: G28.34p1 gain code: NO flux (Jy): *************** name: Neptune gain code: NO flux (Jy): *************** 3. 检查cross-rx 十． 将数据输出成可输入miriad的格式 idl2miriad,dir='3C279_usb',source='3C279',sideband='u',/cont,polar=1 idl2miriad,dir='3C279_lsb',source='3C279',sideband='l',/cont,polar=1 idl2miriad,dir='G28_usb',source='G28.34p1',sideband='u',polar=1 idl2miriad,dir='G28_lsb',source='G28.34p1',sideband='l',polar=1

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30亿年前火星含水量超地球，如今滴水不剩的原因

热度 3 杨学祥 2018-3-29 18:34

30亿年前火星含水量超地球，如今滴水不剩，科学家找出幕后黑手 30亿年前火星含水量超地球，如今滴水不剩，科学家找出幕后黑手 语音播报 缩小字体 放大字体 微博 微信 分享 宇宙浩瀚无际，目前我们所能探测到的范围约是90亿光年，还不到整个宇宙的1%。在宇宙中，存在海洋的星球多的数不胜数。但其中也有很多海洋在星球上翻腾了几十亿年，还是抵不过某些客观因素的影响，最后都干涸了。 火星便是典型的例子，据分析，约在30亿年前，火星上曾存在着一片面积比北冰洋都要大的海洋。海洋面积约占星体面积的五分之四。但是，如今我们已经无法再找到火星上这片海洋的痕迹，到底是什么原因造成了火星表面海洋大面积流失呢？ NASA首席科学家兼天体生物学家迈克尔·迈耶曾称此为宇宙内巨大谜团之一。为了解开这一谜团，他与团队的工作人员一起对火星表面海洋消失背后的原因展开了研究。 经过一系列研究，迈克尔·迈耶初步得出结论，可能是陨石或者是小行星的撞击使火星上的海洋消失了。对此迈耶解释到，太空陨石或是小行星的撞击虽然不足以摧毁整个星球，但是足以撕裂星球上的大气层以及破坏星球的环境。 此外，迈耶还考虑到，也有可能是彗星突然光临火星，从而给火星带来了这场浩大的灾难。迈耶曾用一句话来总结他对彗星的看法：彗星能给予你的帮助，日后，它也可以全部带走。这与我国古代所流传的“水能载舟，亦能覆舟”的说法意思相似。 从迈耶的观点来看，数亿年前，彗星曾给火星带来了初始水资源，如今，彗星同样可以火星上的水资源全都带走。那么，彗星也有可能是造成火星海洋大面积流失的罪魁祸首 随着研究的深入，迈耶将目光投向了太阳风，他认为火星海洋大面积消失或许与太阳风存在着千丝万缕的联系。 我们知道，太阳本身便是一颗炽热的星体。同时，太阳能够不断地将自身炽热的粒子喷给其他星球，例如喷给地球和火星。同样是受到太阳辐射粒子的影响，为什么火星上的海洋消失了，而地球上的海洋如今依旧安然无恙呢？ 科学家指出，这主要与星球的磁场有关。地球周围充满磁场，而火星周围几乎没有磁场。没有磁场的阻隔，星球便十分容易会受到太阳风的轰击。太阳风往往能够分离星球表面的水分，同时还能将星球上的水分推往太空。 以上便是关于火星上海洋消失原因的主要猜测，而到底哪种原因才是造成火星上海洋大面积消失的根本原因，我们目前尚不可知。要想彻底揭开这一谜团，还需进行进一步探索。 http://t.cj.sina.com.cn/articles/view/6372110162/17bceaf52001004utr?cre=sinapcmod=gloc=5r=0doct=0rfunc=16tj=none 太阳为什么吹干火星表面的水？ 太阳本身便是一颗炽热的星体。同时，太阳能够不断地将自身炽热的粒子喷给其他星球，例如喷给地球和火星。同样是受到太阳辐射粒子的影响，为什么火星上的海洋消失了，而地球上的海洋如今依旧安然无恙呢？ 科学家指出，这主要与星球的磁场有关。地球周围充满磁场，而火星周围几乎没有磁场。没有磁场的阻隔，星球便十分容易会受到太阳风的轰击。太阳风往往能够分离星球表面的水分，同时还能将星球上的水分推往太空。 我们的研究表明，行星轨道偏心率的大小也是火星表面水消失的原因之一： 类比于彗星质量的消失，我们可以模拟出行星大气的消失过程。当轨道偏心率较大的行星向太阳靠近时，太阳风和太阳辐射将一部分大气物质吹走，形成背光的“气尾”；当行星向离开太阳的方向运动时，“气尾”收缩。行星每靠近太阳一次，就失掉相当大数量的大气质量。这是近日行星原始大气完全丧失殆尽的原因，也是水星和火星的大气非常稀薄的原因。因为在近日行星中，水星与火星的轨道偏心率最大，分别为 0.206 和 0.093 ；而地球的偏心率较小，为 0.017 ，金星的偏心率更小，为 0.007 。显然，近日行星的大气密度与其轨道偏心率成反比。类比与彗星的大气散失，就可以解释为什么近日行星中轨道偏心率大的行星大气散失的比较多，大气非常稀薄 。 火星的轨道偏心率最大，为 0.093 ；而地球的偏心率较小，为 0.017 。这是地球存在浓密的大气和水，火星大气稀薄和缺少水的根本原因。 抢救文献：专家观点仅仅是某专业的观点——大气的气尾（重发） 已有 2137 次阅读 2011-4-1 13:52 这是2004年发表的博客，已被有些网站删除，转发至此，以备引用，尚有网站可证明。 透过专家看世界：专家观点仅仅是某专业的观点 杨学祥 摘 要：太阳风不仅使彗星产生彗尾和地磁场产生磁尾，而且使行星产生“气尾”。彗星的物质损失和行星的大气损失同样起源于太阳风的作用。由于地球磁场可以使地球大气免受太阳风的直接轰击，因而地磁场对地球大气有保护作用。就行星大气散失速度的变化快慢而言，地磁场的强度变化和地球轨道偏心率的变化是至关重要的。地磁场减弱可导致太阳风侵袭地表和大气逃逸。这对生物而言，无疑是一场灾难。对自然界，全球 5 摄氏度的平均温差，可导致冰期与间冰期的更迭；对于局部地区昼夜温差而言， 5 摄氏度的变化人们习以为常。忽视局部变化与全球变化的区别，实质是忽略了能量量级的区别：全球平均温度升高 5 度与局部地区平均温度升高 5 度所需能量是不可比拟的。 关键词：地磁反向，太阳风，彗尾，磁尾，气尾，地球轨道 瞎子摸象的寓言人人皆知。对于未知领域，人们的研究方法并不比瞎子摸象强多少：不同的专家以不同专业的知识观察同一事物的不同侧面，片面性在所难免。综合不同专家的全部观点，去粗取精，去伪存真，由此及彼，由表及里，才能得到一个真实的事物全貌。这也是兼听则明，偏信则暗的道理。 1． 中国地震局专家认为地磁倒转对人类危害不大 4 月 21 日，北京科技报发表了《科学家担心南北极磁极倒转》一文，引述了国外专家的研究成果，提出如果南北磁极倒转将给地球生物带来巨大灾难。近日本报记者专程走访了中国地震局有关专家，他们却表达了截然不同的观点。 　　美国《科学》杂志一篇最新的文章提出：最近 150 年来，地球南北极所产生的磁场，正持续地急剧衰减，如果以这种速率发展下去，地磁场将在下个千年的某个时期彻底消失。 　　假如地球的磁场真的消失意味着什么？其对地球的影响绝不仅仅是指南针不能指南那样简单。一些外国科学家们严肃地指出：如果地球失去了地磁保护伞，高能宇宙粒子和太阳粒子将毁坏人造卫星，与人类息息相关的事物将暴露在致命的宇宙辐射之下。 　　所幸更多的专家认为地磁场并不会真正消失，地球磁场的衰减只是地球南北两个磁极倒转中的过渡而已。有专家指出，在过去的 5 亿年中，地球发生过数百次这种所谓的地磁极性倒转。你也许会问：在由陆地和海洋组成的地球表面，怎么会有磁场？如果在下个千年遇到了磁场倒转，人类真的会有大劫难吗？ 　　中国地震局地球物理研究所地磁教研室副主任詹志佳研究员指出： 1900 年到 2000 年的一百年间，地球南北极的磁场一直在衰减。 2000 年后的趋势，表面上看起来是可以预测。但前百年的下降曲线并不是直线，下降的速率也并不只一个，时快时慢。自然也存在曲线探底后，在三年五年以后慢慢上升的可能。现在计算机可以用一些模型来模拟磁场变化。有些假设对过去的情况是成立的，对以后是否成立有待研究。《科学》杂志上的结论也只是基于历史经验和现在电脑模拟研究后的推测。 　　地球磁场倒转究竟会给人类的生活和周围的环境带来怎样的影响？“上次地磁倒转是百万年前的事，所以没有历史记载。但从生物磁学上分析，生物在磁场中要受到磁场的约束。一些实验表明，磁场的强弱对某些生物的行为是有影响的。有些专家做过统计，地球磁场改变对心脏病有影响。地磁场变化期间，部分病人会有些烦躁。由此推测，地磁场倒转时，地磁的剧烈变化还是对人类有一定影响。”詹研究员如此解释。 　　詹研究员说：“生物学家研究发现，可以远距离精确飞行的信鸽是靠地磁来辨别方向的，如果地磁场发生变动，一定会对其飞行路线有干扰。” 　　他同时强调：“即使地磁发生倒转，也不可能出现灾难性的后果，不会发生人类不能生存这样的现象。现在宇航员已经置身地磁场外仍然活得很好，虽然他们受过专门的训练，但说明一个事实，人类在经过一定训练，脱离地磁场也一定可以生存。” 地磁场倒转后，其强度又是否会发生变化呢？詹研究员告诉记者：地磁的强度会有一定的变化，但没有必要担心，因为整个地球磁场是一个弱磁场，现在地表的磁场平均强度只有 1 高斯。一般地区又往往只有 0.5 -0.6 高斯。比如北京地区的地磁辐射就只有 0.55 高斯。而在一个普通磁铁旁边的辐射都有几个或几百高斯，电子加速器边的辐射是几兆高斯，甚至更强。当一个磁铁放在我们身边，也不觉得怎样。即使我们在辐射很大的加速器旁边，也没有明显感觉。所以地磁场这个弱磁场的变化不会给我们的生活带来大影响 。 地磁强度的变动对人类本身的直接影响如上述所言，但其间接影响却远远出乎人们的意料。太阳风侵袭增强和地球大气逃逸增多是不能忽视的问题。 2． 彗星的质量如何逐渐消失？ 彗星的轨道是扁长椭圆形、抛物线乃至双曲线。显然，沿抛物线或双曲线轨道运动的彗星是非周期彗星，它们会一去不返、逃离太阳系。椭圆轨道偏心率很大的彗星，其公转周期也很长，要几百年乃至几万年才回归太阳系一次，在人类文明史中只有短周期的彗星（公转周期小于 200 年）才被多次观测到。 肉眼看见的亮彗星，可从形态特征上分为三部分：彗核、彗发、彗尾。彗星头部（彗头）中央的亮点称为彗核。彗发是彗核周围延展相当大范围的朦胧大气。彗尾是从彗头往背向太阳方向延伸很长的淡淡光带。一颗彗星在绕太阳公转中，其亮度和形态随它离太阳远近（日心距）而变化。当彗星离太阳很远时（大于 4 天文单位），只是很暗的星点状，这主要是赤裸的彗核，或许还有未很好发育的彗发。随着彗星走近太阳，亮度增强，到离太阳约 3 天文单位时，彗发开始发展，更近太阳时，彗发变大变亮。到离太阳约 1.5 天文单位时，彗发的半径可达 10 一 100 万公里。再近太阳时彗发略变小些。彗星过近日点后，随着它远离太阳，彗发也逐渐变小到消失。彗星从远处走到离太阳约 2 天文单位时，开始生出彗尾。随着彗星走近太阳，彗尾变长变亮。彗星过近日点后，随着远离太阳，彗尾逐渐减小到消失。彗尾最长时达上亿公里，个别彗星的彗尾长达 3 亿 2 千万公里，超过太阳到火星的距离。 究竟彗尾是怎样形成呢？ 17 世纪时，牛顿认为彗尾是由于光的斥力作用，即太阳辐射压力。后来发现太阳风是彗星产生彗尾的主要作用力。所谓太阳风就是太阳向外喷射出的高能粒子流，太阳风的平均速度是每秒 300 ～ 500 千米，对彗星造成强大的推斥力。太阳辐射及太阳风就是促成彗尾形成的两股原动力，所以彗尾要在彗星接近太阳时才出现，彗尾的方向永远背向太阳。当轨道偏心率极大的彗星向太阳靠近时，太阳风和太阳辐射将彗发物质吹走，形成背光的彗尾；当彗星向离开太阳的方向运动时，彗发和彗尾收缩。彗星每靠近太阳一次，就失掉相当大数量的质量，相当于彗星质量的 0.1% 到 1% 。显而易见，短周期彗星的生命时期是短暂的。彗核表面物质在接近太阳时不断转变为彗发和彗尾，被太阳风吹散到太空 。 3． 行星的大气是如何消失的？ 类比于彗星质量的消失，我们可以模拟出行星大气的消失过程。当轨道偏心率较大的行星向太阳靠近时，太阳风和太阳辐射将一部分大气物质吹走，形成背光的“气尾”；当行星向离开太阳的方向运动时，“气尾”收缩。行星每靠近太阳一次，就失掉相当大数量的大气质量。这是近日行星原始大气完全丧失殆尽的原因，也是水星和火星的大气非常稀薄的原因。因为在近日行星中，水星与火星的轨道偏心率最大，分别为 0.206 和 0.093 ；而地球的偏心率较小，为 0.017 ，金星的偏心率更小，为 0.007 。显然，近日行星的大气密度与其轨道偏心率成反比。类比与彗星的大气散失，就可以解释为什么近日行星中轨道偏心率大的行星大气散失的比较多，大气非常稀薄 。 原苏联“福波斯” 2 号探测器发现，在火星黑夜的一侧现在仍有大量氧气向宇宙流失 。这一事实证明了火星背光气尾的存在。由以上推理可知，公转轨道偏心率很大的火星向太阳靠近的时候，背光“气尾”变长且质量损失变大；远离太阳的时候，背光“气尾”变短且质量损失减少。 行星的轨道偏心率不是固定不变的。例如，地球的轨道偏心率有 10 万年的变化周期，最大值为 0.0607 ，最小值为 0.0005 。因此，在轨道偏心率最大时，地球大气散失较多，空气稀薄使保温性变差，因而使降温幅度变得更大，这就使地球气候的近 10 万年变化周期表现得尤为明显。这意味着地球大气的密度随地球轨道偏心率变大而变小，由此产生的氧气和臭氧的减少或消失可引发大规模的生物灭绝。 火星探测发现的过氧化氢表明太阳风的直接轰击可破坏臭氧。美国空间科学研究所的科学家们在火星大气层中第一次发现了过氧化氢。科学家指出，这种化合物有剧毒，几乎可以导致任何生物死亡，也许这就是造成火星大气及其表面没有任何生命迹象的原因。科学家指出，过氧化氢在火星大气中的含量并不大，大概相当于地球大气中臭氧的含量。但是，过氧化氢却是造成火星大气充满二氧化碳和一氧化碳的最主要原因。如果没有过氧化氢的话，火星大气中应该有至少 10% 的氧气 。 4． 行星磁尾的形成和作用 地球有相当强烈的磁场，研究地球磁场的结果表明，围绕地球存在着一个地磁场，磁力线就从一极出发通向另一极，磁针在地面上任何一点所指的方向，就是磁针所在地方那个地点的磁力线方向。地球磁场受太阳风的强烈影响。太阳风是一种由太阳发出的高能带电粒子流。因为这些微粒带电，故太阳风具有磁场。太阳风磁场对地球磁场产生一种作用，好像要把地球磁场从地球上吹走似的。在地球的向日面，地球磁场被压缩，磁层顶到地心大约有 10 个地球半径的距离。在地球的背日面，地球的磁场形成了一个磁尾。在该方向 25 个地球半径的地方仍可测到地球磁场。磁尾的长度大概绵延 40 个地球半径左右。磁尾北部的磁力线指向地球，磁尾南部的磁力线则背向地球。磁尾内这两种磁性完全相反的部分之间的界面称为中性面，中性面上的磁场强度几乎是微乎其微。 这样看来，太阳风不仅使彗星产生彗尾和地磁场产生磁尾，而且使行星产生“气尾”。彗星的物质损失和行星的大气损失同样起源于太阳风的作用。由于地球磁场可以使地球大气免受太阳风的直接轰击，因而地磁场对地球大气有保护作用 。就行星大气散失速度的变化快慢而言，地磁场的强度变化和地球轨道偏心率的变化是至关重要的 。地磁场减弱可导致太阳风侵袭地表和大气逃逸。这对生物而言，无疑是一场灾难。 对自然界，全球 5 摄氏度的平均温差，可导致冰期与间冰期的更迭；对于局部地区昼夜温差而言， 5 摄氏度的变化人们习以为常。忽视局部变化与全球变化的区别，实质是忽略了能量量级的区别：全球平均温度升高 5 度与局部地区平均温度升高 5 度所需能量是不可比拟的。 现在地表的磁场平均强度只有 1 高斯。一般地区又往往只有 0.5 -0.6 高斯。比如北京地区的地磁辐射就只有 0.55 高斯。而在一个普通磁铁旁边的辐射都有几个或几百高斯，电子加速器边的辐射是几兆高斯，甚至更强 。但是，人们可以制造出辐射为几兆高斯的电子加速器，却不能轻易地复制出平均强度只有 1 高斯的地球磁场。两者所需的能量是不可比拟的。人类不可能复制出一个适于人类生存的地球，这正是生态环境保护的全部意义。 美国“机遇”号火星车的最新探测结果显示，现在干燥寒冷的火星，历史上也许有过一番海涛拍岸的景象，火星表面过去可能部分为咸海所覆盖。如此浩翰的大海现在究竟在哪里？这一番“沧海桑田”的变化原因何在？连日来，日本科学家不断对此发表看法 。火星有一个比地球弱得多的磁场，火星磁场减弱是不是沧海巨变的原因呢？ 参考文献 杨冬红，杨学祥，刘财。 2004 年 12 月 26 日印尼地震海啸与全球低温。地球物理学进展。 2006 ， 21 （ 3 ）： 1023-1027 透过专家看世界：专家观点仅仅是某专业的观点 作　者： 杨学祥 　　上传日期：2004-7-26 http://www.envir.gov.cn/forum/20043755.htm http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-428706.html

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请教：内部磁场强劲而外部测不出的永磁有吗？

热度 6 kiwaho 2017-12-15 11:12

将钕铁硼磁性材料坯件放到环形螺线圈内，通以强大电流充磁，能否制成内部磁场强劲，而外部测不出来的永磁体吗？理论上磁场只存在于环形线圈内部，外部为零，这样制成的永磁也无南极北极。 能搞到手把玩的磁铁，都能用铁钉感觉其磁力，估计都不是这样充磁制造出来的。喇叭磁铁模样有点像我要的，但磁力外漏，而我一直想找一个 霸气不侧漏 的甜甜圈形状的永磁体。 再请教一个问题：若真能用这个办法制出这样的永磁，充磁完毕取出来后，再反过来装回去。那么按原电流方向通电，永磁内部磁场就会与线圈施加磁场相反而打架，永磁环会在线圈里面旋转吗？或者保持静止，但自动消磁并按新方向充磁？ 若有扭矩，就可做最简单直流无刷电动机。 显然仍用螺线环形圈无法做电机，因为扭矩被圈闭在线圈内部，无法耦合到外部负载。 把永磁环固定到飞轮盘上，盘心开洞，让有刚度且无法转动的导线穿心，电流方向使得感生磁场与永磁环相反，且感生磁场达不到给永磁环消磁的强度。整个配置如下图示意（转子只能通过外缘轴承输出扭矩，未画出）。 这不就是最简单无刷电机吗？ 常识：磁力线相反会互斥。但我还是吃不准环形磁力线互斥，到底能否产生扭矩。 最近看到讨论最简电动机的一些文章。原来这个逆天的电机交直流电通用，还 三无 ：无磁铁、无绕组、无刷！就一根能通电的轴和滚珠轴承！谷歌竟能找出很多论文探讨其原理。下图摘自有关网文。 目前学界尚未有普遍接受的解释，有热力学观点，也有电磁学观点，五花八门缤纷呈现，这场理论混战仍在继续。感觉西方大牛级专家的解释值得商榷。如果我前面的问题得到肯定答案，这个滚珠轴承电动机，或可能因为中心导体轴被大电流临场抗磁磁化，而被感生磁场推着转。 注意 ：虽然滚珠轴承最简电机能转动，但毫无价值，因为电源要以短路方式供给大电流，时间久了就发烫冒烟。而改用我的方案做最简电机就可避免短路，但要一个永磁环。 欢迎专家解答，谢谢！ 参考文献： 1、Ball-Bearing Motor http://www.physics.princeton.edu/~mcdonald/examples/motor.pdf 2、The Ball-Bearing electricmotor http://www.electricstuff.co.uk/bbmotor.html 3、Video：A strange electric motor https://www.youtube.com/watch?v=i7LOF1GZpdo

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电场 、磁场与电子的太子弦模型：电子象一朵棉花

tyctyc 2017-12-10 12:51

a是电子结构示意图 b是太子结构示意图 a是电子结构示意图，中心是希格斯粒子， 特征半径 r 0 外面是太子。太子的每一组弦是正反两种弦构成，当正弦向外面时是负电荷（电子）；当反弦向外面时是正电荷（正电子）。弦从外向内被压缩，正弦反弦都产生变形，产生了中心对称从内到外的梯度，这就是标量场。从前面已知太子标量体密度分布是： ρ = ρ 0 +k/(r 3 ) 某方向的标量线密度分布是： ρ = ρ 0 +k/r ， 这是非线性标量场。 基础力与弦的变形成正比: f=k/r 加上弦的正反时变为矢量: f + =k/r + ， f - =k/r - 其差值才是静电场力： f= k/r + - k/r - 令 Δ r=r + - r - , ，正是 Δ r 不为零才能形成电场,同时因为 Δ r 是非常小的固定值，才有： r=r + =r - ，最后得出： f= k/(r 2 ) 这就是静电场力的公式， 静电场 存在于电荷的特征半径 r 0 之外。 电场：电场是电荷的太子弦的梯度正应变，当正弦向外面时电场的力线指向负电荷，当反弦向外面时电场的力线指向正电荷（与前面方向相反）。(虽然静止电子附近有静止的切应变，但该切应变类似于光子的H偏振不是磁场)。 磁场：磁场是电子(电荷)运动时太子弦产生的动态梯度切应变，该动态梯度切应变是许多以电子前进方向为轴心的同心园环，所以磁场是没有起点终点的，这也是不存在磁单极子的最合理解释。 电子是有限定域的小云团，你探测的灵敏度高(能量小) 测到的电子大，反之，你探测的灵敏度低(能量大) 测到的电子小。电子的电场、磁场能到达的区域是电子的太子的扩展范围(电子的外半径)，与主流认为的电场、磁场无限非定域不同。从上面分析知道 电子可以很大但是有限 的 。 现在才能来讲电荷是什么，电荷是一个与速度无关的不变量，电荷是这一团中心对称梯度太子弦的表征，在三维空间中是一个球，其二维截面是园，用一个参数来表示就是环绕一周的相角，不论速度高低都是360度。电荷是不可分的整体。不存在分数电荷，从来没有实验证明有自由分数电荷。 从理论上讲电子的静电场有多远电子就有多大，但现实中受测量精度、灵敏度影响，在固体的原子中人们能测量的电子半径在0.01nm--1nm左右。 在气体的原子中人们能测量的电子 半径 在1-2nm左右。 在真空中测自由电子 半径 可能到100nm-1000nm左右，因此测真空中单电子的磁场是一个很有意义的实验，能测出一个脉冲磁场，脉冲宽度与电子速度成反比（洛伦兹收缩）。 这里建议一个新光电效应实验可以证明电子大于100nm：实验装置见下图： L是紫外光源，A是光阴极，B是网状栅极，e是光电子，F是阳极，C、D、E是SQUID超导磁强计探头。 V G 是遏止电压，AB是加速区，当 V G0 ，阳极才能收到电子回路中才有电流。有几种方法可测量BF区电子的位置，同时测量C、D、E的磁场变化，就能够证明运动电子中心前面远处是否有电子产生的磁场。这是一个重要实验。 在 t 1 刻时光源L向A发射脉冲光子，产生脉冲光电子在AB区加速，光电子在 t 2 时刻到达栅极B，光电子在BF区匀速前进，在 t 3 时刻到达阳极F，从时间t 3 -t 2 可以计算出光电子脉冲在BF间的位置，与C、D、E的磁场变化比较就够证明运动电子中心前面远处是否有电子产生的磁场。最终用单电子测量才最佳。 还应当调整AB间电压使光电子刚好不能到达阳极F，此时环路AFA无电流，按经典电磁理论在BF区没有磁场，但是C点的SQUID超导磁强计探头能测量到磁场脉冲。 我前面 讲过电子运动轨迹是圆柱螺旋线，在这里光电子是在BF区作螺旋运动，这种方法仍然能够确定光电子在BF区的水平方向(Z轴方向)的投影位置。本实验中如果在BF区的X、Y、Z方向都装上SQUID超导磁强计探头，因为SQUID超导磁强计能测量磁场方向，本实验还能够证明电子是否作圆柱螺旋运动。

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逗比博士倒水进仪器竟发明悬浮术，又靠捡垃圾、撕胶带拿下了诺奖

热度 3 beckzl 2017-3-17 20:12

石墨烯，可能是近两年存在感最高、刷屏次数最多的一种新材料。 它不过是由单层碳原子组成的特殊薄膜，但却在强度、导电性、导热性、光学性能上超越了几乎所有的已知材料。 石墨烯 搭载锂电池的电动车目前最快也要一个多小时才能充满，若是用上石墨烯电池只需要短短几秒钟。 还有石墨烯复合材料、石墨烯芯片、石墨烯显示屏等等，每一种都将颠覆我们的认知。 石墨烯因此被称作 “材料之王” ，也是21世纪最有价值的发现之一。 自被发现以来，石墨烯的前景一片大好，短短2年市场规模就翻了一倍，极有可能掀起一股产业大革命。 石墨烯市场规模（单位：百万美元） 然而发现石墨烯的天才33岁时H因子只有1，除了苦逼之外他剩下就只有逗逼。 他先是违规把水倒进能产生超强磁场的仪器里，发现了让物体悬浮的方法，一举拿下了 搞笑诺贝尔奖。 后来他又研究石墨薄膜，别人都在用高精度抛光机研磨，费心费力都做不出合格的样品。 他却从别人的垃圾桶里捡回沾有石墨的废弃胶带，反复观察研究，竟然用胶布造出了终极材料 石墨烯 。 石墨烯碎片 他靠石墨烯再次登上领奖台，成为了2010年的 真·诺贝尔物理学奖 得主。 从发了5篇论文只有2次引用的科研渣，蜕变成有史以来第一个 “双料诺奖” 得主。 … 安德烈·海姆 的一生如果拍成电影大概会是一部狗血励志喜剧。 父母都是德裔工程师，他生于苏联，拿到了荷兰国籍，又在英国和丹麦工作。 这般离奇复杂的身世不仅给他的学习生涯带来了很大的麻烦。 他拿下诺奖之后，每个国家都想沾他的光，从这点上看他可能是最有争议的一位诺奖得主。 安德烈·海姆 16岁时，安德烈中学毕业，所有科目几乎都拿到了满分，因此获得了学校的颁发的金牌。 那时候他是全校学生嫉妒的对象，谁叫人家拥有德国贵族血统呢，连他奶奶都是搞科研的。 父母看他成绩优秀建议他报考苏联最好的大学，也就是在莫斯科的那几所名牌学校。 安德烈的理科都不错，尤其是数学，但考虑到就业的问题，他最终选择报考莫斯科工程物理研究院的物理系。 可是入学考试异常的困难，就连最擅长的数学安德烈也仅仅拿到了一个及格分。 接连考了两年都落榜了，他感觉非常挫败，甚至一度怀疑自己是不是报了假学校。 悲痛中他注意到和他一个考场的人成绩全都很差，能及格都算是厉害的了。 但奇怪的是，这些难友们要么是犹太人要么是顶着明显的外国名字，别的考场则是清一色苏联本地人。 很明显，学校有特殊的种族政策，本地人和外裔做的是两套难度不同的题目。 大概是因为学校担心这些外裔参与到机密项目，将来会离开苏维埃的怀抱。 知道真相后安德烈有些绝望，但是他还没有放弃，反正都已经落榜了，不如去更好的学校碰碰运气吧。 结果，安德烈竟然轻松地通过了入学考试，反而考上了更著名的莫斯科物理技术学院。 一下子高了两个档次，安德烈这经历估计也没谁了。 莫斯科物理技术学院 在莫斯科物理技术学院，安德烈安安稳稳充分地展示着贵族后裔的聪明才智。 一路读到了博士，虽说成绩一直都不错，但也没有什么突出的贡献，还拿到一个烂课题。 安德烈的研究方向是“通过螺旋共振方法研究金属中传输松弛的机制”，相关的研究早在十年前就已经没落了。 他为了完成学位，发表了5篇论文，这些文章一共只被引用了两次，还都是安德烈自己引用的。 年近30，没有任何能拿得出的成就，安德烈就像是一个在混日子的博士。 毕业后顺利的在苏联科学院下属的一家研究所找到了一份临时工，继续混着。 一次偶然的机会，安德烈走狗屎运获得了一次到英国皇家学会访问半年的机会。 结果他来到汉诺丁大学，在实验室里捡起了“垃圾”，专门研究别人废弃了几年的样品。 捡垃圾的经历让安德烈感到十分开心，加上那时苏联动荡的政局，他决定跟社会主义告别了。 之后安德烈在荷兰找到了一份副教授的工作，他喜出望外，迫不及待地开始作死。 当时他们学校最大的实验优势就是能制造出20特斯拉的超强磁场。 目前人类能制造的最强磁场约为100特斯拉，是地球磁场的200万倍，在当时20特斯拉的磁场在欧洲算是数一数二的强磁场了。 但是，这个庞然大物十分费电，每次的运行时间撑死也就几个小时。 所以安德烈总是会抓住机会好好地折腾一番，这次， 他往磁铁里倒了些水！ 安德烈的行为已经不能用违规形容了，简直就是搞事，这么大个用电器倒水进去，有点什么差池他可能要重新拥抱社会主义了。 但结果非常意外，这些水非但没有流得到处都是，反而全部聚集在中间的一处。 他和另一个访问学者就这样玩了一个多小时，时不时用木棍搅着玩，还加大了磁场强度，最后在强磁场下水竟然缓缓浮空了！ 安德烈赶忙叫来其他同事围观这个大发现，还不忘辩解一下自己可能是麒麟臂发作了才往里面倒水的。 其实安德烈明白，水在磁场中会产生逆磁效应，自身产生一个与外磁场相反的微弱磁场。 但没想到水这么弱的逆磁效应都能抵抗重力，于是他迫不及待地想验证其他东西。 这次，他没有再做倒水这么危险的事了，而是扔了一只青蛙进去。 那一刻，这只青蛙体验到了前所未有的奇妙感觉，飘飘然不可名状。 安德烈随着悬浮青蛙的走红而渐渐有了点名气。 很快就有评委会打电话找到安德烈，称要颁奖给他，吓了他一大跳。 后来才发现只是搞笑诺贝尔奖，结果他竟更加开心，因为再没有其他奖比这个更适合他的气质了。 安德烈出席搞笑诺奖颁奖仪式 既然瞎玩也能搞出惊艳的成果，那为何不抽一点时间出来专门瞎玩呢？ 于是他和他的博士生开始尝试花一点时间尝试那些奇奇怪怪的课题。 当时正好碰上了一个大新闻，有科学家用电子显微镜观察壁虎的脚掌终于揭开了爬墙之谜。 原来壁虎爬墙并不是靠脚掌的吸力，而是分子间的作用力。 壁虎脚掌 壁虎脚掌上长有无数毛状物体，每根毛上又拥有上千根极细的纳米级绒毛。 这些数量众多的绒毛在任何地形都可以保证足够的接触面积，靠着 范德华力 抓住墙壁。 范德华力是一种分子与分子间的弱相互作用力，同种物质分子间与不同物质的分子间都存在范德华力。 壁虎脚掌的微观结构 安德烈从壁虎的脚掌得到灵感，研制了一种仿生胶带，以超微小的毛状结构产生黏性。 理论上可以在任何表面上使用，且重复使用也不会降低黏性。 不过因为材料的性能关系，并没有壁虎的脚掌那么坚挺，多次使用后黏性会降低。 但也足以将蜘蛛侠送上天花板搞个大新闻了。 安德烈自从玩起了胶带之后，灵感源源不断。 这次他打算研究石墨薄膜，买了一块高定向裂解石墨，让一个新来的 中国博士生 姜达将它制成薄膜。 高定向裂解石墨是一种人造石墨，与天然石墨相比更容易逐层裂解，每层原子之间靠较弱的范德华力吸引。 高定向裂解石墨 为了方便他操作，还允许姜达使用一台先进的高精度抛光机，让他用最传统的方法把石墨研磨成只有几十层薄膜。 三周后，姜达拿着样品来见安德烈，称他已经尽力磨到了极限厚度了。 结果安德烈用显微镜观察样品，发现这些石墨碎片仍有10微米厚，足足有上千层。 他质问姜达：“你能不能磨得再薄一些？” 姜达 不料姜达说他已经用尽了原来的材料，需要另一块高定向裂解石墨，其售价要差不多2000人民币。 安德烈自然是很不愉快，怒斥了他一顿，结果初来英国的博士生淡淡地说了句，翻译过来大概是： “You can you up, no can no bb.” 两人不欢而散，没办法，事已至此，安德烈只好自己尝试着去做了。 当时他们实验室有个习惯，会用胶布先粘掉石墨表面的一层，去除表面的不平整，再用显微镜观察平整的石墨表面。 他随手拿起了身旁熟悉的胶带，意味深长地端详着它。 别人都在自己的实验室里没日没夜地磨，可安德烈却决定去“捡垃圾”。 他从别人实验室的垃圾桶里找来了一段沾有石墨的废弃胶带，把它放在显微镜底下观察。 惊喜地发现这上面残留的石墨碎片竟然只有十几层厚，比用抛光机研磨出来的薄多了！ 胶带上的石墨碎片 明明每个人都在用胶布处理石墨样品，却从来没有人观察过撕掉的胶带上有什么。 这些用胶布撕出来的石墨虽然离单原子层的石墨烯还有很远，但这足以让安德烈发现石墨薄膜的惊人特性。 在整个实验室的努力下，安德烈得到了令人兴奋的单原子层石墨，也就是 石墨烯 。 虽然当时对石墨烯的了解并不充分，撕胶带的方法也不能用于工业生产，仅仅是打破了学界对石墨烯不能稳定存在的错误预言。 单原子层的石墨烯中，碳原子呈六边形排布 连他们几经修改的论文，都被Nature和Science期刊以不够劲爆为由多次拒绝。 当然，后来石墨烯的特性逐渐被发现：强度是钢材的百倍，常温导电导热性能称霸材料界等等，不胜枚举。 也发明了很多更高效的石墨烯生产方法，除了机械剥离法之外，还有氧化还原法、碳化硅外延法等。 石墨烯 很快真·诺奖就自己找上门来了，但安德烈根本没想过这件事，颁奖前的那一晚，他表示自己睡得很香。 历史上第一个“双料诺奖”得主诞生了，这并不比拿上两次真诺奖简单。 安德烈在诺奖颁奖典礼上 至于那个中国博士生姜达，其实很无辜，当初他没能磨出合格的石墨薄膜并不是他的错。 是因为安德烈给错了他材料！误把高密度石墨当高定向裂解石墨给了他，能磨得薄就怪了。 不过安德烈还是得感谢姜达，要不是他的研磨失败，可能自己不会想到用胶带的神来之笔。 纵观安德烈的学术生涯，看似随意却并不简单，他早年吃过导师烂课题的亏，深知科研不是时尚，“复古”害人不浅，激发了他大胆创新的动力。 悬浮青蛙的成名让他懂得了，很多看起来荒谬毫无意义的尝试也许就是下一场革命，这也是“搞笑诺贝尔奖”一直所鼓励的。 安德烈的成功故事看起来可能有些许随意和轻浮， 但科学路上，童心未泯的好奇心才是最好的动力。 _____________ 内容为【SME】公众号首发 欢迎关注

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气态原子为什么会凝聚为液体？

tyctyc 2016-10-23 19:11

过去人们都用电偶极的作用来解释分子、原子间力，原子由核和电子组成，核和电子构成偶极是合理的。 A、B两个原子相互作用示意图，原子核位于a和d处，电子绕核运动，当B原子的电子位于c处时受到A原子的最大偶极作用为：按照库仑定律，A原子的电子在b处时c处电子受到最大排斥力(用负值表示)，A原子的电子在f处时，c处电子受到a处核的最大吸引力(用正值表示)，净剩力F为该两力之差(k是系数，r是原子半径，R是原子间距)： 当B原子的电子位于e处时受到A原子的最大偶极作用为：A原子的电子在b处时d处B核受到最大吸引力(用正值表示)，A原子的电子在f处时，d处B核受到a处A核最大排斥力(用负值表示)，净剩力F1为该两力之差： 总的净剩力： 是理论计算最大值，实际值远小于 并接近零才能符合气体的电中性。但是因为 是负值，总的净剩力是排斥力。两个原子外面是电子，用静电力的库仑定律来计算只能得出净剩力是排斥力的结论。中外都有人用偶极作用来推导分子间力，但都是错误的推导。用任何数学方法都不可能合符逻地得出吸引力。 那么还有什么力使原子相互吸引？我们知道两块磁铁靠近会自动吸在一起，南北磁极吸在一起是稳定态。原子中电子绕核运动也能产生磁场(还有磁矩)，依靠电子运动产生的磁场相吸就能使原子凝聚在一起 。 斯特恩-盖拉赫实验是让原子束穿过不均匀磁场，结果发现有单电子的H、Li、Cs、Ag等原子束分裂为两束，有成对电子(两电子的运动方向相反)的Sn、Pb、Cd、Hg原子束不分裂仍为一束。这个实验首先发现核外电子产生的磁场与外磁场的作用。 H、Li、Cs、Ag等原子束中部分原子的单电子向某方向运动产生的磁场方向与外磁场相反时，原子受到吸引力向上偏转；同时原子束中部分原子的单电子向反方向运动产生的磁场方向与外磁场相同，原子受到排斥力向下偏转；这就是原子束分裂的原因。在Sn、Pb、Cd、Hg原子束中成对电子(两电子的运动方向相反)的磁场相互抵消，在外磁场中几乎不受力，所以Sn、Pb、Cd、Hg原子束不分裂。 在斯特恩-盖拉赫实验中外磁场作用时间短，不改变原子中电子的运动方向，若长时间加上外磁场，原子的单电子会顺应外磁场，这类原子叫顺磁性原子，例如H、Li、Na、K、Cs、Cu、Ag等原子。原子的成对的电子总是反抗外磁场，这类原子叫抗磁性原子，例如Sn、Pb、Cd、Hg、He、Ne、Ar、Kr、Xe等原子。 由于抗磁性原子的电子成对使其磁场相消(磁矩反平行)，这导致这类原子对其他原子的作用和响应都比较弱，所以这类原子要在更低的温度才凝聚，它们的熔点较低，例如Sn、Pb、Cd、Hg、He、Ne、Ar、Kr、Xe等。反之，那些有不成对电子的顺磁性原子对其他原子的作用和响应都比较强，它们容易凝聚有较高的熔点。当然要在相近状态下比较：HHe, LiNe,NaAr,KKr,RbXe, CuZn,AgCd,AuHg。 影响熔点的原因很多，这里是初步探索。原子外层全是电子，如果没有磁场作用，两原子根本无法靠近！

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[讨论] 电磁学（物理学）的基础：磁场的起因

热度 3 zlyang 2016-10-13 17:52

汉语是联合国官方正式使用的 6 种同等有效语言之一。请不要歧视汉语！ Chinese is one of the six equally effective official languages of the United Nations. Not to discriminate against Chinese, please! 电磁学（物理学）的基础：磁场的起因 物理学，归根到底是实验科学。 本文的目的： （1）请“实验物理学家”做实验。 （2）请“理论物理学家”提供更多的类似现象。 1971 年 Williams, Faller, Hill 在《 Physics Review Letters 》发表“ New experimental test of Coulomb's law: a laboratory upper limit on the photon rest mass ”， 宣称库仑定律 精确成立。 假如这是 真实的，则表明两个相对静止的点电荷之间没有观测到相互的磁力作用，而只有库仑力的静电相互作用。 在安培 力 （ Ampère's force ）公式里，只要两个电流 I 1 、 I 2 的大小一样，则在电流方向相同时的吸引力，以及这两个电流方向相反时的排斥力的大小是相同的。这与毕奥－萨伐尔定律（ Biot–Savart law ） 一致。 （1-a ） 安培力（Ampère's force）公式 （1-b ） 安培力（Ampère's force）公式 （2） 毕奥－萨伐尔定律（Biot–Savart law） 问题在于，洛伦 兹 力（ Lorentz force ）与电荷和磁场之间的相对运动速度有关系。所以，当两个平行导线里的电力方向不同时，代入洛伦兹力公式里的速度V的数值是不一样 的。因此两个载流平行导线之间的磁力，与电流方向有关系。亦即安培定义缺少电流方向的说明。 （3） 洛伦兹力（Lorentz force） 对于点电荷（按 “速度 v ” 做匀速运动），麦克斯韦理论给出的其激发的电场和磁场为： 都是与“速度 v ”有关的。 问题在 于，“ 速度 v ”到底是什么？ 法拉第圆盘发电机 （ Homopolar generator: Basic Faraday disc generator ） 在不同的惯性系里， “ 速度 v ” 需要根据不同的观察者的速度 V 进行调整吗？ 考虑三根平行导线 a 、b、c ，且该三根导线的直径、材料等均相同。这三根平行导线的横截面呈等边三角形。即如纵向看为平行导线，则横向看其位置为等边三角形。 假设导线 a、b 、c 均通过不同强度的稳恒直流（方向大小都不变的电流），这样对导线 c而 言：导线 a、b 里的电子（电场）速度不相等。 第三根导线 c 受到的洛伦兹力该怎么计算？ ① 分别计算与导 线 a、b之间的洛伦兹力 F ac 、 F bc ， 再进行矢量合成( F ac + F bc )。 ② 先计算导 线a、b产 生的磁场 B a 、 B b ，用矢量合成的磁场( B a + B b ) 来计算洛伦兹力。 以上两种计算结果相同吗？ 假如不同，那个更正确？ 核心：洛伦兹力，依赖于电场（电荷）之间的相对速度。 问题： （ 1 ）假如库仑定律成立，且磁场与电荷的相对运动速度有关，则在安培力定律（ Ampère's force law ）中 I 1 、 I 2 的大小，需要考虑它们之间电场或电荷的相对运动 “ 速度 v ” 吗？ （ 2 ） 1825年Ampère 的以及 1833 年 Gauss 的实验，实验精度是否足够高？实验现象的解释是否合理？ 以下思考题均属于宏观范围问题，请不必考虑量子力学。亦即只在经典电磁学和相对论的范围内思考。 思考题一： 在一个无限大均匀静电场 E 里， ① 一个点电荷 q 按图示方向以 “ 速度 v ” 做匀速运动。请问，该点电荷 q 会受到磁力的作用吗？ ② 反过来， 该点电荷 q 静止， 均匀静电场 E （和平板导体） 以 “ 速度 v ” 做匀速运动。请问，该点电荷 q 会受到磁力的作用吗？ 思考题二： 在上题里，点电荷换成一个均匀的载流导线，且该导线里流过电流强度为 I 的稳恒直流。 思考题三： 不妨假设上面的“一个无限大均匀静电场”是由平行导体板构成（类似平板电容器）。假设上下两个导体板都做匀速运动，且 v 1 、 v 2 方向相反。请问，这两个导体板之间会出现磁力的作用吗？ Homopolar generator: Basic Faraday disc generator https://en.wikipedia.org/wiki/File:Faraday_disc.jpg Michael Faraday ' s experiments in 1831. 相关链接： “高等学校青年骨干教师高级研修班”大会报告，地点：南开大学 二 主楼A203，时间：2008-11-12 上午，《逻辑方法的局限性》. 中国科学院科学智慧火花，2012-04-12，SI基本单位中安培定义的两种可能缺陷 http://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=4681 Williams E R, Faller J E, Hill H A. New experimental test of Coulomb's law: a laboratory upper limit on the photon rest mass . Physics Review Letters, 1971, 26(12): 721-724. http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.26.721 Ampère's force law- From Wikipedia, the free encyclopedia https://en.wikipedia.org/wiki/Amp%C3%A8re%27s_force_law 科学出版社，2015-08-10，科学上过分漂亮的结论很有可能是以无中生有的方式编造 出来的 精选 http://blog.sciencenet.cn/blog-528739-911890.html (3) 19 世纪伟大的化学家 道尔顿 (J. Dalton, 公元1766~1844), 他发明了化学链法则并证明了不同种类原子的存在, 并发表了一系列高深的实验结果. 但是当代的化学家没有一个能再现他所发表的实验结果. (4) 美国物理学家 密立根 (R. Millikan, 1868~1953), 由于他首先测量了电子的电荷而荣获诺贝尔物理学奖. 但是为了让他的实验结果看起来比实际结果更具说服力, 用大量数据伪造了他的工作. 2016-09-06， 一年了，没有人理俺（安培定义的物理实验检验） http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1001173.html 2015-09-06，rainsnow 老师：我的担忧并没有消失！！ http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-918874.html 感谢您的指教！ 感谢您指正以上任何错误！

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我国反潜研发需要加强

热度 1 yangxintie1 2016-8-11 06:36

潜艇是现代海军装备中隐蔽性最强的装备体系，二战后，潜艇的发展十分迅速，除了常规动力潜艇外，还出现了下潜深、长期潜航、隐蔽袭击，并载有导弹武器的核动力潜艇。核潜艇的出现使潜艇由战术武器成为有毁灭性作用的战略武器。 由于电磁波在水中衰减的速率非常的高，无法作为侦测的讯号来源，因此，以声响讯号探测水面下的人造物体成为运用最广泛的手段。然而，随着减声降噪技术的发展，声纳探测遇到新的挑战，而且由于复杂的海洋环境，声纳探测的灵敏度受到一定的限制。而微磁梯度测量定位可以准确地推算出磁体与探头之间的相对位置，获得磁体在不同的位置下准确的磁场信息，被广泛地应用于军事设施上可以定位侵入防护区域的磁性目标（坦克，潜水艇，导弹等）的探测。同时也适用于布置的光缆位置的定位和测量因此，开展水下目标磁探测研究，根据水下大型目标磁场的远场分布特征，建立目标磁场分布的探测模型，对水下大型目标进行远程探测，迅速准确地判断出目标物的类型，并定向与定位，已成为在现代海战中取得决胜的关键性因素。 高精度航磁共振探测系统在军事探测方面尚无其他技术可以与之匹敌，在陆、海、空军以及航天部队均有它的用武之地。譬如，机载系统可探测敌方地下、水下的工事掩体和指挥系统，特别是弹道导弹的发射井等，舰载系统可进行海底航道规避与敌方潜艇的搜索，卫星装载系统可以对敌方国土与海域的地下和水下目标进行大面积与大范围的侦察搜索等等。 目前我国东海、南海军事斗争形势严峻，未来高科技信息化战争的核心是制海（空、天、地）权的争夺，在制海权中关键技术之一是对海反潜探测。传统的反潜探测（声、光、电）技术及手段因受其自身技术的局限，很难从根本上解决水下静止或运动目标的探测。 西方军事强国利用探测目标的磁性及其与周围环境的磁性差异，解析和描述所探测的目标体的特征，从而达到搜索、发现、测量、跟踪的目的。西方军事强国对我国进行对海反潜探测技术的严密封锁。 随着我国经济持续发展，大国地位的确定，国家海洋权益捍卫和保护引起国与国之间争端日益激烈，研究开发我国独立自主的对海反潜探测设备，已成为海军武器装备发展的重中之重，引起国家有关领导高度重视。 潜艇是现代海军装备中隐蔽性最强的装备体系，二战后，潜艇的发展十分迅速，除了常规动力潜艇外，还出现了下潜深、长期潜航、隐蔽袭击，并载有导弹武器的核动力潜艇。核潜艇的出现使潜艇由战术武器成为有毁灭性作用的战略武器。 由于电磁波在水中衰减的速率非常的高，无法作为侦测的讯号来源，因此，以声响讯号探测水面下的人造物体成为运用最广泛的手段。然而，随着减声降噪技术的发展，声纳探测遇到新的挑战，而且由于复杂的海洋环境，声纳探测的灵敏度受到一定的限制。而微磁梯度测量定位可以准确地推算出磁体与探头之间的相对位置，获得磁体在不同的位置下准确的磁场信息，被广泛地应用于军事设施上可以定位侵入防护区域的磁性目标（坦克，潜水艇，导弹等）的探测。同时也适用于布置的光缆位置的定位和测量因此，开展水下目标磁探测研究，根据水下大型目标磁场的远场分布特征，建立目标磁场分布的探测模型，对水下大型目标进行远程探测，迅速准确地判断出目标物的类型，并定向与定位，已成为在现代海战中取得决胜的关键性因素。 高精度航磁共振探测系统在军事探测方面尚无其他技术可以与之匹敌，在陆、海、空军以及航天部队均有它的用武之地。譬如，机载系统可探测敌方地下、水下的工事掩体和指挥系统，特别是弹道导弹的发射井等，舰载系统可进行海底航道规避与敌方潜艇的搜索，卫星装载系统可以对敌方国土与海域的地下和水下目标进行大面积与大范围的侦察搜索等等。 目前我国东海、南海军事斗争形势严峻，未来高科技信息化战争的核心是制海（空、天、地）权的争夺，在制海权中关键技术之一是对海反潜探测。传统的反潜探测（声、光、电）技术及手段因受其自身技术的局限，很难从根本上解决水下静止或运动目标的探测。 西方军事强国利用探测目标的磁性及其与周围环境的磁性差异，解析和描述所探测的目标体的特征，从而达到搜索、发现、测量、跟踪的目的。西方军事强国对我国进行对海反潜探测技术的严密封锁。 随着我国经济持续发展，大国地位的确定，国家海洋权益捍卫和保护引起国与国之间争端日益激烈，研究开发我国独立自主的对海反潜探测设备，已成为海军武器装备发展的重中之重，引起国家有关领导高度重视。 高精度航磁梯度探测系统是建立在物质原子“核磁共振”的理论基础上并且遂步改进，不断发展演变而成。 这是目前最有效的探潜手段。 a 、基本原理 磁法的基本特征： 地磁场是一个向量，设为 T ，则磁场表达式可写成 T=To+ △ T a 其 T= 实测地磁场总量向量， To= 当地正常场向量 它们的模量关系式为： T=To ． COS b + △ T a ． COS a 。其中 T ， To ，△ T a 分别为矢量 T 。 To ，△ Ta 的模。 由于△ T 与 T 比甚小，故 COS b =I ，而 cos a ≠ 1 ，令△ T aCos Q= △ T 则模量关系式为 T= To+ △ T 常规磁法就是从实测的 T 值中扣去 To 值提取局部异常值△ T 类 似研究解释辞源体的形状和产状。 磁法依据的是物体的磁性差异，地震法依据的是物体的 弹 性差异，这是两个独立的物性参数。它们在显示地质体上各有表现特点，两者之间具有相辅相成的作用。 磁场在空间的穿透性是磁法最基本的特性．现代测磁精度可以探知地下数千米处的地质构造情况。继续提高测磁精度可进一步加深磁法的探测深度，揭示更多磁源体情况。 物体之间普遍存在磁性差异和磁场结构具有多参数性，这是磁法解释地质现象具有丰富能力的物性依据。基岩，盖层，岩浆的浸入喷出，褶皱和断裂，蚀变和矿化以及热力作用，热水作用等等，它们在空间上形成了一个结构复杂的磁场。通过测定这个磁场的方向，强度，三个正交方向的梯度等场参数，可以对空间中的磁源体加以辨别，并可以对它的几何形状作出定量解释。目前磁法勘探对磁场参数尚未充分利用。 继续提高测磁精度，开展地磁场的多参数测量，除可以增加探测深度和显示能力外，更可克服异常解释的多解性，提高解释的可靠性和准确性。 b 、微磁梯度探潜原理及大型地下、水下介质引起磁场畸变的特点 潜艇作为水下隐蔽性极高的海洋武器之一，已成为现代战争中对世界各国军舰队和水上船只极具威胁的突袭手段。对水下大型目标准确而快速地识别、定位是海战中取得优势地位的关键。 磁探测是搜索水下磁性物体最有效的手段之一。凡是由铁磁性材料制成人造目标体，如潜艇、沉船、水雷等，其感应磁场叠加在海洋磁背景场之上，会导致海洋磁背景场明显畸变，会改变所在位置周围间的地磁场分布，从而产生磁场异常信号（ Magnetic Anomaly Signatures ），通过测试和处理磁异信号，可以得到反映磁性目标的探测信息。 由于潜艇是在地磁场中进行制造的，受到地磁场的作用，加上材料内部应力的反复变化、温度的升降变迁以及局部磁场的影响都会引起铁磁磁化，这些都归结为艇的永久磁性 . 由于潜艇结构 的复杂性和外形曲面的不规则性 , 现代消磁站在技术上并不能完全消去其永久磁性 , 特别是纵向永久磁性与垂向永久磁性还无法分离 , 在原理上就存在缺陷 . 因此 , 潜艇的永久磁性仍然残留 , 而且还会随着消磁处理后时间的流逝而增大 . 潜艇服役后仍在地磁场的作用之下 , 其各部分铁磁材料中又会引起主要是可逆的磁化过程 , 从而产生潜艇的感应磁性 . 目前的常规潜艇 , 由于受其内部空间及耗能的限制 , 大多不装消磁系统 , 因而感应磁性毫无消除 . 潜艇感应磁性与永久磁性会合成一个磁场 , 引起其周围地磁场的异常 , 如左图所示：方，由于铁磁物体的感磁效应，一定区域内的地磁场磁力线将向铁磁物体聚拢，并且通过铁磁物体后重新散开，回到正常状态，如图所示。当用一个磁强计从南向北测量时，磁测曲线将会出现南面偏高、北面偏低的现象，在峰值和谷值的中点对应的就是铁磁物体的位置。通过磁异常曲线的长度，可以判断铁磁物体的尺寸。 这种磁异信号就被利用来探测潜艇的存在与否和其位置坐标，形象的说，潜艇的磁场就会像小的指南针一样显示出来，随着距离越近，显示的强度越高。在进行探测时时， 可以将目标等效为磁偶极子，进行判别 . 然而潜艇等目标的磁场相比地球海洋环境磁场是十分微小的，在探测距离 400 米以外的情况下，地球海洋环境磁场比潜艇磁场几乎高一千倍，必须减去环境磁场的影响，潜艇磁场才能够显示出来。 比如在南京，地磁场的磁力线由南向北与水平面夹约 46 °的角度入射，如图所示，即地磁倾角大约为 46 °。 地球磁场跟地球引力场一样 , 也是一个变化矢量场 , 它是由基本磁场与变化磁场两部分组成的。基本磁场来源于地球内部 , 他的变化至今只摸索到了一些长期变化的规律。 而变化磁场则与电离层的变化和太阳活动等有关。对变化磁场的研究是日地物理研究中的热门课题。磁测卫星、地面台站等观测手段所观测到的地磁场的变化包括了上至太阳活动、星际空间、磁层、电离层活动 , 下至地壳构造、地震活动、地球深部导电特征 , 乃至地核变化的各种丰富的信息。这些都和地磁海磁密切相关，但是至今特别是短期变化的预报还做不出来，正在摸索之中。 国外（美国、加拿大等）的发展现状 国外在原子磁力仪方面的研究工作十分活跃，不过还主要停留在实验室阶段．美国普林斯顿大学物理系的 M ． V ． Romalis 教授等制造了完全利用光学方法测量磁场的磁力仪，其灵敏度达到 0.54 fT ／ Hz 1/2 1fT=10 -15 T) 。经过改进后还可提高到 10 -2 ～ 10 -3 f T ／ Hz 1/2 量级，空间分辨率可达到毫米量级．在弱磁场中工作时，这种磁力仪的灵敏度甚至可能达到 10 -18 T(1aT=10 -18 T ， a T ，阿特 ) 数量级。 从历史上说，“核磁共振”探测技术始于二次世界大战，当时美国海军出资在 Stanford 大学开展研究，并成功地应用于潜艇探测（北京大学虞福春院士，当时在 Stanford 大学承担该研究项目的主要工作），二战后美国利用该技术成功探测珍珠港被日本炸沉的军舰和船舶；九十年代初美国在海湾战争中利用该技术成功探测伊拉克的地下武器。同时此技术也向民用方向发展，开始应用于石油等矿藏的探测。 海底磁性小目标的探测。现行海洋磁力仪产品主要有加拿大 Marine Magnetics 公司生产的 SeaSPY ，加拿大 GEM System 公司生产的 GSM － 19M 、美国 GEOMET Ｒ ICS 公司生产的 G882 等 目前，随着原子磁力仪技术的高速发展，探测灵敏度由早期磁力仪的 10nT 逐步提高到了 pT 量级 (1pT=10 -9 nT=10 -12 T) ，甚至在弱磁环境下某些磁力仪能够提供更高灵敏度，趋近 aT(1aT=10 -18 T) 量级 ，这就为探测距离更远、更微弱的目标信号提供了可能，同时也提高了磁补偿精度的要求。 海洋磁力仪灵敏度已经达到很高水平，即使很细微的磁场变化都有清晰的反应。普通的海洋质子旋进式磁力仪可以达到 0.1nT 灵敏度，新型的光泵式磁力仪可以达到 0.001nT 灵敏度，下一代的超导磁力仪可以达到 0.00001nT 灵敏度 。超导量子干涉磁力仪 （ SQUID ）是近 20 年迅速发展起来的一种磁力传感 4 水下大型目标的磁探测研究器，是目前为止测量磁场灵敏度最高的仪器，其灵敏度高达 10-5 ～ 10-6nT 。磁力勘探方法技术在过去几十年中取得了巨大的进步，但都是和总场标量测量相关的，测量的是地球磁场的模量，受地球磁场方向影响，得到的异常图不方便解释，尤其在低磁纬度地区；当有多个靠得很近的场源体时，标量测量对场源的分辨率不高，难以区分。 目前国外各国研究的磁力梯度张量系统多是以 SQUID 磁力仪为基础开发的。例如，在 94 年国际应用超导会议上透露，美国海军水面武器中心海岸系统站的超导反潜平台装备了有三个磁强计和五个梯度计组成的液氦磁异常探测系统。该系统能得到远距离磁偶极系统的完整特性，如位置和种类等，用以对潜艇、水雷等系统定位与识别，用于海岸警戒和防卫。另外最新的研究成果还有德国的 LTS-SQUID 航空全张量磁力梯度测量系统、澳大利亚的 GETMAG 磁力梯度张量测量系统和美国的 HTS-SQUID 航空全张量磁力梯度测量系统，这些国家在 SQUID 应用于磁探测方面的研究都处于世界领先地位 - 。对外部磁干扰和噪声的抑制能力很大程度上限制了机载磁力仪的实际探测能力 ，如果不能提供性能更好的补偿算法，即使理论上设备能测到更微弱的信号，但数据处理后依然得不到目标信息，因此整体的探测能力瓶颈在于对采集到的数据进行后处理的部分。 全世界面临的技术问题：飞机上的铁磁性物体如一些仪表和发动机等，具有永久磁性，一些软磁性物体（飞机起落架，钢架等）在地磁场中会感应磁化，这些都会对磁探头产生干扰磁场，另外，由于飞机壳是由铝皮制成的，它们在飞机飞行时，会因切割地磁场的的磁力线而产生涡流，从而产生干扰磁场。这些总称为飞机的磁干扰。它们对总磁场测量和梯度测量都是较严重的干扰，多年来人们为消除（即补偿）这类干扰，曾投入了较大研究力量，特别是梯度测量要求精度更高，从而对磁干扰补偿的要求也更高。 过去的补偿方法分为被动式和主动式两种： 被动式已沿用多年，过去我国航磁测量也是采用被动式的，它利用安装在磁力仪探头与飞机之间三个互相垂直的线圈来补偿飞机生产的恒磁干扰，另外，用坡莫合金片补偿感应干扰场。但后者要飞机在启稳中做各种机动飞行，根据飞行记录，经过数学分析，在磁力仪探头附近贴坡莫合金片，需要反复实验，修改坡莫合金片的方向和位置，比较麻烦和费工作：量，而且这种被动式补偿方法不能满足航磁梯度测量精度要求，于是近年来发展了主动式补偿方法。 主动式补偿方法基本的做法是利用磁灵敏元件拾取地磁场信号，经放大、检波、攻防供给绕在探头上的 X 、 Y 、 Z 三组补偿线圈中的电流，次电流强度与飞机动作有关，所以各线圈产生的磁场强度是飞机动作的函数，从而达到对集中飞机磁干扰的补偿目的。这种方法也在不断发展、完善。最初作为补偿信号源的磁灵敏元件是使用单分量二阶谐波饱和式磁力仪接受地磁场的 X 或 Y 方向的分量，后来发展为使用二分量磁灵敏元件测地磁场在 X 和 Y 方向的分量，现在，加拿大已使用三轴磁灵敏元件作为补偿信号源。此外，主动式的补偿线圈也在发展之中。最初，恒磁补偿与感应磁补偿使用两套正交线圈，各三个。近年来，由于对飞机干扰磁场数学表达式的深入探讨，把两套线圈化为一套线圈，仍可对大部分恒定场及感应场和涡流场进行补偿。 加拿大低调所研制的铷蒸汽光泵磁梯度仪，则在机尾每个支架上各装一台九项补偿器 ( 为加拿大航空电子公司生产的半自动补偿器 ) 。 80 年代索诺泰克公司研制出自自动航磁数字补偿 (AADC) 技术和一些设备，并成功地通过飞行检验，这种航磁数字补偿技术可以极大地改善磁力仪和梯度仪的行测数据质量，且可省去补偿线圈。它利用纯数学方法校正磁场扰动。飞机相对于周围磁场的位置和运动由精密的三轴磁通门磁力仪监测。根据 1 8 项函数计算正值，这些函数考虑了恒定磁场、感应磁场以及涡流场的全部影响。 近期发展趋势：虽然早在 50 年代国外就有人提出航磁梯度法并进行过研究。但是，由于当时磁力仪精度不高，这一设想未能实现。直到高精度磁力仪（如质子磁力仪和光泵磁力仪）问世，测量磁场梯度才具有实用意义。 初期研制的梯度仪多为吊舱式的，如： 1965 年，美国瓦林公司制造出第一台航空垂直磁力梯度仪，用两个铷蒸汽磁力仪探头分别放在两个吊舱中，吊舱高差 1 00 英尺。 1968 年加拿大地调所利用安装在北极星飞 机 (North star) 上的铷蒸汽 磁力仪进行题度测量，一个探头装在尾刺上，另一个装在吊舱中，两探头相聚 100 英尺，飞行高度 300 米。但这种吊舱系统受气流影响大，通常只能在早晚进行测量，致使成本大为提高。而且。两探头相聚太远，虽然避免了磁补偿问题，却使梯度误差增大。因为两探头距离过大，就不能取差商为梯度值了，为解决上述问题，加拿大低调所于 1972--1974 年间研制成了“双杠系统”的梯度仪，两探头间的距离为 2. 08 米，经过多次实验与改进，使系统的机械性能和测量仪表的工作性能均达到较好水平。 1978 年加拿大低调所和先达利公司先后成功地制造出铯蒸汽磁力仪探头，据报道，铯磁力仪的灵敏度能达 0. 005nt （后来经加方和中方共同测试，实际灵敏度低于 0.01nT ）。用铯蒸汽磁力仪装成的梯度仪，精度大为改善。据报道，梯度灵敏度能达 0. 005nt7m( 由于铯蒸汽磁力仪的精度报道与实测有误，所以，这个精度也值得怀疑 ) 。美国 80 年代具代表性的梯度仪有： (1) 乔美特利公司的 G-814G 型航磁梯度仪，是用 3-4 个质子旋进磁探头制成的，可根据需要组成横向、纵向水平梯度和垂直梯度测量。该仪器磁总场动态分辨率达到 0. 1nt ，静态为 0.01nt ，梯度精度为 0. 015nt/mo (2) 乔泰克公司 80 年代用欧弗豪赛尔质子磁力仪制成直升飞机垂直梯度仪系统 (Grad---l)o 两探头间距离为 3 米，是悬吊式的，探头的灵敏度达到 0. Olnt ，梯度精度为 0.025nt7m ．当前国外几种典型梯度仪的性能指标可以归结为下表： 类型 实例 磁力仪探头 采样率 梯度仪 信噪比 灵敏度 重复率 灵敏度 排列方式 质子旋进式 G-813G 0.01nt 0.1 nt 0.33 次/秒 2 次/秒 ﹤6.3次/秒 0.014 nt/m 0.022 nt/m 横向 纵向 150 ：1 欧弗豪赛尔式 GRAD-1 0.1 nt 0.01 nt 10 次/秒 10 次/秒 0.025nt/m 3 米垂直间距 铯光泵 SCintrex 0.003nt 10 次/秒 10 次/秒 0.005 nt/m 2.08 米 30db 垂直铯梯度仪 0.003nt 直间距 当前国外主要微磁测量产品灵敏度比较 光泵磁力仪（核子旋进磁力仪） 钾铷铯 He4 0.1Pt/Hz1/2 产品灵敏度 超导磁力仪 约瑟夫效应为基础 1fT/Hz1/2 产品灵敏度 原子磁力仪，全光学磁力仪 极化原子磁场进动 0.54fT/Hz1/2 实验室灵敏度 美国海军部门对微磁探测十分重视，公布的课题中就有“研究开发一个可以在活动平台上测量磁场低于 1f T 水平的磁力仪新技术，并提出美国海军的需求是在探寻具有磁性特征的目标同时．提高探测几率，增大投射距离 ( 大于 9000 feet ，约合 2743m) ；根据一份美国海军学院的文献记载．目前军用飞机探测潜水艇的距离 ( 斜距 ) 约为 500m ， ( 另有资料记载，探测距离为 1200m) ．为了达到上述要求，必须在运动是主要噪声源的情况下，探测 1 f T 的磁异常． 国外（美、加拿大等）已有较先进的航磁梯度探测设备，但与多探头的仍有距离。而且由于航空磁测也是国防需用的重要手段。高精度航空磁测系统，美国对中国是禁运的。以后也难保别的先进国家对我们不禁运。研制高精度多探头航空磁测系统对于打破国外发达国家的技术领域垄断，发展我国自主知识产权的高端技术产品具有重要意义。 所以为了满足现代国防和经济建设的需要就必须积极研制全球的、或感兴趣区域的地磁模型和地磁图。美、英、俄、日各国都非常重视，美、英和前苏联除了定期年更新绘制世界地磁图并建立全球地磁场模型外 , 还定期一年更换本国的地磁图和地磁模型。美国从十年前的 P3C 飞机到现在的 P-8A 在我国南海不间断的窜扰窥探巡航，目的就是测绘我国海疆的海磁图，以便更快的对我国潜艇进行定位探测。为了保护海疆，我国飞行员王海献出了自己的生命。我国从世纪初至今 , 也一直在开展建立海磁图的工作。同时在滤除海磁信号和载体本身信号干扰方面，也取得了长足的进展。 l 航磁梯度高精度测量 航磁梯度测量与航磁总场强度测量不同，它要两个以上探头作同时测 量才能获得该测点的梯度值。如果同机作三个方向的梯度的测量，则 至少要三个探头才能实现。 磁场梯度的测定 设上下两探头相距△ Z 米，左右探头相距△ L 米，前后两次测量 Ti 一 1 ， Ti 相隔△ X 米，则三个方向的梯度值可近似地表达为 垂直梯度 Gz ： Gz- （ T 上一 T 下）／△ Z 纵向水平梯度 Gx ： Gx= (Ti-Ti-l) ／△ X 横向水平梯度 Gy: Gy= （ T 西 -T 东）／△ L 显然，两探头越近，梯度值的分辨率越高。但是，由于差值太小， 要求测磁精度更高。例如早年的测磁精度不够高，垂直梯度测量需用 直升机吊舱的办法，探头分别下垂到 100 英尺和 200 英尺处来测取差 值。现在由于测磁精度的提高，已可用硬支架安装在固定翼飞机上来 进行测定了。 “高精度多探头航磁梯度测量”与“航磁测量”相比，主要优点有： 1) 增加了磁场梯度参数，可以探测到更多的地质信息； 2) 梯度曲线提供的一批场的特征点对解释磁源体的形状，产状，分界面等都大大提高了定量精度； 3) 梯度测量有深度滤波作用，可以分离深源体和浅源体， 提高了对深源体的定量解释精度； 4) 梯度测量分辨率较高，对地质构造划分得更细，从而有利于区分控矿构造和非控矿构造； 5) 梯度矢量方向性强，可实时指示目标体相对飞机的方 向： 6) 航磁梯度测量，不受地磁场日变的影响，这从根本上改善了航磁测量原始数据的质量； 2 、航磁梯度反潜系统的组成 n 系统的测磁原理 系统的核心仪器是氦光泵测磁仪，它是利用氦原子中轨道电子的自旋磁共振频率大小与外磁场强度成正比的原理来测外磁场的。除超导测磁仪外，这种测磁原理的仪器，是当前测磁精度最高的一种仪器。且可测绝对磁场。 n 系统的组成 这套系统包括以下几部分： 氦光泵磁场梯度测量仪，含总磁场测量： 三分量磁通门磁力仪 卫星定位导航仪（GPS）

个人分类: 胆剑篇|5954 次阅读|5 个评论

超光速的乌龙该收场了，我教你如何疑似超光速。

热度 33 kiwaho 2016-5-7 05:36

光速不可超越是现代物理大厦的基石之一。自奠基之日起百年来，欲撬之而后快的少数科学家，一代接一代从未停止过。盖因料想大厦倾覆的震撼效果，能引起科学界强烈的中枢神经兴奋，以及个人成就感。 然而，近代科学史上多次近乎“成功”的尝试，最后都偃旗息鼓。多年前的中微子超光速乌龙如此，最近的张超教授的交流电超光速也必如此。 光子本是电子或原子核内扔出来的极微“排泄物”— 正负微电荷对，就象齿轮系统啮齿蹦断后飞出来的断齿。 学术界至今尚未弄明白光子的物理本质，盖因忽视了光子发生的本源目的：平衡角动量！ 别再自作多情地以为它是上帝关爱人类故意带来的光明。人类只不过因物质微观世界角动量平衡的物理本性，而意外沾光。 每次光子事件，可以平衡掉多少角动量呢？这得看这光子姓啥。 源自电子的光子则为 ℏ ，而原子核内抛出的光子大多可补偿2 ℏ ，也有 ℏ ，甚至 更高的 3ℏ 至 8ℏ 的“稀有光子”。如钽核同位素 Ta-180 的激发态，要卯足上亿年的“德行”，才可以迸发出 8ℏ 的光子！ ℏ为量子领域的約化Plank常量。 由于光子抛出时用力过猛，可怜的微薄质量100% 化为飞行的动能，使得宇宙间再无任何物质能被加速到光速那样大！ 所以，省省劲，也省省心吧，光速就是速度的极限了！ 再快的话，就连时空参考系都要自发献身调整，以尺缩锺慢的对冲方式，站出来维护光速的至尊地位。有人建议酷信超光速的张老师骑自行车开手电筒，你以为这样就可以超光速？图样图森破，呵呵。 还有人说：用一根要多长有多长的棍子，使劲转呗，端点线速度 = 棍长* 角速度。只要棍子足够长，就可以超光速了吧？ 天真哟，一旦端点的线速度达到光速，别忘了：端点处的质量也呈指数成长，直至无穷大！这世界上还有哪个大力士能转得动这样的棍子？齐天大圣孙悟空也没辙。 你要真心想学超光速，我倒是可以教你一个绝招，保证物理上合情合理。也是用一根棍子，但不用它划圈，仅可往复直线运动。 请看下图： 站在A 处的甲某人，想给站在X 米距离开外的B处的乙 某人挠痒，就找了一根略短于X 的长度为Y 的棍子，使得X-Y 的值大约在甲某手臂可摆动的范围。棍子端点C 碰到乙某人的腋窝，则表明挠痒或胳肢信号与效果达到。 假定棍端C 运动到B 某人的痒点的时间为T ，则可计算出棍子运动速度V 1 = (X-Y)/T ，也就是甲某人甩膀子的速度。 还有一种速度，称视在信息或能量传播速度V 2 。毕竟物理距离X实打实摆在那里，那就把它直接算进来。显然，V 2 = X/T 。 换算之后，得出V 2 与V 1 的关系为V 2 = X*V 1 /(X-Y) = *V 1 。 甲乙两人的距离X 可以任意大小，甲发给乙的挠痒信息，由于占了长棍子的便宜，只需很短时间T 即可。棍子长度Y 更是随心所欲。 显然，不怕人类甩膀子的速度V 1 不够大，哪怕慢悠悠地晃也无所谓，数学上只要分母X-Y 足够小，例如1 个纳米或更小，算出来的V 2 总是可以大于光速的。 反正物理定律管不了数学，算出来大于光速，也不会引起棍子质量无穷大，以及尺缩锺慢。毕竟是刚体嘛，作用力穿越 棍长Y 从一端传导至另一端不费时间。 大家看出来没有？V 1 是人类的物理实力打拼出来的，有自知之明的人都知道V 1 大不到哪去。然而V 2 纯粹是数学演算结果，它才不管什么实力不实力，数学结果大于光速一点也不奇怪。 特例：当X-Y = 0, 即X = Y时，就称甲乙两个家伙完全纠缠。甲哥们只要身体晃一下，由于棍子“焊”在他们之间，乙哥们瞬间就联动感知了。即便这两家伙一个在地球一个远在月亮，挠痒信息传递仍可超光速无限大！其实量子纠缠说穿了就这么回事。愿意折腾的话，X Y时的情形，可以称为部分纠缠。 另一个特例：Y = 0，此时棍子不存在，甲乙无任何纠缠，放大系数X/(X-Y) = 1,啥便宜也占不上，再梦想光速，就得将自己的质量化作能量，象光一样飞过去给人家挠痒。象不象50年磨一剑，由于用力过猛，不小心把柄长度Y也磨成零了呢？ 理想情况下， 假定棍子完全是刚性的 ，如此可将棍子一端的力无衰减传递到另一端。实际上任何型材构件都或多或少具有弹性，相当于棍子长度Y缩小到 μY ， 0 μ1， 这会使得速度放大系数，或称纠缠度X/(X- μ Y)打点折扣 。海绵的弹性大，打折自然多， 即便如此，将V 1 放大到大于光速V 2 也并非不可能 。 数学上只需： *V 1 c,式中小写c 代表光速。 解上述不等式，得到μ要满足的极小值条件： μ (X/Y)* 。 这个极值条件工程材料很容易满足。可见并非只有用理想刚体棍子才行， 现实很骨感的棍子也可！ 如果真空以太当作虚拟棍子的话，显然其刚度为0，若是空气则 刚度也小的可怜， 不满足 μ极值条件，因而万有引力传播是不可超光速的！ 广义抽象地看，棍子上携带的既是信息也是能量，它的确能带来面子上的超光速奇迹，而又不招致时空扭曲， 因而实际应用应该能找到一席之地。 主流科学界坚定断言：信息或能量不可超光速传输，我认为应加上限定语--同时招致时空扭曲。 这种虚拟棍子技术现实中已能见踪影，虽说不是超光速，仅达到速度有限放大。例如：网页浏览的cookie和pre-fetch功能，就相当于把信息预先从 棍子上 一端转移到另一端，从而加快存取速度 。 这个例子恐怕连从来没有学过物理的编辑美眉也能看得懂！ 张操教授的所谓20倍超光速， 实质上就是这里的V 2 = X/T ，而不是V 1 = (X-Y)/T 。 他如果不用导线的实际长度，而是低调地取其20分之一，不就是低于光速的物理速度吗？ 处于电路之中的导线，电子的运动速度，类似这里的V 1 ，行内人士都知道，那是低得一塌糊涂的。 在张老师的实验中，算出耀眼的超光速V 2 ，个中原由分析如下： 1、 金属导体中的自由电子大家庭，实际上是以plasmon 的轻子（lepton ）形式存在； 2、 所谓的自由电子也不是享有绝对的自由，多少与难以动弹的重子即原子核，存在若即若离的牵绊。因而金属内的自由电子显得比真空中的同伙要重得多。此乃业已证实的“重电子”之说。重1000 倍也不奇怪； 3、 在一定程度上，重电子构成的pl asmon 构成了类似前面提到的虚拟棍子，即整体具有一定的 刚性。 就算电子“导带云”不完全刚性，具备“电子 气”可压缩性，也不过滋生疏密波而已，相当于削略棍子有效长度Y； 4、 正是plasmon 重电子“海洋”的震荡惯性储能作用，形成了微观下的轻子疏密波，也赋予了抽象意义上的，或称电工学意义上的导体分布电感L 和电容C 。经典的LC 相移就这样自然产生了； 5、每种导体材料内电子重度有异，相当于前述等效棍长Y值不一致。按此理论，想象的速度放大倍数X/(X-Y)应有差别。张老师只用了常规铜线做实验，建议使用镍线和银线试一试； 6、高层级的电学定理，传输线原理，或者高频电路理论等，皆构筑于电子层级的集体运动统计学的高级抽象之上，就像网络通信接口也是多级衔接的（7层协议），或类似于高级编程语言建立于低层的汇编语言。最低层能够解释的现象，必然在高层级也能讲得通。部分专家前不久纷纷从高层级理论，进行了与我本次结论类似的解释。 小结 ： 并不是观测到任何一种超光速都是值得兴奋的。在没必要兴奋的时候偏偏兴奋了，就是价值取向出了问题，而不是被测得的现象出了问题。反之，当该兴奋时你还冷淡，同样价值导向有可能出了偏差，愧对观测到的惊人现象以及背后潜在的理论突破。 就像同是看到10万元大钞叠起的厚厚一沓钱，不同人看后表情不同。有的人会兴奋3天不睡觉，而大款爷眼也不眨。看了我这个分析，还在嚷嚷超光速的朋友们，多少人觉得该洗洗睡呢？ 光速是与电磁作用联系在一起的。在非电磁作用域，超光速或许可以存在。例如，核反应霎那，在强核力作用区，速度超光速是有可能的，遗憾的是 强核力作用区仅仅数飞米而已，速度快过光速没啥意义。一旦进入长程电磁力作用区，就再别指望超光速了。 无论如何，张超教授咬定青山不放松的科学探究精神、徐晓老师的实干精神、高山老师维护科研人员要求行业求证的权利，以及跳出中世纪思维的呼吁、科学网对科学红线触碰容忍的精神等等，都是值得颂扬的！ 习题 ： 两人分别站在地球和太阳表面，已知太阳光射到地球要走8分钟的路，设计一根刚体棍子，用于连接那两个人，且当一人动弹一下，另外一个人在比光速快的时间内感知对方在挪动。 刚体是个理想的概念，任何型材都不能达到绝对的“刚直不阿”。本题让你考虑实际选材，自行决定最优材料、截面积和尺寸，例如：空心圆、实心圆、方形等都可以，也不求 超光速过猛， 只要稍超即可。 本题献给对超光速有兴趣，且懂工程材料力学的朋友，不设标准答案，管用即可。 前面那个棍子太长了，理论上地面几米左右长的棍子即可超光速，工程材料现实化应该没问题。只是因这么短的棍子，滞后时间小得测量起来极其困难，远不像日地距离8分多钟光程好测。 关于重电子介绍的参考文献： https://en.wikipedia.org/wiki/Heavy_fermion http://baike.baidu.com/view/11775280.htm http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/201262910182422925058.shtm

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“牛逼爆炸”级别的成果：磁场依赖参照系

热度 4 zlyang 2015-9-24 22:26

“ 牛逼爆炸 ”级 别的成果： 磁场依赖参照系 最新的科技鉴定或者新闻报道可用 的 6 大科 技成果水平的术语： 1） 牛逼爆炸 ； 2） 诺奖级别； 3） 国际领先； 4） 国际先进； 5） 国内领先； 6） 国内先进。 我国学者的一项“牛逼爆炸”成果：磁场依赖参照系。 陈宜生，李增智. 《大学物理》，天津：天津大学出版社， 1999 年 4 月第一版， 2002年4 月第三版。 该书中 叙述“物理学家认识到：电流（或运动电荷）周围存在磁场”、“为了描 写磁场的强弱和方向引入一个物理量——磁感应强度，它是一个矢量，常用 B 表 示”。 第 24 页中段有描 述：“由式 可知，磁感应强度 B 与电荷对观察者的速度有关，在某些参考系中观察者会感受不到磁场的存在。如果观察者随同电 荷 q 以速度 v 运 动，它只认为 q 周围存在静电场，而没有磁场。正如现在一个电荷静止在你眼前，你测不出它产生的磁场，可在地球之外 的观察者，他看到电荷正随地球转动，认为该电荷除电场外还有一个磁场”。 真傻的想法： 假如这是真的，则 SI 的安培定义要修改： 增加平行导线里电流方向的说明。 修改安培定义，是什么级别的成果？ 说明： 俺的这个观点已经被《中国科学院智慧火花》贴出！这说明，俺不是民科。 相关链接： 李世春，2015-08-23，又一个吹牛的术语：诺奖级别 http://blog.sciencenet.cn/blog-2321-915218.html 中国科学院智慧火花，2012-04-12，SI基本单位中安培定义的两种可能缺陷 http://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=4681#d1 2015-09-06，rainsnow 老师：我的担忧并没有消失！！ http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-918874.html 您不会发现以上任何错误！ ———————— 后记 ——— ————— 科技成果水平的层次划分（建议） -2）吓傻； -1）害怕； 0）无语； 1） 牛逼爆炸； 2）宇宙领先； 3）宇宙先进 ； 4）本星系群领先； 5）本 星系群 先进； 6）银河系领先； 7）银河系先进； 8） 诺奖级别； 9） 国际领先； 10） 国际先进； 11） 国内领先； 12） 国内先进。

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rainsnow 老师：我的担忧并没有消失！！

热度 14 zlyang 2015-9-6 13:37

汉语是联合国官方正式使用的 6 种同等有效语言之一。请不要歧视汉语！ Chinese is one of the six equally effective official languages of the United Nations. Not to discriminate against Chinese, please! rainsnow 老师：我的担忧并没有消失！！ 感谢 rainsnow 老师提供的实验： 国际名校公开课麻省理工公开课：磁场和洛伦兹力 http://open.163.com/movie/2002/5/J/N/M72UIB0K0_M72UMIQJN.html 感谢这位讲课的老师！ 在这个粗糙的教学演示里，我的担忧并没有消失： 在大概第 16 分钟处，似乎两颗导线之间的“ 吸引力＜排斥力 ”? 请看下面的截图，最左侧图片是两颗导线自然下垂（没有能力保证其客观性）： 因此，再次呼吁欧美科学家： 用高稳定性、高精度的物理实验装置，重复当年法拉第、洛伦兹等的经典实验！ 这是一项令电气工程、物理学健康发展 的“ 放心工程 ”！ 就像1971 年的 E. R. Williams, J. E. Faller, and H. A. Hill 一样！ Phys. Rev. Lett. 26, 721 – Published 22 March 1971 假如 依据 法拉第 、 洛伦兹 等人 100多年之前的实验 建立的麦克斯韦经典电磁理论 有缺陷 ，对其后的物理学理论，如相对论、各种量子理论会产生怎 样的影响？ 谁能保证法拉第、洛伦兹等人100多年之前的实验是 足够精确和可靠的？ 密立根、孟德尔等人当初的经典实验，可靠性怎样？ 相关链接： 2015-09-05，杨正瓴电磁学佯谬：向刘全慧教授汇报！ http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-918722.html 国际名校公开课麻省理工公开课：磁场和洛伦兹力 http://open.163.com/movie/2002/5/J/N/M72UIB0K0_M72UMIQJN.html 科学出版社 ，2015-08-10， 科学上过分漂亮的结论很有可能是以无中生有的方式编造出来的 精选 http://blog.sciencenet.cn/blog-528739-911890.html 胡自民，2011-07-14，学术不端的历史（1）：从牛顿、孟德尔说起 精选 http://blog.sciencenet.cn/blog-290140-464599.html 背景资料： 孙学军，2015-08-28，学术论文，让我如何相信你！ 精选 http://blog.sciencenet.cn/blog-41174-916523.html Monya Baker, 27 August 2015, Over half of psychology studies fail reproducibility test Largest replication study to date casts doubt on many published positive results. http://www.nature.com/news/over-half-of-psychology-studies-fail-reproducibility-test-1.18248 Open Science Collaboration, Estimating the reproducibility of psychological science, Science 28 August 2015: Vol. 349 no. 6251 , DOI: 10.1126/science.aac4716, RESEARCH ARTICLE http://www.sciencemag.org/content/349/6251/aac4716.abstract http://www.sciencemag.org/content/349/6251/aac4716 孙学军，2015-06-10，美国无法重复生物医学研究年度费用高达280亿美元 精选 http://blog.sciencenet.cn/blog-41174-896872.html Monya Baker, 09 June 2015, Irreproducible biology research costs put at $28 billion per year Study calculates cost of flawed biomedical research in the United States. http://www.nature.com/news/irreproducible-biology-research-costs-put-at-28-billion-per-year-1.17711 许培扬，2014-07-10，CNPS顶级学术期刊论文的实验数据50%不能重现 http://blog.sciencenet.cn/blog-280034-810594.html Meredith Wadman, 31 July 2013, NIH mulls rules for validating key results US biomedical agency could enlist independent labs for verification. http://www.nature.com/news/nih-mulls-rules-for-validating-key-results-1.13469 Lisa Bero, PNAS, 2015-01-12, 科学家分析同行评审有效性 http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/201511219413977135306.shtm Measuring the effectiveness of scientific gatekeeping. 作者: Siler, Kyle; Lee, Kirby; Bero, Lisa. PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA 卷: 112 期: 2 页: 360-365 出版年: JAN 13 2015 http://www.pnas.org/content/112/2/360 张九庆，2015-01-06，科学进步的未来：一个比喻性的总结 http://blog.sciencenet.cn/blog-542-856902.html 感谢您指正以上任何错误！ ————— — — — ——— 后记 ————— — — — ——— ybybyb3929 老师2015-9-6 19:03 提供了视频《初中物理实验视频：平行直导线间的相互作用》： http://v.pps.tv/play_390KHR.html 可惜没有 两颗导线 之间的“ 吸引力 = 排斥力？ ”的 直接证据。 该视频给我的错觉依然是 “ 吸引力＜排斥力 ”。 2012-04-12 SI基本单位中安培定义的两种可能缺陷----中科院科学智慧火花.pdf http://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=4681#d1

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地球大气的保护神：保护地球的磁场已有42亿岁

杨学祥 2015-9-5 07:42

地球大气的保护神：保护地球的磁场已有42亿岁 杨学祥，杨冬红 美国科学家日前指出，地球保护自己免受太阳辐射危害的“盾牌”——磁场目前已42亿岁高龄，这个隐形的保护壳或在地球形成后不久就已存在。这一新发现或可揭示为何地球适合人类居住，而火星却不适宜。 研究人员发表《科学》杂志上的论文称，磁场由地球外核内不断旋转的液态金属产生，也被称为“地球发电机”（Geodynamo），需要地球释放出的热量驱动，而组成地球外表的岩石板块——板块构造的运动有效地帮助热量从地球内部转移到了表面。如果没有磁场，那么从太阳发出的带电粒子流——太阳风将侵蚀地球的大气层和海洋，因此，磁场使生命在地球上生活成为可能。 特瑞德诺表示：“据我们以前所知，最古老的类地行星磁场出现在火星上，差不多40多亿年前就存在。但随后的某个时间，这个磁场消失了。比较地球和火星的进化情况，我们会发现，火星曾拥有更稠密的大气层和水，但由于失去了磁场的保护，太阳风的侵蚀导致大气层和水都失去了，而地球一直拥有一个强有力的磁盾牌，使得它适宜人类居住。” http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/20158288524067737081.shtm 地磁减弱导致大气损耗。当轨道偏心率较大的行星向太阳靠近时，太阳风和太阳辐射将一部分大气物质吹走，形成背光的“气尾”；当行星向远离太阳的方向运动时，“气尾”收缩。行星每靠近太阳一次，就失掉相当多的大气质量。 近日行星中，水星与火星的轨道偏心率最大，分别为0.206和0.093，地球的偏心率为0.017，金星的偏心率为0.007。近日行星的大气密度与其轨道偏心率成反比，因此，近日行星中轨道偏心率大的行星大气散失比较多，大气非常稀薄。 大气层可以保持地表的气温，大气的流失降低地表气温，这是10万年冰期周期与地球轨道偏心率10万年变化周期对应的原因，地球轨道偏心率变化范围为0.017~0.067，在偏心率最大时对应冰期的出现 。 地磁场阻止太阳风进入大气层，对地球大气有保护作用，地磁场减弱可导致太阳风侵袭地表并加快大气逃逸。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-436350.html 据英国《新科学家杂志》报道，科学家通常认为对地球具有防护屏作用的磁气圈能够保护地球大气层，但最新研究显示，地球磁气圈却暗地里偷偷流失大气层气体。 地球的磁场区域被称为磁气圈，起到保护地球生物的作用，它可以阻挡来自太阳的带电粒子流，有效地阻挡着太阳风的侵袭，可避免带电粒子流将能量传输至大气层中的气体分子，从而使气体分子无法逃离地球的重力牵引。然而依据最新的研究结果，这可能仅是人们对地球磁气圈的一半认识，瑞典基律纳市瑞典太空物理研究中心的斯塔斯-芭拉芭什(Stas Barabash)称，在极地区域，地球磁气圈可能更加促进大气层中气体的流失。据悉，芭拉芭什是欧洲宇航局金星探测计划的首席调查员。 芭拉芭什认为金星从未有过磁气圈，而火星的磁气圈在35亿年前出现了明显损伤。考虑到地球、火星和金星这3颗行星的不同质量、大气层构成成分和它们与太阳的距离，芭拉芭什分别计算出了这3颗行星失去氧离子的速率。他聚焦于氧离子是由于它们是这3颗行星电离层中存在数量最多的离子，同时，他发现地球损失氧离子的速率要比其他2颗行星快三倍。 芭拉芭什指出，行星的磁气圈要远大于该行星所在的大气层，这意味着带有磁场的行星将从太阳风中吸引更多的能量，这些额外能量将呈现漏斗状朝向地球磁极，因此在地球极地上空电离层的分子能够加速逃逸。目前，他将这项研究报告发表在5月份荷兰诺德韦克市召开的行星学对比研究国际会议上。 在此之前也有研究发现到这一点，欧洲宇航局恒星簇计划中显示地球极地每年逃逸的离子数量是其他太阳行星的两倍。当我们承受于低太阳活动状态下，强烈的太阳风对于年轻的地球和火星形成早期大气层扮演着重要角色。芭拉芭什计算显示，受磁气圈影响，地球大气层每年损失6万吨气体，而对比地球大气层数千万亿吨的气体总重量，这一损失量并不会对大气层构成损害。 (来源：腾讯科技 悠悠/编译) http://qxg.com.cn/n/?fc=ndcid=510nid=26863types=510 如此看来，大轨道偏心率对大气减少的贡献比磁场更可靠。 参考文献 1.杨学祥, 陈殿友. 构造形变、气象灾害与地球轨道的关系. 地壳形变与地震,2000,20（3）：39~48 2.杨冬红，杨学祥，刘财。2004年12月26日印尼地震海啸与全球低温。地球物理学进展。2006，21（3）：1023-1027 相关报道 保护地球的磁场已有42亿岁 作者：John A.Tarduno 来源：《科学》 发布时间：2015/8/28 8:52:40 美国科学家日前指出，地球保护自己免受太阳辐射危害的“盾牌”——磁场目前已42亿岁高龄，这个隐形的保护壳或在地球形成后不久就已存在。这一新发现或可揭示为何地球适合人类居住，而火星却不适宜。 研究人员发表《科学》杂志上的论文称，磁场由地球外核内不断旋转的液态金属产生，也被称为“地球发电机”（Geodynamo），需要地球释放出的热量驱动，而组成地球外表的岩石板块——板块构造的运动有效地帮助热量从地球内部转移到了表面。如果没有磁场，那么从太阳发出的带电粒子流——太阳风将侵蚀地球的大气层和海洋，因此，磁场使生命在地球上生活成为可能。 由罗切斯特大学的地球物理学家约翰·特瑞德诺领导的研究团队表示，鉴于地球磁场的重要性，他们想要弄清楚它究竟何时形成，这或许能提供与地球为何宜居以及板块运动何时开始相关的线索。 自2010年开始，科学界普遍认为，地球磁场的年龄为34.5亿年，而地球的年龄约为46亿年。但现在，特瑞德诺团队发现，地球磁场的年龄或为42亿年，比以前认为的增加了7.5亿年。 研究人员通过对一些对磁敏感的矿物质进行分析得出这一结论。他们表示，随着熔化的岩石开始冷却，其内部的磁铁矿会真正陷入石头中，在冰冻时会指出地球磁极的位置。如此一来，最古老的磁铁矿样本能揭示地球最早期磁场的方向和密度。研究结果表明，地球初期就拥有磁场和板块构造，这个古老的磁场或是目前地球宜居而火星并不宜居的一个关键原因。 特瑞德诺表示：“据我们以前所知，最古老的类地行星磁场出现在火星上，差不多40多亿年前就存在。但随后的某个时间，这个磁场消失了。比较地球和火星的进化情况，我们会发现，火星曾拥有更稠密的大气层和水，但由于失去了磁场的保护，太阳风的侵蚀导致大气层和水都失去了，而地球一直拥有一个强有力的磁盾牌，使得它适宜人类居住。”（来源：科技日报 刘霞） http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/20158288524067737081.shtm 地球磁气圈是汪洋大盗 正偷走大气层气体（转载） 已有 2102 次阅读 2009-6-1 15:36 |个人分类:科普文章|系统分类:科普集锦|关键词:大气，太阳风 推荐到群组 地球磁气圈是汪洋大盗 正偷走大气层气体 2009年05月31日 07:14 来源：中国经济网综合 地球磁气圈正在逐渐“偷走”大气层中的气体 据英国《新科学家杂志》报道，科学家通常认为对地球具有防护屏作用的磁气圈能够保护地球大气层，但最新研究显示，地球磁气圈却暗地里偷偷流失大气层气体。 地球的磁场区域被称为磁气圈，起到保护地球生物的作用，它可以阻挡来自太阳的带电粒子流，有效地阻挡着太阳风的侵袭，可避免带电粒子流将能量传输至大气层中的气体分子，从而使气体分子无法逃离地球的重力牵引。然而依据最新的研究结果，这可能仅是人们对地球磁气圈的一半认识，瑞典基律纳市瑞典太空物理研究中心的斯塔斯-芭拉芭什(Stas Barabash)称，在极地区域，地球磁气圈可能更加促进大气层中气体的流失。据悉，芭拉芭什是欧洲宇航局金星探测计划的首席调查员。 芭拉芭什认为金星从未有过磁气圈，而火星的磁气圈在35亿年前出现了明显损伤。考虑到地球、火星和金星这3颗行星的不同质量、大气层构成成分和它们与太阳的距离，芭拉芭什分别计算出了这3颗行星失去氧离子的速率。他聚焦于氧离子是由于它们是这3颗行星电离层中存在数量最多的离子，同时，他发现地球损失氧离子的速率要比其他2颗行星快三倍。 芭拉芭什指出，行星的磁气圈要远大于该行星所在的大气层，这意味着带有磁场的行星将从太阳风中吸引更多的能量，这些额外能量将呈现漏斗状朝向地球磁极，因此在地球极地上空电离层的分子能够加速逃逸。目前，他将这项研究报告发表在5月份荷兰诺德韦克市召开的行星学对比研究国际会议上。 在此之前也有研究发现到这一点，欧洲宇航局恒星簇计划中显示地球极地每年逃逸的离子数量是其他太阳行星的两倍。当我们承受于低太阳活动状态下，强烈的太阳风对于年轻的地球和火星形成早期大气层扮演着重要角色。芭拉芭什计算显示，受磁气圈影响，地球大气层每年损失6万吨气体，而对比地球大气层数千万亿吨的气体总重量，这一损失量并不会对大气层构成损害。 (来源：腾讯科技 悠悠/编译) http://qxg.com.cn/n/?fc=ndcid=510nid=26863types=510 星空探秘释疑： 彗尾、磁尾与“气尾” 杨学祥 摘要：太阳风不仅使彗星产生彗尾和地磁场产生磁尾，而且使行星产生“气尾”。彗星的物质损失和行星的大气损失同样起源于太阳风的作用。由于地球磁场可以使地球大气免受太阳风的直接轰击，因而地磁场对地球大气有保护作用。就行星大气散失速度的变化快慢而言，地磁场的强度变化和地球轨道偏心率的变化是至关重要的。 关键词：彗尾，磁尾，“气尾”，太阳风，地磁场变化。 美国“机遇”号火星车的最新探测结果显示，现在干燥寒冷的火星，历史上也许有过一番海涛拍岸的景象，火星表面过去可能部分为咸海所覆盖。如此浩翰的大海现在究竟在哪里？这一番“沧海桑田”的变化原因何在？连日来，日本科学家不断对此发表看法 。 火星的大海和大气为什么消失？ 日本宇宙航空研究开发机构水谷仁教授认为，金星过去也曾有水，但由于它离太阳太近，及大气中高浓度二氧化碳产生的温室效应，金星表面温度极高，水因此被全部蒸发，消失在茫茫的宇宙，而火星水的消失好像和金星不太一样。磁场毁坏在火星水的消失中起到了巨大作用。在人类居住的地球上，磁场好比盾牌，挡住了太阳向地球倾注的高能粒子，防止太阳风暴直接光临大气层和地面。现在的火星虽然还有很强的磁场，但已经没有像地球这样的规模。火星磁场大概在30多亿年前伴随火星内部的冷却凝固而逐渐被毁坏，使火星难以避免太阳风暴的全面袭击，大气中的水蒸气因此被分解为氢和氧，消失在茫茫宇宙。原苏联“福波斯”2号探测器发现，在火星黑夜的一侧现在仍有大量氧气向宇宙流失。科学家根据有关数据推测，过去火星的大气压曾是目前地球大气压的近3倍，而现在只有地球的五十分之一。海水可以变成蒸汽，又可以分解为氢和氧。火星大气的消失过程是问题的关键。 彗星的质量如何逐渐消失？ 彗星的轨道是扁长椭圆形、抛物线乃至双曲线。显然，沿抛物线或双曲线轨道运动的彗星是非周期彗星，它们会一去不返、逃离太阳系。椭圆轨道偏心率很大的彗星，其公转周期也很长，要几百年乃至几万年才回归太阳系一次，在人类文明史中只有短周期的彗星（公转周期小于200年）才被多次观测到。 肉眼看见的亮彗星，可从形态特征上分为三部分：彗核、彗发、彗尾。彗星头部（彗头）中央的亮点称为彗核。彗发是彗核周围延展相当大范围的朦胧大气。彗尾是从彗头往背向太阳方向延伸很长的淡淡光带。一颗彗星在绕太阳公转中，其亮度和形态随它离太阳远近（日心距）而变化。当彗星离太阳很远时（大于4天文单位），只是很暗的星点状，这主要是赤裸的彗核，或许还有未很好发育的彗发。随着彗星走近太阳，亮度增强，到离太阳约3天文单位时，彗发开始发展，更近太阳时，彗发变大变亮。到离太阳约1.5天文单位时，彗发的半径可达10一100万公里。再近太阳时彗发略变小些。彗星过近日点后，随着它远离太阳，彗发也逐渐变小到消失。彗星从远处走到离太阳约2天文单位时，开始生出彗尾。随着彗星走近太阳，彗尾变长变亮。彗星过近日点后，随着远离太阳，彗尾逐渐减小到消失。彗尾最长时达上亿公里，个别彗星的彗尾长达3亿2千万公里，超过太阳到火星的距离。 究竟彗尾是怎样形成呢？17世纪时，牛顿认为彗尾是由于光的斥力作用，即太阳辐射压力。后来发现太阳风是彗星产生彗尾的主要作用力。所谓太阳风就是太阳向外喷射出的高能粒子流，太阳风的平均速度是每秒300～500千米，对彗星造成强大的推斥力。太阳辐射及太阳风就是促成彗尾形成的两股原动力，所以彗尾要在彗星接近太阳时才出现，彗尾的方向永远背向太阳。当轨道偏心率极大的彗星向太阳靠近时，太阳风和太阳辐射将彗发物质吹走，形成背光的彗尾；当彗星向离开太阳的方向运动时，彗发和彗尾收缩。彗星每靠近太阳一次，就失掉相当大数量的质量，相当于彗星质量的0.1%到1%。显而易见，短周期彗星的生命时期是短暂的。彗核表面物质在接近太阳时不断转变为彗发和彗尾，被太阳风吹散到太空 。 行星的大气是如何消失的？ 类比于彗星质量的消失，我们可以模拟出行星大气的消失过程。当轨道偏心率较大的行星向太阳靠近时，太阳风和太阳辐射将一部分大气物质吹走，形成背光的“气尾”；当行星向离开太阳的方向运动时，“气尾”收缩。行星每靠近太阳一次，就失掉相当大数量的大气质量。这是近日行星原始大气完全丧失殆尽的原因，也是水星和火星的大气非常稀薄的原因。因为在近日行星中，水星与火星的轨道偏心率最大，分别为0.206和0.093；而地球的偏心率较小，为0.017，金星的偏心率更小，为0.007。显然，近日行星的大气密度与其轨道偏心率成反比。类比与彗星的大气散失，就可以解释为什么近日行星中轨道偏心率大的行星大气散失的比较多，大气非常稀薄 。原苏联“福波斯”2号探测器发现，在火星黑夜的一侧现在仍有大量氧气向宇宙流失 。这一事实证明了火星背光气尾的存在。由以上推理可知，公转轨道偏心率很大的火星向太阳靠近的时候，背光“气尾”变长且质量损失变大；远离太阳的时候，背光“气尾”变短且质量损失减少。 行星的轨道偏心率不是固定不变的。例如，地球的轨道偏心率有10万年的变化周期，最大值为0.0607，最小值为0.0005。因此，在轨道偏心率最大时，地球大气散失较多，空气稀薄使保温性变差，因而使降温幅度变得更大，这就使地球气候的近10万年变化周期表现得尤为明显。这意味着地球大气的密度随地球轨道偏心率变大而变小，由此产生的氧气和臭氧的减少或消失可引发大规模的生物灭绝。火星探测发现的过氧化氢表明太阳风的直接轰击可破坏臭氧。美国空间科学研究所的科学家们在火星大气层中第一次发现了过氧化氢。科学家指出，这种化合物有剧毒，几乎可以导致任何生物死亡，也许这就是造成火星大气及其表面没有任何生命迹象的原因。科学家指出，过氧化氢在火星大气中的含量并不大，大概相当于地球大气中臭氧的含量。但是，过氧化氢却是造成火星大气充满二氧化碳和一氧化碳的最主要原因。如果没有过氧化氢的话，火星大气中应该有至少10%的氧气 。 行星磁尾的形成和作用 地球有相当强烈的磁场，研究地球磁场的结果表明，围绕地球存在着一个地磁场，磁力线就从一极出发通向另一极，磁针在地面上任何一点所指的方向，就是磁针所在地方那个地点的磁力线方向。地球磁场受太阳风的强烈影响。太阳风是一种由太阳发出的高能带电粒子流。因为这些微粒带电，故太阳风具有磁场。太阳风磁场对地球磁场产生一种作用，好像要把地球磁场从地球上吹走似的。在地球的向日面，地球磁场被压缩，磁层顶到地心大约有10个地球半径的距离。在地球的背日面，地球的磁场形成了一个磁尾。在该方向25个地球半径的地方仍可测到地球磁场。磁尾的长度大概绵延40个地球半径左右。磁尾北部的磁力线指向地球，磁尾南部的磁力线则背向地球。磁尾内这两种磁性完全相反的部分之间的界面称为中性面，中性面上的磁场强度几乎是微乎其微。 这样看来，太阳风不仅使彗星产生彗尾和地磁场产生磁尾，而且使行星产生“气尾”。彗星的物质损失和行星的大气损失同样起源于太阳风的作用。由于地球磁场可以使地球大气免受太阳风的直接轰击，因而地磁场对地球大气有保护作用 。就行星大气散失速度的变化快慢而言，地磁场的强度变化和地球轨道偏心率的变化是至关重要的 。 参考文献 1． 何德功。火星上的水哪儿去了?磁场毁坏使沧海变桑田? http://news.tom.com 2004年03月25日13时06分 来源:新华网。http://news.tom.com/1003/20040325-777933.html 2． 杨学祥, 陈殿友. 地球差异旋转动力学, 长春：吉林大学出版社,1998。85-89 3． 杨学祥, 陈殿友, 宋秀环. 太阳风、地球磁层与臭氧层空洞. 科学（Scientific American 中文版）, 1999, （5）：58~59 4． 杨学祥, 陈殿友. 火山活动与天文周期. 地质论评, 1999, 45（增刊）：33~42 5． 杨学祥. 地磁层和大气层漏能效应. 中国学术期刊文摘, 1999,5（9）：1170~1171 6． 杨学祥, 陈殿友. 地磁场强度的轨道调制与自然灾害周期. 见：中国地球物理学会年刊2000. 武汉：中国地质大学出版社, 2000. 307 7． 杨学祥, 陈殿友. 构造形变、气象灾害与地球轨道的关系. 地壳形变与地震,2000,20（3）：39~48 8． Yang, Xuexiang, Chen Dianyou, Gao Yanwei, SuHongliang and Yang Xiaoying, et al, Geophysical and Chemical Evidence in the Depletion of Ozone. J. Geosci.Res. NE Asia, 1999, 2 (2): 121~133 9． 杨学祥. 轨道偏心率、臭氧洞、地磁强度与气候变化。光明观察。2004-3-16，总127期， http://www.gmw.com.cn/3_guancha/2004-3/16/1080001.htm http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-235439.html

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[转载]磁场可有效减少啤酒泡沫

redtree 2014-12-27 21:31

磁场可有效减少啤酒泡沫 作者： 来源：《食品工程杂志》 发布时间：2014/12/25 16:07:45 图片来源：MIKE/FLICKR 在酒吧里很少有场景比啤酒泡沫溢出瓶外更让人沮丧了。这种喷薄而出的泡沫是因为真菌感染了麦芽酒中的大麦粒，有机微生物用一种叫作疏水蛋白的表层蛋白紧紧抓住了大麦粒。在酿造过程中，这种输水蛋白会吸引捣碎的大麦发酵时生成的二氧化碳分子，让啤酒极易起泡。酿酒师试图通过添加啤酒花浸膏驯服喷薄的泡沫，因为这种止泡剂介质会先与疏水蛋白结合。 现在，比利时食品科学家找到了另一种解决办法：磁场。该研究团队在浸泡了啤酒花浸膏的麦芽酒外设置了磁场，使止泡剂介质分散成更细小的颗粒，那些小颗粒可以更有效地与疏水蛋白结合，阻止其与二氧化碳分子结合，以减少泡沫。该团队在 《食品工程杂志》 发表了这一研究结果。 在真实的酿酒实验中，磁场可以非常有效地减少泡沫过量，酿酒师只需要很少的啤酒花浸膏止泡，因此是一种潜在的节约成本的措施。该研究团队表示，进一步研究将会探索是否可以单靠磁场在工业上大规模减少泡沫。（来源：中国科学报 鲁捷）

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三个想法（安培定义、引力磁、电荷-能量关系）

热度 5 zlyang 2014-10-12 17:57

汉语是联合国官方正式使用的 6 种同等有效语言之一。请不要歧视汉语！ Chinese is one of the six equally effective official languages of the United Nations. Not to discriminate against Chinese, please! 三个想法 （ 安培定义 、 引力磁 、 电荷-能量关系 ） 一位 本科生课程《电工学》教师 的教学 思考 （1）安培定义（应为原始首创）： 两个载流平行导线之间的电磁作用力（洛伦兹力），可能与这两个电流的方向有关。 实验基础： ① 初三（约1978年）前后，制作小直流电动机， 发现“螺旋管导线之间，加上直流电后不相互吸引。” ② 1971年Williams、Faller和Hill的实验表明：库仑定律在很大范围极其精确。 这是静止系的实验，没有发现磁场的相互作用。但宇航员、月球人、绝大多数外星人，会有不同的观察现象： 磁场是依赖观察者（坐标系、参照系）的。电磁波也是与坐标系有关的。 《 Williams E R, Faller J E, Hill H A. New experimental test of Coulomb's law: a laboratory upper limit on the photon rest mass . Physics Review Letters, 1971, 26(12): 721-724.》 （2）引力磁（超越洋人）： 即 运动质量出现“引力磁”相互作用，类似电磁。 ① 爱因斯坦广义相对论的“引力磁”，至今没有可信的实验证据；且其统一场理论没有预期的成功。 ② 直接从经典框架引入“引力磁”统一，似乎也不成功。 《 Oliver Heaviside. A Gravitational and Electromagnetic Analogy Part I. The Electrician, 1893, 31: 281-282. 》 http://serg.fedosin.ru/Heavisid.htm 《 Oliver Heaviside. A Gravitational and Electromagnetic Analogy Part II. The Electrician, 1893, 31: 359.》 http://serg.fedosin.ru/Heavisid.htm 可能的隐患： ① 由于磁场依赖 坐标系、“电荷-能量关系”等，麦克 斯韦方程组只是个近似公式（包括在低速下），所以不能成功统一。 ② 应该用流体力学等改进麦克斯韦的电磁理论，以及爱因斯坦的相对论。 或者说，由于麦克斯韦方程和相对论都不够准确，所以目前没有成功地实现统一。 （3）“电荷-能量关系” （接过洋人的接力棒 ） ： 的确需要实验检查。如： ① 有没有电子、质子电荷随能量变化的可信实验？ ② 电子“荷质比”实验的精度有多高？和狭义相对论的预言有多大的误差？ 物理学，归根到底是个实验科学。 由于逻辑系统的局限性，不宜过度夸大理论的能力。 没有 第谷 ，就没有 开普勒 ，更没有 牛顿 。 No Tycho Brahe, no Johannes Kepler , and more no Sir Isaac Newton . 思考过程（部分记录）： 2012-04-12， 中国科学院科学智慧火花，《SI基本单位中安培定义的两种可能缺陷》 http://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=4681 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-558804.html 2012-04-23 ，《 平行导线间磁力大小，与电流方向的关系》 http://bbs.sciencenet.cn/thread-552690-1-1.html http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-837340.html （2014-10-21更新版） 2013-10-14 ，《“修改安培定义”的一些新思考》 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-732934.html 2013-12-21 ，《CN域名杯“科研梦，从这里起步”博客征文大赛：未获奖感言》 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-751772.html 基础课的精华性（引力磁），《高教研究与探索》， 1997，2：pp34-36. 2009-08-01 ，《毁树容易种树难【笔会“高考 1981 ”】》 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-246787.html 2011-06-03 ，《“引力磁”的优先权：请您表态》 http://bbs.sciencenet.cn/thread-413159-1-1.html 2013-10-06 ，《暗能量的“引力磁”解释》 http://bbs.sciencenet.cn/thread-1260699-1-1.html 电 工教 学中的“科学”发现与猜测（“电荷-能量关系”）， 《高教研究 与探索》，1996，4：pp10-13. 2011-04-27 ，《 电子、质子、中子的内部结构》 http://bbs.sciencenet.cn/thread-293685-1-1.html http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-437507.html 2012-12-12 ，《电荷真伟大（打油）》 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-641876.html 2013-04-01 ，《 类星 体quasar 周围有静电场吗？》 http://bbs.sciencenet.cn/thread-1156115-1-1.html http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-675940.html

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电场 、磁场与电荷

热度 4 tyctyc 2014-7-5 07:53

a是电子结构示意图b是太子结构示意图 a是电子结构示意图， http://blog.sciencenet.cn/blog-531273-745547.html ，中心是希格斯粒子，外面是太子(b)， http://blog.sciencenet.cn/blog-531273-752559.html 。太子的每一组弦是正反两种弦构成，当正弦向外面时是负电荷（电子）；当反弦向外面时是正电荷（正电子）。弦从外向内被压缩，正弦反弦都产生变形，产生了中心对称从内到外的梯度，这就是标量场。从前面已知太子标量体密度分布是： 某方向的标量线密度分布是： 基础力与弦的变形成正比: 加上弦的正反时变为矢量: , 其差值才是静电场力： , 令 ，正是 不为零才能形成电场,同时因为 是非常小的固定值，才有： ，最后得出： 这就是静电场力的公式。 电场：电场是电荷的太子弦的梯度正应变，当正弦向外面时电场的力线指向负电荷，当反弦向外面时电场的力线指向正电荷（与前面方向相反）。(虽然静止电子附近有静止的切应变，但该切应变类似于光子的H偏振不是磁场)。 磁场：磁场是电子(电荷)运动时太子弦产生的动态梯度切应变，该动态梯度切应变是许多以电子前进方向为轴心的同心园环，所以磁场是没有起点终点的，这也是不存在磁单极子的最合理解释。 电子是有限定域的小云团，你探测的灵敏度高(能量小)测到的电子大，反之，你探测的灵敏度低(能量大)测到的电子小。电子的电场、磁场能到达的区域是电子的太子的扩展范围(电子的外半径)，与主流认为的电场、磁场无限非定域不同。从上面分析知道 电子可以很大但是有限大。 现在才能来讲电荷是什么，电荷是一个与速度无关的不变量，电荷是这一团中心对称梯度太子弦的表征，在三维空间中是一个球，其二维截面是园，用一个参数来表示就是环绕一周的相角，不论速度高低都是360度。电荷是不可分的整体。不存在分数电荷，从来没有实验证明有自由分数电荷。 从理论上讲电子的静电场有多远电子就有多大，但现实中受测量精度、灵敏度影响，在原子中人们能测量的电子在0.01nm--1nm左右。更灵敏的测量可能到10nm（100埃），因此测真空中单电子的磁场是一个很有意义的实验，能测出一个脉冲磁场，脉冲宽度与电子速度成反比（洛伦兹收缩）。将来能测到在运动电子中心前100nm(1000埃)外就有磁场，这只是太子弦模型的自然结论。测极小区域（微米以下）微弱磁场是很难的，但有实验室能做到。 不识电子真面目，只缘身在电子中！

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[转载]ESA的三颗卫星组成的星座SWARM

jlpemail 2013-12-24 12:42

2013-11-22日,ESA发射的三颗卫星,其中两颗的轨道高度 为460公里,另一颗为530.它们的轨道倾角一致,都可以进行激光测距. Swarm is a constellation of three satellites to measure precisely the magnetic signals from Earth's core, mantle, crust and oceans, as well as the ionosphere and magnetosphere. The resulting models will give insight into Earth's interior and space weather. 视频见: http://spaceinvideos.esa.int/Videos/2013/05/SWARM_soon_to_be_exploring_Earth_s_magnetic_field Mission Parameters: ​ Swarm-A Swarm-B Swarm-C Sponsor: ESA ESA ESA Expected Life: 4 years 4 years 4 years Primary Applications: Geomagnetic field mapping Geomagnetic field mapping Geomagnetic field mapping COSPAR ID: 2013-067B 2013-067A 2013-067C SIC Code: 8007 8008 8009 NORAD SSC Code: 39452 39451 39453 Launch Date: Nov-22-2013 Nov-22-2013 Nov-22-2013 RRA Size: 5 cm diameter 5 cm diameter 5 cm diameter RRA Shape: rectangular rectangular rectangular Reflectors: 4 corner cubes 4 corner cubes 4 corner cubes Orbit: polar polar polar Orbital Period: 5618 sec 5618 sec 5795 sec Inclination: 88.35 degrees 88.35 degrees 88.95 degrees Eccentricity: 0.00139 0.00139 0.00139 Altitude: 460 km 460 km 530 km NPT Bin Size: 5 sec 5 sec 5 sec

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磁场的生物效应

热度 3 shihesun 2013-11-20 14:35

人体生物结构层次可分为生物大分子、细胞、组织、器官、功能物质结构系统、以至生物整体。每一物质结构的磁性，有的是本身具有的磁性物质特性，有的是生物功能过程中电磁感应的生物功能效应，有的是生物机体所处在的环境能量场条件对其作用的结果。 在我们的身体中很多的微量元素是属于磁性物质元素，例如：含有铁元素的血红蛋白、铁蛋白、肌蛋白，含有铜元素的蓝蛋白、肝铜蛋白，含有钴元素的维生素B12，还有属于过度元素的锰、钼、钒、锌等，我们叫他们微生物材料，这些磁性生物材料在一定的条件下表现出生物的顺磁性，生物的顺磁性在蛋白质、酶的生物功能活动过程中，具有重要的生物能量生理功能作用。 一、地球磁场的生物效应 地球的磁场属于弱恒定磁场，是各种生物诞生、生长、进化、衰退、凋亡过程所依赖的环境物理能量场基本因素条件。 生物在生命过程中不断的吸收与消耗磁场能量，如果机体中的大分子、细胞、组织、器官中的微量磁性物质丧失了磁性，就会导致生物功能的紊乱或停止生物功能。 例如，某些红细胞含有的铁元素丧失了磁性，这些丧失了磁性的红细胞在血液中的运动状态就会发生紊乱，就不能够保持螺旋形运动状态，因此，该部分的红细胞就非常容易被其它保持磁性的红细胞“吸”过去，形成许多的“缗钱状”链接，红细胞缗钱状态形成之后，链与链之间又会相互吸引、缠绕形成团状，多个红细胞团又会通过缗钱状红细胞串联而形成网状。血液中红细胞形成的团状、网状现象，轻者使血液流动缓慢，代谢障碍，四肢无力、思维迟钝，重者会最终导致血脉阻塞，形成血栓而直接危及生命——微循环障碍、气滞血瘀。 我们应该经常喝一些磁化水、有目的的多做磁疗保健、到海边、农村等地，补充、平衡身体中的生物磁场，解除血栓对健康的威胁。特别是在高原生活和工作的人们，由于比较生活在离地心较近的沿海与平原地区的人们，所受到的地球磁场影响较弱，容易有患高原性高血脂症等病症。 二、恒定磁场的生物效应 国内外有关科学家做过很多关于恒定磁场对生物、或细胞的影响试验，并提示长期工作在强磁场环境中的人们：不要全身性接触超过均衡磁场强度为0.12特斯拉的环境中。 国内外有关科学家（包括本人）在研究中 利用一定剂量梯度磁场强度、与其他一定剂量的多种生物能量场，达到了充分抑制肿瘤细胞的活性、肿瘤细胞增长缓慢、肿瘤细胞停止代谢、直至破碎、凋亡、液化的试验结果，为磁疗医治肿瘤提供了有临床意义的试验依据。 一定剂量的恒定磁场在作用于人体神经细胞时，可以镇静神经，达到止痛的效果，特别是对于神经衰弱、长期失眠、神经性疼痛、电解质紊乱、生物电生理功能紊乱（心律失常、帕金森综合症等）等等，具有显著的治疗效果。例如，一定剂量的生物磁场（临床过程须考虑个体差异因素）对于创伤的治疗，不但有消炎止痛的效果，而且具有加快损伤细胞生长、平衡免疫功能预防感染的特殊临床效果作用。 三 、磁场对人体组织器官的生物效应 试验证明：磁场能够直接影响生物大分子电离子的空间构象，影响其活性和生物功能；影响蛋白质和酶的活性等多方位的生理功能。 例如在磁场的作用下APT酶的活性提高，促使小肠吸收功能大大加强，因此，患有肠道功能紊乱的老年患者，可以使用一定剂量的恒定磁场能量、脉冲能量磁场的治疗设备（仪器），可以十分有效缓解、治疗便泌、腹泻、消化不良、吸收不好的病症。 1、磁场对心脑血管系统的医疗作用 磁场用于高血脂症、心梗、脑梗的研究和临床应用在国内、国外已经非常普遍，效果显著，并且没有药物一样的副作用，是联合国卫生组织提倡的二十一世纪“绿色疗法”方法之一。 一定剂量的恒定磁场、脉冲场在直达心梗、脑梗病灶部位后，会有效解除血红蛋白敏钱状态，扩张血管、快速吸收水肿而解除神经压迫，特别是生物磁场的能量，可以直接协助推动血液流动，打通物质通路、生物电通路、淋巴通路、维护经络功能，分解胆固醇结晶体，这与靠血液输送的“活血化瘀”的药物相比，临床效果更加显著。 心脏的搏动功能是生物物理生理功能，一旦心脏产生心律失常症状，就要解决生物的生理功能紊乱问题，这是生物化学性产品无法解决的病症之一，即：如果一个医生对于心律失常患者临床采用生物化学产品治疗的话——不对症。一项生物医学工程学研究成果产品在临床实践表明，心脏在恒定磁场的作用影响下，T波增强，如果针对心律不齐、早博、心律过速的患者，在心脏部位施加一定剂量的恒定磁场或符合心律失常患者心脏原始数据为依据的特定脉冲磁场，可以充分控制病症，促使心律功能稳定在正常范围，特别重要的是：激活患者细胞本来的生物功能，是其领先于国际先进水平专业核心技术。 该生物医学工程学技术产品成果的问世，将与心脏起搏器一起，圆满地全方位服务于心律失常患者。 生物医学工程学基础研究成果之一的细胞基因能量治疗仪所产生的生物能量场，对于具有代谢与免疫双重生理功能的器官病症：肺部疾病（包括支气管炎、哮喘、肺气肿）慢性阻塞性肺疾病（YF型医疗设备）具有立竿见影、恢复生理正常功能、无副作用的特殊医疗价值。 2、磁场对神经系统的医疗作用 磁场生电场，电场可以转化为磁场，生物技术也不例外。磁场作用于脑垂体部位、足三里穴、三阴交等30余个穴位，施以一定剂量生物磁脉能量场后，大脑弱非酞物质分泌明显增加，大脑强非酞类物质分泌充分，这对于患有神经衰弱、重度失眠、药物依赖性患者有治愈的临床效果。我国中医针麻临床技术，应该说是生物医学物理学最高临床成就之一。 磁场用于镇痛，主要是降低感觉神经末梢对外界刺激的反应，减少感觉神经冲动传导功能。笔者认为这是人体生物电在神经组织传导运动过程中，遇到磁场干扰后，其电感应传导强度被衰减的结果。试验证明，创伤疼痛、神经性疼痛在疼痛部位使用磁场的止痛效果极为显著、而且没有任何副作用。 四、强磁场对人体影响的弊端 没有地球的磁场就没有生物——就没有人类，这是产生生命体主要要素之一。 人体如果接触了过强的磁场，就会产生不良反应和病症。事例证明，全身性长期在0.01特斯拉以上磁场强度环境工作的工人，会患有植物神经系统失调、中枢神经机能衰退、反应迟钝、头晕、失眠、情绪低落、疲劳记忆功能衰减和性功能障碍问题。 如果在发现初期症状以后，并且能够及时摆脱不良磁场环境，基本上经过一段时间是可以完全恢复正常的。但是如果接触强磁场环境时间持续性较长，即会产生积累滞后性后果，治疗是比较困难的。 磁场能量用于医用的安全性，是开发利用磁场能量治疗疾病的产品厂家特别需要注意的技术问题。临床治疗上应在诊断、制定能量治疗方案时，治疗剂量的设定，需要科学的实验依据，在确保治疗有效性的同时，应注意人体的安全保障系数。 但是，目前在使用交变磁场磁场能量用于人体方面的产品，比较混乱，从低频、中频到高频都有，低频脉冲磁场对人体的作用基本是安全的。但是，在世界范围，生物能量用于治疗和预防疾病方面，解决个体差异是没有解决的一个空白难题。而当今的治疗的医疗设备，基本上都是不懂人体的工程师研究并制作出来的，甚至很多产品都是错误的产品（已经批准上市的医疗器械产品）。 做为人类用于诊病、治病的三大疗法之一的物理疗法，需要填补的医学临床空白产品非常多，需要像心脏起搏器、高压氧舱等高水平的生物医学工程学专业产品非常多、非常迫切。 （孙平）

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光纤传感半月谈（12）

热度 13 zhwt 2013-6-7 15:09

光纤传感“半月谈”被我写成了“半年谈”，实在惭愧。每年的 9-10 月和 3-4 月都是科研人员的项目申请季，一耽误就是半年。 凡事贵在坚持。从今天做起。本期主要介绍 2013 年第二季度读到的部分文献。 温度传感器 中国计量大学的 Y. Xin 等人报道了采用酒精填充的边孔光纤干涉仪测量温度的方法（ Y. Xin, X. Dong, Q. Meng, F. Qi, and C.-L. Zhao, Alcohol-filledside-hole fiber Sagnac interferometer for temperature measurement, Sensors and Actuators A , vol. 193, pp.182 – 185, 2013. ），图 1 。其温度灵敏度约为 86.8 pm/ ◦ C 。 图 1 采用边孔光纤的温度传感器 巴西的 R. E. P. d. Oliveira 等人研究了光子晶体带隙光纤的光谱的温度特性（ R. E. P. d. Oliveira, J. C. Knight, T. Taru, and C. J. S. d. Matos1,Temperature response of an all-solid photonic bandgap fiber for sensingapplications, APPLIED OPTICS ,vol. 52, pp. 1461-1467, 2013. ）。 南开大学 H. Liang 等人报道了一种同时测量温度和力的 PCF 传感器（ H. Liang, W. Zhang,P. Geng, Y. Liu, Z. Wang, J. Guo, et al., Simultaneous measurement oftemperature and force with high sensitivities based on filling different indexliquids into photonic crystal fiber, Opt.Lett. , vol. 38, pp. 1071-1073, 04/01 2013. ）。该传感器在 PCF 的两个孔中填充液体，在透射谱里面选择两个透射峰，而这两个透射峰对于温度和应力的敏感程度不同（分别红移和蓝移），从而实现了温度和应变的同时测量（图 2 ）。 图 2 液体填充的 PCF 传感器示意图 香港理工大学的 Liu, Z. 等人报道了在高双折射 PCF 上写入 FBG 进行温度和压力传感的方法（ Liu, Z., et al.(2013). Ultrahigh birefringence index-guiding photonic crystal fiber andits application for pressure and temperature discrimination. Opt. Lett. 38(9): 1385-1387. ），图 3 。 图 3 高双折射光纤的制作过程 华中科技大学的 J. Wo 等人报道了采用 MSM 结构的光纤温度传感器（ J. Wo, Q. Sun, H.Liu, X. Li, J. Zhang, D. Liu, et al., Sensitivity-enhanced fiber optictemperature sensor with strain response suppression, Optical Fiber Technology , 2013. ），该传感器利用纤芯模和包层模的干涉来测温（图 4 ），并具有较低的应变灵敏度。 图 4 具有 MSM 结构的温度传感器 吉林大学的 Xue, Y 等报道了采用异丙醇填充的光纤拉锥具有极高的温度灵敏度（ Xue, Y., et al. (2013). Ultrasensitive temperature sensor based onan isopropanol-sealed optical microfiber taper. Opt. Lett. 38(8): 1209-1211. ）传感器图如图 5 所示。 图 5 光纤拉锥示意图 折射率传感器 墨西哥的 M. G. Shlyagin 等人报道了一种自参考的光纤折射率传感器（ M. G. Shlyagin, R. M. Manuel, and ó . Esteban,Optical-fiber self-referred refractometer based on Fresnel reflection atthe fiber tip, Sensors andActuators B: Chemical , vol. 178, pp. 263-296, 2013. ）。该传感器在光纤端部写入两个低反射率的 FBG ，与光纤端面共同构成 3 个干涉仪（图 6 ），通过干涉相位检测的方法检测折射率。 图 6 光纤端面折射率传感器 山东大学的 M. Jiang 等人报道了采用 TiO 2 涂层的光纤 FP 折射率传感器（ M. Jiang, Q.-S. Li,J.-N. Wang, Z. Jin, Q. Sui, Y. Ma, et al., TiO 2 nanoparticlethin film-coated optical fiber Fabry-Perot sensor, Opt. Express , vol. 21, pp. 3083-3090, 02/11 2013. ）。通过增加 TiO2 涂层（图 7 ），传感器的灵敏度提高了 2.6 倍。 图 7 采用 TiO2 涂层的光纤 FP 折射率传感器 美国 University ofNebraska – Lincoln 的 Tian, J 等人报道了采用微结构光纤 FP 腔的折射率传感器（ Tian, J., et al.(2013). Microfluidic refractive index sensor based on an all-silicain-line Fabry-Perot interferometer fabricated with microstructuredfibers. Opt. Express 21(5):6633-6639. ），该传感器表现出来很高的灵敏度和稳定性以及温度不敏感特性。 图 8 采用微结构光纤 FP 腔的折射率传感器 此外，加拿大渥太华大学的 Jeremie Harris 等人报道了基于包层外模式干涉的在线光纤干涉仪型折射率传感器（ Harris, J., et al. (2013). Highly sensitive in-fiber interferometricrefractometer with temperature and axial strain compensation. Opt. Express 21(8): 9996-10009. ）。该传感器实现了温度和轴向应变的补偿，传感器如图 9 所示。 图 9 基于在线 MZ 干涉仪的折射率传感器 加拿大的 Tripathi, S. M. 等报道了采用串联的具有双谐振峰的 LPG 折射率传感器（ Tripathi, S. M., etal. (2013). Temperature insensitive high-precision refractive-indexsensor using two concatenated dual-resonance long-period gratings. Opt. Lett. 38(10): 1666-1668. ），通过调整两个 LPG 之间的距离可以实现温度补偿，如图 10 。 图 10 串联 LPG 的折射率传感器 台湾的 Lee, C. L 等报道了在光纤内部镀金膜（镀膜 - 熔接 - 切割）形成的 FP 腔用于折射率传感（ Lee, C. L., et al.(2013). Microcavity Fiber Fabry-Perot Interferometer With an EmbeddedGolden Thin Film. IEEE PhotonicsTechnology Letters 25(9): 833-836. ），如图 11 所示。 图 11 由金膜和端面形成光纤 FP 腔的折射率传感器 中科院 重庆绿色智能技术研究院 的 Di, W. 等报道了利用电弧放电在 SM 光纤中形成 FP 腔的折射率传感器（ Di, W., et al.(2013). Intrinsic fiber-optic Fabry-Perot interferometer based on arcdischarge and single-mode fiber. APPLIEDOPTICS 52(12): 2670-2675. ），外界折射率会改变干涉条纹的对比度（图 12 ）。 图 12 FP 腔的折射率传感器 磁场传感器 北京理工大学的 Gao, R. 等报道了基于光子晶体光纤的磁场传感器（ Gao, R., et al. (2013). All-fiber magnetic field sensors based onmagnetic fluid-filled photonic crystal fibers. Opt. Lett. 38(9): 1539-1541. ）。该传感器通过灌注于光子晶体光纤包层空气孔中的磁流体实现，当磁场变化时，磁流体的反射率发生变化（图 13 ），从而改变透射光强。 图 13 光纤磁场传感器透射光强随磁场变化 暨南大学的 Cheng, L. 等人报道了基于安培力的光纤激光磁场传感器（ Cheng, L., et al. (2013). Ampere force based magnetic field sensorusing dual-polarization fiber laser. Opt.Express 21(11): 13419-13424. ），该传感器利用磁场引起的安培力使双偏振光纤激光器的排频发生变化进行传感。

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【三维.不可调】磁感“线”

热度 3 hailanyun0415 2012-8-11 04:32

先上份音乐：魔法门7布拉卡达沙漠迪雅 前几天做的磁感线模型仅仅只是平面上的，接下来是立体的。打引号的原因是因为不仅仅是线。我并没有解出方程，和上次一样 磁感线 仍然是椭圆拼凑而成。 俯视图看上去像只昆虫，侧视图看上去很混乱。 上个课件中我特意将磁感线做得间距相等，从三维模型可以看出，如果间距相等，电感中轴处磁感线密度将会大于侧面，是不是可以认为中轴处磁感强度最强？但另一方面中轴离电流比较远，磁感强度是平方反比衰减的，是不是又可以认为中轴处磁感强度最弱？ 视频中黄色的磁感线最靠近电感，蓝色磁感线离电感最远，绿色磁感线位于中部。 视频中摄像机的轨迹是乱画的。摄像机目标是电感中部，所以经过中部时会反向，导致最后退着出来。 以前学物理时，电力线的根数决定了电场强度的大小是我最弄不明白的一个问题。磁力线的根数是不是也决定了磁感强度的大小？但实际上电力线磁感线都是不存在的，存在的是电场、磁场，那些线的存在只是为了方便我们研究电场、磁场的性质而已。应用3DMax的车削可以让磁感线旋转生成曲面，用来模拟磁场。话说车削这名字翻译得真是有技术含量。 三维动画与现实世界一个最大的不同就在于穿墙术，不管贴了什么材质，一钻就过去了，而且不会留下任何痕迹。 视频中摄像机的轨迹是乱画的，目标是电感中部，所以经过中部时会反向导致最后退着出来。 磁场是存在于整个空间的，不过这样一来黄色、绿色的磁感线就都被蓝色包在里面了，有一种能量罩的感觉。 这个视频只打了一个灯光，进入电感中部时感觉好像发现了金矿一样。视频中摄像机的轨迹是两根螺旋线连接而成的，目标是电感中部。 视频中摄像机的轨迹是几个和隔磁感线很近的半椭圆连接而成的，目标是电感中部。 视频中摄像机的轨迹是正弦曲线连接而成的，目标是 蓝磁场 两端，所以从蓝磁场中钻出来以后摄像机会反向。 相关：【可调】螺线管磁感线模型： http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=729147do=blogid=600310 我的土豆主页： http://www.tudou.com/home/item_u114846993s0p1.html 我的优酷主页：http://i.youku.com/u/UNDkwNDI1MDc2/videos ----------------------------- 08.12 电场 线 是不是可以看成从电感出发垂直于磁场面的曲线? 电磁场传播方向 是不是 可以看成电感在磁场面上的投影，与磁力线正交的曲线? 还是正好相反？ 稳恒电场应该不存在静电场的等势线了。 ----------------------------- 第一次听这个音乐时，我还以为是鬼屋的女妖在唱歌。后来才知道是布拉卡达沙漠和迪雅的背景音乐，只有正版才能在游戏中听到。沙漠有天堂之门，迪雅有地狱之门。那无奈的歌声和吉他是在提醒着什么呢？ 美杜莎和鸟身女妖应该不会有这么销魂的声音，或许是坠落凡间的天使和混入地面的魅魔。 -----------------------------

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地球磁场发现隐藏入口直通太阳大气层

lenghongqiang 2012-7-13 09:47

据国外媒体报道，美国宇航局宣布在地球磁场内发现隐藏的“入口”。这种入口被称之为“X点”或者“电子扩散区”，并非通往其他星系和行星，而是帮助运送来自太阳的磁性带电粒子。 　　 美国科学家在地球与太阳之间的太空区域发现隐藏的“入口”，被称之为“X点”或者“电子扩散区” 地球磁场能够让飞向地球的粒子发生偏移，但这些入口提供了一条通往地球大气层的直接通道 地球与太阳之间的磁力线，穿过X点 　　北京时间7月6日消息，据国外媒体报道，美国宇航局宣布在地球磁场内发现隐藏的“入口”。这种入口被称之为“X点”或者“电子扩散区”，并非通往其他星系和行星，而是帮助运送来自太阳的磁性带电粒子。飞抵地球后，这些带电粒子会形成绚烂的极光，同时导致地磁暴。 　　参与此项研究的爱荷华州大学教授杰克-斯库德表示：“我们将这些入口称之为‘X点’或者‘电子扩散区’。地球与太阳的磁场通过这些入口连接在一起，形成一条不受干扰的通道，直通9300万英里(约合1.5亿公里)外的太阳大气层。” 　　借助于宇航局的太阳磁性与不稳定性研究日光仪望远镜(THEMIS)和欧洲的Cluster太空探测器，科学家发现了X点。这些入口与地球之间的距离在1万到3万英里(约合1.6万到4.8 万公里)之间。2014年，宇航局将执行磁层多尺度任务(MMS)。这项任务将发射4颗探测器，环绕地球轨道，可用于锁定和研究X点。 　　目前，斯库德和他的研究小组尚不清楚X点的真实身份。观测过程中，他们发现带电粒子穿过X点，导致地球大气层出现电磁现象。斯库德表示：“这些磁性入口不可见，不稳定并且难以捉摸。它们在事前没有警告的情况下打开和闭合，也没有任何路标引导我们走进这些入口。” 　　一些X点规模很小，很快就消失踪影，其他一些则规模较大，也比较稳定。2014年MMS任务上马后，斯库德和他的研究小组将利用这项太空任务锁定X点。他说：“借助于携带先进观测设备的太空探测器，对磁场和高能带电粒子进行测量，我们能够锁定X点的方位，而后对其进行研究。”

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地球的磁场

zjzhang 2011-12-15 12:01

地球的磁场是一个不均匀磁场，从赤道到两极磁场逐渐增强。从而由于 Lorentz 力的作用，地面上空会出现两层 Van Allen 辐射带 （就是磁瓶）。第一层在地面上空 800 km 到 4000 km 处，主要由质子组成；第二层在地面上空 60000 km 处，主要由电子组成。又由于极区附近磁感线与地面垂直，而从外层空间入射的粒子可直接进入大气层，与空气分子碰撞，就会产生绚丽多彩的极光。

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电荷对电荷的作用

zjzhang 2011-12-15 11:53

静止电荷对静止电荷的作用，用 Coulomb 定律； 运动电荷对静止电荷的作用，须考虑相对论效应； 静止电荷对运动电荷的作用，与后者的运动无关； 运动电荷对运动电荷的作用，须考虑磁力。

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[转载]月球内核已冷却停止翻滚　为何还有磁场[图]

杨学祥 2011-11-12 13:26

月球内核已冷却停止翻滚　为何还有磁场 时间: 2011-11-12 10:56:15　编辑: 徐嘉陵　 进入论坛 据《新科学家》网站11月9日报道，月亮没有全球性的磁场，而月球的表面却还会有磁石的存在。阿波罗号宇航员带回的月球岩石样本，证明了在月球上存在着古老的磁场区域，并且磁场强度比地球磁场强度弱一百倍。事实上，月球炽热的内核停止了翻滚已几千万年了，它究竟是如何保持其磁场的呢？ 两极早没有磁场 现在，月球的两极已经没有了磁场，可在其早年，它可能拥有过一个炽热得剧烈翻滚的内核，因为这些带电的液体的运动，磁场便产生了。可随着内核的降温，对流的停止足以让磁场消失。因此，从月球带回的阿波罗陨石揭示了42亿年前的月球，在那些威力强大的混合熔岩凝固后，可能仍然存在磁场的时候，这的确令人费解。现在，有科学研究团队对月球保持内核活力的原因提出了解释。 极速旋转保磁场 月球曾被认为它形成的时候与地球的距离比现在要近，而且旋转比现在更快，它的减速和离去是因为长期和地球发生相互的潮汐的作用导致。加州大学的克里丝缇娜·戴尔和森塔·科鲁兹说，之前的那些样本并没有把之前更快的旋转速度纳入考虑范围，那急速的旋转搅动着熔岩内核，就像洗衣机搅动水一样。这能令磁场一直持续到27亿年前。 撞击也延续磁场 法国马赛的非平衡态研究院的迈克·巴斯指出，在39亿年前曾经出现过的每一次剧烈的陨石撞击也可能会把月球内核的熔岩运动延续一万年。麻省理工学院的本·维斯表示，一些陨星——被认为是小行星的碎片，是有磁性的，而且飞行器飞越时也探测到两颗带有磁场的小行星。他还补充说那些样本也许解释了这些太空陨石是如何被磁化的。（曹筱樱编译） 来源: 华西都市报　 http://sc.people.com.cn/news/HTML/2011/11/12/20111112105615.htm

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磁场能够减缓镉对绿豆生长造成的负面影响

热度 1 gaojianguo 2011-7-29 14:23

陈怡平 等发现磁场处理能够减缓镉（Cd）胁迫下绿豆幼苗生长的不利影响，效果最好的磁场强度是600mT。他们认为这种缓解作用与一氧化氮（NO）的信号传导有关，植株对磁场环境下的具体响应机制需要更精细的研究。 论文“Magnetic field can alleviate toxicological effect induced by cadmium in mungbean seedlings”发表在Ecotoxicology上。 全文: Magnetic field can alleviate toxicological effect induced.pdf

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精彩图片：地球的磁层

热度 4 pony1984621 2011-4-25 00:16

精彩图片：地球的磁层 资料来源：美国航天局 编译：马志飞 在物理课上，你应该已经见过这样一幕了：如果在一个条形磁铁的周围撒上铁屑，你就会看到这些铁屑会排列成规则的形状，无形的磁场就展现在你的面前。 我们的地球同样是一个巨大的磁石，科学家们花了一个世纪的时间来探索它的形状和结构。图片中所展示的就是地球磁场——磁层——仿佛是从太空中俯瞰。这只是一幅概念图，但是它依据的却是真正的科学观测数据，这些观测数据从太空时代（ Space Age ）就已经开始获取了。图片中橙色和蓝色的线条代表的正是地球两极的磁场线。 实际上，磁力线是看不到的，但是它们可以通过观测地球空间周围的原子粒子而推算出来。与条形磁铁周围的铁屑不同，地球的磁层不是对称分布的，这是由于太阳风的作用，从太阳射出的高速运动的粒子流会带有自身的磁场特征。 就像臭氧层一样，磁层对于我们地球上的生命来说是非常重要的，因为它可以防止我们遭受绝大部分的有害辐射和太阳热等离子体，把它们偏转到宇宙空间中去。由于我们最近的恒星不断辐射高速粒子流，我们的磁层就经常受到冲击，这会在地球周围的宇宙空间中产生电流——一种能够破坏无线电通讯和损坏卫星的电流，这种现象被称为“空间天气”（ space weather ）。此外，它们还可以产生美丽的极光。 高清图片 精彩图片：地球的磁层.zip

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[转载]2012年地球会进入0度空间吗？

热度 4 readnet 2011-3-30 15:50

2012 年怎么啦？ 科學家終於確定了 2012 不是末日只不過是地球進入了光子帶， 但在完全進入的一瞬間， 我們會在 3 天的 0 度空間中度過， 當然這會死很多人。 磁極顛倒 3 度空間退到 0 度空間，無疑是毀滅，但迎來的是嶄新的世界， 有很多很多人會在那 3 天中存活下來。 那 3 天正是太陽系，在光子帶中發生的巨大的化學變化， 人類體内原子也將重新組合，迎來了 4 度空間第 5 個紀元。 個人理解；瑪雅人說的不是世界末日， 他明明寫的是“ 2012 年 12 月 21 日的黑夜來臨， 12 月 22 日的黎明不會到來”。 想必瑪雅人也是與我們生活在一個空間，他自然無法預測 4 度空間的事情了， 而且 12 月 22 日沒有白天。 但 3 天後，差不多是聖誕，白天就會來的 ! 12 種預言都紀錄了 2012 是不平凡的一年。 聖經密碼、推背圖、台灣瑪雅語、小孩藏僧、乃至雙魚到水瓶的過渡时間… 都表明了這一切最真實的該是美國 NASA 太空總署的調查了， 在 1960 年發現遠處有一團星體 ( 其實就是光子帶 ) 。 在前幾年發現 2012 將會發生生南北磁極颠倒。 在 2011 年會發生生 4 次日蝕… 我們生活在第 4 個世紀與第 5 個世紀的交界，我們應該感到驕傲。 3 度空間到 4 度空間最需要的就是人類精神的力量， 但願我會活下來目睹這一刻 ... 3 天的黑暗。 人類的進化，光的時代， 4 度空間 ，一切聽起來好像一部科幻小說， 不過是真是假無所謂。到 2012 就一切都知道了，死不死又怎麼樣 ? 進入光子時代也會死，只不過肉身不會腐爛罷了，如果是真的， 我真感謝生活在這個年代，話說回來，人類是該進化了。 科學家們認定 2012 年為太陽分子活躍巅峰、期間可能造成全球通訊癱瘓。 科技可能倒退幾十年、甚至更嚴重的後果。 不管真也好、假也罷。趁着社會還美好、多陪陪家人、朋友。 當然、還有你的戀人。 現在開始、珍惜身邊的人吧。 不要像電影裡那樣、瞬間什麼都沒有了。 2012年地球会进入0度空间？.pps

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火星大气层流失之谜和地磁场减弱的风险

热度 1 杨学祥 2010-10-7 15:20

火星大气层流失之谜和地磁场减弱的风险 杨学祥，杨冬红 地磁极反转首先能引发强烈的构造运动。热能积累在外核导致地核膨胀，胀裂地幔，核幔边界的地幔热流热幔柱顺势上升，形成地表巨大火山区。这是中生代温暖期火山频发与异常的静磁带(地磁极性长期不变带)对应的原因。其次，地磁极性反转会产生一个地磁强度为零的时期。大家知道地球生物曾经发生过大灭绝的现象，比如某些有孔虫在几百万年前之突然全部灭种、中生代恐龙之突然灭绝等，但同时一些其他种类的动物突然出现，比如哺乳动物，这些突变都与地磁反转在时间上有吻合之处。是否是由于失去地磁的保护，太阳风的高能粒子横扫地球表面导致生物灭绝?这值得我们研究，特别是零磁场与生物演进的关系。 太阳风由太阳释放，以每秒200公里至800公里的速度向太阳系运动，是一种持续存在的等离子体流。在地球磁场作用下，太阳风难以抵达地球大气层。也就是说，地球磁场对大气层起到保护作用。相比之下，火星缺乏这种磁场，以致大部分大气层被太阳风吹走。 行星大气层的消失不仅与行星磁场有关，而且与行星轨道偏心率有关。我们发现，金星、地球、火星、水星的轨道偏心率分别为 0.007 、 0.017 、 0.093、 0.206 ，大气浓度分别为浓密、标准、稀薄、极其稀薄。两者成反比的原因是，较大的轨道偏心率使行星在接近太阳时像彗星一样丢失一部分大气。地球轨道偏心率在冰期时增大为 0.0607 ，使大气浓度和二氧化碳浓度变低，降低了对地球表面的保温作用，导致 10 万年周期致冷作用的增强。由于地球轨道偏心率 10 万年周期项振幅不到近日点进动 2 万年周期项振幅的一半，其引起 10 万年冰期周期的作用受到质疑 。大气浓度变化、地壳均衡运动和强潮汐变化三种作用能增强 10 万年周期作用，给出 10 万年冰期周期的合理解释。 参考文献 1. 杨冬红，杨学祥，刘财。 2004 年 12 月 26 日 印尼地震海啸与全球低温。地球物理学进展。 2006 ， 21 （ 3 ）： 1023-1027 美国计划发射探测器揭火星大气层流失之谜(图) http://www.sina.com.cn 2010年10月07日04:23 南方都市报 火星现在只剩下极其稀薄的一层大气。科学家希望揭开火星大气层流失之谜。 　　美国国家航空航天局(NASA)5日宣布，定于3年内向火星发射另一颗探测器，尝试揭开火星大气层流失之谜。 　　根据以往研究结果，研究人员预判，偷走火星大气层的主犯可能是太阳。 　　 定于2013年发射 　　美国航天局5日说，航天局前一天通过一项行动计划，定于2013年再向火星发射一颗探测器。 　　这颗探测器以美国2001年和2005年分别发射的奥德赛号火星探测器和火星勘测轨道飞行器为设计模型，将由洛克希德-马丁公司制造。 　　探测器定于2013年11月18日至12月7日期间发射。如果11月18日发射，探测器按计划将在来年9月16日抵达火星上空，开始为期一年的探测之旅。 　　这项计划旨在探究火星大气层流失原因，预计耗资4.38亿美元。探测器将检测火星大气层中氧、氮、氢、碳等元素的同位素比值，从而计算火星流失的大气层厚度。 　　 大气层流失之谜 　　美国和欧洲航天局发射的探测器先前在火星上探测到含水硅酸盐矿物质和貌似干涸的河床，表明火星表面可能曾经存在液态水，而那时环绕火星的大气层可能远比现在浓厚。 　　研究人员解释，几十亿年前，正值年少的火星磁场消失，大气层开始流失。随着太阳紫外线辐射和带电粒子流长驱直入，火星的大气层受到破坏，现在只剩下极其稀薄的一层大气。 　　 或可归咎太阳风 　　太阳风由太阳释放，以每秒200公里至800公里的速度向太阳系运动，是一种持续存在的等离子体流。在地球磁场作用下，太阳风难以抵达地球大气层。也就是说，地球磁场对大气层起到保护作用。相比之下，火星缺乏这种磁场，以致大部分大气层被太阳风吹走。 　　美国航天局戈达德航天中心研究员格里博斯基说：太阳通过各种活动使得火星大气层流失。先前的观察为我们展示了一些犯罪证据，但这只是些隐隐约约的暗示。研究人员说，除了太阳风，其他太阳活动以及小行星撞击等因素可能导致火星大气层流失。新华社特稿 http://news.sina.com.cn/w/p/2010-10-07/042321226209.shtml 　对话杨学祥地球磁极面临大反转? 　　□记者/刘洪宇 　　地球之盾磁层正迅速变弱 　　辽宁日报:近来关于太阳风暴的报道引起了人们的关注，比如8月上旬暴发的一次太阳风暴已经到达地球，只是这次强度较小，有科学家预测未来几年将很强烈，也许会给地球带来灾难性影响，而我们今天讨论的就是地球面对太阳风暴的一个重要的自我保护措施地球磁场，那么您觉得地球磁场是否能肩负起抗击未来几年强烈太阳风暴的重任? 　　杨学祥:最强烈的太阳风暴源于太阳黑子活动的峰年期。黑子的实质是剧烈活动的呈紧密缠绕状态的太阳环向磁场，它像拉紧的皮筋，易被扯断，扯断之后太阳大气中的能量会释放出来，形成耀斑，向太阳系空间发射出大量高速高能粒子和带电粒子的混合体等，形成强烈的太阳风，我们习惯称它为太阳风暴。这些被抛射出的粒子会到达地球，撞击地球磁场和大气层，但绝大部分太阳高能粒子被阻挡在地球磁层之外，仅有少量沿着地球磁力线进入地球。地球磁场的磁力线从南极流向北极，在两极地区形如漏斗，尖端对着地球的南北两个磁极，因此粒子流会沿着地磁场这个漏斗沉降，一般进入地球的两极地区，两极的高层大气，受到轰击后会发出光芒，形成极光。地球磁场实际上是对太阳风暴起到了一个屏蔽、抵御和保护地球的作用。 　　辽宁日报:看来地球磁场的作用还是很大的。 　　杨学祥:地球磁场是地球的重要物理场和环境因素之一，展布的空间很大，包围地球，保护着地球上的生物免受宇宙辐射的伤害，起到盾的作用，其中就包括把绝大部分太阳风粒子阻挡在地球之外，对人类的生存和发展起着至关重要的作用。 　　辽宁日报:人们关注太阳风暴，往往注重其本身的强度，比如通过观测黑子活动的情况、太阳释放粒子的密度来判断太阳风暴的规模，进而分析对地球可能造成的影响，这没错，但既然磁场对太阳风暴有一个抵御的作用，那么我们就不仅要关注矛有多锋利，还要关注我们的盾是否坚硬。 　　杨学祥:是的，我们一方面要观察、研究太阳风暴本身，一方面还要考虑地球磁场和大气的防护能力，两者综合起来才能把影响考虑周全。尤其是地球磁场，不但被我们关注得少，而且这个盾也并不让人乐观，有研究发现，我们的地球磁场正在减弱。 　　历史上的磁极反转都伴随着磁场异常和强度减弱 　　辽宁日报:磁场强度在变弱? 　　杨学祥:科学家的近期研究表明:地球磁场正在迅速减弱。在过去的160年里，磁场强度令人吃惊地下降了10%。比如丹麦行星科学中心一个研究小组，详细分析了丹麦阿斯泰兹号人造卫星收集的最新资料，在对比新旧数据后惊讶地发现，地球两极的磁场正在变化，南大西洋和北冰洋的磁场都出现了多个大洞。科学家分析，南大西洋和北冰洋下方的液体金属地核(外核)可能出现了巨型涡流，从而影响了其上空的磁场。由于巨型涡流的力量足以逆转其他涡流的方向，因此极有可能令地磁场南北极就此开始大翻(反)转。另外通过对1980年～2000年的地球磁场研究发现，地球磁场存在很大的地理差异：在亚洲、太平洋地区磁场变化较小，非洲、欧洲和大西洋的变化非常大，变化最大的地区是非洲南端，在这个地区的磁场极性与正常的极性刚好相反。 　　辽宁日报:这是否预示着出现另一次地磁翻转的开始?听说地球历史上出现过多次磁极反转。 　　杨学祥:磁极反转作为地质事件，在地球发展史上曾经出现过，许多国家已经从地质勘测中研究火山岩和沉积物中的金属粒子所构成的远古磁场查到了地磁反转的证据。研究发现，磁场在最近600万年间发生了三次翻转，这三次的间隔时间不等，最近的一次翻转是在70万年前。所以翻转是在很长的时间尺度上发生的。而地磁场发生逆转前，磁力急剧减弱，甚至出现零磁场，就是说磁场衰减是翻转过程中的一种现象。目前有些地区地磁场的强度确实有下降的趋势，但是否意味着磁场的强度还会持续降低，是否意味着地磁将要在未来千百年的尺度内翻转，科学家还存在争议，没有定论，需要继续观测和深入研究，英国的《自然》杂志和美国的《科学》杂志近几年都相继发表相关的文章对这一现象进行了探讨。 　　辽宁日报:那么，为什么会产生地球磁极翻转或者说倒转的情况?地球磁场是怎么产生的? 　　杨学祥:地球是一个各圈层差异旋转的分层地球，即地壳、上地幔、下地幔、外核和内核旋转的角速度不同，其中内核快速旋转，由固态的铁组成，外核是黏滞性很低的导电液态铁;在差异旋转及各种天体的作用力下，在外核尤其是内外核交界处形成快速旋转的环形电流，从而生成了地磁场。地核和地幔的差异旋转导致圈层角动量交换，部分自转动能通过摩擦转变为热能，积累在外核，形成地球内部唯一的液态圈层。与此同时，由于角动量交换，地核旋转变慢，地幔旋转变快，圈层差异旋转方向发生反向变化，导致地球磁极倒转。所以，地磁变化与外核旋转热涡流密切相关。根据人造卫星过去20年录得的磁场变化数据，发现在地下深层产生地球引力的熔流，在接近南北极位置出现巨大旋涡，并以加强磁场逆转的方向转动，因而削弱现有磁场，可能会导致两极易位。 　　辽宁日报:地球磁极反转对地球会产生怎样的影响? 　　杨学祥:地磁极反转首先能引发强烈的构造运动。热能积累在外核导致地核膨胀，胀裂地幔，核幔边界的地幔热流热幔柱顺势上升，形成地表巨大火山区。这是中生代温暖期火山频发与异常的静磁带(地磁极性长期不变带)对应的原因。其次，地磁极性反转会产生一个地磁强度为零的时期。大家知道地球生物曾经发生过大灭绝的现象，比如某些有孔虫在几百万年前之突然全部灭种、中生代恐龙之突然灭绝等，但同时一些其他种类的动物突然出现，比如哺乳动物，这些突变都与地磁反转在时间上有吻合之处。是否是由于失去地磁的保护，太阳风的高能粒子横扫地球表面导致生物灭绝?这值得我们研究，特别是零磁场与生物演进的关系。但确切的关系是怎样的，我们还不清楚，因为目前来说在数据上的证据并不充分。另外，利用现在技术进行模拟实验研究也没有可行性，任何一个实验室都无法完成如此巨大规模的模拟实验。 　　磁场减弱将使南北两极海冰大量融化 　　辽宁日报:也许发生磁极反转将在很遥远的未来，而且磁极反转的具体影响还未弄清楚，但我们还是要对目前磁场的减弱予以关注，因为要发生强烈的太阳风暴了，地球磁场的减弱是否会对其抵抗太阳风暴、保护地球不利? 　　杨学祥:太阳风暴发生过程中来自太阳的带电粒子很容易迸入极区产生电离作用，产生极光，引起磁暴和电离层暴，它在地磁场中的运动会产生强大的感应电流，其结果可能导致该地区电网变压器的铜线快速加热并融化，电流失去控制，严重损坏该地区的电力系统、通讯线路，如果地球磁场强度减弱，捕获能力就会减弱，那么发生电离的范围就会扩大，电网等被损害的范围可能会随之加大。 　　辽宁日报:记得2009年美国科学家在对2012、2013年的太阳风暴预测及报告中提到美国、加拿大，甚至中国、日本等会出现全国性停电的情况，按以前发生的太阳风暴来看，不会对中国、日本这样的总体上属于中纬度的国家产生太大的影响，但这次他们的预测如此悲观，是否就是把地磁变化考虑进去了? 　　杨学祥:因为还没有看到报告科研方面的原文，所以其具体的预测根据还不得而知，但地磁变化应该成为我们研究这次太阳风暴影响的重要的考虑因素，加以重视。 　　辽宁日报:在地磁减弱、太阳风暴猛烈的情况下，地球的气候、天气是否也会受其影响? 　　杨学祥:计算机模型的计算结果表明，如果两个磁极的强度继续减弱，则来自太阳的粒子流便可能使高达40%的地球高纬度臭氧被破坏，每次的破坏时间将长达数月至一年之久，这也为南北极海冰融化提供了合理的解释。 　　辽宁日报:您具体给我们讲讲。 　　杨学祥:到达地球的太阳辐射能大约有2%被平流层的臭氧吸收，7%被电离层吸收。当黑子活动高峰发生太阳风暴时，会大量破坏南极臭氧，随之产生臭氧洞漏能效应和地磁层漏能效应，使被臭氧层阻隔的2%的太阳能由平流层进入对流层，导致南极平流层变冷对流层变暖。收缩的平流层自转变快，膨胀的对流层自转变慢，这是赤道高空风产生的一个原因。拉马德雷现象就是太平洋上空高速气流方向转换的现象，拉马德雷暖位相增强厄尔尼诺事件，拉马德雷冷位相增强拉尼娜事件，从而影响大气环流和全球气候变化。这两个漏能效应也使太阳能量进入两极，北极和南极大陆边缘的海冰大量融化，打开南美洲德雷克海峡的海冰开关，减弱秘鲁寒流，进一步增强厄尔尼诺现象。与此同时，增高的海洋表面温度使更多氯元素从海洋进入大气，使臭氧洞进一步扩大，从而进一步影响气候，增加灾害性天气发生的几率。地球历史表明，强地磁场对应地球的寒冷气候，如第四纪冰期;弱地磁场对应高温气候，如中生代的温暖期。地磁场减弱也是全球变暖的原因之一：地磁场减弱导致更多太阳能量进入地球。 　　地球磁场本身异常是引起气候、地质等变化的重要因素 　　辽宁日报:太阳风暴的各种粒子会干扰地球的磁场，如果非常强烈的话，是否会使地球磁场本身发生较明显的变动? 　　杨学祥:太阳风和地磁暴的相关性是明显的，会引起高层大气磁活动和环形电流的相应变化。已有研究表明，太阳风与地球磁层顶相互作用，在极区上空的电离层中形成极区电急流。极区电急流通过地球磁力线传至中低纬度地区的电离层中，扰动电离层，不久之后，会发生灾害性天气。所以，地表和大气的电磁变化值得关注。 　　辽宁日报:那么，地球磁场本身的变化对地球，比如气候变化、地质变化有无影响? 　　杨学祥:人们普遍忽视地电和地磁的存在，认为它们很微弱。事实并非如此。一个偶然的机会，我发现一片树林明显地向北方倾斜，原来北部有平行的高压电线，电磁能对树林而言竟比太阳光更具有吸引力。地磁场的异常变化使地表地电场也发生变化，形成地电正异常区和负异常区。地表水从地电正异常区蒸发到高空，带的是正电;从地电负异常区蒸发到高空，带的是负电。带有异种电荷的云团最容易相互吸引而形成雷雨。相反，带有同种电荷的云团相互排斥，形成该地区的干旱。冰岛、非洲中西部和南大西洋是三个负电异常区，它们之间的地区是明显的干旱区，其中就有最干旱的撒哈拉沙漠;其两侧的北美洲和亚洲是正电异常区，在正、负电异常的交界带，是高降水量区。当电磁异常区发生变动时，电场的强度和极性也发生相应变化，由此引起的降水量改变导致全球旱涝灾害在不同地区发生。 　　谈到地质变化，地磁地电还与地震有密切关系，现在地震观测的一个重要手段就是对地磁(电)的监测。至于内在的机理，举个例子，携带大量磁性粒子的地下岩浆因为失去地磁的束缚而改变流向和流速，流向的改变将使地球固有板块的运动规律发生变化，而流速的降低将使岩浆自身的温度平衡机制遭到破坏，使地球不同部位之间地温温差增大，这将会产生地震频率和强度的增加。 　　辽宁日报:听您这么一说，感觉地球磁场及其变化太重要了，与抵御太阳风暴、气候变化、地质灾害都有密切的关系，看来我们应该密切注意地球磁场变化以做好各方面的预测、预防。 　　杨学祥:是的，应该说我们对地球磁场的重视程度及研究水平还很不够，但是正像你说的那样，种种迹象和研究表明，地球磁场是地球变化的重要因素，我们必须加强这方面的研究，特别是与太阳风暴关系的研究。近年来，全球地震、干旱、洪水、高温等极端气候的出现，不能排除和地磁减弱的关联。如果在今后若干年内，这些灾害气候频率和强度有增加趋势的话，并且地表测得宇宙射线辐射剂量同步增大，则可以确认这种关联。 　　辽宁日报：谢谢您的讲解。 共4页。 9 1 2 3 4(辽宁日报) http://liaoning.nen.com.cn/liaoning/86/3606086_3.shtml 本文引用地址： http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=366970

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[转载]太阳风可引起地球磁场震动

jimmydz2005 2010-5-11 20:54

此图来自网络 柏林5月9日，科学家发现，剧烈的太阳风可引起地球磁场震动，并伴随有强烈的北极光这一自然现象出现，飞行器罗盘指针会因此激烈抖动，从而可能影响太空飞行器的安全。 最近在奥地利维也纳召开的欧洲地理科学联合会年会上，奥地利科学院科学家沃夫冈包姆约翰介绍说，美国宇航局的5颗卫星从2007年起对地球的磁场进行了连续测量，研究人员发现，宇宙中的太阳风会引起地球磁场的震动，其震动强度可与今年1月的海地大地震相比。最近较强的一次震动发生在4月7日，而较轻的震动几乎每小时都有。太阳风引起的地球磁场震动直观地反映在飞行器的罗盘指针会发生剧烈抖动。伴随着地球磁场的震动，在地球北极上空还会出现强烈的北极光。 这是科学家第一次研究宇宙间的这一神秘现象。之前在中世纪的欧洲文献记录中也曾提到过天空中突然出现北极光的现象，当时的人们把它看作是上帝对人类发出的警告。德国布伦瑞克技术大学科学家卡尔格拉斯迈弗称，这一自然现象对地球上的人不会产生危害，但可能危害太空中的航天器。 芬兰奥鲁大学的太阳风研究专家凯文莫苏拉介绍说，太阳风其实就是太阳向宇宙辐射发出的大量带电粒子，这种带电粒子可以每小时1000公里的速度到达地球表面，并释放出巨大能量。由此引发的地球磁场震动可以传播到3万米高空，这也是太空中航天器能测量到的震动波。 德国科学家格拉斯迈弗称，虽然目前科学家能够对较强的太阳风进行预测，避免对航空飞行和太空卫星产生不利影响，但要准确预测宇宙震动还不可能。 转自《环球科学》

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[转载]《科学》：太阳磁场减弱 将处于“睡眠”状态

metanb 2010-4-14 19:23

《科学》：太阳磁场减弱 将处于睡眠状态 http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2010/3/229600.shtm 据美国《连线》杂志报道，日前，科学家最新研究显示，太阳表面磁场气体的流动将解释为什么太阳处于睡眠之中。 从2008年至2009年上半年，令科学家迷惑不解的是太阳黑子、耀斑和太阳风暴现象非常稀少，并且11年太阳活动周期末期延长了15个月。太阳与太阳风 层探测器(SOHO)的最新观测显示能够更好地预测未来太阳周期的强度和持续时间。 更多

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中国社会道德滑坡的原因找到了！

热度 1 harmonism 2010-4-1 11:18

中国社会道德滑坡的原因找到了！ 就在 2010 年 4 月 1 日 前两天，美国著名学术期刊《皮那厮》公布了一项重大发现：磁场影响中国人的大脑，从而让中国人是非不分，从而导致了中国社会的道德滑坡。据报道，改革开放之前，中国很少电视台，广播电台也不多见，只有少数有钱人家看得起电视，普通人只能听听收音机，那时也没有电磁炉、微波炉、手机等商品。而在改革开放之后，电台电视台如雨后春笋，家家户户都有彩电，电磁炉、微波炉等产品也几乎每家必备，而手机则更是几乎人人都有。人们在享受物质生活的时候，却万万没有想到，罪恶的电磁波已经侵入了中国人的大脑，严重影响了中国人的是非判断能力！近年来，中国社会普遍惊呼整个社会大面积道德滑坡，但苦于找不到原因。美国科学家发表在《皮那厮》上的科学论文，终于揭开了中国社会道德崩溃的科学之谜。 中国科学界对《皮那厮》上的这篇科学论文非常重视，中国科学院和中国工程院两院院士们在 4 月 1 日凌晨 4 点零一分联名向国家工信部发出了一份措辞强烈的建议书电子邮件。该建议提出，为了挽救中国社会道德，挽救中华民族的前途和未来，建议立即停止生产和使用任何产生电磁波的产品，包括停止电台、电视台的信号发射，停止移动通讯信号发射，停止电磁炉、微波炉以及手机的生产和使用。 不过，宣传部负责人指出，美国皮那厮显然是要阴谋破坏中国的现代化进程。如果皮那厮继续鼓吹阴谋颠覆中国的言论，中国人民绝对饶不了那厮。 2010-4-1 新闻链接： http://news.sciencenet.cn//htmlnews/2010/3/230296.shtm 国外每年4月1日过愚人节，而中国人则天天过愚人节。但愿将来中国人能够每年只过一天愚人节。

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洛伦兹力与磁矢势的变化

liuying56 2010-2-7 23:14

在谈到静电场时（ 库仑力与静势的变化 ），我们发现：一个带电粒子在静电场中受到力的作用，称为洛伦兹力。其原因在于这个带电粒子的电场会使原来的电场发生变化，即：使改变了电场的势。 再来看看静磁场。一个运动的带电粒子在磁场中受到力的作用，其原因在于这个带电粒子的运动会产生磁场，因而使原来的磁场发生变化，即：使改变了磁场的势。 磁场的势是矢量，称为磁矢势。通过分析磁矢势的变化，我们可以看到磁矢势的变化导致这个运动带电粒子受到力的作用。

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金星高温起源于失控温室效应是基本可信的

chenzhao 2010-2-5 09:40

杨学祥先生在《矛盾的事实与可疑的推论：创新要盯住国际科学前沿》（ http://guancha.gmw.cn/content/2007-12/03/content_705154_3.htm ）提出，失控温室效应解释金星高温是难以成立的。他同时指出，金星存在着稠密的大气层与水的缺乏是一对矛盾现象。 该文的许多观点我都是赞同的，例如，提出磁场消失在火星水的消失中起了重要作用。但有一些问题我也不解与困惑：例如类地天体行星轨道的偏心率，如何与大气密度发生关系？虽然从简单的比较中，我们确实可以发现两者存在着负相关性，但必须给出机制的说明，否则很难不被认为是一种偶然联系。因为样本数量少到仅有4。 而且没有考虑到太阳与行星之间的距离，因此，太阳风通量也是近似平方反比变化着的，金星接受到的太阳风流量也大约是地球的两倍。 另一个事实是:行星轨道偏心率并非常量,在100万年的时间尺度下经常变化,美国纽康等人在20世纪初就给出了各大行星的偏心率变化的级数函数.而地球的生命史表明,地球大气环境在近4亿来是基本稳定的.这个事实提示我们,行星轨道偏心率跟大气密度,基本上没有什么必然联系. 像土卫六绕土星的偏心率0.0292,有着比地球0.017更大的偏心率,而其以氮为主的大气压是地球表面气压的1.5倍. 由麦哲伦号探测器做的测量表明为金星大气残余水蒸汽中,氘:氢的比例远高于地球.这证明了久远以前,金星大气中有着充沛的水蒸汽,由于太阳风的剥蚀,氢元素构成的水分子更轻,更易散逸到行星际空间中. 久远以前金星大气中巨量充沛的水蒸气,说明金星的古海洋已经被蒸发殆尽,而水蒸汽是一种温室气体.由此也正好说明了水的缺乏与高温绝非一对矛盾现象.进一步可以考虑到,其实海洋开始蒸发时,金星气候已经进入了正反馈阶段. 金星有着浓密水蒸气大气时,温度已经上升到可以分解碳酸岩的地步,大量二氧化碳气体由此释放,造成今日金星实际上大气主要成为为二氧化碳. 我认为,综合行星科学的研究成果,由失控温室效应解释金星的高温是基本可信的.当然,这并不意味着对地球也适用.有人曾说过,金星和地球是一对貌合神离的姐妹.

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碳纳米弹簧--纳米级磁场源？

热度 3 wzhong 2010-1-18 21:03

纳米器件的设计与研究方兴未艾，如何为纳米器件提供一个纳米级的磁场，似乎并不是一件容易的事。如采用纳米永磁材料，一方面受到超顺磁尺寸的限制，另一方面磁场的强度是固定的，无法根据需要调变磁场强度。采用螺旋管提供电磁场可能是比较好的方法，磁场强度可以根据电流大小来调控，但是如何得到纳米级的螺旋管？用传统材料绕制是不可能的。螺旋碳纳米管（或螺旋碳纳米纤维）可能是一个比较好的选择。 与直线型的碳纳米管相比，螺旋碳纳米管可以用来做纳米级电磁铁，而磁场的强度可以用通过碳纳米管的电流来调节。下图是我们采用CVD原位催化裂解的方法制备的碳纳米弹簧SEM照片。 最近我们采用原位催化CVD方法，通过改变反应条件，合成了各种形态的碳纳米材料，如螺旋碳纳米纤维，纳米球链，碳纳米带等。下图是碳纳米带SEM和TEM照片： 由于制备这些碳纳米材料所用的催化剂为原位合成的纳米级过渡金属颗粒，因此所得到的复合物具有磁性。研究表明它们的微波吸收性能很好，且比重小，性能稳定，有望用于轻质隐身材料。 相关研究工作发表在以下刊物： 1. X.S. Qi, W. Zhong* , et al ., Carbon , 48, 365 (2010) 2. Xiaosi Qi,Yu Deng, Wei Zhong,* et al. , J. Phys. Chem. C 114 , 808 (2010) 3. X.S. Qi, M.H. Xu, W. Zhong* , et al , J. Phys. Chem. C 113, 2267 (2009) 4. Xiaosi Qi, Wei Zhong,* et al. , J. Phys. Chem. C 113 , 15934 (2009) 5. Xiaosi Qi, Yi Yang, Wei Zhong* , et al. , J. Solid State Chem. 182, 2691 (2009)

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磁场的方向不是一个客观存在

wliming 2009-11-18 22:54

我们学习电磁学，很熟悉什么时候该用右手定则，什么时候该用左手定则。但是，我告诉你一个秘密，你完全可以把左右手定则对调，该用右手的时候用左手，该用左手的时候用右手，你这样判断出来的电流方向，导线受力方向等一切可观测物理效应，绝对不会有错。 你可以试一试。注意，我没叫你乱来，而是左右手定则完全对调过来。另外，这个秘密千万别告诉初中生高中生，以免他们犯糊涂。 这样对调的唯一效果是掉转了磁场的方向。磁场的方向本来就是一个人为的规定和选择，而不是一个客观的存在。

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新发现：磁场对神经元钠离子通道电流记录时间的影响－－盘点2008年的收获之三

人为峰 2009-1-28 15:06

按语：在进入中国人最喜庆的日子－－新年的时候，对过去的一年自己和课题组的工作进行盘点。虽然有些收获并不与中医药有直接的关系，但从系统、辨证的观点来看，本人把这些工作都作为支撑自己的最大、最终目标－－中医的科学探索不可省略的工作，也是自己的人生目标的组成部分，因此在本博客中将这些进展与收获向大家报告，以期待大家的支持与帮助。 作为研究经络（细胞）的前哨战－－物理因子对细胞的影响的研究，在过去的2008年有不少新的发现，其中比较重要的是：经过某种电磁场辐射后的细胞比对比组或以往所做的其它细胞的寿命显著要长。 表 1 对照组和磁场作用组细胞存活时间对比 存活时间 组别 平均值（ min ） 存活 0-30min 百分比 存活 30-60min 百分比 存活 60min 百分比 最大存活时间 (min) 对照组 (n=30) 15.13 93.33% 6.67% 0% 36 磁场作用组 (n=30) 33.77 53.33% 26.67% 20.00% 93 更深层次的机理和原因正在探索中。 希望看到该消息的科学网朋友们对拙文赐以推荐，以期得到更多的关注和支持。谢谢！

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