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杨孝文的博客

 
 
 

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孩子们最喜欢问父母的5个科学问题  

2012-03-22 23:05:00|  分类: 羊蹄爪--我的成长 |  标签: |举报 |字号 订阅

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孩子们最喜欢问父母的5个科学问题 - 杨孝文 - 杨孝文的博客
    根据英国进行的一项新调查,“地球有多重?”,“天空为什么是蓝的?”,“为什么有时候也能在白天看见月亮?”,“我们能发现外星人吗?”以及“飞机为什么能在天上飞?”是孩子们最喜欢问父母的5个科学问题。
    共有2000位父母参与此项调查,他们的孩子年龄在5到16岁之间。三分之二的父母表示,面对孩子提出的科学问题,他们往往一筹莫展,不知该如何回答?五分之一的父母表示,如果不知道问题的答案,他们有时会随便给出个解释加以应付或者干脆告诉孩子没有人能够回答。

 

1.为什么有时候在白天也能看见月亮?

 

    月球绕着地球转,地球又带着月球绕着太阳转。月亮和太阳的位置就不断变化。有时候月亮和太阳位于天空中同一方面,或相隔不远,白天太阳在天空中出现的时候,月亮就在它的旁边,但在强烈的阳光照射下,我们无法看到月亮。当月亮与太阳相差距离很远的时候,那么,月亮只能夜晚的天空中见到。如果遇到月亮与太阳离得不太远也不太近,即上弦或下弦前后的那些日子里,月亮就会在大白天与太阳同时出现在天空中,有时出现在太阳的东面,有时出现在太阳的西面。
    上弦(农历初七八,在地球上可看到月球西边的半圆,因月相如弓而得名)前后,月亮在太阳东面。这几天月亮是在太阳升起几个小时之后出现的,当午后太阳偏西时,月亮升得很高,已经清晰可见了。这时月亮在东,太阳在西,同时挂在天空中。因此,在农历初四五到十一二之间,从上午到下午,只要天气晴朗,我们就可以在太阳的东面看到一个朦胧的月亮。
    下弦(农历二十二三,在地球上可看到月球东边的半圆,因月相如弓而得名)前后,月亮位于太阳的西面。月亮比太阳早升起几个小时,黎明的时候,太阳还没出来,月亮已经挂在微亮的天空中了。当黎明太阳升起的时候,月亮已经爬得老高了。此后,到月亮从西边落下去之前,月亮和太阳一直“搭伴”在天上,光芒四射的太阳在东,黯然失色的月亮在西。

 

2.天空为什么是蓝色的?

 

    阳光由很多颜色构成,以波的形式传播。每一种颜色的光都拥有特定的波长,紫光和蓝光波长较短,红光波长较长,其他颜色的光介乎它们之间。穿过地球大气层时,阳光遭遇分子、小水滴和尘埃。由于所有这些颗粒都非常细小,趋向于散射波长较短的紫光和蓝光,而不是红光,紫光和蓝光被射向地面并进入我们的眼中。实际上,大气中的颗粒散射的紫光更多,而不是蓝光,但由于我们的眼睛对蓝光更为敏感,因此天空看起来才是蓝色的。
    落日之所以呈桔红色的原因在于:晚上的太阳落下地平线,阳光需要穿过更多大气才能进入我们的眼睛,只有红光能够做到这一点。波长较短的光线被散射到仍处在白天的地球区域。

 

3.我们将来会找到外星人吗?

 

    由于没有人知道宇宙中的外星生物究竟有多么罕见,因此也就无法回答人类是否能够找到外星人的问题。美国加利福尼亚州搜寻地外文明研究所的科学家表示,他们有望在20年内探测到外星球信号。研究中,他们对夜空进行扫描,寻找非自然产生的无线电信号或者光束,这些只能由智能文明发射。
    之所以给出“20年内”这一时间取决于两个因素。首先,天文学家在搜寻系外行星道路上正快速前进,他们发现的系外行星包括适于生命存在的星球。此外,如果存在外星智能生物的话,他们可能也寻求与其他智能生物取得联系,于是向太空发射信号,通知他们的存在。

 

4.地球究竟有多重?

 

    在回答这个问题前,我们首先要向孩子解释一下重量问题。由于环绕太阳做自由落体运动,地球并没有重量。轨道中的宇航员环绕地球做自由落体运动,因此也没有重量。如果让他们站在天平上,天平的读数为零,因为没有重力作用于他们的身体。实际上,你不妨让孩子了解一下地球的质量。地球的质量为5.97×10^24千克,相当于1×10 17艘“泰坦尼克”号。

 

5.飞机为什么能在天上飞?

 

    为了克服阻力和引力,飞机必须产生两种力,一个是推进力,一个是升力。推进力驱动飞机在跑道上和空中向前行进。根据牛顿第三定律,每一个作用力都会有一个大小相等方向相反的反作用力与之并存。因此,飞机发动机通过向后喷气的方式,产生前进所需的推动力。
    那么飞机为什么能够飞起来呢?这就涉及到空气流动的特性了,即空气流动的基本规律。流动的空气就是气流,一种流体,要说明白飞机为什么会飞起来的问题,就要搞清楚两个流体定理:连续性定理和伯努利定理。
    流体的连续性定理:当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管道时,由于管道中任何一部分的流体都不能中断或挤压起来,因此在同一时间内,流进任一切面的流体的质量和从另一切面流出的流体质量是相等的。连续性定理阐述了流体在流动中流速和管道切面之间的关系。流体在流动中,不仅流速和管道切面相互联系,而且流速和压力之间也相互联系。
    伯努利定理就是要阐述流体流动在流动中流速和压力之间的关系。伯努利定理的基本内容是,流体在一个管道中流动时,流速大的地方压力小,流速小的地方压力大。
    飞机的升力绝大部分是由机翼产生,尾翼通常产生负升力,飞机其他部分产生的升力很小,一般不考虑。空气流到机翼前缘,分成上、下两股气流,分别沿机翼上、下表面流过,在机翼后缘重新汇合向后流去。机翼上表面呈弧线,比较凸出,流管较细,说明流速加快,压力降低。而机翼下表面,气流受阻挡作用,流管变粗,流速减慢,压力增大。于是机翼上、下表面出现了压力差,垂直于相对气流方向的压力差的总和就是机翼的升力。这样重于空气的飞机借助机翼上获得的升力克服自身因地球引力形成的重力,从而翱翔在蓝天上了。
    机翼升力的产生主要靠上表面吸力的作用,而不是靠下表面正压力的作用,一般机翼上表面形成的吸力占总升力的60-80%左右,下表面的正压形成的升力只占总升力的20-40%左右。
    每一架飞机都有特定的起飞速度,只有达到这一速度才能克服引力。起飞速度取决于飞机的重量。飞机的发动机也需要产生足够的推进力,才能克服与空气摩擦时产生的阻力。

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