奇妙的長(zhǎng)度

前言

從很小的時(shí)候，我們就習(xí)慣于通過(guò)數(shù)量來(lái)認(rèn)識(shí)和比較身邊的事物，如幾輛玩具車(chē)的大小和它們運(yùn)動(dòng)的快慢；我們幾歲了？熱不熱、冷不冷？等等。我們甚至不曾設(shè)想過(guò)離開(kāi)數(shù)量的世界會(huì)是個(gè)什么樣子。其實(shí)，世界就是世界，它客觀地存在著，數(shù)量是自我們的祖先起始的人類(lèi)為了認(rèn)識(shí)、比較和描述世界、為了交流，而采用的方法。然而。數(shù)量卻真的很神奇，沒(méi)有數(shù)量的世界連在一起，難解難拆；一用上數(shù)量，世界便清晰起來(lái)了。好像我們學(xué)會(huì)使用的數(shù)量越多，世界便越清晰了?？茖W(xué)家們也通過(guò)數(shù)量來(lái)描述自然界中的各種物質(zhì)的性質(zhì)和狀態(tài)，如宇宙的尺度、元素的半衰期、電子的質(zhì)量、大氣的溫度。

內(nèi)容概要

“數(shù)量中的科學(xué)”這套叢書(shū)，以與我們普通人關(guān)系密切、在日常生活中常用到和體會(huì)到，或靠日常經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌虮容^好地理解為標(biāo)準(zhǔn)，選擇四個(gè)基本量——長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間、溫度為主題，通過(guò)對(duì)自然科學(xué)中大到宇宙星系、小到亞原子粒子的各種事物所涉及到的數(shù)量及其相關(guān)知識(shí)進(jìn)行描述，形成了《奇妙的長(zhǎng)度》、《奇妙的質(zhì)量》、《奇妙的時(shí)間》、《奇妙的溫度》這樣4本書(shū)。本書(shū)為其中之一的《奇妙的長(zhǎng)度》分冊(cè)，講述了長(zhǎng)度的故事。

書(shū)籍目錄

10（9次方）億光年  宇宙半徑13.7億光年  宇宙大尺度結(jié)構(gòu)“星系長(zhǎng)城”的長(zhǎng)度400萬(wàn)光年  “本星系群”空間區(qū)域范圍10光年  宇宙大爆炸產(chǎn)生時(shí)引力波的波長(zhǎng)4.22光年  比鄰星到太陽(yáng)系的距離1天文單位  太陽(yáng)到地球的距離500萬(wàn)千米  未來(lái)建在太空中的引力波觀測(cè)臺(tái)的探測(cè)臂長(zhǎng)750萬(wàn)千米  離地球最近的一顆近地小行星與地球的距離38.4萬(wàn)千米  地球到月球的距離，299792.4千米  光每秒行進(jìn)的距離12.8萬(wàn)千米  人類(lèi)首次環(huán)球海洋考察的航程6.4萬(wàn)千米  全球性大斷裂谷長(zhǎng)度1.27萬(wàn)千米  地球的直徑11000千米  美國(guó)X－43A實(shí)驗(yàn)飛機(jī)的最高飛行時(shí)程4000千米  首次進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)間距離1956千米  青藏鐵路全長(zhǎng)1000千米  大氣層的高度581千米  日本磁懸浮列車(chē)的最高時(shí)程574×8千米  法國(guó)TGV列車(chē)的最高時(shí)程300千米  首條長(zhǎng)途電話線路的長(zhǎng)度160千米  古羅馬時(shí)代馬拉驛車(chē)每天的行程150千米  氫燃料電池車(chē)的最高時(shí)程64.4千米  第一條電報(bào)線路長(zhǎng)度40千米  未來(lái)國(guó)際直線對(duì)撞機(jī)的長(zhǎng)度27千米  大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)隧道的長(zhǎng)度11034米  大洋最深處馬里亞納海溝的深度8844.43米  珠穆朗瑪峰的高度8400米  “阿基米德”號(hào)深海潛水器首次潛入波多黎各海溝時(shí)的深度7千米  日本“地球號(hào)”海洋探測(cè)船海底鉆探的深度6千米  世界上第一輛汽車(chē)的時(shí)程3729米  海洋的平均深度2500米  北半球最大的水下中微子望遠(yuǎn)鏡在海水中的深度2000米  氫分子在室溫下平均每秒移動(dòng)距離1600米  人類(lèi)首次乘熱氣球飛行的距離1520米  南極中微子探測(cè)器陣列位于冰面下的深度541米  紐約自由塔高250米  最早的無(wú)線電報(bào)的傳輸距離175米  三峽水庫(kù)的正常蓄水位34米  最大動(dòng)物藍(lán)鯨的身長(zhǎng)7米  成人小腸的長(zhǎng)度3米  精確制導(dǎo)炸彈的精確度3米  宇宙線能穿透的鉛的厚度1米  光在真空中1/299792458秒的時(shí)間間隔內(nèi)所行進(jìn)路程的長(zhǎng)度0.5米  全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的最高定位精度0.27米  世界上第一臺(tái)回旋粒子加速器的磁極直徑4厘米（4.0×10-2m）  人類(lèi)染色體中DNA分子伸展后的平均長(zhǎng)度4厘米（4×10-2m）  大西洋兩岸每年相互分離的距離1厘米（1×10-2m）  喜馬拉雅山每年隆起的高度200微米（2.0×10-4m）  生物芯片微矩陣點(diǎn)的直徑100微米（1.0×10-4m）  真核生物體內(nèi)細(xì)胞的直徑100微米（1×10-4m）  目前最薄的電子紙的厚度10微米（1.0×10-5m）  人類(lèi)胚胎干細(xì)胞的直徑2微米（2.0×10-6m）  大腸桿菌細(xì)胞的平均長(zhǎng)度3.5微米（3.5×10-6m）  幽門(mén)螺桿菌長(zhǎng)度750納米（7.5×10-7m）  紅光的波長(zhǎng)200納米（2×10-7m）  現(xiàn)代光學(xué)顯微鏡分辨的最小極限100納米（1.0×10-7m）  禽流感病毒顆粒的直徑10納米（1.0×10-8m）  DNA分子的大小7納米（7.0×10-9m）  細(xì)胞膜的厚度2納米（2×1O-9m）  X射線的波長(zhǎng)0.16納米（1.6×10-10m）  金原子的半徑1皮米（10-12m）  電子顯微鏡的最大分辨能力1皮米（10-12m）  γ射線的最小波長(zhǎng)300皮米（3×10-14m）  金原子核的半徑1.32飛米（1.32141×10-15m）  質(zhì)子的康普頓波長(zhǎng)10-19米  1IGO引力波觀測(cè)儀的理論測(cè)量精度

章節(jié)摘錄

插圖：不動(dòng)的星空背景，選定一顆位置有微小移動(dòng)的恒星，以地球圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)軌道的直徑作為底邊的長(zhǎng)度，每隔半年即在底邊的兩端分別觀測(cè)它一次，測(cè)量出它在這段時(shí)間內(nèi)相對(duì)星空背景的微小移動(dòng)角度——天文學(xué)家稱之為“周年視差”，再運(yùn)用三角學(xué)原理，求出這顆恒星與我們的距離。1837年，德國(guó)天文學(xué)家貝塞爾用這種方法，首次測(cè)量出一顆名為“天鵝座6l”的恒星周年視差為0.31角秒，距離我們大約有100萬(wàn)億km。由于用萬(wàn)億km作單位來(lái)衡量恒星距離很不方便，天文學(xué)家就改以光在一年中走過(guò)的距離作為新的單位，1光年約為9.46萬(wàn)億km。這樣算來(lái)，天鵝座61距離我們約為11光年。自從18世紀(jì)末人們發(fā)明熱氣球和氫氣球后，它們很快就被用于高空探險(xiǎn)。20世紀(jì)30年代，帶有密封吊艙的氣球?qū)⑷藥У搅?0 km的高度。而到了60年代，載人氣球最高升到35 km，不載人的氣球最高升到46 km?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，在距離地面11 km的高度以下，氣溫由下而上逐漸下降，也就是說(shuō)，隨著高度的升高，氣溫逐漸降低，其中空氣的流動(dòng)主要是上升和下降的對(duì)流運(yùn)動(dòng)，故將其命名為對(duì)流層。11～32 km之間，氣流平穩(wěn)，氣溫幾乎恒定，命名為平流層。再往上，溫度便開(kāi)始逐漸升高。此外人們還發(fā)現(xiàn)，在平流層中2萬(wàn)～3萬(wàn)m高的范圍內(nèi)，氧分子在太陽(yáng)紫外線輻射的作用下，形成一種叫做臭氧的分子，因此科學(xué)家稱其為臭氧層。它可以吸收陽(yáng)光中的紫外線，像屏障一樣保護(hù)地球生物不受傷害。20世紀(jì)50年代，科學(xué)家利用攜帶有遙測(cè)儀器的探空火箭了解平流層以上高層大氣的情況，發(fā)現(xiàn)在平流層以上，溫度隨高度增加而逐漸上升，在50 km時(shí)達(dá)到最高值，即一l0℃左右，然后又再次下降，在85 km高度達(dá)到最低值，即一90℃。后來(lái)將這一區(qū)域稱為中間層。在中間層以上，稀薄空氣的密度只有海平面大氣密度的10萬(wàn)分之幾，氧氣大多分解為氧原子。當(dāng)陽(yáng)光照射這里時(shí)，紫外線被氧原子大量吸收，使得氣溫再次隨高度增加而逐漸上升，最高可達(dá)到1 000℃。所以科學(xué)家稱這里為熱層。科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，由于熱層以上的大氣溫度很高，氣體分子大量電離，成為離子和自由電子，因此稱其為電離層。電離層能夠反射地面發(fā)射的電磁波。

編輯推薦

《奇妙的長(zhǎng)度》：數(shù)量中的科學(xué)叢書(shū)。

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