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1。烦人的苍蝇,仿制成功的一个非常奇特的小型气体分析仪。已安装在飞船的座舱,座舱使用的气体成分检测。

2。从萤火虫到人工冷光;

3。电鱼伏电池;

4。水母耳朵,仿照水母耳朵和设计水母耳风暴预测仪的结构和功能,提前15小时作出预测的风暴,航行和渔业的安全具有重要的意义。

5。人们根据蛙眼视觉原理,研制成功了电子蛙眼。这种电子蛙眼像一个真正的蛙眼,准确地识别出特定形状的物体。电子蛙眼的雷达系统,雷达,大大提高了抗干扰能力。该雷达系统可以快速,准确地识别出特定形状的飞机,舰船和导弹。特别的能力,是区分真假导弹,防止以假乱真。

电子蛙眼还广泛应用于机场和车道。在机场,它可以监视的起飞和降落的飞机,如果被发现,这架飞机将发生碰撞时,及时发出警报。交通要道,它可以引导车辆,防止车辆碰撞事故的发生。

6。根据蝙蝠超声波定位原理,它是盲目的“探路者仪器的模仿。这探路仪内置超声波发射器,电线杆,楼梯,桥的人可以发现瞎子。今天,也已经由超声波眼镜类似的作用。

7。模拟不完整的光合蓝藻,将设计出仿生装置的光解水,获得大量的氢。

8。根据人体骨骼肌肉系统的研究控制和生物电一般人增强 - 步行机。

9。现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。

10。屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲。

11桨模仿鱼鳍

12。的的锯学习螳臂,或锯齿草。

13。苍耳得到灵感,发明了维可牢尼龙搭扣。

14。龙虾的嗅觉感提供了思路,为人们创造一个气味检测器。

15。壁虎脚趾的制造重复使用粘性的磁带提供了令人鼓舞的前景。

16。贝是非常强大的,它的蛋白质生成的胶体,这种凝胶可以被应用上了船,从手术缝合线补充了一切。

人类的发明 - 来自动物的灵感船和潜艇的鱼类和海豚的模仿。科学家们提出了世界上第一个防毒面具,按照特殊药品检验能力的的的火野猪的鼻子。的火箭升空利用水母,墨鱼反冲原理。研究人员通过研究变色龙改变颜色的技巧,为部队开发了不少军事伪装装备。科学家研究青蛙的眼睛,发明了电子蛙眼。“热眼的美国空军的蛇,研究和开发的微型热传感器。人还使用了跨越式的设计原则一只青蛙夯(挂起)。高度灵敏的警犬侦探的“电子警犬嗅觉人的模仿。

Bionics公司和高科技现代化的雷达,无线电定位和测距装置:科学家们已经发现蝙蝠魔不依赖于眼,口腔,咽喉和耳朵回声定位系统发出超声波飞行蝙蝠魔,但也认识到障碍物反射回来的超声波。科学家设计和现代雷达 - 一种无线电定位和测距装置...科学家通过研究海豚游泳阻力发明人工海豚皮可以提高鱼雷的速度,模仿袋鼠在沙漠中的运动形式,没有轮子的汽车(跳楼机)。

科学家,苏联科学院动物研究所的王企鹅的启示,他们设计了一种新的汽车 - “企鹅王品牌极地越野车。在汽车的底部,直接连接到雪面宽,圆勺货架向前行驶速度可达50公里每小时。

科学家模仿昆虫制造的机器人。

澳大利亚国立大学的一个研究小组通过几种昆虫,已经开发了一个小型的导航和飞行控制装置。该器件可用于火星探险装备的小型飞机。

,依靠尾鳍摆动的主要创新发展的新潜艇潜艇S-形“游泳”是利用仿生学启发象鼻虫致动器装置被称为英国科学家。 “中继线”由一组薄,灵活的软管,模拟肌肉的活动,以促进这项运动的鳍。可以作为新的潜艇水下矿山丝毫的声音或干扰用来对付潜艇将引爆地雷。

前1666年,牛顿住在家里时,已经考虑万有引力的问题。节假日,他常常在花园里坐了一会儿。有一次,经常发生在过去,一个苹果从树上摔了下来......

偶尔登陆了一个苹果,但它是在人类思想史上的一个转折点,它使坐在花园里,牛顿的头脑开了窍,引起他的沉思:是什么原因的所有对象几乎总是吸引向地心呢?牛顿陷入了沉思。最后,他找到一个具有里程碑意义的人的引力。蝇眼摄像头的起源

复眼的昆虫,成千上万的小眼睛,由于具有突出的图像边界的小眼睛,眼睛之间的相互抑制,更高的清晰度功能。小眼睛的人效法的眼睛飞的“蝇眼照相机”的科研腹部蜂窝结构,将能拍摄1329照片分辨率可达4000行。

性质的启示:摄像头苍蝇的眼睛来源:昆虫的复眼是由10万的小眼睛!

地心跟地球表面的进口在哪?请高人回答,由衷感谢(奉上我所有财富)

自从1957年10月4日世界上第一颗人造地球卫星上天以来,到1990年12月底,前苏联、美国、法国、中国、日本、印度、以色列和英国等国家以及欧洲航天局先后研制出约80种运载火箭,修建了10多个大型航天发射场,建立了完善的地球测控网,世界各国和地区先后发射成功4127个航天器。其中包括3875个各类卫星,141个载人航天器,111个空间探测器,几十个应用卫星系统投入运行。目前航天员在太空的持续飞行时间长达438天,有12名航天员踏上月球。空间探测器的探测活动大大更新了有关空间物理和空间天文方面的知识。到上世纪末,已有5000多个航天器上天。有一百多个国家和地区开展航天活动,利用航天技术成果,或制定了本国航天活动计划。航天活动成为国民经济和军事部门的重要组成部分。

航天技术是现代科学技术的结晶,它以基础科学和技术科学为基础,汇集了20世纪许多工程技术的新成就。力学、热力学、材料学、医学、电子技术、光电技术、自动控制、喷气推进、计算机、真空技术、低温技术、半导体技术、制造工艺学等对航天技术的发展起了重要作用。这些科学技术在航天应用中互相交叉和渗透,产生了一些新学科,使航天科学技术形成了完整的体系。航天技术不断提出的新要求,又促进了科学技术的进步。

一、 火箭技术

火箭技术推动了人类航天发展的历史。

火药是中国古代的四大发明之一,火箭是在火药发明之后中国人发明的。早在公元1000年宋朝唐福献应用火箭原理制成了战争武器,13世纪初传到外国。传说在14世纪末,中国有个学者万户在坐椅背后安装47支当时最大的火箭,两手各持大风筝,试图借助火箭的推力和风筝的升力升空。但是一声爆炸之后,只见烟雾弥漫,碎片纷飞,人也找不见了。为纪念这位世界上第一个试验火箭飞行的勇士,月球表面东方海附近的一个环形山以万户命名。18世纪,印度军队在抗击英国和法国军队的多次战争中曾大量使用火箭并取得良好的效果。由此推动了欧洲火箭技术的发展。曾在印度作战的英国人康格雷对印度火箭作了改进。他确定了黑火药的多种配方,改善了制造方法并使火箭系列化,射程达3公里。这些初期火箭的原理成了近代火箭技术的基础。

19世纪末20世纪初,随着科学技术的进步,近代火箭技术和航天飞行发展起来,先驱者的代表人物有前苏联的齐奥尔科夫斯基,美国人戈达德和德国奥伯特。

齐奥尔科夫斯基毕生从事火箭技术和航天飞行的研究。在他的经典著作中,对火箭飞行的思想进行了深刻的论证,最早从理论上证明用多级火箭可以克服地心引力进入太空。他建立了火箭运动的基本数学方程,奠定了理论基础。他首先提出了使用液体推进剂火箭的倡议,经过了短短的30年就实现了。他预想到现代火箭的真实结构,并论述了关于液氢-液氧作为推进剂用于火箭的可靠性,设想用新的燃料(原子核分解的能量)来作火箭的动力。他具体地阐明了用火箭进行航天飞行的条件,火箭由地面起飞的条件,人造地球卫星及实现飞向其他行星所必须设置中间站的设想。他还提出过许多的技术建议,如建议用燃气舵控制火箭,用泵来强制输送推进剂,以及用仪器自动控制火箭等,都对现代火箭和航天飞行的发展起了巨大的作用。

戈达德博士在1010年开始进行近代火箭的研究工作。他在1919年的论文中提出了火箭飞行的数学原理,指出火箭必须具有7.9km/s的速度才能克服地球的引力。他认识到液体推进剂火箭具有极大的潜力,1926年3月他成功在研制和发射了世界上第一枚液体推进剂火箭,飞行速度103km/h,上升高度12.5米,飞行距离56米。

奥伯特教授在他1923年出版的书中不仅确立了火箭在宇宙空间真空中工作的基本原理,而且还说明火箭只要能产生足够的推力,便能绕地球轨道飞行。同齐奥尔科夫斯基和戈达德一样,他也对许多种推进剂的组合进行了广泛的研究。

真正的近代火箭的出现是在第二次世界大战时的法西斯德国。早在1932年德国就发射A2火箭,飞行高度达3公里。1942年10月发射成功V-2火箭(A4型),飞行高度85公里,飞行距离190公里。V-2火箭的发射成功,把航天先驱者的理论变成现实,是现代火箭技术发展史的重要一页。

1945年5月,第二次世界大战德国战败,前苏联俘虏部分德国火箭技术人员,缴获了几枚V-2火箭和有关技术资料。在此基础上,1947年前苏联仿制V-2火箭成功。1948年自行设计了P-1 火箭,射程达300公里。1950年和1955年又先后研制成P-2和P-3火箭,射程分别达到500公里和1750公里。1957年8月,成功发射两级液体洲际导弹P-7,射程8000公里,经过改装的P-7于1957年10月4日,发射成功世界上第一颗人造地球卫?quot;人造地球卫星1号",从而揭开了现代火箭技术新的一页。前苏联由于发射多种航天器的需要,先后研制成功"东方"号、"联盟"号、"宇宙"号、"质子"号、"能源"号等多种型号的运载火箭,可将100多吨的有效载荷送入近地轨道。

二战后,美国俘虏了以冯·布劳恩为首的德国火箭专家,缴获了100余枚V-2火箭。美国陆军在布劳恩的帮助下于1945年发射了V-2火箭,1949年开始研究"红石"弹道导弹,1954年制定人造卫星计划,1958年2月1日"丘辟特"C火箭成功发射美国第一颗人造卫星,美国为发射多种航天器的需要,先后研制成功"先锋"号、"丘诺"号?quot;红石"号、"侦察兵"号、"大力神"号和"土星"号等运载火箭。

中国于1960年11月5日第一枚近程火箭发射试验成功。我国有"长征"号(CZ)系列运载火箭,主要有CZ-1、CZ-2、CZ-3、CZ-4四种基本型运载火箭和CZ-1D、C(CZ-2C)、CZ-2C/SD、CZ-2D、CZ-2E、CZ-2F、CZ-3A、CZ-3B、CZ-4B等几种改进型。

1990年4月7日,中国CZ-3 运载火箭发射成功美国制造的"亚洲一号"卫星。长征火箭成功地进入了国际商业发射卫星的行列,至今已将27颗外国卫星发射上天。

法国从50年代开始自行研制探空火箭和导弹,并在此基础上研制"钻石"号运载火箭。1965年11月至1967年2月,法国"钻石"号火箭将A-1、D-1人造卫星送入太空。法国积极推动西欧国家联合发展欧洲航天事业,它是欧洲空间局的主要成员国,并承担"阿里安"号运载火箭的大部份研制工作。

欧空局正式成员国有比利时、丹麦、法国、联邦德国、爱尔兰、意大利、荷兰、西班牙、瑞典和英国;非正式成员国有奥地利和挪威;加拿大为观察员国。由欧空局研制的"阿里安"1号运载火箭于1979年12月24日首次发射成功。迄今已研制有"阿里安"1-5号五种基本型和多种改进型火箭。"阿里安"4号为欧空局主要运载工具,至今已发射80余次,失败7次,成功率在世界商用卫星运载工具中名列前茅。

日本自1963年开始研制"谬"系列固体运载火箭,共有4代。1970年日本宇宙开发事业团决定引进美国"德尔它"号运载火箭技术,以发展本国的N号运载火箭。1975年9月,日本首次用N-1火箭成功地发射了"菊花"1号技术试验卫星。1994年试验成功带有氢氧燃料装置的N-2火箭。印度自行研制成功运载火箭系列SLV,ASLV,PSLV和GSLV。2001年4月同步轨道卫星运载火箭GSLV发射成功。

此外,还有英国、意大利、加拿大、印度、巴西、以色列、韩国、朝鲜等国均有利用本国制造或租用他国运载火箭来发射人造卫星的能力。

二、卫星时代

人造地球卫星的计划设想早在1945年就在美国出现,美海军航空局已着手研究一种把科学仪器送入太空的卫星,次年美国陆军航空局在审?quot;兰德计划"的一项类似的研究报告中,就有"实验性环球空间飞行器"的初步设计。随着现代科学技术和一系列大功率运载火箭的发展,为人造地球卫星的研制和发射打下了坚实的基础。

1957年10月4日,前苏联用"卫星"号运载火箭把世界上第一颗人造地球卫星送入太空,卫星呈球形,外径0.58米,外伸4根条形天线,重83.6公斤,卫星在天上正常工作了三个月。同年11月3日,前苏联发射了第二颗卫星,卫星呈圆锥形,重508.3公斤,这是一颗生物卫星,除了利用小狗"莱伊卡"作生物试验外,还有于探测太阳紫外线,X射线和宇宙线。按照今天的标准衡量,前苏联的第一颗卫星只不过是一个伸展开发射机天线的圆球,但它却是世界第一个人造天体,把人类几千年的梦想变成现实,为人类开创了航天新纪元。

人造地球卫星出现之后,60年代前苏联和美国发射了大量的科学实验卫星、技术实验卫星和各类应用卫星。70年代军、民用卫星全面进入应用阶段,并向侦察、通信、导航、预警、气象、测地、海洋和地球资源等专门化方向发展。同时各类卫星亦向多用途、长寿命、高可靠性和低成本方向发展。80年代后期新起的单一功能的微型化、小型化卫星是卫星发展上的新动向,这类重量轻、成本低、研制周期短、见效快的小型卫星将是未来卫星的一支生力军。除美、苏外,中国、欧洲航天局、日本、印度、加拿大、巴西、印尼、巴基斯坦等国都拥有自己研制的卫星。

为什么经过短短的三十多年,航天活动取得了如此迅速的发展呢?除了美、苏搞空间军备竞赛发射了大量的军事应用卫星外,主要是人类一开始就非常重视航天技术的应用。航天活动大大扩大了人类知识宝库和物质资源、给人类日常生活带来了重大的影响和巨大的经济效益。航天活动大大推动了现代科学技术和现代工农业的向前发展。

三、空间探测

空间探测的主要目的是:了解太阳系的起源、演变和现状;通过对太阳系内的各主要行星及其卫星的比较研究进一步认识地球环境的形成和演变;了解太阳系的变化历史;探索生命的起源和演变。空间探测器实现了对月球和行星的逼近观测和直接取样探测,开创了人类探索太阳系内天体的新阶段。

月球探测:月球是地球的唯一的天然卫星,自然成为空间探测的第一个目标。直接考察月球有助于更好地了解地-月系统的起源,月球是未来航天飞行理想的中间站和人类进入太阳系空间的第一个定居点。

美国和前苏联自1958年至1976年8月共发射过83个无人月球探测器,其中美国36个,前苏联47个。此后,美、苏再也没有发射过无人月球探测器。1990年1月日本发射了一颗月球探测器,成为第三个向月球发射探测器的国家。探测器由两部分组成,一部分(182公斤)进入大椭圆轨道,在地-月系统中飞行,另一部分(11公斤)在月球轨道上飞行。日本还计划在1996年2月发射一颗重550公斤(含推进剂190公斤)的月球-A探测器。

月球探测已经实现的主要方式有:(1)在月球近旁飞过或在其表面硬着陆,利用这个过程的短暂时间探测月球周围环境和拍摄月球照片;(2)以月球卫星的方式获取信息,其特点是探测时间长并能获取较全面的资料;(3)在月球软着陆,可拍摄局部地区的高分辨率照片和进行月面土壤分析。

1999年7月31日,为了确证月球上到底有没有冰,美国"月球"勘探者号进行了飞行器撞击月球实验。

行星和行星际探测 人类长期借助于天文望远镜观测行星表面的细节,发现了土星光环、木星卫星和天王星;运用万有引力定律陆续发现了海王星和冥王星;借助于近代照相术、分光术和光度测量技术对行星表面的物理特性和化学组成有了一定的认识。然而人们在地面隔着大气层观测行星,已经不能满足对行星的深入研究。行星和行星际探测器为行星和行星际空间的研究提供了新的手段。

自1960年至1978年美、苏和西德共发射了63个行星和行星际探测器,其中美国23个,前苏联38个,西德2个。采用的探测方式有:(1)从行星附近飞过拍摄照片,测定它们的辐射和磁场;(2)在行星表面硬着陆,直接探测行星大气;(3)绕行星飞行,成为行星的人造卫星;(4)在行星上软着陆,对行星表面进行细致的分析和探测。1960年3月发射了第一个行星际探测器"先驱者"5号,进入了一条0.8~1.0天文单位的椭圆日心轨道,测量了行星际磁场、行星际粒子和太阳风,探测表明太阳风像喷水池螺旋形喷水图形;发现地球磁场在向着太阳的一面被太阳风压缩,另一面至少延伸到500万公里远。1962年8月发射的"水手"2号成功地飞过金星,发现金星没有磁场和辐射带。1970年8月发射的"金星"7号第一次降落金星表面,探测表明金星表面温度为475℃,压力为90±15个大气压。多次探测表明金星有稠密的大气层和厚厚的云层和频繁的闪电,发现金星大气中二氧化碳占97%,氮气占1%~3%,,水气占0.1%~0.4%。1964年11月发射的"水手"4号飞过火星,探测表明火星没有辐射带和磁场,测量到火星电离层的特性和大气密度垂直分布,火星表面大气压不到海平面大气压的百分之一,照片表明火星上的环形山与月球相似。1975年8月发射的"海盗"1号第一次在火星上着陆成功,探测表面火星大气中尘土含量很高,火星大气本身二氧化碳占95%,氮占2.7%,还有微量的氩、氧和水汽;对火星土壤分析表明,硅占15%~20%,铁占4%,还有少量的钙、铝、硫、钛、镁、铯和钾。1973年11月发射的"水手"10号,同水星相会的探测表明,水星有极稀薄的含有微量氩、氖和氦的大气,只有地球大气的一万亿分之一;水星表面温度在510℃~-210℃之间;水星有磁场,强度是地球磁场强度的百分之一,照片表明水星有密密麻麻环形山。1972年2月和1973年4月发射的"先驱者"10号和11号发现木星的辐射带强度是地球辐射带强度的10000倍,而且它的脉动磁场延伸到土星附近,发回了木星和土星云量的图像,有关土星主外光环很有价值的资料,它们通过小行星带时没有受到损害,它们最终将飞出太阳系进入恒星际空间,它们带有会被地外文明世界理解的信息牌。

为了探索宇宙的奥秘,美欧联合研制的"哈勃空间望远镜"于1990年4月发射升空,这项计划获得了巨大的成功,十年间进行了10多万次的天文观测,观测了大约13670个天体,向地球发回了黑洞、衰亡中的恒星、宇宙诞生早期的"原始星系"、慧星撞击木星以及遥远星系等许多壮观图像,为近2600篇科学论文提供了依据。这是人类空间天文观测工作的一个里程碑。

1997年7月4日,美国"探路者"号火星探测器在火星表面安全着陆,并释放出一辆火星?quot;漫游者"号,第一次拍摄到火星的彩色三维立体图像,传回地球大量的火星表面的照片。

四、载人航天

载人航天在航天活动中占有重要位置。尽管航天器携带装置精确、灵敏度高、能自动观察、操作、储存、处理数据,但它们不能代替人的思维。初期载人航天器一方面研究航天技术,另一方面进行生物学和医学试验,研究航天员在长期失重条件下的反应,航天员在密闭舱中的工作能力,航天器对接时和走出航天器时的人的生理反应。

前苏联自1961年4月到1970年9月共发射了17艘载人飞船("东方"号6艘、"上升"号2艘?quot;联盟"号9艘)。1965年3月航天员在"上升"号上第一次走出飞船,1966年1月两艘"联盟"号飞船第一次在轨道上交会对接,并实现两个航天员从一艘飞船向另一艘飞船转移。1971年到1982年发射了7艘重量为18~20吨的"礼炮"号空间站,截至1985年还发射了27艘载人飞船("联盟"T号、TM号)和25艘无人飞船("进步"号)用作天地往返运输系统。1986年发射了"和平"号空间站,这是未来永久性空间站的核心舱,将于90年代建成由7个舱组成的大型空间站。俄罗斯计划21世纪前期发射无人和载人火星飞船以及建立载人月球基地。设计寿命为五年的"和平号"空间站运行了十五年,于2001年3月23日13时59分安全地坠落在南太平洋海域。

美国自1961年5月至1966年11月发射了16艘载人飞船("水星"和"双子星座")。"水星"和"双子星座"计划是载人登月飞行目标"阿波罗"计划的头两个阶段。1965年6月"双子星座"飞船上的航天员第一次步入太空,1966年3月"双子星座"-8号和"阿金纳"飞行器在轨道上第一次成功地实现对接,此后,"双子星座"飞船系统进行过多次交会和对接。1967年至1972年共发射了14次"阿波罗"飞船(其中3次无人飞行,3次载人绕月飞行,6次载人登月飞行,12名航天员登上月球)。1973年发射了"天空实验室"并和"阿波罗"飞船进行过对接。1969年尼克松政府宣布70年代研制载人航天飞机,1984年里根政府宣布90年代建立永久性载人空间站。

1993年9月美俄二国达成协议,合作建造一个有16国参加的国际空间站,2006年完成。2001年5月,美国宇航发烧友蒂托进入国际空间站俄罗斯舱遨游8天,成为地球旅客航天游第一人。

另一方面,美国和俄罗斯关于载人火星飞行的计划正在悄悄进行之中。二、三十年以后,人类就可能登上红色的行星--火星。

1999年11月20日,长征二号乙火箭发射"神舟号"无人试验飞船上天,11月21日飞船顺利回收,我国航天技术实现了历史性的跨越。中国航天员遨游宇宙的日子已经不远了。

关于火星的资料?

没有进口。

地球由外到内分为地壳、地幔和地核三层。

地壳是岩石圈的重要组成部分,平均厚度约17千米,其中大陆地壳厚度较大,平均为33千米。

地壳下面是地球的中间层,叫做“地幔”,厚度约2865公里,主要由致密的造岩物质构成,这是地球内部体积最大、质量最大的一层。地幔又可分成上地幔和下地幔两层。上地幔顶部存在一个地震波传播速度减慢的层(莫霍面),岩石圈(岩石圈指地壳和上层地幔顶部)以下称为软流层(Asthenosphere),推测软流层是由于放射性元素大量集中,蜕变放热,使岩石高温软化,并局部熔融造成的,很可能是岩浆(Magma)的发源地。软流层以上的地幔是岩石圈的组成部分。下地幔温度、压力和密度均增大,物质呈可塑性固态。

地核位于地球的最内部。半径约有3470 km,主要由铁、镍元素组成,高密度,平均每立方厘米重12克。温度非常高,约有4000~6000℃。地核又分为外地核和内地核两部分。外地核的物质为液态,内地核现在科学家认为是固态结构。

参考资料:

通往地心的探索之路

张少泉

在20世纪末,地球科学家可以讲出一个关于地球内部以及关于地球演化历史的绚烂多彩的故事。这个故事十分精彩,同时也是真实的。

从儒勒·凡尔纳的“地心之旅”说起

法国作家儒勒·凡尔纳在1864年创作出版了著名科幻小说《地心游记》,这是一部影响了几代人的科幻小说。《地心游记》讲的是:莱得布洛克教授和他的侄儿阿克赛在一位向导的帮助下,经由冰岛一个暂时沉寂的火山口,沿岩石中的洞穴而下,历经险阻,终于抵达地心,最终奇迹般经由一次火山爆发,从地中海那边的另一个火山口喷回到了地面。

根据今天的知识看,小说中的探险者们去的地方远不是地心。

地球物理学告诉我们:固体地球的平均半径长度为6371公里,而由岩石构成的表层,厚度不过几十公里。许多火山的本源就在这层岩石中间,聚集在那里的熔融物质可以来自更深的地方,但远离地球的中心。小说中的主人公,仅仅在这层岩石中转悠了一趟。他们看到一堆恐龙和亚特兰提斯古城,便以为游过地心了。这是因为凡尔纳当时对地心的认识,受那个时代科学发展的局限。但凡尔纳仍不失为科学幻想的先驱人物。在众人翘首仰望太空时,唯独凡尔纳把目光转向了地下。

误区:地壳包裹着岩浆,伪科学:地球空心说

在儒勒·凡尔纳的时代,地质学作为一门学科已建立起来,但对地球内部深处的了解,仍仅处于起步阶段。

地质学家根据火山喷出大量熔岩和气体的现象,建立了地球是由一团炽热的星云凝聚而成的假说,设想有一种叫做“岩浆”(magama)的液态物质充满着岩石层下的地球内部。这种岩浆,被认为是以硅酸盐为主,并含有许多气体和水分的高热熔浆。按照这一假说,在地球的演化过程中,外部散热快,先冷却,凝结出一个由坚硬的岩石构成的壳层。

山岳高原的隆起,是岩浆上涌推动的结果;在一些地方,岩浆突破封闭冲出,是为火山爆发;并首次将人们看得到的岩石表层,称为“地壳”(crust)。在英文中,这就是蛋壳的壳字,译成中文时,在前面加了个“地”,成为一个专有名词。这样理解地壳近乎一层薄壳,几乎是“皮”;壳下为尚未凝固的岩浆所充满,火山熔岩是地下岩浆在出口的凝固物。这种假说当时就有人怀疑。后来的发现和研究结果更证明,岩浆是在一定环境中和一定的条件下才会产生的局部熔融现象。

“地球空心说”过去风行过。如今仍有市场。地球是中空的吗?关于地球内部状况,人们的认知确实进展不如对宇宙的认知进展快,还有许多未解之谜。这也给不科学或反科学的奇谈怪论留下藏身之地。其中之一就是“地球空心说”。

地球内部难以直接观察,但是从其他途径可以了解它。譬如可以用物理学的方法计算出来整个固体地球的体积和质量,从而求得它的平均密度。假使地球内部是空的,那么固体地球的平均密度应低于地面岩石的密度。早在1799年,出生于法国的英国科学家卡文迪什(1731-1810)应用万有引力定律,和他制作出来的扭秤,就已测出地球的平均密度为水的5.48倍,超过岩石的密度。他还提出,这个密度随着深度增加而增加,地球中心的密度最大,而并没有什么空心一说。

卡文迪什的实验和理论,后来为许多人的重复测定所证实,并取得更精确的数据。现代测定的地球平均密度为5.517克/立方厘米;上部岩石圈的平均密度为2.65克/立方厘米。

显然,“地球空心说”不是什么科学假说,只是在科幻**和小说中用来虚构离奇故事的“背景”。至于散布什么外星人或恐怖分子就住在空心的地球的里面,并在那里控制着地球,更是蛊惑人心的邪说。

一个探测地心的最新的科学设想

科学幻想影响到科学家,也是人们始料不及的。

太空探测已经引不起世人的兴趣,那何不用核弹炸开一条路到地心去探险呢?这类似于科幻小说的情节,出现在权威科学期刊英国《自然》杂志的一篇文章中。这就是美国加州理工学院的达维史蒂文森(Daavid Stevenson)在今年5月15日出版的《自然》杂志上提出一种探测地心的构想。

他的构想是:先在地表引发威力达数百万吨**炸药爆炸力的核爆或类似地震的高能,挖掘长与深各300米,但宽度只有一米的壕沟,然后注入数十万吨的炽红熔铁,熔铁像巨大的刀锋切开地球的岩层,让探测器随着熔流而下,同时“熔铁刀”顶上的岩层冷却封合起来。史蒂文森表示,这个过程可比拟成火山作用,只是过程相反。在这个构想中,向裂缝中注入的铁水至少要灌10万吨,大约相当于今天全世界1小时的铁产量。使用熔铁来做“切刀”,原因是铁便宜又充裕;另外,熔铁不会与富含铁矿的地壳、地幔岩石化合,呈熔化状态是为了减少摩擦阻力。

灌入铁水的同时,科学家会在其中放入一个葡萄柚大小的由特殊材料制成的探测器。探测器随着热的铁水逐渐渗入地球内部,大约1个星期之后能够到达地球外核附近。

这个方案尽管听上去相当美妙,但是仍有一些难以克服的技术障碍。科学家除了要筹集到10万吨铁水和足够的炸药——比如一颗核弹外,还面临着相当大的挑战,比如应该用什么材料(如钻石)制造这样一种耐高温高压的探测器。史蒂文森表示,因为高热,不能使用传统的微电子器材,唯有钻石外壳才堪用。地心探测器将携带各类探头,以测量温度、探测有无其他元素存在以及电磁活动。史蒂文森表示,地底下除开铁之外,是否有硫、硅、氢、氧等元素,目前科学界并不清楚。史蒂文森相信探测地心一样会带来前所未有的知识,或许能解释地球电磁场的产生方式及某些地震、火山的源头。

当然,地心探测计划可能有很大危险,譬如制造出新的火山,或者引发地震,然而这些风险可经由详细研究而减到最低。

一些称赞这种大胆设想的科学家也质疑其可行性。有人提出,主要仰赖重力来打穿地壳、地幔,下沉的过程当中,裂口的四壁会生热、融化,探测过程也许得耗时数千年。其理由是尽管铁水的总重量十分巨大,但在强大地核压力的作用下,裂缝会在铁水流下之后被强大的压力闭合。同时,人类想利用地震波来取得信息或测量出温度等参数,实在难以实现,因为这么一个小小的探测器,怎么能够形成强大的地震波,将有关数据传回地面呢?

毕竟这是一个建立在现代科学和技术基础上的大胆构思,仍可以称为科学设想。

照亮地心的明灯和地心旅行的信使

要实现探测地心的设想,首先要了解从地面到地心的介质状态和结构。这就要先派个“探路者”。这个“探路者”就是地震波。早在我国东汉时期,就有张衡发明的地动仪记录远在数百公里之外的陇西地震。那时人们只能从龙口吐珠的方向得知地震发生地的方向,还不可能得到震动发生时大量的地下结构信息。直到十九世纪末和二十世纪初,能记录地震波的地震仪器,才为英国、德国和俄国的科学家发明并用于观测。

科学家发现,地震时人们感到的震动,是从震源传出的弹性波在地壳中传播的表现,并识别出在这地震波中包含着两种波动:一种是质点震动方向与传播方向一致的纵波,一种是质点震动方向与传播方向垂直的横波。横波传播时,要求传播它的介质改变形状,所以它在气体和液体介质中不能通过,而只能在固体中传播;纵波则没有这种要求,在固体、气体和液体中都能传播。

1897年,德国地球物理学家维歇尔特(Wiechert·JohannEmile,1861-1928)通过理论计算,推测地球只是核心部分为液态,其成分主要是铁,而在这个液态的地核之外,全为岩石质的固体物质所包围,其厚度可达1500公里。他把这部分命名为Mantle。开始有的中国地学家将其译为“地肉”,后来又有人提出应译为地幔。1906年英国地质学家、地震学家奥尔德姆(Oldha·RichardDixon,1858-1938)以地震观测得到的结果,证实了这个推测,但界面所在的深度与维歇尔特相差很大。1913年,时在德国后来移居美国的地球物理学家古登堡(Gutenberg·Beno1889-1960)经过反复研究,确定地核与地幔的分界面在地下2900公里深处。以后的研究未再有大的修改,这个分界面被命名为古登堡面。

1935年,丹麦女地震学家雷曼对地震波中微弱信号做了研究,认为在液态的地核中,还存在着一个固态的内核。1954年,澳大利亚的地震学家布伦对地球密度和弹性系数分布做了研究,进一步证明这个假设的可能。

于是我们得知,地球内部大部分是固体。仅地幔就要占去固体地球体积的82.3%。这样一来,地壳似乎失去了提出时的意义。人们也自然会想到,地壳和地幔既然都是岩石或岩石质的物质,它们之间的界限如何划分呢?

1909年,南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇研究了发生在库尔帕河谷一带的地震记录,发现纵波在地下50公里界面上速度突然增大。进一步的研究得知,这种在地下几十公里深处地震波的变化,是全球性的现象,不过深度不一。陆地下面通常为三、四十公里,海底下面一般不到十公里。此界面显示明显,被命名为莫霍洛维奇面,简称莫霍面。现在一般都以莫霍面作地壳与地幔之间的分界。

莫霍面以上的地壳,是以硅酸盐矿物为主体组合而成的岩石构成的,上层的岩石含铝较多,花岗岩是它们的代表;下层含镁较多,玄武岩是它们的代表。这种化学成分差异,也表现为比重、颜色等物理性质的不同,花岗岩色浅,重量较玄武岩轻;玄武岩色深,中文译为玄武。由于存在差异,地震波在通过时速度也就不同,在从花岗岩层进到玄武岩层时,便会在地震记录上表现出来。1923年,奥地利地震学家康拉德发现了这个界面,科学界将这个界面命名为康拉德面。

莫霍面以下,和地壳紧贴在一起的地幔上部边缘,也是以硅酸盐矿物为主体组合而成的岩石构成的,只是含镁更多了,比重更大,橄榄岩是其代表,它和地壳中的岩石一样坚硬。

再往深处去,是不是也是这种情况呢?分析地震波带来的情报,经过几十年的积累,科学家们确定在地幔上部100公里上下一带,存在着一个地震波传播速度减缓的“低速带”,对此现象的解释是这里的岩石虽仍是是固体,但具有塑性,即可以改变形状而不破裂,这一层被称为“软流层”。

因此,分布在地幔上部边缘一带的岩石,其厚度也有限,现在人们常把它和上面的地壳合起来称为岩石层,也有人将地壳作为岩石层的同义语。软流层的厚度也是有限的,其边界还不那么清晰和确定。软流层里面又是刚硬的岩石。

关于地核尤其是内核的分析探索,近年来得到重要进展。中国学者宋晓东与美国同事合作,利用地核穿透波发现内核相对于外核和整个地球在旋转。其运动速度在地面的投影是板块运动的几十倍。这一结果对于解释地球电磁场成因和变化有重要意义。

科学钻探:联合给地球打洞

地震波可以穿透地心,可以获得地球的精细结构,但是所有有关地球密度、温度、组成的结论都是间接从地震波的波速计算得出的。要获得直接证据,必须从地下采取岩样,也就是说,需要进行科学钻探。同时,通过钻探工程实践,也可以在地面划出“裂缝”将探测器送入地心。

科学钻探始于20世纪60年代美国提出的“深海钻探计划”(DSDP),它与“人类登月计划”被誉为人类在20世纪60年代的两大壮举。1985年1月,美、英、法、德等国拉开了“大洋钻探”(ODP)的序幕。1995年,德国与美国自然科学基金会(NSF)签署了合作备忘录,决定成立ICDP。中国也在1995年经批准后,加入了国际深海钻探计划组织(ICDP)。1996年,中国与美国、德国正式成为ICDP的三个理事国。

中国钻探工程举世瞩目,是目前国际大陆钻探组织资助金额最高的项目之一,也是口科学深钻。钻孔位置的选择在江苏北部东海县毛北镇,因为那里处于世界上规模最大的超高压变质带上。

所谓超高压变质带,是指数亿年前由于地壳运动,原本处于地表的岩层向下俯冲到地幔深处,在高温高压的作用下变质,然后短时间内从地底重回地面。这种特殊岩层的发现,被公认是继板块学说提出以来,地球科学研究领域取得的重大突破性进展之一。我国将用3年时间打出这口5000米深的科研井。

由深部钻探技术和地球物理遥测技术构成的科学钻探工程被誉为“伸入地球内部的望远镜”。大陆科学钻探工程对人类认识自然、探索未知领域方面的重要意义并不逊于载人航天,是当代地球科学具有划时代意义的系统工程。

火星

火星是八大行星之一,按照距离太阳由近及远的次序为第四颗。肉眼看去,火星是一颗引人注目的火红色星,它缓慢地穿行于众星之间,在地球上看,它时而顺行时而逆行,而且亮度也常有变化,最暗时视星等为+1.5,最亮时比天狼星还亮得多,达到-2.9。由于火星荧荧如火,亮度经常变化,位置也不固定,所以中国古代称火星为“荧惑”。而在古罗马神话中,则把火星比喻为身披盔甲浑身是血的战神“玛尔斯”。在希腊神话中,火星同样被看做是战神“阿瑞斯”。有时火星也被称为“红色行星”。

质量 6.421e+23 kg

赤道半径 3,397.2 km

平均密度 3.94 gm/cm3

平均日距 227,940,000 km

自转周期 24.6229 小时

公转周期 686.98 天

赤道地表重力 3.72 m/sec2

赤道逃逸速度 5.02 km/sec

最低地表温度 -140 ℃

平均地表温度 -63 ℃

最高地表温度 20 ℃

大气压力 0.007 bars

大气组成 二氧化碳 95.32% 氮 2.7% 氩 1.5% 氧 0.13% 一氧化碳 0.07% 水 0.03% 其他 0.000291%

火星表面的土壤中含有大量氧化铁,由于长期受紫外线的照射,铁就生成了一层红色和**的氧化物。夸张一点说,火星就像一个生满了锈的世界。由于火星距离太阳比较远,所接收到的太阳辐射能只有地球的43%,因而地面平均温度大约比地球低30多摄氏度,昼夜温差可达上百摄氏度。在火星赤道附近,最高温度可达20℃左右。火星上也存在大气。其主要成份是二氧化碳,约占95%,还有极少量的一氧化碳和水汽。

火星比地球小,赤道半径为3395公里,是地球的一半, 体积不到地球的1/6,质量仅是地球的1/10。火星的内部和地球一样,也有核、幔、壳的结构。

火星的自转和地球十分相似,自转一周为24小时37分22.6秒。火星上的一昼夜比地球上的一昼夜稍长一点。火星公转一周约为687天,火星的一年约等于地球的两年。

火星有两个卫星。靠近火星的一个叫火卫一,较远的一个叫火卫二。由于火星在希腊神话中被看做是战神阿瑞斯,所以天文学家以阿瑞斯的两个儿子——福波斯和德瑞斯命名它的两颗卫星。

火卫一

Phobos

火卫一呈土豆形状,一日围绕火星3圈,距火星平均距离约9378公里。

它是火星的两颗卫星中较大,也是离火星较近的一颗。火卫一与火星之间的距离也是太阳系中所有的卫星与其主星的距离中最短的,从火星表面算起,只有6000千米。它也是太阳系中最小的卫星之一。

在希腊神话中,火卫一是阿瑞斯(火星)和阿芙罗狄蒂(金星)的一个儿子。“phobos”在希腊语中意味着“恐惧”(是“phobia”-恐惧的构词成分)。

火卫一在1877年由Hall发现,1971年由“水手9号”首次拍得照片,并由1977年的“海盗1号”、1988年的“火卫一号”进行观测。

火卫二

Deimos

火卫二是火星的两颗卫星中离火星较远也是较小的一颗,也是太阳系中最小的卫星。

公转轨道: 距火星23,459 千米

卫星直径: 12.6 千米 (15 x 12.2 x 11)

质量: 1.8e15 千克

在希腊神话中,火卫二是阿瑞斯(火星)与阿芙罗狄蒂(金星)的另一个儿子。“deimos”在希腊语中意味着“惊慌”。火卫二在1877年8月10日被Hall发现,在1977年由海盗1号首次拍得其照片。 火卫二和火卫一是由像C型小行星那般的富含碳的岩石组成的,并且它们都有很深的地坑。火卫二和火卫一可能是由于小行星的扰动与木星的作用才使它们围着火星运动的。

火星上有明显的四季变化,这是它与地球最主要的相似之处。但除此之外,火星与地球相差就很大了。火星表面是一个荒凉的世界,空气中二氧化碳占了95%。浓厚的二氧化碳大气造成了金星上的高温,但在火星上情况却正好相反。火星大气十分稀薄,密度还不到地球大气的1%,因而根本无法保存热量。这导致火星表面温度极低,很少超过0℃,在夜晚,最低温度则可达到-123℃。

这是美国宇航局海盗号环绕器拍摄的火星全球照片。图中可以清晰地看到巨大的“水手谷”。水手谷长约4000公里,深度约8公里。(USGS)

火星被称为红色的行星,这是因为它表面布满了氧化物,因而呈现出铁锈红色。火星表面的大部分地区都是含有大量的红色氧化物的大沙漠,还有赭色的砾石地和凝固的熔岩流。火星上常常有猛烈的大风,大风扬起沙尘能形成可以覆盖火星全球的特大型沙尘暴。每次沙尘暴可持续数个星期。

火星两极的冰冠和火星大气中含有水份。从火星表面获得的探测数据证明,在远古时期,火星曾经有过液态的水,而且水量特别大。这些水在火星表面汇集成一个个大型湖泊,甚至是海洋。现在我们在火星表面可以看到的众多纵横交错的河床,可能就是当时经水流冲刷而成的。此外火星表面的许多水滴型“岛屿”也在向我们暗示这一点。

一直以来火星都以它与地球的相似而被认为有存在外星生命的可能。近期的科学研究表明目前还不能证明火星上存在生命,相反的,越来越多的迹象表明火星更象是一个荒芜寂的世界。尽管如此,某些证据仍然向我们指出火星上可能曾经存在过生命。例如对在南极洲找到的一块来自火星的陨石的分析表明,这块石头中存在着一些类似细菌化石的管状结构。所有这些都继续使人们对火星生命的是否存在保持极大的兴趣。

1976年,美国海盗1号和海盗2号火星探测器首次成功登陆火星,传回了数万张照片。那次飞行没有找到火星上存在生命的证据。但是,美国地质学家舒尔策.马库赫却公布一份论文说,当时探测器可能事实上已经找到了火星生物,但是由于火星生物的形态与地球生态的形态截然不同,以至于人们根本没有意识到他们的存在,人类探测器向火星的土壤里倒水,这可能把火星上那些以另外一种细胞也存在的生命淹。此外,人类探测器还加热了土星土壤, 这可能又把火星微生物给烤了。

火星运河

运河是人工开凿的河道。如果承认火星上有运河,就等于承认火星上有智慧生命存在,这无疑是一个刺激人们兴趣的问题。

最早指出火星上有运河的,是意大利天文学家斯基阿帕雷利。他在1877年,利用火星近日点与地球会合的机会,用口径24厘米的望远镜观察火星,发现在火星的圆面上有些模糊不清的直线条,这些暗线把一个个暗斑连接起来。他经过继续 观察又发现,有的暗线宽达120公里,长4800公里,纵横交错,形成覆盖火星大陆的网络。并发现有两条暗线相互平行,还有季节变化。他还将自己的发现绘制成图表,公之于世。开 始,斯基阿帕雷利猜测这些暗线只是连接海湾的水道,并未说 明这是人工开凿的.运河,但到了19世纪80年代,他的发现引 起了人们的关注,有人把这些暗线说成是智慧生物开凿的运 河,这个人就是美国的洛韦尔。

洛韦尔被斯基阿帕雷利的发现迷住了。为了观察火星,他自己出钱在亚利桑那州建了一个天文台。经过多年的观测,不但证实了斯基阿帕雷利的发现,还新发现了几百条新的河道,说火星表面像“蜘蛛网”一详。他还把自己的观测写成三本书:《火星》、《火星及其运河》、《火星—生命的住所》。他认为,因为火星表面空气非常稀薄而导致缺水,由冰雪组成的火星极冠到夏季开始融化,成为水源,火星上的水道,目的就是将极冠上的水引向干旱的热带地区,用以灌溉那里的田地。从这些水道看,都是到大陆的中央汇合在一起,显然是有目的地干的。其暗斑则是绿洲。

洛韦尔的理论引起了人们的极大兴趣,很快风靡世界。但是,洛韦尔的理论并不是一边倒的,也在不断地受到挑战。比如美国的巴约德就认为,火星上的暗线根本就不是直的,很不规则,并且是断开的,希腊的安东尼阿迪通过自己的观测,支持了巴纳德的观点,认为把火星上的暗线条说成是运河,纯粹是眼睛的错觉,“属于想像力过于丰富的人。”

由于上述观点的出现,关于火星人的神话逐渐消沉下来,美国的“水手”9号探测器进一步证明了火星运河的存在是虚假的。不过“水手”9号却有了意外的发现,那就是火星上有许多类似河床的地质构造,其位置与洛韦尔描绘的大相径庭。

有人把火星上的河床分成三类,经流河床、流出河床与侵蚀河床,与地球上的河床极为相似,他们分折,大约在很久很久以前,火星上曾经有过温暖的气候,它的上空有大气层,有降水量,保证了河流的存在。后来,“海盗”1号(1976)不但证实了火星上运河的存在,还证实了人工建筑的存在。

水手峡谷

太阳系最大的峡谷将火星的脸画出一道宽大的割痕。名为水手峡谷的雄伟山谷前后延展了超过3,000公里,最宽处超过600公里宽,而往下约刨了8公里深。相较之下,位于美国亚利桑那州的大峡谷约有800公里长,30公里宽,1.8公里深。尽管有个主要的假说认为,远在数十亿年前行星冷却时,一道裂缝后来演变成现今的峡谷,水手峡谷真实的成因还无法确定。最近我们已于此峡谷辨识出数种地质演化过程。

参考资料:

百度百科

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火星

火星是八大行星之一,按照距离太阳由近及远的次序为第四颗。肉眼看去,火星是一颗引人注目的火红色星,它缓慢地穿行于众星之间,在地球上看,它时而顺行时而逆行,而且亮度也常有变化,最暗时视星等为+1.5,最亮时比天狼星还亮得多,达到-2.9。由于火星荧荧如火,亮度经常变化,位置也不固定,所以中国古代称火星为“荧惑”。而在古罗马神话中,则把火星比喻为身披盔甲浑身是血的战神“玛尔斯”。在希腊神话中,火星同样被看做是战神“阿瑞斯”。有时火星也被称为“红色行星”。