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问专家

2019-03-19

科学之谜 2019年1期
关键词:夸克太阳光金星

为什么海豚睡觉时不会溺水?

海豚并不是一种鱼,而是哺乳动物,它们需要定期浮到海面上呼吸换气。一些种类的海豚,比如宽吻海豚,只能在水下屏息7~8分钟。那么,海豚是怎样保证自己在睡觉时不会溺水的呢?

人类在完全进入睡眠状态,失去意识时,还是会继续呼吸,这是一种无意识行为。然而,海豚与人类不同,它们的呼吸行为必须是有意识的,即海豚必须保持部分大脑清醒,以控制每次呼吸。因此,海豚进化出了一种特殊的睡眠方式——两边的大脑交替睡眠。例如,海豚睡觉时,左侧大脑先进入睡眠状态,右侧的眼睛闭着(大脑控制对侧身体);右侧的大脑保持清醒,留意周围的环境,甚至指示睡眠的海豚浮出水面,更换呼吸。两个小时后,两侧大脑交换。

另外,海豚的肺部非常大,海豚每次呼吸都能吸入更多的空气。同时,海豚红细胞的携氧能力也很强,当海豚潜水时,它们的血液可以暂时只流经大脑和心脏等需氧器官。除了上述的特征以外,海豚忍耐二氧化碳的能力也非常强,即只有在海豚体内二氧化碳含量非常高时,它们才需要呼吸。

这些生理特征都能帮助海豚更好地适应海洋生活,保证它们在睡眠的时候不会溺水。

孟买大学电子工程师

侯赛因·堪瓦拉

金星上真的有彩虹吗?

金星的大气层里会出现一种名为“荣耀”的色环,这种色环看上去像彩虹,但却不是彩虹。

太阳光沿着一定的角度射入空气中的水滴后,在水滴内经过折射和反射,会发生色散,形成弧形的彩虹。和彩虹类似,金星上的“荣耀”也是太阳光和液滴相互作用产生的光学现象。荣耀产生于太阳光在水滴里的反弹,这使得太阳光将从同一个进来的方向出去,形成像彩色同心圆一样的荣耀,并且只有在太阳和荣耀之间的某个位置才能看见荣耀。当然,在金星上是不可能有这么多水滴的,科学家推测形成荣耀的不是水滴而是硫酸或氯化铁液滴。

英国物理学博士

阿拉斯泰尔·冈恩

气候变化能否将地球变成金星?

人类活动导致地球大气中的二氧化碳含量升高,带来温室效应,造成冰川融化、温度上升和环境的日益恶化。有人提出,金星的现状就是地球未来的样子,但这并不是真的。

金星的大气中含有90%的二氧化碳,大量二氧化碳的存在使得温室效应在金星上大规模地进行着,金星表面的温度高达450℃。另一方面,地球大气层目前仅含有0.04%的二氧化碳,还有微量的其他温室气体。虽然随着我们燃烧化石燃料,温室气体含量一直在升高,但仍远远低于金星的水平。如果我们消耗掉所有可用的化石燃料,地球表面温度会上升10℃左右,此时的地表温度还是远远不及金星。不过地表温度升高10℃,海平面会上升50多米,因此,我们还是要努力降低二氧化碳的排放量,注意地球气候的变化。

英国健康基金会高管

亚历山大·富兰克林·陈

地球以外的行星是什么味道的?

最近天文学家发现,天王星的大气中含有大量的硫化氢,这种化合物的存在让天王星闻起来像臭鸡蛋。金星大气层的主要成分是二氧化碳和氮气,除了这两种气体之外,金星的大气层中也含有硫化氢,由于二氧化碳和氮气都是无味的,所以金星闻起来也是臭鸡蛋味的,只不过没那么浓。火星闻起来也是臭鸡蛋味,因为它的大气层中也有硫化氢。

水星的大气层非常稀薄,所以它闻起来没什么味道。同样没什么味道的还有土星和海王星,因为它们主要由没有气味的氢气和氦气组成。木星的味道取决于大气中的位置,一些区域含有大量的氨气,所以闻起来像清洁剂;另一些区域含有氰化氢,所以闻起来是苦杏仁味的;还有一些区域也含有硫化氢,所以闻起来是臭鸡蛋味的。

除了上述的七大行星,地球的卫星——月亮闻起来是火药味的,不过月球土壤中并没有发现火药中含有的化学物质,科学家一直未能揭开月球散发火药味的真相。

英國物理学博士

阿拉斯泰尔·冈恩

人盯着太阳会失明吗?

人盯着太阳看,确实可能会失明,但是这种可能性非常低。

太阳光会通过瞳孔,到达视网膜,视网膜吸收太阳光后,温度就会上升。一般视网膜温度上升10℃左右,眼睛就会受到热损伤。通常我们眼部瞳孔透过的光最多让视网膜温度升高4℃。因此,大部分情况下,我们盯着太阳也不会失明。

然而,如果我们在日食期间盯着太阳,眼睛的瞳孔就会扩大,更多的太阳光被视网膜吸收,超过一分钟,眼睛就会受到损伤,造成失明。而在太阳即将落到海平面下的前10分钟,大气层吸收了更多高能量的太阳光,此时我们盯着太阳是十分安全的。

英国科普作家

山姆·谢德

质子是什么形状的?

我们通常认为电子、质子等粒子是球形的,那么实际情况真的是这样吗?虽然电子确实是球形的,但是质子却不是。

实际上,一个质子由三个夸克组成,夸克的速度会影响质子的形状。速度较快的夸克在质子内部几乎以光速移动,当夸克旋转的方向和质子旋转的方向相同时,质子就呈花生型;当夸克旋转的方向和质子旋转的方向相反时,质子就呈百吉饼形。如果夸克旋转得更慢一些,质子的形状就会像橄榄球一样。只有速度最慢的夸克,会让质子呈圆球形。

英国物理学家

罗伯特·马修斯

如果海洋冻结会发生什么?

地质证据表明,地球上的海洋曾至少冻结过两次,最近的一次发生在6.5亿年前。在上次海洋冻结事件中,大量的单细胞生物存活下来,在地球上繁衍生息。如果现在海洋再次冻结,会发生什么呢?

首先,海洋冻结会造成石油价格飙升,并影响我们的生活。世界上一半的石油是通过海洋运输的,随着海运航线的冻结,石油的供给会受到限制,而此时,居民取暖需要的石油也更多,国际石油市场会出现供不应求的状态,造成石油价格的迅速飙升,引发全球经济崩溃。

其次,海洋冻结会造成食物链崩溃。因为海洋冻结时,冰层会挡住浅海区的大部分光线,导致海洋藻类死亡,影响食物链,带来连锁反应。最终,除了生活在深海热泉附近的生物,其他的海洋生物都将死亡。

最后,冰会比水反射更多的阳光,因此,地球的温度会骤降,陆地也将被冻结。植物会因为缺水而死亡,从而减少二氧化碳的吸收,火山喷发造成的二氧化碳会在大气中慢慢累积起来。虽然温室效应会使地球的温度一点一点地回升,但冰川的融化可能需要数百万年。

英国环境专家

艾丽·富兰克林

为什么湿衣服变透明了?

物体的透明程度取决于它能反射多少光和允许透过多少光。一般情况下,透过的光越多,物体就越透明;反射到人眼的光越多,物体越不透明。

实际上,布料是由一束一束的纤维(线)编织而成的,这些纤维间有空隙。在布料干燥时,射向布料的光线大部分都被反射回来,进入人的眼睛,因此,我们看到的干衣服是不透明的。在布料变湿后,水代替空气填满了纤维间的空隙,由于水的折射率比空氣的折射率高,即射向湿布料的光角度变化更小,更容易直直地穿过衣服空隙,射到人的皮肤上。此时,衣服反射回人眼的光线变少了,更多的光照射到皮肤上,由皮肤反射到人的眼中,湿衣服就变得透明了,我们也就能看到皮肤了。

美国科普作家

克莱本·雷

为什么吃冰淇淋会头疼?

我们在吃冰淇淋或者其他一些很冷的东西时,会突然感到头疼,这其实由血管收缩和扩张引起的。

口腔附近有两种非常重要的血管:为整个大脑供血的颈内动脉和为大脑前端供血的大脑前动脉。如果我们一直吃冷的东西,口腔里的低温会使这些血管变窄。为了防止大脑供血不足,这些血管会发生被动性扩张,导致血流量突然增加,血流冲击扩张的动脉壁上的痛觉神经末梢而引起头痛。

英国伦敦大学国王学院    生物医学硕士

劳拉·米尔斯

VR头显对健康有害吗?

VR头显是虚拟现实头戴式显示设备的简称。当我们戴上VR头显时,就仿佛走进了显示屏里的虚拟世界。然而,这种虚拟现实的设备很可能会给我们的健康带来威胁。

首先,VR头显会引发晕动症。视觉环境与实际身体体验的不匹配,会让我们的感官产生混乱,从而触发晕动症。我们仅仅只是站着或坐着,就会感到头晕、头痛和恶心。

其次,VR头显还会造成视觉辐辏调节冲突,视觉辐辏调节冲突是一种关于眼睛聚焦的问题。通常我们的眼睛会随着物体的远近调节焦点,而VR头显会用图像欺骗我们的双眼,我们的眼睛对焦在一个较远的距离,但实际上,屏幕离我们的眼睛很近。长此以往,眼睛的视觉辐辏调节就会失调,我们辨别物体距离的能力就会下降。

英国科普作家

凯特·罗素

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