你应该知道如何回答的10个科学问题18新利最新登入

“我看到蓝色的天空和白色的云，”路易斯·阿姆斯特朗(Louis Armstrong)在1968年的歌曲《多么美好的世界》(What a Wonderful World)中低声吟唱。他很可能做到了，因为他的歌是一首乐观主义的颂歌。欧洲研究人员发现，光谱中蓝色部分的光以积极的方式影响情绪，使我们对情绪刺激更敏感，更能适应情绪挑战。Opfocus］．

但我们离题了。的天空呈现蓝色的原因是因为一种效应散射．阳光必须穿过地球大气层，大气层中充满了气体和粒子，就像弹球机的保险杠一样，将阳光反射到各处。但如果你曾经拿过棱镜，你就知道阳光实际上是由一堆不同的颜色组成的，所有的颜色都有不同的波长。蓝光的波长相对较短，因此它比波长较长的颜色更容易通过滤光片，因此在穿过大气时散射得更广。这就是为什么在一天中的某些时候天空看起来是蓝色的太阳看起来在天空的高处(尽管它实际上是你所站的星球上相对于太阳移动的地方)。

然而，在日出和日落时，太阳光必须经过较长的距离才能到达你的位置。这抵消了蓝光的波长优势，让我们能更好地看到其他颜色，这就是为什么日落时经常出现红色、橙色或黄色[来源:美国国家航空航天局，《科学日报》］．

地球的年龄是人们一直在争论的事情，有时是痛苦的，很长一段时间。早在1654年，一位名叫约翰·莱特福特的学者，他的计算是基于《圣经》的《创世纪》，他宣称地球是在早上九点整被创造出来的。公元前4004年10月26日，在18世纪末，一位名叫布冯伯爵(Comte de Buffon)的科学家加热了他所创造的地球的一个小型复制品，并测量了它冷却的速度，根据这些数据，估计地球大约有75000年的历史。在19世纪，物理学家开尔文勋爵使用不同的方程式将地球的年龄确定在2000万到4000万年之间[来源:Badash］．

但在19世纪末和20世纪初，这一切都被发现了放射性，随后不久又计算出各种放射性物质衰变的速率[来源:Badash］．地球科学家们利用这些知识来确定地球岩石的年龄，以及从火星带回的陨石和岩石样本月亮通过宇航员．例如，他们研究了岩石中铅同位素的衰变状态，然后将其与基于铅同位素随时间变化的计算的规模进行了比较。18新利最新登入由此，他们能够确定地球形成于大约45.4亿年前，不确定性不到1%[来源:美国地质调查局］．

就像地球的年龄一样进化论——由生物学家查尔斯·达尔文在19世纪中期首次提出——是另一个人们容易激动的话题。如果你看过经典电影《继承风》，你可能已经知道1925年臭名昭著的斯考普斯猴子审判。著名律师克拉伦斯·达罗(Clarence Darrow)为一位名叫约翰·斯科普斯(John Scopes)的高中生物教师辩护失败，他被指控违反了田纳西州的一项法规，该法规禁止任何人教授人类是“低等动物”的后代，并规定圣经中的创世故事是唯一可接受的解释[来源:林德］．近年来，反进化论者在法庭上和立法机构上进行斗争，要求孩子们在学校学习“创造科学”，除了进化理论[来源:Raffaele]。

如果说有什么观点让反进化论者特别恼火的话，那就是达尔文的核心观点，也就是达尔文的进化论自然选择．这个想法并不难理解。在自然界中，突变是随机发生的，即生物基因蓝图的永久性变化，可以使它们发展出与祖先不同的特征。但是进化，即动物和植物经过数代变化的长期过程，并不是偶然的。相反，随着时间的推移，如果这种变化有助于生物体更好地生存和繁殖，那么这种变化就会变得更加普遍。

例如，假设一些甲虫是绿色的，但随后，一种突变导致一些甲虫变成棕色。棕色甲虫比绿色甲虫更能融入周围环境，所以它们没有那么多被鸟类吃掉。相反，它们中的更多将存活和繁殖，并可能将使后代变成棕色的基因变化传递下去。随着时间的推移，甲虫种群将逐渐转向棕色。当然，这是一个简单的版本。在实践中，自然选择是基于平均水平，而不是特定的个体，而且它并不是一个平稳有序的过程[来源:加州大学伯克利分校］．

这个问题让我们想起了另一首流行歌曲，斯基特·戴维斯1962年的单曲《世界尽头》，在这首歌中，歌手想知道为什么世界末日会到来太阳在男友甩了她之后，她依然容光焕发。歌词的自负之处是，我们周围的现实——无论是灿烂的阳光还是树上歌唱的鸟儿——都比我们脆弱的小感情更持久。然而，事实上，我们这个失恋的小姑娘不幸出生得太早了——大约早了55亿年，相差几岁。太阳就像其他恒星一样，是一个巨大的聚变反应堆，在这一点上，它将耗尽其核心作为燃料燃烧以产生阳光的氢，并开始燃烧其周围层的氢。

这将是太阳死亡螺旋的开始，在这个过程中，它的核心将收缩，外层将大规模膨胀，变成一颗红巨星。在最后一次爆炸中，太阳会烤焦太阳系一股热浪会暂时将通常寒冷的附近冥王星和柯伊伯带(经过海王星)进入天体桑拿。很可能是内在的行星包括地球在内的地球，要么被吸入这个垂死的巨人，要么变成煤渣[来源:Overbye］．

从好的方面来看，除非人类设法殖民其他太阳系星星在美国，没有人会经历这最后的地狱。太阳，大约是它预期寿命的一半，已经在逐渐升温，从现在开始10亿年，它预计会比现在亮10%左右。太阳辐射的增加将足以蒸发掉地球上的海洋，让我们失去海洋我们人类赖以生存的水【来源:Overbye］．

“哔哔声磁铁:它18新利最新登入们是怎么工作的?”几年前，说唱歌手crazy Clown Posse在他们的单曲《奇迹》(Miracles)中提出了这个问题，这让《周六夜现场》(Saturday Night Live)上那些尖刻的歌手毫不留情地嘲笑他们。这很不幸，因为这是一件非常合理的事情。磁铁是任何有磁场的物体或材料，也就是说，一堆电子在它周围以相同的方向流动。现在，电子——就像来自底特律的说唱歌手，他们戴着小丑面具，经常骂人，喝着Faygo可乐——喜欢成对结对，而铁有很多未配对的电子，它们都渴望参与进来。所以，固体铁或含有大量铁的物体——比如钉子——会被一个足够强大的磁铁吸引。被磁铁吸引的物质和物体被称为铁磁性物质[来源:伊利诺伊大学］．

人类知道磁力现象已经很长很长时间了。天然存在的磁铁，如磁石，但中世纪的旅行者想出了如何在这些石头上摩擦钢指南针针，使它们获得电子并被磁化，这意味着它们形成了自己的磁场。18新利最新登入这些磁铁不是特别耐用，但在20世纪，研究人员开发了新的材料和充电设备，使他们能够制造更强大的永久磁铁[来源:斯图帕克］．实际上，你可以用一块铁用一根电线绕着它，然后把两端连接到一个大电池的极上，上面有夹子[来源:伊利诺伊大学］．

自古以来，这种大气现象就令人敬畏。在《创世纪》中，上帝放了一个彩虹在大洪水之后，他告诉诺亚，这是“我和地球之间契约的记号”[来源:Biblos］．的古希腊人更进一步，他们认为彩虹实际上是一位女神，他们给她起名为虹膜。但他们把她塑造成了一个不祥的形象——传递着奥林匹亚诸神关于战争和报应的消息[来源:李和弗雷泽， pg viii]。几个世纪以来，从亚里士多德到勒内·笛卡尔，许多伟大的思想家都试图弄清楚是什么过程创造了彩虹引人注目的色彩。布劳顿和卡里罗］．

不过，从那以后，科学家们已经很好地抓住了它。基本上，彩虹是由暴雨后悬浮在大气中的水滴造成的。水滴与周围空气的密度不同，所以当阳光照射到它们时，水滴就像微小的棱镜，弯曲光线，将其分解成不同波长，然后将它们反射回我们身上。这反过来又形成了我们所看到的可见光谱的颜色带的弧线。因为水滴必须将光线反射到我们身上，为了看到彩虹，我们必须背对着太阳站着。我们还需要以大约40度的角度从地面向上看，这是彩虹的偏离角——也就是它弯曲阳光的角度。有趣的是，如果你在飞机上，从上面看到彩虹，它实际上可能看起来像一个圆盘，而不是一个弧线[来源:物理课堂］．

当有人提到“相对论”时，他们实际上指的是两个理论，狭义相对论广义相对论是由理论物理学家提出的阿尔伯特·爱因斯坦在20世纪初[来源:nobelprize.org］．但不管你怎么称呼爱因斯坦的作品，它无疑会让大多数非科学家感到困惑。爱因斯坦想到了一个聪明的方法来解释:“当一个男人和一个漂亮女孩坐在一起一个小时，感觉就像一分钟。但是让他在热炉子上坐一分钟，就比任何一个小时都长。这就是相对论。”【来源:米尔斯基］．

这实际上很好地总结了它，尽管细节有点复杂。在爱因斯坦之前，几乎所有人都相信空间和时间是固定不变的，永远不会改变，因为从地球上的有利位置来看，它们就是这样。但是爱因斯坦使用了数学为了表明18新利最新登入对事物的绝对看法是一种幻觉。相反，他解释说，空间和时间都可以发生变化——空间可以收缩、膨胀或弯曲，如果一个物体受到强大的引力场或移动非常快，时间流逝的速度也会发生变化。

此外，空间和时间如何18新利最新登入出现取决于观察它们的人所处的有利位置。例如，想象一下，你正看着一个老式的滴答作响的闹钟，闹钟上有指针显示时间。现在，想象一下把时钟放在地球的轨道上，所以它移动得非常快，与你在地球表面的位置相比。如果你仍然能看到时钟的指针，它们看起来会比地球上的小，时钟的滴答声也会慢一些[来源:康奈尔大学］．

时钟走得更慢是因为一种叫做“时间膨胀”的现象。空间和时间实际上是一个单一的东西，叫做时空，它可以被重力和加速度扭曲。所以如果一个物体移动得非常快，或者非常强大重力与没有受到相同力的物体相比，作用于它的物体的时间会变慢。通过数学计算，预测一个快速移动的物体会慢下来多少时间是可能的。18新利最新登入

这听起来可能很奇怪。但我们知道这是真的。GPS卫星依靠精确的时间测量来提供地球上的地图位置就是明证。这些卫星正以每小时8700英里(14000公里)的速度围绕地球旋转，如果工程师们不调整他们的时钟来补偿相对论，一天之内，我们智能手机上的谷歌地图就会给我们6英里(9.86公里)的位置[来源:俄勒冈州立大学天文学］．

好吧，实际上，泡泡并不总是完美的圆形，如果你曾经用那些玩具吹肥皂泡，你可能已经注意到了。但气泡希望是球形的，如果你一开始吹的是雪茄形状的气泡，它就会努力重塑自己。这是因为气泡基本上是薄薄的液体层，它们的分子相互吸引而粘在一起，这种现象被称为凝聚力【来源:美国地质调查局］．这就产生了我们所认为的表面张力——也就是说，一个阻挡物体试图通过它的障碍[来源:美国地质调查局］．在水层内部，被困住的空气分子无法出去，即使它们在推动水。但这不是作用在这层上的唯一力。在外面，更多的空气向内挤压。液体层抵抗这些力的最有效的方法是假设最紧凑的形状，就体积与表面积的比率而言，它恰好是一个球体[来源:科普］．

有趣的是，科学家们已经找到了制造非圆形气泡的方法，这样他们就可以研究表面的几何形状。他们能够创造出立方体甚至矩形的气泡，通过将一层薄薄的液体悬浮在一个金属框架上，该框架被塑造成所需的形状[来源:牛顿］．

希望这不会让Joni Mitchell的粉丝们太失望，但是云难道不是天使的头发做成的蝴蝶结吗冰淇淋空中楼阁。云是悬浮在地球表面的一团可见的水滴或冰晶，或两者的混合物。当潮湿的暖空气上升时，云就形成了。当它上升到更高的地方，到达一个较冷的空间时，潮湿的暖空气也会冷却下来，水蒸气凝结成微小的水滴和/或冰晶，这取决于它们有多冷。18新利最新登入这些液滴和晶体聚集在一起是因为我们之前讨论过的内聚原理。结果是一个云[来源:大英百科全书］．有些云比其他云厚，因为它们恰好有更高密度的水滴。

云是地球水文循环的关键部分，在这个循环中，水不断地在地表和大气之间流动，从液体到蒸汽再到液体，有时也会变成固体。如果不是这样的循环，我们的星球上可能就不会有生命了[来源:美国国家航空航天局］．

1803年，一位名叫卢克·霍华德(Luke Howard)的气象学家根据18新利最新登入拉丁词汇提出了四种主要的云分类。积云“云”在拉丁语中是“堆”的意思，描述的是我们经常在天空中看到的那些堆积的、块状的云。卷云，意思是“头发”，是指看起来像头发一样纤细的高层云。形状平坦、无特征、形成片状的云被称为云层云这个词在拉丁语中是“层”的意思。最后，有光辉灿烂的云(这个名字实际上是拉丁语，意思是“沉淀的云”)是低矮的灰色雨云[来源:美国国家航空航天局］．有时它们结合在一起——就像你在雷暴前看到的非常高的灰色块状云——被称为雷暴积雨云！

我们人类喜欢把现实想象成一个美好而稳定的地方，各种各样的东西都呆在同一个地方，除非我们想让它们去别的地方。但继续做梦吧。在现实中，如果你看水在分子水平上，它就像一群小狗挤在狗床上，分子相互碰撞，争夺位置。当空气中有大量的水蒸气时，分子就会碰撞到表面上并粘附在表面上，这就是为什么在潮湿的天气里，冷饮的表面会凝结。

相反，当空气更干燥时，你杯子里的水分子会撞到空气中，并粘附在漂浮的其他分子上。这个过程被称为蒸发。如果空气足够干燥，更多的分子会从你的杯子跳到空气中，而不是从空气中粘到水中。随着时间的推移，水分子会不断流失到空气中，最终你会得到一个空杯子[来源:牛顿］．

液体分子被推到空气中并粘在空气中的能力被称为蒸汽压，因为跳跃的分子会产生一个力，就像气体或固体挤压其他物体一样。不同的液体有不同的蒸汽压。像丙酮这样的液体——洗甲水——具有很高的蒸汽压，这意味着它很容易蒸发并进入空气。相比之下，橄榄油的蒸汽压很低，所以它在室温下不太可能蒸发太多[来源:牛顿］．

最初发表于2012年10月22日