【科学原理一点通】影子也有重量吗？
我们都听过“如影随形”“形影不离”，意思就是两个人的关系像影子一样亲密。那么，像“尾巴”一样跟随我们的影子是不是也像动物的尾巴一样具有重量呢？
想要回答这个问题，首先要了解影子是什么。影子是一种光学现象。光在均匀介质中沿直线传播，当光遇到不透明的物体时，便会产生投影，也就是我们所说的影子。既然影子是一种现象，那么影子自然就没有重量了。
但是，科学家们发现了一个有趣的事实，影子虽然没有重量，可是当影子投射在一个物体上时，会使这个物体的重量减轻，这是为什么呢？根据量子力学的理论，光能够携带一定的动量和能量。在真空中，光的动量大小与能量大小成正比。当光照到某个物体上时，这个物体会吸收或者反射光，这个过程使得光的动量发生改变，进而改变光的能量。因此，当物体被光照射时，物体会受到光的力。我们将这种力称为光压。可以说，我们在沐浴阳光的同时，也在承受阳光给我们的压力，只不过这个压力的大小可以忽略不计。
因此，关于被影子投射的物体重量减轻的问题，我们可以这样理解：当A物体上投射了B物体的影子时，说明本应照在A物体上的光被B物体挡住了，而B物体为A物体承受了一部分来自光的重量，因此A物体的重量变轻了。但是，正如我们在一般条件下很难感受到光压一样，A物体减轻的重量也是微乎其微的。
不过，当光压集中在一个极小的空间时，这个力就不容我们忽视了。外科手术中使用的激光手术钳，正是运用了这一原理。
我们在地球上受到的光压微不足道，那么在太阳系中、在距离太阳更近的位置上受到的光压是否会有所不同呢？我们能否将这种压力转变为在太空航行的动力呢？
早在19世纪，作家凡尔纳就曾在他的小说中描述了太阳帆这种设备。他认为，光会对物体产生作用力，向物体撞击并反弹出去，撞击的过程就会产生能量，当大量的光子作用物体并产生足够大的能量时，就能推动太阳帆前进。
进入20世纪，科学家们开始了相关研究，太阳帆正式成为科学实践的目标。经过科学家的不懈努力，太阳帆能够利用太阳在特制薄膜上的反射光压推动航天器前进，且在前进过程中无须消耗额外的化学燃料和工作介质。质量小、收展比大、成本低、功耗低、航程长……这些都是太阳帆的优势。中国科学院沈阳自动化研究所研制的“天帆一号”，在轨验证了多项太阳帆的先进技术。
科学家们认为，太阳帆很有希望成为在太阳系外遨游的航天器，其在小行星探测、太阳极地探测及空间碎片清除等方面均有广阔的前景。或许未来我们会看到，在浩瀚的宇宙中，一架乘光而行的探测器向着无垠的深邃坚定地前行。
我们都听过“如影随形”“形影不离”，意思就是两个人的关系像影子一样亲密。那么，像“尾巴”一样跟随我们的影子是不是也像动物的尾巴一样具有重量呢？
想要回答这个问题，首先要了解影子是什么。影子是一种光学现象。光在均匀介质中沿直线传播，当光遇到不透明的物体时，便会产生投影，也就是我们所说的影子。既然影子是一种现象，那么影子自然就没有重量了。
但是，科学家们发现了一个有趣的事实，影子虽然没有重量，可是当影子投射在一个物体上时，会使这个物体的重量减轻，这是为什么呢？根据量子力学的理论，光能够携带一定的动量和能量。在真空中，光的动量大小与能量大小成正比。当光照到某个物体上时，这个物体会吸收或者反射光，这个过程使得光的动量发生改变，进而改变光的能量。因此，当物体被光照射时，物体会受到光的力。我们将这种力称为光压。可以说，我们在沐浴阳光的同时，也在承受阳光给我们的压力，只不过这个压力的大小可以忽略不计。
因此，关于被影子投射的物体重量减轻的问题，我们可以这样理解：当A物体上投射了B物体的影子时，说明本应照在A物体上的光被B物体挡住了，而B物体为A物体承受了一部分来自光的重量，因此A物体的重量变轻了。但是，正如我们在一般条件下很难感受到光压一样，A物体减轻的重量也是微乎其微的。
不过，当光压集中在一个极小的空间时，这个力就不容我们忽视了。外科手术中使用的激光手术钳，正是运用了这一原理。
我们在地球上受到的光压微不足道，那么在太阳系中、在距离太阳更近的位置上受到的光压是否会有所不同呢？我们能否将这种压力转变为在太空航行的动力呢？
早在19世纪，作家凡尔纳就曾在他的小说中描述了太阳帆这种设备。他认为，光会对物体产生作用力，向物体撞击并反弹出去，撞击的过程就会产生能量，当大量的光子作用物体并产生足够大的能量时，就能推动太阳帆前进。
进入20世纪，科学家们开始了相关研究，太阳帆正式成为科学实践的目标。经过科学家的不懈努力，太阳帆能够利用太阳在特制薄膜上的反射光压推动航天器前进，且在前进过程中无须消耗额外的化学燃料和工作介质。质量小、收展比大、成本低、功耗低、航程长……这些都是太阳帆的优势。中国科学院沈阳自动化研究所研制的“天帆一号”，在轨验证了多项太阳帆的先进技术。
科学家们认为，太阳帆很有希望成为在太阳系外遨游的航天器，其在小行星探测、太阳极地探测及空间碎片清除等方面均有广阔的前景。或许未来我们会看到，在浩瀚的宇宙中，一架乘光而行的探测器向着无垠的深邃坚定地前行。
【天文学家在木星上检测到神秘的温度模式】
部分基于来自几代NASA任务的数据，包括NASA的旅行者号和卡西尼号，一项长达40年的研究可以帮助科学家确定如何预测木星的天气。研究人员刚刚完成了有史以来最长的跟踪木星对流层上部温度的研究。这是这颗巨大行星的天气发生的大气层，也是其标志性的彩色条纹云的形成地。
这项研究通过融合来自美国宇航局航天器和地面望远镜观测的数据进行了40多年。它发现了木星带和区的温度如何随时间变化的意外模式。据科学家称，这项研究代表了朝着更好地理解我们太阳系最大的行星的天气驱动因素并最终能够预测它的方向迈出了一大步。
木星的对流层与地球有很多共同之处：它是云层形成和风暴汹涌的地方。为了了解这种天气活动，科学家需要研究某些属性，包括风、压力、湿度和温度。自从1970年代美国宇航局的先锋10号和11号任务以来，他们已经知道，一般来说，较冷的温度与木星较浅和较白的带子（称为区）有关，而较暗的棕红色带子（称为带）是温度较高的地方。
然而，没有足够的数据集来了解温度如何长期变化。12月19日发表在《自然-天文学》杂志上的这项新研究，通过研究从大气层较温暖区域升起的明亮红外光辉（人眼不可见）的图像，直接测量木星在五彩云层上方的温度，取得了突破。科学家们在木星围绕太阳的三个轨道上以固定的时间间隔收集这些图像，每个轨道持续12个地球年。
在这个过程中，他们发现木星的温度按照明确的周期上升和下降，这与季节或科学家所知的任何其他周期无关。因为木星的季节性很弱--该行星在其轴上的倾斜度只有3度，而地球的倾斜度为23.5度--科学家们没有想到会在木星上发现温度有如此规律的周期变化。
该研究还揭示了相隔数千英里的地区的温度变化之间的神秘联系。当北半球特定纬度的温度上升时，南半球相同纬度的温度就会下降--就像赤道上的镜像。
美国宇航局喷气推进实验室的高级研究科学家、该研究的主要作者格伦-奥顿说："这是最令人惊讶的地方。我们发现在非常遥远的纬度上温度的变化之间有一种联系。这类似于我们在地球上看到的一种现象，一个地区的天气和气候模式可以对其他地区的天气产生明显的影响，变化模式似乎通过大气层在很远的距离上'远程连接'。"
一个可能的解释在赤道上变得很明显。研究作者发现，平流层中更高的温度变化似乎以一种与对流层中的温度行为相反的模式上升和下降，这表明平流层的变化影响对流层的变化，反之亦然。
部分基于来自几代NASA任务的数据，包括NASA的旅行者号和卡西尼号，一项长达40年的研究可以帮助科学家确定如何预测木星的天气。研究人员刚刚完成了有史以来最长的跟踪木星对流层上部温度的研究。这是这颗巨大行星的天气发生的大气层，也是其标志性的彩色条纹云的形成地。
这项研究通过融合来自美国宇航局航天器和地面望远镜观测的数据进行了40多年。它发现了木星带和区的温度如何随时间变化的意外模式。据科学家称，这项研究代表了朝着更好地理解我们太阳系最大的行星的天气驱动因素并最终能够预测它的方向迈出了一大步。
木星的对流层与地球有很多共同之处：它是云层形成和风暴汹涌的地方。为了了解这种天气活动，科学家需要研究某些属性，包括风、压力、湿度和温度。自从1970年代美国宇航局的先锋10号和11号任务以来，他们已经知道，一般来说，较冷的温度与木星较浅和较白的带子（称为区）有关，而较暗的棕红色带子（称为带）是温度较高的地方。
然而，没有足够的数据集来了解温度如何长期变化。12月19日发表在《自然-天文学》杂志上的这项新研究，通过研究从大气层较温暖区域升起的明亮红外光辉（人眼不可见）的图像，直接测量木星在五彩云层上方的温度，取得了突破。科学家们在木星围绕太阳的三个轨道上以固定的时间间隔收集这些图像，每个轨道持续12个地球年。
在这个过程中，他们发现木星的温度按照明确的周期上升和下降，这与季节或科学家所知的任何其他周期无关。因为木星的季节性很弱--该行星在其轴上的倾斜度只有3度，而地球的倾斜度为23.5度--科学家们没有想到会在木星上发现温度有如此规律的周期变化。
该研究还揭示了相隔数千英里的地区的温度变化之间的神秘联系。当北半球特定纬度的温度上升时，南半球相同纬度的温度就会下降--就像赤道上的镜像。
美国宇航局喷气推进实验室的高级研究科学家、该研究的主要作者格伦-奥顿说："这是最令人惊讶的地方。我们发现在非常遥远的纬度上温度的变化之间有一种联系。这类似于我们在地球上看到的一种现象，一个地区的天气和气候模式可以对其他地区的天气产生明显的影响，变化模式似乎通过大气层在很远的距离上'远程连接'。"
一个可能的解释在赤道上变得很明显。研究作者发现，平流层中更高的温度变化似乎以一种与对流层中的温度行为相反的模式上升和下降，这表明平流层的变化影响对流层的变化，反之亦然。
#HST天文酷图##天文酷图#
【2001年12月-柯伊伯带天体1998 WW31】
【信息来源日期：2002年4月17日，20:00】
哈勃太空望远镜正在追踪一种令人费解的太阳系新天体，这种天体可能被称为冥王星的“迷你我”。这些天体的质量加起来比冥王星和卡龙小5000倍。像冥王星和卡龙一样，这些暗淡而转瞬即逝的天体成对地在太阳系寒冷而神秘的外层空间——柯伊伯带——一个长期以来被认为是太阳系形成过程中遗留下来的无数冰体的“垃圾场”中穿行。迄今为止，哈勃望远镜和地面天文台共观测到七个双星柯伊伯带天体。其中有一对被称为1998 WW31，哈勃望远镜对此进行了详细研究。
来源：HST
版权：NASA & ESA
翻译：baidu*
*：此为机器翻译且未人工审核，可能有不通顺的地方。
HST：哈勃空间望远镜，是以天文学家爱德温·哈勃为名，在地球轨道上运行的空间望远镜。哈勃望远镜接收地面控制中心的指令并将各种观测数据通过无线电传输回地球。由于它位于地球大气层之上，因此获得了地基望远镜所没有的好处：影像不受大气湍流的扰动、视相度绝佳，且无大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。
发布时间：2022年12月19日17时55分13秒
【2001年12月-柯伊伯带天体1998 WW31】
【信息来源日期：2002年4月17日，20:00】
哈勃太空望远镜正在追踪一种令人费解的太阳系新天体，这种天体可能被称为冥王星的“迷你我”。这些天体的质量加起来比冥王星和卡龙小5000倍。像冥王星和卡龙一样，这些暗淡而转瞬即逝的天体成对地在太阳系寒冷而神秘的外层空间——柯伊伯带——一个长期以来被认为是太阳系形成过程中遗留下来的无数冰体的“垃圾场”中穿行。迄今为止，哈勃望远镜和地面天文台共观测到七个双星柯伊伯带天体。其中有一对被称为1998 WW31，哈勃望远镜对此进行了详细研究。
来源：HST
版权：NASA & ESA
翻译：baidu*
*：此为机器翻译且未人工审核，可能有不通顺的地方。
HST：哈勃空间望远镜，是以天文学家爱德温·哈勃为名，在地球轨道上运行的空间望远镜。哈勃望远镜接收地面控制中心的指令并将各种观测数据通过无线电传输回地球。由于它位于地球大气层之上，因此获得了地基望远镜所没有的好处：影像不受大气湍流的扰动、视相度绝佳，且无大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。
发布时间：2022年12月19日17时55分13秒
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