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位于智利阿塔卡瑪沙漠中的阿塔卡瑪大型毫米波及次毫米波陣列(ALMA),是目前世界上最大的地面射電天文望遠(yuǎn)鏡興建計(jì)劃,由66座小型望遠(yuǎn)鏡組成一個(gè)毫米波及次毫米波段的干涉儀,可視為次毫米波陣列的擴(kuò)大版,是研究早期宇宙遺留輻射、恒星形成與演化、行星系統(tǒng)、星系甚至生命起源的利器。
該計(jì)劃的三個(gè)主要合作伙伴分別為北美、歐洲及東亞地區(qū)團(tuán)隊(duì)。憑借以往研制射電望遠(yuǎn)鏡儀器設(shè)備的經(jīng)驗(yàn),臺(tái)灣中研院天文所于2005年和2008年先后受邀加入其中的日本計(jì)劃(ALMA-J)與ALMA北美計(jì)劃(ALMA-NA),負(fù)責(zé)組裝來(lái)自美國(guó)、加拿大、日本、法國(guó)、荷蘭及英國(guó)所提供的接收機(jī)模組,使成為完整的接受機(jī)前段次系統(tǒng)為其提供及組裝測(cè)試信號(hào)接收機(jī)前段次系統(tǒng)。該所科技人員與中山科學(xué)研究院航空研究所在臺(tái)中合作成立東亞接收機(jī)前段整合測(cè)試中心,不但成功提前完成原本負(fù)責(zé)的所有東亞團(tuán)隊(duì)17套信號(hào)接收機(jī)前段次系統(tǒng),并協(xié)助北美與及歐洲團(tuán)隊(duì)另外完成9套前段次系統(tǒng)的組裝和交付,保證了這座望遠(yuǎn)鏡在2013年3月正式完工并運(yùn)行。
到目前為止,ALMA機(jī)構(gòu)已兩次向全球天文研究學(xué)者公開(kāi)征求觀測(cè)計(jì)劃書(shū),分別稱為Cycle 0與Cycle 1。在總共征得2000余份觀測(cè)計(jì)劃書(shū)中,只有300余份通過(guò)嚴(yán)格的審查。觀測(cè)計(jì)劃通過(guò)審核與否,主要是由審查委員會(huì)按送審計(jì)劃的科學(xué)價(jià)值加以評(píng)量。臺(tái)灣在此激烈的競(jìng)爭(zhēng)下,總共通過(guò)了20余份計(jì)劃書(shū),取得了亮眼的成績(jī)。
天文學(xué)上最終極的觀測(cè)挑戰(zhàn)之一是以相當(dāng)于事件視界的角解析度來(lái)直接觀測(cè)到黑洞及其周圍情況,這對(duì)于研究廣義相對(duì)論強(qiáng)場(chǎng)效應(yīng)、黑洞邊緣吸積盤(pán)及外向流過(guò)程以及黑洞的自旋等都開(kāi)啟了新的窗口。
臺(tái)灣中研院天文所同時(shí)擁有SMA與ALMA的使用權(quán),這兩個(gè)陣列若聯(lián)合成為一個(gè)甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量系統(tǒng)(VLBI),可望達(dá)到數(shù)微角秒的角解析力。目前已知有兩個(gè)超大質(zhì)量黑洞,即位于銀河系中心的SgrA*和M87的核心,其尺寸大得足以使用次毫米波段甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行解析。因此該所提議,再增加一座射電望遠(yuǎn)鏡,與SMA及ALMA相結(jié)合,組成一個(gè)縱跨地球南北表面的超大射電天文望遠(yuǎn)鏡,可望達(dá)到幾十萬(wàn)分之一角秒的解析力,將能做到對(duì)黑洞“剪影”的成像。這是僅使用由SMA及ALMA組成的單一基線所不能做到的。
美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)于2011年同意,將ALMA-北美團(tuán)隊(duì)建于新墨西哥州的12米口徑Vertex原型望遠(yuǎn)鏡提供給臺(tái)灣中研院天文所的研究團(tuán)隊(duì)。臺(tái)灣科學(xué)家建議,將這座望遠(yuǎn)鏡移至北極圈內(nèi)格陵蘭海拔3200米高的峰頂上(該望遠(yuǎn)鏡也被更名為“格陵蘭望遠(yuǎn)鏡”),與位于夏威夷的美國(guó)史密森天文臺(tái)、位于西弗吉尼亞州的美國(guó)國(guó)家射電天文臺(tái)及座落于馬薩諸塞州波士頓的海斯塔克天文臺(tái)等共同組成面向北天球的超大“北天次毫米波VLBI”,在次毫米波段用極高的角解析力來(lái)觀測(cè)M87星系巨大黑洞和噴流發(fā)源區(qū)。該計(jì)劃的準(zhǔn)備工作目前正在進(jìn)行中。
參與制作天文觀測(cè)儀器
除了上述種種雄心勃勃的計(jì)劃外,臺(tái)灣科學(xué)家目前與日本、韓國(guó)及歐洲航天局共同商議,參與由日本主導(dǎo)的下一代“宇宙學(xué)與天文物理太空紅外望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃”(SPICA)。該望遠(yuǎn)鏡口徑3.5米,整座望遠(yuǎn)鏡溫度由冷卻系統(tǒng)降溫至5K,其工作波長(zhǎng)范圍在5~210微米。SPICA的口徑與之前的赫歇耳紅外天文望遠(yuǎn)鏡相似,但憑借較低的工作溫度,可以降低背景輻射而大幅提高系統(tǒng)靈敏度。預(yù)計(jì)SPICA將在2020年以后發(fā)射升空,比美國(guó)的新一代詹姆斯?韋伯(James Webb)太空望遠(yuǎn)鏡要晚。雖然兩者在短波長(zhǎng)范圍至25微米都有觀測(cè)能力,但是SPICA在波長(zhǎng)大于20微米的區(qū)域有^佳的探測(cè)能力,并且是唯一能觀測(cè)至210微米范圍的太空望遠(yuǎn)鏡。此外,SPICA具有較大的視野、圖像能力也較佳。
SPICA的科學(xué)目標(biāo)主要有三項(xiàng):研究行星系統(tǒng)的形成與演化,包括原行星盤(pán)中的氣體(包含水)與塵埃與行星演化的關(guān)系、巖屑盤(pán)的礦物學(xué)、外太陽(yáng)系氣體行星的大氣以及柯伊伯帶天體的組成;星際塵埃中的生命循環(huán),包括在銀河系與鄰近星系的氣體與塵埃的物理與化學(xué)、塵埃的礦物學(xué)、超新星殘骸中的塵埃演化以及在早期星系中星際塵埃的來(lái)源;星系的形成與演化,包括活躍星系核與大量恒星形成在不同宇宙時(shí)間與環(huán)境的關(guān)聯(lián)性、恒星形成與超大質(zhì)量黑洞的同時(shí)演化、恒星形成及星系質(zhì)量蓄積的歷史與大尺度結(jié)構(gòu)的關(guān)系、宇宙紅外線背景的物理。
SPICA規(guī)劃搭載4個(gè)觀測(cè)儀器。臺(tái)灣中研院天文所將參與日本宇宙科學(xué)研究所負(fù)責(zé)研發(fā)的中紅外相機(jī)與光譜儀(MCS),包括一個(gè)中解析度光譜儀和一個(gè)高解析度長(zhǎng)波長(zhǎng)光譜儀,能夠在12~18微米提供解析度在20000~30000的光譜,以及一個(gè)能夠在5~40微米提供16個(gè)不同波段圖像的廣角相機(jī),其濾鏡組包含一個(gè)光柵棱鏡,以在全波段提供低解析度的光譜(R=50~200),包含不在光譜儀范圍內(nèi)的5~12微米范圍。
其他重要科研成果
除臺(tái)灣中研院天文所外,島內(nèi)一些高校如臺(tái)灣大學(xué)、新竹清華大學(xué)、中央大學(xué)、新竹交通大學(xué)、成功大學(xué)等也在開(kāi)展有關(guān)天文及天體物理學(xué)方面的研究,近年的成果包括:發(fā)展張弛程序,研究星系中央氣體盤(pán)在棒形旋轉(zhuǎn)體驅(qū)使下的演化過(guò)程;發(fā)展一個(gè)小波程序,分析哈伯太空望遠(yuǎn)鏡中的第二代廣角行星相機(jī)(WFPC2)和紅外線照相機(jī)(NIC-MOS)所觀測(cè)到的資料;研究磁氣流,發(fā)現(xiàn)小波轉(zhuǎn)換和重建技術(shù)可應(yīng)用在觀測(cè)旋渦狀星系的構(gòu)造上;發(fā)現(xiàn)在洛斯比(Rossby)數(shù)值小于1的情況下,熱對(duì)流在徑向方向的波長(zhǎng)會(huì)縮短,熱對(duì)流的效應(yīng)會(huì)受到在徑向方向磁亂流,和熱輻射的雙重破壞而削弱;發(fā)現(xiàn)環(huán)繞在白矮星的吸積盤(pán)內(nèi),熱對(duì)流效應(yīng)完全被破壞而消失,造成熱傳導(dǎo)幾乎由磁亂流所傳遞;探討X風(fēng)流體的熱結(jié)構(gòu)問(wèn)題,計(jì)算出電子游離比、溫度及化學(xué)成分在X風(fēng)發(fā)源地8000AU(日地距離)區(qū)域內(nèi)的分布;根據(jù)估算類似木星的外太陽(yáng)系行星,如果離母恒星在0.04AU以內(nèi),軌道離心率在0.2以上,這個(gè)巨大行星半徑最后會(huì)超過(guò)潮汐半徑,氣體會(huì)通過(guò)L1點(diǎn)離開(kāi)這個(gè)行星,同時(shí)會(huì)漸漸地遠(yuǎn)離母恒星;分析彗星微塵,研發(fā)一套能夠用來(lái)分析萬(wàn)億分之一克(10-12g)大小的微塵極靈敏質(zhì)譜儀;發(fā)現(xiàn)在內(nèi)在切變力對(duì)星系自旋的影響存在條件下,相對(duì)較易測(cè)量的星系自旋場(chǎng)可用來(lái)重建潮汐切變力與質(zhì)量密度的初始值;提出一個(gè)自由參數(shù)a的二次方程序,發(fā)現(xiàn)a值為0.17(4σsignal);發(fā)展復(fù)雜而健全的非球形動(dòng)力模型,顯示由此模型得出的數(shù)值與比用球形動(dòng)力學(xué)算出的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量函數(shù),更符合N個(gè)天體模擬所得結(jié)果;發(fā)展以切變力測(cè)量為基礎(chǔ),包括質(zhì)量重建與發(fā)現(xiàn)星團(tuán)演算法的弱透視分析計(jì)算程序;以松弛法及高階戈多諾夫法(Godunov)編成的高效能氣體動(dòng)力程序,模擬星系盤(pán)面上促使棒狀結(jié)構(gòu)形成的密度波,并將此程序應(yīng)用在3kpc旋臂問(wèn)題及NGC5248的模擬上;藉由極大陣列望遠(yuǎn)鏡(VLA)、超長(zhǎng)基線波干涉儀望遠(yuǎn)鏡(VSOP),觀測(cè)星系中心大質(zhì)量黑洞SgrA*的電波源的結(jié)構(gòu),了解活躍星系核的超光速運(yùn)動(dòng)、吸積盤(pán)的運(yùn)轉(zhuǎn)情形,及中心大質(zhì)量黑洞SgrA*與銀河中心氣體可能發(fā)生的交互作用;利用觀測(cè)類星體在可見(jiàn)光波段與氫原子氣體的分布情形不同,了解鄰近星系之間的交互作用;研究受到潮汐作用而膨脹的巨大外太陽(yáng)系行星所發(fā)展的模型,可解釋為什么截至目前為止,在天文學(xué)家已發(fā)現(xiàn)的70多個(gè)巨大外太陽(yáng)系行星之中,尚未有任何軌道半徑小于0.07AU的行星。
2006年,臺(tái)灣科學(xué)家梁茂昌參與的國(guó)際天文研究團(tuán)隊(duì),首次成功觀測(cè)到距離地球約63光年遠(yuǎn)的狐貍座外太陽(yáng)系行星(HD189733b)大氣中存在著生命之源――水。
赫比格-哈羅天體(HH object)是年輕原恒星在兩極方向產(chǎn)生噴流的一系列的塊狀云氣。2009年,臺(tái)灣中研院天文所李景輝等人使用次毫米波陣列望遠(yuǎn)鏡,觀測(cè)到源自于一顆鄰近年輕0級(jí)原恒星的HH211赫比格-哈羅天體,擁有一對(duì)高度準(zhǔn)直的噴流,不僅顯示出噴流內(nèi)的內(nèi)震波,而且在原恒星的兩側(cè)都可以看到噴流至少1次的擺動(dòng),相對(duì)于原恒星呈現(xiàn)反射對(duì)稱,完全符合噴流的理論模型。
次毫米星系出現(xiàn)在宇宙大爆炸之后20到60億年間,地球上所看到的其實(shí)是早期遙遠(yuǎn)的宇宙所傳來(lái)的圖像。中研院天文所王為豪2010年運(yùn)用最新升級(jí)改良過(guò)的次毫米波陣列望遠(yuǎn)鏡,觀察到新的次毫米星系,并推測(cè)此類星系的數(shù)量可能超過(guò)之前天文學(xué)界的估算。
暗物質(zhì)是宇宙中的一個(gè)謎,由于無(wú)法被可見(jiàn)光所探測(cè),所謂暗物質(zhì)粒子的存在迄今無(wú)法證實(shí)。中研院天文所人員參與一組國(guó)際研究團(tuán)隊(duì),利用日本斯巴魯望遠(yuǎn)鏡觀察25個(gè)大質(zhì)量星系團(tuán),藉由引力透鏡來(lái)詳細(xì)測(cè)量這些星系團(tuán)的暗物質(zhì)空間分布,在2010年首度證實(shí)天文學(xué)界目前對(duì)暗物質(zhì)的主流預(yù)測(cè)模型。
該研究人員還利用日本的朱雀號(hào)X射線觀測(cè)衛(wèi)星,對(duì)位于Abell 1689星系團(tuán)最的高溫氣體進(jìn)行溫度測(cè)量,結(jié)果發(fā)現(xiàn)高溫氣體存在一個(gè)各向異性的溫度分布,顯示星系團(tuán)會(huì)藉由加熱而成長(zhǎng),而觸發(fā)加熱機(jī)制的是氣體掉入星系團(tuán)內(nèi)所產(chǎn)生的能量,至于這些氣體的來(lái)源,則是位于星系團(tuán)外被稱為“宇宙網(wǎng)”的細(xì)絲狀大尺度結(jié)構(gòu),說(shuō)明鑲嵌著這個(gè)星系團(tuán)的大尺度結(jié)構(gòu)會(huì)影響星系團(tuán)的成長(zhǎng)。
自1998年發(fā)現(xiàn)宇宙正在加速膨脹的現(xiàn)象以來(lái),天文學(xué)家一直就測(cè)量大尺度宇宙結(jié)構(gòu)的方法,致力尋找更完美的技術(shù)。2010年,臺(tái)灣中研院天文所張慈錦與彭威禮等人利用美國(guó)國(guó)家射電天文臺(tái)的綠堤望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè),成功研發(fā)出通過(guò)測(cè)繪太空中極遙遠(yuǎn)的氫氣體所發(fā)出的射電波,測(cè)量不同星系內(nèi)的氫氣體分布,最終繪制出“宇宙網(wǎng)”圖像的新技術(shù)。與先前使用可見(jiàn)光觀測(cè)所繪制的結(jié)構(gòu)圖詳加比對(duì),吻合度相當(dāng)高,驗(yàn)證該方法的正確性。藉此,科學(xué)家將能更深入地探索宇宙中的暗能量及其本質(zhì)和特性。
行星如何形成是天文學(xué)最熱門(mén)的研究領(lǐng)域之一,臺(tái)灣天文學(xué)家高見(jiàn)道弘、金孝宣、周美吟等人2011年利用日本斯巴魯望遠(yuǎn)鏡,成功地在距離地球460光年的銀河系外金牛座RY恒星附近搜さ獎(jiǎng)懷莆“原行星盤(pán)”的塵埃氣體云。研究人員成功地在波長(zhǎng)為1.65微米的近紅外波段取得一張金牛座RY星圖像,與其他許多在較長(zhǎng)波段觀測(cè)的原行星盤(pán)圖像相比,這里盤(pán)面輻射的光偏離恒星中心位置,原因是些近紅外波段的輻射是從盤(pán)的表面層發(fā)出的散射光,為金牛座RY星原行星盤(pán)在垂直方向結(jié)構(gòu)提供重要特征線索,對(duì)行星形成過(guò)程的相關(guān)研究有重要意義。
一些活躍星系核噴出的強(qiáng)力等離子體噴流范圍可長(zhǎng)達(dá)千萬(wàn)光年,遠(yuǎn)比星系本身還大,并且速度高達(dá)光速的99%以上。自上世紀(jì)70年代以來(lái),科學(xué)家一直無(wú)法解開(kāi)這些噴流如何被加速到接近光速之謎。2012年,臺(tái)灣科學(xué)家利用歐洲VLBI網(wǎng),首度發(fā)現(xiàn)在室女座星系團(tuán)中的巨型橢圓星系M87中心超大質(zhì)量黑洞附近所產(chǎn)生噴流的自行速度變化的失落環(huán)節(jié)。原來(lái)在黑洞附近噴流剛開(kāi)始產(chǎn)生時(shí)速度并不快,但在距離黑洞約1萬(wàn)到數(shù)十萬(wàn)黑洞大小的空間區(qū)域內(nèi),由于磁流體力學(xué)的作用,噴流不但發(fā)生形狀上的變化(趨向束狀),還歷經(jīng)了由低速(光速的1%)加速到高速(光速的99%)的過(guò)程。
關(guān)鍵詞:田徑項(xiàng)目;呼吸技巧;體育教學(xué)
一、中長(zhǎng)跑項(xiàng)目的呼吸技巧
中長(zhǎng)跑時(shí),人體能量消耗較大,對(duì)氧氣的需要量也較大。因此,掌握正確的呼吸方法與技巧很重要。
在跑的過(guò)程中,呼吸時(shí)應(yīng)采用口鼻同時(shí)呼吸的方法,以加大呼吸深度,對(duì)空氣起到過(guò)濾、加濕和增溫的作用,減少干燥、寒冷空氣對(duì)氣管的刺激。呼吸節(jié)奏應(yīng)和跑步節(jié)奏相配合,一般采用三步一呼、三步一吸的方法,即每跑三個(gè)單步吸一次氣,每跑三個(gè)單步呼一次氣,同時(shí)應(yīng)注意加大呼吸深度。練習(xí)初期,教師應(yīng)要求學(xué)生配合跑的節(jié)奏,邊跑邊默念“吸23”“呼23”,堅(jiān)持一段時(shí)間后學(xué)生就會(huì)形成習(xí)慣,進(jìn)而形成個(gè)人習(xí)慣。
伴隨著“極點(diǎn)”的出現(xiàn),呼吸節(jié)奏被破壞,學(xué)生會(huì)感覺(jué)胸部發(fā)悶、呼吸困難、腹痛、四肢無(wú)力甚至難以再跑下去。這是中長(zhǎng)跑中的正?,F(xiàn)象,是身體暫時(shí)缺氧的表現(xiàn),并不可怕。此時(shí),學(xué)生不僅要以頑強(qiáng)的意志繼續(xù)跑下去,更重要的是要講究呼吸技巧,應(yīng)適當(dāng)調(diào)整步速,放松上體,運(yùn)用胸、腹式混合呼吸的方法進(jìn)行深呼吸,盡可能加大供氧量。這樣,堅(jiān)持一段距離后,呼吸節(jié)奏就會(huì)變得清楚、規(guī)律,動(dòng)作會(huì)變得輕松,一切不適的感覺(jué)會(huì)逐漸消失,由此進(jìn)入第二次呼吸狀態(tài)。
二、短跑項(xiàng)目的呼吸技巧
在短跑運(yùn)動(dòng)中,呼吸技巧集中體現(xiàn)在起跑和途中跑兩個(gè)環(huán)節(jié)。其中,起跑時(shí),利用呼吸技巧穩(wěn)定情緒、維持身體姿勢(shì)以及助力;途中跑時(shí),利用呼吸技巧維持身體姿勢(shì)、提高重心。
1.起跑的呼吸技巧
聽(tīng)到“各就位”時(shí),應(yīng)先做幾次深呼吸即腹式呼吸,用以穩(wěn)定情緒,調(diào)整心態(tài),此舉對(duì)那些過(guò)于興奮、緊張、焦慮的學(xué)生尤為重要。聽(tīng)到“預(yù)備”時(shí),隨著臀部的抬起,用力呼氣、含胸、收腹、勾頭、拉背弓,待臀部抬至最高點(diǎn)時(shí)憋氣;聽(tīng)到槍聲的同時(shí),爆發(fā)呼氣,手腳同時(shí)用力將身體“彈出”。教師應(yīng)按照上述程序要求學(xué)生反復(fù)練習(xí),以逐漸形成習(xí)慣。
2.途中跑的呼吸技巧
在短跑中,途中跑的特點(diǎn)是高重心、大步幅、快頻率,且身體保持直立向前傾的姿勢(shì)。許多學(xué)生在跑的過(guò)程中往往存在塌腰、弓腰、坐著跑的不良姿勢(shì),這會(huì)直接導(dǎo)致大腿前擺不高、膝關(guān)節(jié)后蹬不充分以及低重心等錯(cuò)誤動(dòng)作,運(yùn)用呼吸技巧則能較好地解決這一問(wèn)題。
具體做法:進(jìn)入途中跑時(shí),隨著上體的逐漸抬起,深吸一口氣,腹肌、背肌保持適度緊張,肋骨上體,上體直立稍前傾,使重心提至最高點(diǎn),保持這個(gè)姿勢(shì)一直跑過(guò)終點(diǎn)。
在教學(xué)中,只要是關(guān)于短跑的各種專門(mén)性練習(xí)如小步跑、高抬腿跑等,每次練習(xí)之前都應(yīng)要求學(xué)生先做固定動(dòng)作――提踵,深吸一口氣,肋骨上提,然后再開(kāi)始練習(xí)。開(kāi)始練習(xí)階段,學(xué)生對(duì)“收腹并使腹肌一直保持適度緊張”會(huì)感到不適應(yīng),對(duì)此可指導(dǎo)學(xué)生在吸氣并保持的狀態(tài)下通過(guò)大聲說(shuō)話、唱歌等加以體會(huì),久而久之便會(huì)形成習(xí)慣,達(dá)到自動(dòng)化程度。
三、跳躍項(xiàng)目的呼吸技巧
如立定跳遠(yuǎn),在學(xué)習(xí)與訓(xùn)練動(dòng)作時(shí)應(yīng)遵循以下程序:兩腳左右開(kāi)立,與肩同寬或略比肩寬,閉眼,在腦海中快速地回想動(dòng)作全過(guò)程,隨后兩臂經(jīng)體側(cè)緩緩上舉,同時(shí),吸氣、提腳跟,兩臂至頭頂時(shí),憋氣,身體充分伸展,稍停頓,而后兩臂迅速經(jīng)體前擺向身后,直至擺不起來(lái)為止,同時(shí)屈髖、屈膝至110°~135°成起跳姿勢(shì),待腳跟落地后雙腳立即滾動(dòng)起跳,兩臂用力前擺,同時(shí)爆發(fā)式呼氣,爆發(fā)用力,快速、有力地完成動(dòng)作。
四、投擲項(xiàng)目的呼吸技巧
在短暫性的爆發(fā)用力的項(xiàng)目中,伴隨動(dòng)作爆發(fā)式呼氣即大喊一聲有助于激發(fā)爆發(fā)力。因此,運(yùn)用呼吸技巧時(shí)必須突出這個(gè)重點(diǎn)。如:每一次原地推鉛球時(shí),都應(yīng)要求學(xué)生按如下的程序進(jìn)行:持球,運(yùn)用胸式呼吸深吸一口氣,收緊腹部并憋氣,然后勾頭、含胸、拉背弓,形成超越器械的身體姿勢(shì),緊接著開(kāi)始最后用力,球出手的同時(shí)短促有力地大喊一聲(爆發(fā)式呼氣),完成動(dòng)作。
應(yīng)用胎兒超聲心動(dòng)圖產(chǎn)前診斷胎兒先天性心血管異常,觀察胎兒心臟結(jié)構(gòu)及血流狀態(tài),是診斷胎兒先天性心血管畸形較好的方法?,F(xiàn)對(duì)本院近2年來(lái)胎兒超聲心動(dòng)圖臨床應(yīng)用情況進(jìn)行總結(jié)分析,現(xiàn)報(bào)道如下。
1資料與方法
1.1一般資料
2006年9月至2008年1月,本院分娩總數(shù)8834例,活產(chǎn)8708例,同期門(mén)診孕婦(含本市下級(jí)醫(yī)院轉(zhuǎn)來(lái)的高危孕婦)8110例做產(chǎn)前胎兒超聲心動(dòng)圖檢查,年齡20~47歲;孕齡22~39周。
1.2方法
GE730超聲診斷儀,探頭頻率2~5MHz。孕婦取仰臥位,暴露腹部,探頭在胎兒上方腹部表面掃查。檢查程序:(1)確定胎兒在宮內(nèi)的胎位,明確胎兒的前后、左右、上下關(guān)系。(2)取胎兒的腹部橫斷切面,觀察有無(wú)內(nèi)臟反位、胎兒下腔靜脈和腹主動(dòng)脈的位置關(guān)系、有無(wú)腹水,再觀察臍靜脈、靜脈導(dǎo)管至下腔靜脈的通路以及下腔靜脈連接的心房的形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu),確定心臟是正位、反位還是不定位。(3)四腔心切面觀察心、胸及各心腔的比例,心臟位置、心尖朝向及心軸的夾角;卵圓孔是否開(kāi)放及卵圓孔瓣的朝向;室間隔回聲有無(wú)中斷;注意三尖瓣隔葉距二尖瓣前葉之間的距離、房室瓣形態(tài)及運(yùn)動(dòng)。彩色多普勒可在此切面觀察肺靜脈、卵圓孔、房室瓣口的血流情況,并檢出各處的血流頻譜,評(píng)價(jià)動(dòng)脈瓣及房室瓣有無(wú)反流。還可測(cè)量左右心室舒張期和收縮期的內(nèi)徑,計(jì)算出各自的縮短分?jǐn)?shù),以了解心功能的情況。(4)左右流出道切面,兩者是否呈十字交叉;彩色多普勒可觀察主動(dòng)脈和肺動(dòng)脈瓣口的血流信號(hào)及頻譜特征。(5)三血管切面,可同時(shí)見(jiàn)肺動(dòng)脈長(zhǎng)軸切面和主動(dòng)脈、上腔靜脈短軸切面,正常時(shí)三者呈從前往后、從左往右、從大到小規(guī)律排列。彩色多普勒可觀察動(dòng)脈導(dǎo)管弓和主動(dòng)脈弓的血流有無(wú)異常。(6)主動(dòng)脈弓和導(dǎo)管弓的長(zhǎng)軸切面,可觀察導(dǎo)管弓是否通暢,主動(dòng)脈有無(wú)狹窄,也是觀察上、下腔靜脈入右房的最佳切面。(7)肌水平雙心室短軸切面,疊加M取樣線后,取樣線垂直穿過(guò)雙心室,記錄室壁及室間隔的活動(dòng),分別測(cè)量心室腔收縮期、舒張期內(nèi)徑,計(jì)算射血分?jǐn)?shù)來(lái)評(píng)價(jià)胎兒心臟的收縮功能。
在上述各切面獲得的信息基礎(chǔ)上,采用順序分段診斷法[1]分析房、室及大動(dòng)脈的連接關(guān)系,并觀察室間隔有無(wú)缺損、房間隔有無(wú)缺如。
2結(jié)果
8110例中檢出胎兒先天性心血管異常322例,占3.97%,均在孕22周以后診斷;其中肺動(dòng)脈瓣輕度反流6例,三尖瓣輕度反流279例,單純性左室假腱索20例。其余17例超聲診斷為胎兒先天性心臟病(CHD),發(fā)生率為同期活產(chǎn)數(shù)的0.2%,17例中3例室間隔缺損(圖1)4.5~5mm,胎兒發(fā)育正常,均足月分娩,經(jīng)新生兒超聲心動(dòng)圖復(fù)查符合產(chǎn)前診斷;剩下的14例中13例為復(fù)雜胎兒先天性心臟病,1例伴Dandy-Walker綜合征的室間隔缺損,均經(jīng)知情同意后引產(chǎn),其中5例接受尸解符合診斷。13例復(fù)雜先天性心臟病中有法洛四聯(lián)癥(圖2)2例,均合并肺動(dòng)脈主干狹窄;右室雙出口(圖3)3例,其中1例合并左心發(fā)育不良綜合征,另1例合并完全性心內(nèi)膜墊缺損及主動(dòng)脈狹窄;左心發(fā)育不良綜合征3例,均合并主動(dòng)脈狹窄;完全性心內(nèi)膜墊缺損2例;永存動(dòng)脈干(圖4)2例;單純的主動(dòng)脈狹窄1例。
3討論
3.1CHD診斷的重要性
1972年Winsbeng最早報(bào)告宮內(nèi)胎兒心臟超聲心動(dòng)圖,20世紀(jì)80年代初,Kleinman等報(bào)道二維超聲顯示正常胎兒的心臟結(jié)構(gòu),亦用于胎兒CHD的診斷[2],近20年來(lái)隨著超聲技術(shù)發(fā)展胎兒超聲心動(dòng)學(xué)(FetelEchocardiography)已成為一門(mén)新的學(xué)科,能診斷75%~90%的主要先天性心臟結(jié)構(gòu)異常,是迄今為止其他影像技術(shù)不可替代的胎兒CHD的產(chǎn)前診斷工具,由于它是一種非侵入性檢查,有學(xué)者認(rèn)為甚至可作為胎兒心臟常規(guī)篩查的手段。本院對(duì)該項(xiàng)目已普遍開(kāi)展多年,也積累了一定經(jīng)驗(yàn);本院8110例胎兒超聲心動(dòng)圖檢出胎兒CHD17例,發(fā)生率為0.2%,低于0.8%的報(bào)道[3]。胎兒CHD是最常見(jiàn)的致死性先天畸形,也是最常見(jiàn)的先天性缺陷,這種疾病的發(fā)生隨母體和胎兒高危因素的增加而增高,所以高危孕婦給予胎兒超聲心動(dòng)圖檢查甚有必要,有報(bào)道患胰島素依賴型糖尿病的孕婦,其胎兒右室雙出口畸形的相對(duì)機(jī)率達(dá)21.3%,永存動(dòng)脈干畸形相對(duì)機(jī)率達(dá)12.8%,孕12周前后TORCH感染,細(xì)小病毒感染,水痘、梅毒、AIDS、可薩奇病毒、??刹《镜雀腥?,這些病毒大都能通過(guò)胎盤(pán)循環(huán)導(dǎo)致胎兒患先天性疾病、死胎或流產(chǎn)。孕婦本身有先心或患有免疫性疾病,孕期接受致畸藥物,孕期服用消炎痛等都有導(dǎo)致胎兒心血管異常之可能;另外,>35歲的高齡孕婦,常因染色體不分離致胎兒發(fā)生三體綜合征。另外,約80%的胎兒CHD發(fā)生于無(wú)任何危險(xiǎn)因素的孕婦,因此對(duì)每例孕婦的胎兒心臟進(jìn)行超聲檢查更有利于優(yōu)生優(yōu)育。
3.2有關(guān)技術(shù)要點(diǎn)
合適的檢查時(shí)間與診斷正確率密切相關(guān),理論上講孕16周可見(jiàn)胎兒四腔心平面,左右流出道獲得顯示;若胎兒合適,心尖朝向探頭則更易觀察,20~22周觀察效果更好。作者認(rèn)為24周前因心臟小,解剖不夠清楚超聲診斷難度更大,≥24周胎心增大,羊水增多,此時(shí)胎兒活動(dòng)度較大,較易調(diào)整胎兒,解剖結(jié)構(gòu)較前清晰,故胎兒CHD不易漏診、誤診。本組17例胎兒CHD診斷時(shí)間13例在24周,4例在28周,也說(shuō)明選擇合適孕周檢查的重要性。所以對(duì)可疑胎兒CHD應(yīng)在孕24周后仔細(xì)復(fù)查后再做出診斷較為穩(wěn)妥。部分仍能在孕28周前引產(chǎn)降低了圍產(chǎn)期病死率。例如某些胎兒右室雙出口畸形與法洛四聯(lián)癥鑒別困難時(shí),以是否存在主動(dòng)脈下和肺動(dòng)脈下肌性圓錐,半月瓣與二尖瓣無(wú)纖維連續(xù),作為兩者鑒別診斷的標(biāo)準(zhǔn)。完全型心內(nèi)膜墊缺損表現(xiàn)為十字交叉結(jié)構(gòu)消失,由于胎兒心臟結(jié)構(gòu)精細(xì),以及室間隔膜部的特殊結(jié)構(gòu)在超聲下回聲較弱,探測(cè)時(shí)需明確十字交叉結(jié)構(gòu)是否存在,以免造成假陽(yáng)性誤診,還需注意房室瓣反流情況,經(jīng)仔細(xì)觀察可做出心內(nèi)膜墊缺損的分類診斷[4]。超聲診斷左室發(fā)育不良必須見(jiàn)到主動(dòng)脈、左心室、二尖瓣不同程度的發(fā)育低下綜合征。本組3例均見(jiàn)左心室狹小,舒張期內(nèi)徑≤4mm,主動(dòng)脈狹窄和二尖瓣發(fā)育差,但無(wú)閉鎖,彩色多普勒示二尖瓣口血流信號(hào)不清。
盡管超聲檢測(cè)胎兒致死性畸形的敏感性高達(dá)89%,但還會(huì)漏診嚴(yán)重的心臟畸形,小頭畸形和許多種類的肌肉和骨骼畸形[2]。超聲心動(dòng)圖檢測(cè)胎兒心血管畸形(CHD)的情況更是如此,胎兒心臟檢查不但受到孕周、胎兒(胎位)活動(dòng)度、羊水量等客觀條件限制,還要依靠?jī)?yōu)質(zhì)的儀器和經(jīng)過(guò)專門(mén)培訓(xùn)的心臟超聲醫(yī)師仔細(xì)、認(rèn)真的工作,才能提高胎兒超聲心動(dòng)圖產(chǎn)前診斷的實(shí)用價(jià)值和避免不必要的醫(yī)療糾紛。檢查前做好知情同意,開(kāi)展胎兒超聲心動(dòng)圖產(chǎn)前診斷的單位和診斷醫(yī)師應(yīng)有衛(wèi)生行政主管部門(mén)授權(quán),考慮到超聲診斷可能產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng),超聲醫(yī)生必須技術(shù)熟練,胎兒超聲心動(dòng)篩查一般在5~6min左右完成,高度懷疑胎兒CHD進(jìn)行全套的超聲心動(dòng)檢查時(shí)間一般應(yīng)在30min左右完成。隨著新生兒心臟病診治技術(shù)提高,胎兒心血管畸形的處理必須重視家屬意見(jiàn)。
【參考文獻(xiàn)】
1接連利,吳茂源,劉清華,主編.胎兒心臟超聲診斷學(xué).北京:北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社,2003.87.
2呂國(guó)榮,姜立新,主編.胎兒超聲心動(dòng)圖學(xué).北京:北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社,2003.1~29.149.
在科普前輩李元老師的積極策劃下,由天文學(xué)家李競(jìng)主編,兩位資深天文集郵愛(ài)好者徐剛、郭綱合作編寫(xiě)的《郵票上的天文學(xué)》近日由人民郵電出版社出版了。作為全球第一本彩色印刷天文郵票圖錄,該書(shū)精心收錄全世界215個(gè)國(guó)家和地區(qū)的1371枚天文郵票,運(yùn)用郵票、郵戳、小型張、小本票等超過(guò)20余種郵品素材,對(duì)天文學(xué)研究領(lǐng)域幾乎實(shí)現(xiàn)全覆蓋式的趣味解讀,藝術(shù)地再現(xiàn)了日月星辰、天體、天象和深邃宇宙的壯美,展示了古今中外科學(xué)家在探索宇宙的征程上取得的成就,回顧了望遠(yuǎn)鏡、天文臺(tái)、天文館等科學(xué)儀器和設(shè)施的發(fā)展與應(yīng)用,生動(dòng)有趣地描述了天文學(xué)這門(mén)人類最古老的科學(xué)與人類日常生活的聯(lián)系。
郵票的歷史從1840年開(kāi)始,然而天文學(xué)的源遠(yuǎn)流長(zhǎng)是集郵史遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能比擬的:人類對(duì)天文學(xué)的認(rèn)知早在古巴比倫游牧民族在夜晚辨星識(shí)方向時(shí)就開(kāi)始了。在郵票這一小小方寸世界折射出宇宙的壯麗與奇美,可以看做是古老天文學(xué)與近代郵政史的一種美妙結(jié)合。
你知道全世界第一枚天文郵票是哪枚嗎?你知道哪些天文郵票出現(xiàn)過(guò)令人哭笑不得的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤嗎?你知道天文郵票曾經(jīng)經(jīng)歷過(guò)幾次發(fā)行高峰嗎?你可曾想大名鼎鼎的迪士尼動(dòng)畫(huà)和天文會(huì)有怎樣的淵源聯(lián)系嗎?嘗試尋找方寸星空的獨(dú)特樂(lè)趣,收集之,研究之,分享之,也許是收藏天文郵票大有樂(lè)趣的奧妙所在。
小小的郵票,卻被稱作“國(guó)家名片”,向來(lái)充滿別具匠心的設(shè)計(jì)和意味深長(zhǎng)的寓意。展現(xiàn)美麗星空的最好方式也許是照相術(shù),但這個(gè)方寸世界的多姿多彩則更是凝聚了設(shè)計(jì)家們的精妙構(gòu)思,常常讓人嘆為觀止。
關(guān)鍵詞:《崇禎歷書(shū)》;數(shù)學(xué)基礎(chǔ);天文學(xué)基礎(chǔ)
《崇禎歷書(shū)》中采用了幾何算法和天體系統(tǒng),清晰地引入了地球與地理經(jīng)緯度的概念,同時(shí)采用了西方的計(jì)量單位,對(duì)歐洲天文學(xué)的基本理論、天文學(xué)儀器和必要的數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述,是我國(guó)較為全面的介紹歐洲天文學(xué)的著作,對(duì)天文學(xué)在我國(guó)的傳播具有重要的意義。其中《測(cè)量全義》作為《崇禎歷書(shū)》的基礎(chǔ)文獻(xiàn),記載了西方球面天文學(xué)和三角學(xué)的相關(guān)知識(shí),是《崇禎歷書(shū)》數(shù)學(xué)和天文學(xué)研究的基礎(chǔ)。
一、《崇禎歷書(shū)》的天文學(xué)基礎(chǔ)
(一)崇禎改歷與天文學(xué)知識(shí)
在十七世紀(jì)的中國(guó)天文學(xué)逐漸出現(xiàn)改革。在封建社會(huì)里,歷法的作用不僅在于告知民眾時(shí)間,更是王權(quán)得以確立的條件。在明朝末期,由于欽天監(jiān)采用的元朝郭守敬等人編制的《大統(tǒng)歷》進(jìn)行的日食推測(cè),屢次不能夠得到驗(yàn)證,使明朝官員對(duì)《大統(tǒng)歷》中的天文學(xué)知識(shí)產(chǎn)生質(zhì)疑,因而上書(shū)請(qǐng)博訪知?dú)v人員對(duì)天文學(xué)知識(shí)進(jìn)行改革。徐光啟通過(guò)崇禎二年發(fā)生的日食現(xiàn)象,將傳教士預(yù)推的時(shí)間和食分與《大統(tǒng)歷》預(yù)推的時(shí)間與食分進(jìn)行比較,得到傳教士預(yù)推的時(shí)間和食分比較精準(zhǔn),而欽天監(jiān)使用的《大統(tǒng)歷》預(yù)推結(jié)果則出現(xiàn)偏差。長(zhǎng)期參與歷法編纂工作的欽天監(jiān)五官正戈如實(shí)將情況匯報(bào)給了崇禎帝,崇禎帝這才同意了改歷的申請(qǐng),并命令徐光啟、李天經(jīng)和李之藻等人以及入華的耶穌會(huì)天文學(xué)家進(jìn)行西法改歷的工作。在徐光啟、李天經(jīng)等人的支持下,從崇禎二年到崇禎七年,中西學(xué)者共同努力編譯了長(zhǎng)達(dá)137 卷的長(zhǎng)篇巨著《崇禎歷書(shū)》,促使了明清之際的西學(xué)東漸漸趨。
《崇禎歷書(shū)》中“五目”指的是:法原,即天文學(xué)基本理論,包括球面天文學(xué)原理;法數(shù),即天文數(shù)表,附有使用說(shuō)明;法算,即天文計(jì)算必備的數(shù)學(xué)知識(shí),包括平面和球面三角學(xué)幾何學(xué);法器,天文儀器知識(shí);會(huì)通,指中國(guó)傳統(tǒng)方法和西歷度量單位的換算?!傲巍敝傅氖牵喝挣饸v、恒星歷、月離歷、日月交會(huì)歷、五緯星歷、五星交會(huì)歷六種。包括日月五星運(yùn)動(dòng),恒星方位,日月交食,節(jié)氣,朔望等的中西換算。徐光啟為了介紹一些基本的天文學(xué)理論,還特意在基本五目中設(shè)立了法原一目,在法原中著重介紹了哥白尼和第谷的天文學(xué)體系,還涉及到更早一些的托勒密體系的內(nèi)容。這些傳教士在中國(guó)采取了科學(xué)傳教的策略,在傳播天主教的同時(shí),也將西方天文、歷算等科學(xué)知識(shí)輸入中國(guó)。在《崇禎歷書(shū)》的天文學(xué)知識(shí)部分有大量與開(kāi)普勒天文學(xué)相關(guān)的內(nèi)容。在改歷的過(guò)程中,歐洲傳教士金妮閣曾奉命返回歐洲搜集與天文學(xué)相關(guān)的研究著作和尋找西方優(yōu)秀的天文學(xué)家,最終其帶回了七千多部著作回到中國(guó),對(duì)《崇禎歷書(shū)》的編撰工作產(chǎn)生了重大的影響。此外,開(kāi)普勒在《崇禎歷書(shū)》的編纂工作中與中國(guó)的傳教士進(jìn)行過(guò)大量的書(shū)信往來(lái),詳細(xì)回答了鄧玉函在編纂工作中所出現(xiàn)的問(wèn)題。
(二)《崇禎歷書(shū)》中的天文學(xué)思想
《崇禎歷書(shū)》中開(kāi)普勒對(duì)天文學(xué)的主要貢獻(xiàn)在于他對(duì)天體機(jī)械運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行描述,并通過(guò)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的知識(shí)來(lái)對(duì)天體運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行解釋,之后分析天體運(yùn)動(dòng)的原因,通過(guò)數(shù)學(xué)假設(shè)解釋天體物理運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)。在《崇禎歷書(shū)》中的觀點(diǎn)認(rèn)為天文學(xué)與物理知識(shí)是有一定的界限的。例如,書(shū)中認(rèn)為天體實(shí)際的薄厚實(shí)際上是天體之間的距離,而脫離的距離及無(wú)法表述其與速度之間的關(guān)系,因此,其在開(kāi)普勒天文學(xué)中是一個(gè)很重要的概念,同時(shí)也反映了當(dāng)時(shí)的西方主流天文學(xué)的思想,即認(rèn)為數(shù)學(xué)天文學(xué)與物理天文學(xué)之間沒(méi)有必然的聯(lián)系。
《崇禎歷書(shū)》系列歷法采用的是第谷體系,這一點(diǎn)很多文獻(xiàn)已經(jīng)證明?!冻绲潥v書(shū)》系列歷法中的日躔也是參考了第谷的理論?!冻绲潥v書(shū)》中強(qiáng)調(diào)了太陽(yáng)在天體中的中心位置,認(rèn)為太陽(yáng)是萬(wàn)光之源,其他所有的天體都在或多或少地接受太陽(yáng)的光源,太陽(yáng)的地位就像君主在群臣中的地位一樣。這樣的觀點(diǎn)與托勒密在《至大論》、哥白尼在《天體運(yùn)行論》以及開(kāi)普勒在《天文光學(xué)》中所闡述的觀點(diǎn)是相一致的。然而,在具體的論述中托勒密、哥白尼與開(kāi)普勒對(duì)太陽(yáng)中心位置的具體論述是不盡相同的。托勒密在論述中采用midpart一詞,強(qiáng)調(diào)太陽(yáng)是在天體的中間部分,而哥白尼則是采用near center一詞,強(qiáng)調(diào)太陽(yáng)是在中心位置附近,這兩位天文學(xué)家都是在數(shù)學(xué)意義上強(qiáng)調(diào)太陽(yáng)的中心位置,而開(kāi)普勒不僅認(rèn)識(shí)到了太陽(yáng)在天體中數(shù)學(xué)上的中心位置,而且認(rèn)識(shí)到太陽(yáng)在天體中物理上的中心位置。他闡述,太陽(yáng)是天體光與熱的直接來(lái)源。從物理力源的角度強(qiáng)調(diào)了太陽(yáng)是天體運(yùn)動(dòng)的中心,認(rèn)為太陽(yáng)為天體的運(yùn)動(dòng)提供了動(dòng)力來(lái)源,并提出天體的運(yùn)動(dòng)是由于太陽(yáng)的旋轉(zhuǎn),太陽(yáng)是一個(gè)巨大的磁體,吸引天體圍繞其運(yùn)動(dòng)?!冻绲潥v書(shū)》融入了歐洲天文學(xué)的基本思想,尤其是開(kāi)普勒的天文學(xué)物理思想,對(duì)《崇禎歷書(shū)》的編撰工作產(chǎn)生了重要的影響。
(三)《崇禎歷書(shū)》與天文儀器
古往今來(lái),人們對(duì)頭頂燦爛的星空充滿好奇,并試圖從星象變化中尋找宇宙和人類的發(fā)展規(guī)律。由于人類肉眼的局限性,很多發(fā)現(xiàn)難免顯得粗糙,甚至只是一些臆想。直到400年前,意大利科學(xué)家伽利略第一次將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)了茫茫太空。他觀測(cè)到月球表面凹凸不平,并繪制了第一幅月面圖。憑借著科學(xué)工具的輔助,人們一次又一次地拓展著宇宙的疆界。1781年,英國(guó)天文學(xué)家赫歇爾第一次用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了一顆行星――天王星;1846年,德國(guó)天文學(xué)家約翰?伽勒根據(jù)法國(guó)天文學(xué)家勒維耶的計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)了海王星;1923年,美國(guó)天文學(xué)家哈勃利用洛杉磯郊外的胡克望遠(yuǎn)鏡,在仙女座星云中找到了造父變星,證明銀河系只是宇宙萬(wàn)千星系中的一支……
用地面的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)太空,存在兩個(gè)缺陷:一是地球大氣層會(huì)吸收紅外線和紫外線,二是大氣湍流導(dǎo)致地面光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的角分辨率很難優(yōu)于1弧秒。1946年,美國(guó)天文物理學(xué)家斯皮策提出,在太空中安裝一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡將突破上述限制。
1990年,這一設(shè)想終成現(xiàn)實(shí)。美國(guó)“發(fā)現(xiàn)”號(hào)航天飛機(jī)將哈勃望遠(yuǎn)鏡送入了太空。然而,哈勃探索宇宙奧秘的征途并非一帆風(fēng)順。升空伊始,哈勃就被發(fā)現(xiàn)患了“近視眼”,不能辨別140億光年以外的物體。此后哈勃的陀螺儀、太陽(yáng)能電池板、影像攝譜儀、絕熱毯、冷卻劑等都出現(xiàn)過(guò)故障,歷經(jīng)五次“手術(shù)”才恢復(fù)正常。然而哈勃望遠(yuǎn)鏡面臨的挑戰(zhàn),也激勵(lì)著人們推動(dòng)科研設(shè)備及制造技術(shù)的革新。每一次維修都讓哈勃能夠看得更清晰、更遙遠(yuǎn)。2009年第五次維修后,哈勃望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)能力已是最初設(shè)計(jì)的100倍。
哈勃望遠(yuǎn)鏡得到的數(shù)據(jù)引發(fā)了天文學(xué)的革命:它確定了宇宙歷史為137億年左右,證實(shí)超大質(zhì)量黑洞處于大多數(shù)星系的中心,它讓科學(xué)家更好地理解恒星和行星的形成,并探測(cè)到太陽(yáng)系外存在有機(jī)物。20年來(lái),科學(xué)家利用哈勃望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)發(fā)表了7500篇論文,使之成為歷史上最有科學(xué)價(jià)值的儀器。美國(guó)資深宇航員馬斯格雷夫說(shuō),哈勃望遠(yuǎn)鏡的價(jià)值不僅在于它是一臺(tái)強(qiáng)大的機(jī)器,而且在于它把宇宙論、神學(xué)、哲學(xué)和天文學(xué)貫穿了起來(lái)。它是人類的一面鏡子,讓人類自省:這是一個(gè)什么樣的宇宙?我們處在什么位置?我們是誰(shuí)?我們?cè)撊绾巫鳛椋?/p>
雖然哈勃望遠(yuǎn)鏡將于2014年退休,詹姆斯?韋伯太空望遠(yuǎn)鏡將接過(guò)它的接力棒,將人類對(duì)深層太空的探索繼續(xù)下去。
(選自《宇宙探索》2010年4月)
1.這篇文章的說(shuō)明對(duì)象是什么?其特征是什么?
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2.作者以“哈勃,太空中的千里眼”為題有什么好處?
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3.文中畫(huà)橫線的語(yǔ)句運(yùn)用了什么說(shuō)明方法?有什么作用?
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4.下面句子中加著重號(hào)的詞語(yǔ)能否刪去?為什么?
20年來(lái),這雙地球的“千里眼”觀測(cè)了3萬(wàn)多個(gè)天體,拍下50多萬(wàn)張照片。
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5.第⑤段引述馬斯格雷夫的言論有何作用?
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6.結(jié)合文本內(nèi)容,鏈接相關(guān)材料,說(shuō)說(shuō)哈勃望遠(yuǎn)鏡的主要功能。
【關(guān)鍵詞】高填方鋼波紋管涵洞;現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn);應(yīng)變;土壓力
0引言
波紋管最早誕生于英國(guó),1896年美國(guó)率先進(jìn)行波紋板通道、涵管的可行性研究,并首次應(yīng)用于涵洞。直至20世紀(jì)90年代末我國(guó)才逐步開(kāi)展公路鋼波紋管涵洞的應(yīng)用、研究及生產(chǎn)[1-2]。
現(xiàn)在鋼波紋管涵洞大多都應(yīng)用在低填方路基上,應(yīng)用在高填方路基上的比較少,對(duì)這方面的研究也很少。鋼波紋管涵優(yōu)勢(shì)鋼波紋管涵在高填方路基上應(yīng)用是具有一定優(yōu)勢(shì)的,因其抗變形能力和抗沉降能力較強(qiáng)強(qiáng),使得其在軟土、膨脹土和濕限性較強(qiáng)地基承載力較低的地區(qū)應(yīng)用的比較多,且其效果相對(duì)較好[3]。
本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),對(duì)高填方鋼波紋管涵洞的力學(xué)性能做了很好的闡述。
1 測(cè)試方法
1.1 測(cè)試涵洞概況
本文以鄭州至盧氏高速公路洛寧至盧氏段3標(biāo)直徑4米單管波紋鋼涵洞現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)試驗(yàn)為依據(jù)。該涵洞進(jìn)出口采用漿砌片石鋪砌,波紋管材質(zhì)為Q235,采用熱浸鍍鋅涂料防腐,用片狀拼裝相連。波紋管在路中線填土高度為19.36米。
1.2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)方案
1.2.1現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)變片布置方案
應(yīng)變片布點(diǎn):路中0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°波峰、波谷、波側(cè)管周徑向布設(shè),重復(fù)布設(shè)2次,計(jì)42點(diǎn),0°、90°、180°波峰、波谷、波側(cè)布設(shè)軸向應(yīng)變測(cè)點(diǎn),重復(fù)布設(shè)2次,計(jì)18。總計(jì)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)60個(gè)。具體布設(shè)見(jiàn)下圖所示。
圖1 波紋管涵洞測(cè)試應(yīng)變片分布圖
2 鋼波紋管涵洞現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過(guò)程
2.1 測(cè)試步驟
應(yīng)變測(cè)試步驟為:
①啟動(dòng)發(fā)電機(jī),接通儀器電源,啟動(dòng)儀器,進(jìn)入主界面;
②初始化,檢查應(yīng)變片的連接情況并確保連接正常;
③測(cè)試初始值;
④施加汽車、壓路機(jī)或填土等荷載;
⑤測(cè)試各荷載工況下的應(yīng)變,保存/打印數(shù)據(jù)。
3 測(cè)試結(jié)果及分析
3.1鋼波紋管涵洞的工況情況
3.2 鋼波紋管切向應(yīng)變數(shù)據(jù)分析
3.2.1 波峰切向應(yīng)變
本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。分析得出,在填土初期波紋管整體均產(chǎn)生較為明顯的拉應(yīng)變,當(dāng)填土至管頂0.5m時(shí),管周30°、90°由最初的拉應(yīng)變轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)變,其余角度依然為拉應(yīng)力。隨著填土高度的增加,應(yīng)變值逐漸增加或減小。
3.2.2 路中波側(cè)隨填土高度增加切向應(yīng)變
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)。分析得出,在填土初期波紋管整體均產(chǎn)生較為明顯的拉應(yīng)變,除90°外其它角度曲線比較平穩(wěn),數(shù)值接近。隨著填土高度從管頂+1.98m至管頂+5.9m,波側(cè)除管壁60°、90°出現(xiàn)劇烈波動(dòng)外,其它位置平穩(wěn)增加或減小。在施工中管頂2m可作為一個(gè)重點(diǎn)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
3.3 鋼波紋管軸向應(yīng)變數(shù)據(jù)分析
3.3.1 波峰軸向應(yīng)變
路中波峰隨填土高度變化軸向應(yīng)變變化趨勢(shì)如下圖所示。
圖2 波峰隨填土高度變化軸向應(yīng)變分析
分析得出,波峰不同位置隨著填土高度變化時(shí)的軸向應(yīng)變呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律。填土高度較低時(shí),管頂0°所受拉應(yīng)變最大,管頂180°所受拉應(yīng)變最小,隨著填土高度的增加,管頂0°所受拉應(yīng)變變小,管中90°和管底180°位置應(yīng)變值較大且較為接近。且管頂0°、管中90°、管底180°三個(gè)位置隨填土高度的不斷增加,其軸向應(yīng)變所呈現(xiàn)的變化規(guī)律是較為接近的,均為拉應(yīng)變?cè)黾永瓚?yīng)變減小拉應(yīng)變?cè)黾拥淖兓?guī)律。
3.3.2 波側(cè)軸向應(yīng)變
路中波側(cè)隨填土高度變化軸向應(yīng)變趨勢(shì)如下圖所示。
圖3 波側(cè)隨填土高度變化軸向應(yīng)變分析
分析得出,波側(cè)不同位置隨著填土高度變化時(shí)的軸向應(yīng)變呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律。填土高度較低時(shí),管頂0°所受拉應(yīng)變最小,管頂180°所受拉應(yīng)變最大,隨著填土高度的增加,管中90°所受拉應(yīng)變最小,管底0°位置逐漸增大并出現(xiàn)最大值。而管底180°位置所受應(yīng)變較為穩(wěn)定,管頂0°和90°位置的應(yīng)變值隨著填土高度的變化不斷變化。
4 結(jié)論
(1)對(duì)于波峰切向應(yīng)變,隨著填土高度的增加,應(yīng)變值逐漸增大或縮小;對(duì)于波峰軸向應(yīng)變,隨著填土高度的增加,管頂0°所受拉應(yīng)變變小,管中90°和管底180°位置應(yīng)變值較大且較為接近。
(2)對(duì)于波側(cè)切向應(yīng)變,在填土初期波紋管整體均產(chǎn)生較為明顯的拉應(yīng)變;對(duì)于波側(cè)軸向應(yīng)變,波側(cè)不同位置隨著填土高度變化時(shí)的軸向應(yīng)變呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律。
(3)鋼波紋管軸向數(shù)據(jù)變化曲線在波峰和波側(cè)相似,說(shuō)明鋼波紋管軸向受力調(diào)節(jié)性比較好,將力都均勻分配到軸向各點(diǎn)。
參考文獻(xiàn):
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[2]李祝龍.公路鋼波紋管涵洞設(shè)計(jì)與施工技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2007.
[3]范曉明.淺議鋼波紋管涵在高填方應(yīng)路基上的應(yīng)用[J],企業(yè)導(dǎo)報(bào),2012(10):294.
[4]陳昌偉.波形鋼板結(jié)構(gòu)及其在公路工程中的應(yīng)用[J].公路,2000 (7): 48-54?
[5]中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院?公路鋼波紋管涵洞設(shè)計(jì)與施工技術(shù)研究(報(bào)告集) [R]?2003?
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[7]梁鐘琪.土力學(xué)及路基[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2002.
1天文學(xué)學(xué)術(shù)期數(shù)據(jù)來(lái)源與施引文獻(xiàn)和參考文獻(xiàn)情
統(tǒng)計(jì)源期刊
中國(guó)天文學(xué)學(xué)術(shù)期刊由中國(guó)天文學(xué)會(huì)、國(guó)內(nèi)各主要天文臺(tái)主辦,包括國(guó)家天文臺(tái)、中國(guó)天文學(xué)會(huì)主辦的《ResearchinAstronomyandAstrophys-ics》(以下簡(jiǎn)稱RAA),中國(guó)天文學(xué)會(huì)、紫金山天文臺(tái)主辦的《天文學(xué)報(bào)》,上海天文臺(tái)、中國(guó)天文學(xué)會(huì)主辦的《天文學(xué)進(jìn)展》及云南天文臺(tái)主辦的《天文研究與技術(shù)》。其中RAA為英文SCI統(tǒng)計(jì)源期刊,由英國(guó)物理學(xué)會(huì)(IOP)出版社負(fù)責(zé)海外出版與發(fā)行;《天文學(xué)報(bào)》為中國(guó)最早創(chuàng)辦的天文學(xué)學(xué)術(shù)期刊,發(fā)表天文學(xué)科各領(lǐng)域研究成果,目前為雙月刊,中文出版。我們選擇RAA作為統(tǒng)計(jì)源期刊。本工作中另一本統(tǒng)計(jì)源期刊為英譯版刊物,刊名為《ChineseAstronomyandAstrophysics》(以下簡(jiǎn)稱ChA&A)”。為了便于向國(guó)際同行宣傳中國(guó)天文學(xué)科研成果,早在1977年就由華裔愛(ài)爾蘭天文學(xué)家江濤先生創(chuàng)辦該刊物。它從國(guó)內(nèi)主要天文刊物(目前選刊范圍含《天文學(xué)報(bào)》、《空間科學(xué)學(xué)報(bào)》及《天文學(xué)進(jìn)展》)選譯文章,其中近90%的文章從《天文學(xué)報(bào)》選譯,由Elsevier出版社出版。該刊物的選稿、翻譯、校稿等工作目前由天文學(xué)報(bào)編輯部承擔(dān)。ChA&A和RAA為本文的兩個(gè)統(tǒng)計(jì)源期刊。它們均為英文刊,由知名出版社負(fù)責(zé)海外出版與發(fā)行。兩刊可在海外天文機(jī)構(gòu)查閱,所以國(guó)外同行查詢?cè)撈诳墨I(xiàn)時(shí)不存在語(yǔ)言障礙。兩刊論文的施引文獻(xiàn)和參考文獻(xiàn)情況具可比性。
ADS數(shù)據(jù)庫(kù)及研究方法
ADS由美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)授權(quán)史密森天體物理天文臺(tái)管理并運(yùn)行,是物理學(xué)、天文學(xué)研究人員使用的在線圖書(shū)館。ADS的數(shù)據(jù)涵蓋了天文、天體物理、物理學(xué)出版物及預(yù)出版平臺(tái)www.a(chǎn)rxiv.org。經(jīng)出版方授權(quán),ADS上的數(shù)據(jù)包含收錄期刊文獻(xiàn)的摘要或全文。不同于JCR只收錄SCI期刊,而國(guó)內(nèi)如中國(guó)知網(wǎng)僅收錄國(guó)內(nèi)期刊,ADS收錄了絕大多數(shù)的天文學(xué)及其相關(guān)學(xué)科期刊。ADS中每條檢索文獻(xiàn)中含有簡(jiǎn)稱為A、E、F、X、R、C等多個(gè)項(xiàng)目,點(diǎn)擊C(Citationstothearticle)列出引用該篇文獻(xiàn)的論文信息,點(diǎn)擊R(Referencesinthearti-cle)列出文獻(xiàn)中引用的參考文獻(xiàn),后者由出版社或期刊編輯部提供數(shù)據(jù)。通過(guò)ADS,可以方便檢索每篇文獻(xiàn)被引用的情況及參考文獻(xiàn)情況。以2012年中國(guó)科學(xué)院南京天文光學(xué)技術(shù)研究所崔向群院士為第1作者在RAA上發(fā)表的有關(guān)郭守敬望遠(yuǎn)鏡(LAMOST)主題的綜述文章[12]為例,截止2016年7月12日,中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)顯示其總被引數(shù)為69,WebofScience數(shù)據(jù)庫(kù)(簡(jiǎn)稱WOS)中總被引數(shù)為161次,而ADS數(shù)據(jù)庫(kù)中總被引數(shù)為175次。該文在WOS、ADS兩數(shù)據(jù)庫(kù)中按年統(tǒng)計(jì)被引用數(shù)分別為2、26、37、74、22和2、22、36、78、37(數(shù)據(jù)按2012、2013、2014、2015、2016年順序錄入)。其中2016年ADS多出的施引文獻(xiàn)主要來(lái)自預(yù)出版平臺(tái)arXiv的貢獻(xiàn)及最新出版但WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中尚未計(jì)入的統(tǒng)計(jì)源期刊,包括RAA、天體物理雜志(AstrophysicalJournal)、天文和天體物理(Astronomy&Astrophysics)、經(jīng)典和量子引力(ClassicalandQuantumGravity)等期刊。因此,ADS的選刊范圍、時(shí)效都足以衡量文獻(xiàn)的被引情況,適用于本文的統(tǒng)計(jì)。
2分析與討論
統(tǒng)計(jì)結(jié)果基于ADS數(shù)據(jù)庫(kù),我們將近5年ChA&A論文施引文獻(xiàn)數(shù)(包含自引)和其中國(guó)內(nèi)作者以及國(guó)內(nèi)刊物貢獻(xiàn)比例,與對(duì)應(yīng)的參考文獻(xiàn)數(shù)和其國(guó)內(nèi)作者以及國(guó)內(nèi)刊物貢獻(xiàn)比例進(jìn)行比較分析,見(jiàn)表1。作為對(duì)比,我們采用同樣的方式和數(shù)據(jù)來(lái)源分析了RAA,統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。國(guó)外作者及國(guó)外期刊貢獻(xiàn)比例(國(guó)外作者貢獻(xiàn)占比=100%-國(guó)內(nèi)作者貢獻(xiàn)占比,國(guó)外期刊貢獻(xiàn)占比=100%-國(guó)內(nèi)期刊貢獻(xiàn)占比)可由此推算,受表格大小所限,未在兩表中列出。施引文獻(xiàn)數(shù)統(tǒng)計(jì)截止2014年12月31日。從表1和表2,可得出:1)ChA&A和RAA論文偏向于引用國(guó)外期刊文獻(xiàn)及國(guó)外作者撰寫(xiě)的文獻(xiàn),這與引言中提到的其他學(xué)科的統(tǒng)計(jì)結(jié)果一致。2)ChA&A論文的施引期刊文獻(xiàn)中國(guó)內(nèi)作者貢獻(xiàn)比例高達(dá)80%,施引期刊中國(guó)內(nèi)占比也高于半數(shù)(58%);相比ChA&A,RAA論文的施引期刊文獻(xiàn)中國(guó)內(nèi)作者貢獻(xiàn)占比接近半數(shù)(49.7%),而施引期刊中國(guó)內(nèi)刊物占比僅為20.2%。3)ChA&A主要引用國(guó)外期刊文獻(xiàn)及國(guó)外作者撰寫(xiě)的文獻(xiàn),但其施引文獻(xiàn)主要源自國(guó)內(nèi)作者的貢獻(xiàn)和國(guó)內(nèi)期刊的貢獻(xiàn)。引用和被引不對(duì)等的程度由此可見(jiàn)一斑。4)相比ChA&A,RAA施引期刊文獻(xiàn)中國(guó)外期刊和國(guó)外作者的比例有明顯提高,第3條中所提引用和被引不對(duì)等的程度顯著緩解。
討論
由于眾所周知的原因,近年來(lái)國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的研究論文逐漸流向國(guó)外刊物,從而導(dǎo)致國(guó)內(nèi)特別是中文學(xué)術(shù)刊物的影響力下降,以致人們對(duì)中文期刊存在的必要性產(chǎn)生了質(zhì)疑。當(dāng)然,我們必須面對(duì)的現(xiàn)實(shí)是:中國(guó)的學(xué)術(shù)研究和國(guó)外相比起步較晚,總體水平存在較大差距。另一方面,隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,科研方面的投入包括科研條件和人員待遇等均有大幅提高,并且吸引了不少高水平的發(fā)達(dá)國(guó)家科研人員、具有海外留學(xué)經(jīng)歷人員的參與。至少目前在部分學(xué)科或部分領(lǐng)域的研究水平和國(guó)外的差距日漸縮小,甚至達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平[13]。由于數(shù)理天文等基礎(chǔ)學(xué)科的國(guó)際化程度較高,同時(shí)缺少實(shí)際應(yīng)用的評(píng)價(jià)依據(jù),的被引數(shù)自然成為評(píng)價(jià)個(gè)人、項(xiàng)目、單位,以及學(xué)術(shù)刊物的一個(gè)重要數(shù)據(jù)。以下將進(jìn)一步分析引用文獻(xiàn)時(shí)國(guó)內(nèi)作者和刊物的論文可能被忽略的原因,從以下6個(gè)方面闡述:1)國(guó)內(nèi)刊物上發(fā)表的論文水平不能反映中國(guó)真實(shí)的科研水平,國(guó)內(nèi)刊物與國(guó)際一流刊物的差距客觀存在。這也是造成上文所述引用和被引不對(duì)等的主要原因。2)國(guó)內(nèi)天文學(xué)期刊相比國(guó)外期刊占比很少。JCR公布的2015年數(shù)據(jù)中,“天文與天體物理”學(xué)科總共61個(gè)刊物,其中中國(guó)刊物僅一個(gè),即RAA;而天文學(xué)中文核心刊物僅《天文學(xué)報(bào)》與《天文學(xué)進(jìn)展》兩個(gè)刊物[14]。3)期刊及審稿人導(dǎo)向。作者在向國(guó)際期刊投稿時(shí),渴望論文盡早被接受,會(huì)應(yīng)期刊的要求,或受審稿人的提醒,引用國(guó)外刊物上發(fā)表的論文。4)體現(xiàn)研究深度和廣度。作者通過(guò)引用大量國(guó)外刊物上的論文,力圖表現(xiàn)出對(duì)本領(lǐng)域或本課題有全面、深入的了解,從而體現(xiàn)該研究工作和論文的學(xué)術(shù)水平。5)國(guó)外特別是發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)中國(guó)科研現(xiàn)狀不夠了解。這也是中國(guó)科研水平和發(fā)達(dá)國(guó)家之間差距的客觀反映,應(yīng)該隨中國(guó)科技發(fā)展而逐漸好轉(zhuǎn)。6)中國(guó)作者對(duì)國(guó)內(nèi)作者和刊物的引用不夠重視。這里除了作者自身原因之外,刊物編輯部的宣傳和引導(dǎo)不夠也有一定的影響。以ChA&A為例,過(guò)去極少數(shù)作者對(duì)自己的論文被選譯不知情,部分作者不知道自己的在ChA&A卷、期、頁(yè)的具體信息,當(dāng)然也就無(wú)從引用,對(duì)此我們現(xiàn)在已及時(shí)把有關(guān)信息通知作者。表1(ChA&A)和表2(RAA)的施引文獻(xiàn)數(shù)據(jù)中國(guó)內(nèi)作者貢獻(xiàn)占比有約30%的差距,主要是由于RAA全方位的國(guó)際接軌,吸引一批國(guó)外作者的投稿(和引用)所致。此外RAA至少有兩類稿源使其被引數(shù)明顯高于ChA&A:一是介紹中國(guó)重大天文儀器的系列論文,如2012年大約有10篇關(guān)于郭守敬望遠(yuǎn)鏡的論文,被引數(shù)約占當(dāng)年的50%;二是一批高質(zhì)量和高引用率的評(píng)述性論文[15]。需要說(shuō)明的是表1和表2中的國(guó)內(nèi)作者僅根據(jù)姓氏拼寫(xiě)來(lái)判斷,不能排除其中外籍華人的貢獻(xiàn),可能會(huì)導(dǎo)致表1和表2所涉及的國(guó)內(nèi)作者的數(shù)據(jù)被高估,但不會(huì)影響有關(guān)施引文獻(xiàn)和參考文獻(xiàn)中的國(guó)內(nèi)作者份額的相對(duì)比較。這里可能存在的深層次原因包括:國(guó)外學(xué)者對(duì)國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀不夠了解,對(duì)一些原創(chuàng)性成果優(yōu)先權(quán)的爭(zhēng)議,乃至各種原因所造成的學(xué)術(shù)偏見(jiàn)等。類似的矛盾不僅存在于中國(guó),在發(fā)達(dá)國(guó)家和俄羅斯(前蘇聯(lián))之間也是由來(lái)已久的。
對(duì)策
脈沖星是上世紀(jì)60年代四大天文發(fā)現(xiàn)之一(其他三個(gè)是類星體、星際有機(jī)分子和宇宙3K微波輻射)。因?yàn)樗煌5匕l(fā)出無(wú)線電脈沖,而且兩個(gè)脈沖之間的間隔(脈沖周期)十分穩(wěn)定,準(zhǔn)確度可以與原子鐘媲美,故而得名。各種脈沖星的周期不同,長(zhǎng)的可達(dá)4.3秒,短的只有毫秒。脈沖星就是高速自轉(zhuǎn)的中子星,但并不是所有的中子星都是脈沖星,其區(qū)別在于中子星的輻射束是否能掃過(guò)地球被觀測(cè)者捕捉到。說(shuō)起中子星,對(duì)它的發(fā)現(xiàn)很有些“傳奇色彩”。
早在1932年,英國(guó)物理學(xué)家查德威克發(fā)現(xiàn)原子中還存在一種不帶電的粒子,定名為中子。這一發(fā)現(xiàn)公布后,蘇聯(lián)物理學(xué)家朗道作了一個(gè)有趣的預(yù)言:在宇宙中存在著一種主要由中子組成的星體,它的體積非常小,可密度極高、質(zhì)量極大。兩年后,在美國(guó)從事天文研究工作的天文學(xué)家巴德和茲維基做了進(jìn)一步的研究后大膽提出:“普通恒星演化過(guò)渡到中子星,是由于超新星爆發(fā)造成的?!贝撕?,美國(guó)科學(xué)家?jiàn)W本海默研究了引力坍縮過(guò)程,進(jìn)一步肯定了中子星存在的可能性。
中子星之說(shuō)雖然早在上世紀(jì)30年代就作為假說(shuō)而被提了出來(lái),但當(dāng)時(shí)的人們還普遍對(duì)其抱著懷疑的態(tài)度。因?yàn)槔碚擃A(yù)言的中子星密度大得超出了人們的想象,而且在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi),誰(shuí)也不曾觀測(cè)到中子星的存在,使得人們對(duì)這些科學(xué)假說(shuō)未能給予足夠的重視,甚至幾乎將中子星淡忘了??勺屓艘饬喜坏降氖牵?0年后,中子星竟然奇跡般地被發(fā)現(xiàn)了。
1967年,英國(guó)劍橋大學(xué)的天文學(xué)研究生喬絲琳·貝爾,在用射電望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)時(shí),發(fā)現(xiàn)從狐貍星座中一顆星發(fā)射出來(lái)的射電波,有一明一滅的現(xiàn)象,經(jīng)測(cè)量其脈沖周期為1.337秒,有如一座燈塔在遠(yuǎn)處一明一暗有規(guī)律地發(fā)光。此后,她和導(dǎo)師休伊什共同對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行了研究,接著又發(fā)現(xiàn)了幾顆同類型的星體,后把這種前所未知的新型天體稱作“脈沖星”。
1968年,休伊什教授在英國(guó)《自然》雜志上發(fā)表了他們觀測(cè)到的有關(guān)射電脈沖星的文章,文章中分析了脈沖信號(hào)的性質(zhì)后指出,脈沖星可能就是中子星。消息傳開(kāi)后,各國(guó)的射電天文學(xué)家立即把注意力轉(zhuǎn)向天空搜尋脈沖星。兩周以后,英國(guó)焦德?tīng)柪装嗫颂煳呐_(tái)就發(fā)表文章,證實(shí)了第一顆脈沖星的存在。至當(dāng)年底,至少有8個(gè)射電天文臺(tái)觀測(cè)到了脈沖星。經(jīng)過(guò)天文學(xué)家證實(shí),脈沖星就是早在30年前曾被預(yù)言存在而一直沒(méi)有找到的中子星。休伊什教授由此于1974年獲得了諾貝爾物理獎(jiǎng)。至目前,被觀測(cè)到的脈沖星總數(shù)約1700顆,天文學(xué)家估計(jì)僅在銀河系內(nèi),中子星的總數(shù)應(yīng)可達(dá)到10萬(wàn)顆。
2007年,歐洲空間局的科學(xué)家宣布,他們借助強(qiáng)大的“Integral”天文望遠(yuǎn)鏡,發(fā)現(xiàn)了迄今轉(zhuǎn)速最快的中子星,每秒旋轉(zhuǎn)1122圈,比地球自轉(zhuǎn)快1億倍。天文學(xué)家正是通過(guò)中子星的脈沖信號(hào)來(lái)測(cè)算出它的轉(zhuǎn)速的。但是,由哈爾濱工程大學(xué)出版社出版的《天文探索——太陽(yáng)系起源與宇宙大爆炸》一書(shū)的作者張春津,根據(jù)新創(chuàng)建的“天體爆發(fā)定律”進(jìn)行計(jì)算和推理后認(rèn)為,2007年歐洲空間局所發(fā)現(xiàn)的中子星“每秒旋轉(zhuǎn)1122圈”,實(shí)際應(yīng)為“每秒旋轉(zhuǎn)561圈”。天文學(xué)家原先測(cè)算的蟹狀星云中的脈沖星,其脈沖周期為0.033秒,實(shí)際上其脈沖周期應(yīng)為0.066秒。其原因是觀測(cè)者將中子星“陽(yáng)脈沖”和“陰脈沖”兩種脈沖信號(hào)誤判為同一種,由此得出的結(jié)果實(shí)際上應(yīng)是“半周期”。就是說(shuō),中子星脈沖信號(hào)應(yīng)可區(qū)分為“陽(yáng)脈沖”和“陰脈沖”,二者應(yīng)有微弱差別。天文學(xué)家所測(cè)算的“脈沖周期”,實(shí)際上應(yīng)是“交替性周期”——每個(gè)“陽(yáng)脈沖”周期之間都隔著“陰脈沖”周期。如此一來(lái),過(guò)去所測(cè)算的中子星脈沖周期的數(shù)值都被誤算,應(yīng)該增加一倍才是準(zhǔn)確的。即:實(shí)際的脈沖周期要比原數(shù)值多一倍?,F(xiàn)在所測(cè)算出來(lái)的“周期”,實(shí)際上只是“陽(yáng)脈沖”至“陰脈沖”(或者是“陰脈沖”至“陽(yáng)脈沖”)之間的時(shí)間,再加上由“陰脈沖”至“陽(yáng)脈沖”
(或者是“陽(yáng)脈沖”至“陰脈沖”)之間的時(shí)間,才算是一個(gè)完整的周期——即中子星自轉(zhuǎn)周期。
該書(shū)作者張春津在進(jìn)行解釋時(shí)稱,脈沖星的自轉(zhuǎn)周期非???,密度大得驚人,但是它的個(gè)頭卻非常小,所以天文學(xué)家至今“不識(shí)廬山真面目”,發(fā)現(xiàn)中子星還只能靠捕捉脈沖信號(hào)來(lái)獲得,誰(shuí)也說(shuō)不清它到底是什么形狀。但根據(jù)“天體爆發(fā)定律”進(jìn)行計(jì)算和推理,可較準(zhǔn)確地描繪出中子星的大體形狀:它是一個(gè)扁圓球體,兩極就像喇叭口緩緩地凹下去。用大家經(jīng)??梢钥吹降臇|西來(lái)比喻,就如同一個(gè)蘋(píng)果,我們用刀沿著蘋(píng)果把兒的位置縱向從中間切開(kāi),它同中子星的剖面的形狀大致一個(gè)樣。脈沖信號(hào)的始發(fā)點(diǎn),就是中子星的兩個(gè)凹陷下去的極區(qū)。正因?yàn)橹凶有窃谛纬傻倪^(guò)程中成為一個(gè)扁圓球體,所以其自轉(zhuǎn)軸特別容易發(fā)生“抖動(dòng)偏移”,向原來(lái)的赤道區(qū)移動(dòng)。當(dāng)中子星自轉(zhuǎn)軸抖動(dòng)偏移至它原先的赤道附近時(shí),面向我們這邊的極區(qū)在快速自轉(zhuǎn)中就會(huì)交替地出現(xiàn)周期性的“會(huì)面”,從而有脈沖信號(hào)被我們捕捉到。不過(guò),中子星不可能只有一個(gè)極區(qū),應(yīng)該有“對(duì)稱”的兩個(gè),就如同我們的地球有南極和北極一樣。既然有兩個(gè)極區(qū),那么,兩極各自的磁場(chǎng)、輻射等不會(huì)完全一致,會(huì)有微弱的差別。只要天文觀測(cè)者用最精密的儀器對(duì)準(zhǔn)中子星進(jìn)行重新觀測(cè),將所接收到的脈沖信號(hào)放大后,必定會(huì)發(fā)現(xiàn)其中可區(qū)分出“陽(yáng)脈沖”和“陰脈沖”兩種信號(hào)。這從一個(gè)側(cè)面,將能驗(yàn)證“天體爆發(fā)定律”的正確性。
有學(xué)者提示,這對(duì)中國(guó)的天文觀測(cè)者來(lái)說(shuō)可是一個(gè)好機(jī)會(huì),因?yàn)橐坏┯腥苏娴牟蹲降街凶有堑摹瓣?yáng)脈沖”和“陰脈沖”兩種信號(hào),從而證明此前世界上所有的天文學(xué)家部將中子星脈沖周期誤算了,那么,發(fā)現(xiàn)者就會(huì)獲得天文物理學(xué)上的前沿創(chuàng)新成果。
《天文探索》一書(shū)分為上下兩篇:上篇圍繞著太陽(yáng)系起源問(wèn)題,以“天體反彈定律”為依據(jù),對(duì)太陽(yáng)的收縮規(guī)律、行星逆向公轉(zhuǎn)、角動(dòng)量特殊分布等一系列難題進(jìn)行了系統(tǒng)性的分析,提出了諸多新觀點(diǎn);下篇以“天體爆發(fā)定律”為依據(jù),嘗試將宇宙大爆炸所涉及的“黑洞奇點(diǎn)”的邏輯悖論問(wèn)題予以解決,而且還用這一定律較圓滿地解釋了宇宙的前世、宇宙的未來(lái)、中子星的形狀等一系列難題,還就人們普遍關(guān)心的外星人、飛碟、“上帝粒子”等熱點(diǎn)話題進(jìn)行了分析。