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世上多姿多彩的“速度表演”,惟一不“运动”

发布时间:2019-10-10 17:18编辑:科技浏览(62)

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    速度里面有多少奥秘?1纳米/秒和10万千米/秒的物质速度变化有什么共同点,人自身的运动速度变化与自然界运动速度变化有什么相似性??让我们在地球这个宽广无边的大舞台上,一同欣赏大千世界精彩纷呈的“速度”表演,一同思考大千世界速度变化的奥秘!

    上篇:速度在1米/秒以下的表演

    10-11米/秒 青藏高原缓慢上升

    青藏高原只是在近200万年左右的时间内,从海拔1000米的高度达到了现在海拔4700米的高度。它的平均上升速度是58.7微微米/秒。但每个地质时期它隆升的速度并不均匀,在距今200万年前的早更新世时期,它上升了1000米;在距今100万年前的中更新世时期又上升了1000米;但从晚更新世以来的仅10余万年,它却上升了1500米以上,平均每年升高10毫米。其中,从距今1万年前起,它上升的速度加快,平均每年上升70毫米。现在,它仍处在快速上升的时期。

    10-10米/秒 尔威兹加树慢慢长高

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    自然界树木生长的速度,真是千差万别,有的快得惊人,有的慢得出奇。例如在非洲的喀拉哈里沙漠中,有一种名叫尔威兹加的树,个子很矮,整个树冠是圆形的,从正面看,像是沙地上的小圆桌。它的生长速度极慢,100年才长高30厘米,即1埃/秒。也就是说,每秒钟它仅仅长高十亿分之一厘米。

    10-9米/秒 东非大裂谷不断开裂

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    据地球物理勘探资料分析,东非裂谷带存在着许多活火山。这些活火山的不间断活动,导致大裂谷不停地向两边开裂,虽然速度非常缓慢,但近200万年来,却达到了平均每年开裂大约2~4厘米的速度。

    金沙澳门官网jin5888,按每年开裂3厘米的中间速度计算,其速度达到了1纳米/秒。可别小看这个速度,它1万年就是300多米。如果依此不停地开裂下去,未来的某一天,东非大裂谷终会将它东面的陆地从非洲大陆分离出去,从而产生一片新的海洋以及众多的岛屿。

    10-8米/秒 海岸一步步后退

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    本世纪初,我国局部地区海岸侵蚀还相当严重。特别是在采沙过度的海岸,近2~3年内海水向陆地侵蚀100多米,侵蚀最严重的地方达200~300米。如今黄河入海口一带的海岸,仍以2.3米/年、即72纳米/秒的速度后退。

    10-7米/秒 沙丘缓缓移动

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    自1950年以后,由于我国塔里木河上游耕垦不断扩大,致使塔里木河下游生态环境急剧恶化,主要表现在水源减少,特别是若羌县所属阿拉干以下,在1972年后已经断流,地下水位下降,水质变坏,森林植被衰败,土地沙漠化加剧发展。到1985年,低矮沙丘以10米/年、317纳米/秒的速度向前移动。由于水源枯竭和植被死亡,更使原有的灌丛沙堆迅速向流动沙丘方向发展。

    10-6米/秒 大气尘粒降落

    大气中含有大量的尘粒和其它固体物质。尤其是粒径为0.1微米到5微米的微粒,对于地表能量平衡的影响甚大。根据测定,此类尘粒中的少部分尘粒在大气中的下沉速度约为1厘米/小时,即2.8微米/秒。如在2000米高空处存在着这类粒子时,约需20多年的时间才能沉降到地面。

    在英国发现一种生长很快的花卉植物,这种花卉属于西洋丁香家族的一种。在14天的时间里它长高3.65米,也就是说每天长254毫米,长高速度达到了2.9微米/秒。

    10-5米/秒 黄河下游河道抬升

    在近几十年间,由于我国黄土高原严重的水土流失,致使每年流入黄河的泥沙达到了16 亿吨,其中4亿吨淤积在黄河下游河道,下游河床由此以平均10厘米/年、即2.8忽米/秒的速度抬升。

    电流上导体中自由电子以很小的速度运动所形成的,金属导体中自由电子的定向移动速度最慢也约为每秒几忽米。

    10-4米/秒 细胞质流动

    动植物细胞内细胞质的流动速度约为1丝米/秒。

    电流由电荷移动产生,这些电荷移动很慢,速度约为60厘米/小时,相当于1.7丝米/秒。

    10-3米/秒 蜗牛速爬

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    蜗牛的爬行缓慢,其速度约为1.6毫米/秒,全速疾爬的速度为2.3 毫米/秒,大约8.5米/小时。

    食物在肠里移动的速度约为5毫米/秒。

    10-2米/秒 口腔飞沫传播

    特定时期的传染性病毒病常常通过近距离空中飞沫传播。如病人一次剧烈的咳嗽,会产生100万粒左右的小飞沫,其中含有大量的病毒或其他病原体,这些飞沫在静止的空气中以1厘米/秒的速度向四周扩散。在室外,这些危险的夹带病毒的飞沫可能被吹散或者被阳光杀灭;而如果在室内通风状况不好的情况下,人群就易被感染。

    乌龟快速行走的速度约为5厘米/秒。

    10-1米/秒 经络传感

    医学实验证明,经络的传感速度慢于神经传导速度,其速度为1分米/秒左右。因经络是隐形的网络系统,不像神经传导,是借助于显形的神经系统,所以其传感速度要慢于神经传导速度。

    蟑螂一般的爬行速度约为1分米/秒。

    血液压入主动脉的速度约为2分米/秒。

    下篇:速度在1米/秒以上的表演

    10米/秒 浓烟扩散

    1米/秒到9米/秒速度,是日常生活中较为常见的物质运动速度。具备这一区间运动速度的物质,常常与人们的生活密切相关。

    火灾产生的高温浓烟扩散速度为约1米/秒左右,其垂直扩散速度比水平方向快3~5倍。这种带有毒气的烟给救人、自救和疏散造成极大威胁。

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    一级风的标准风速是1米/秒。当微风吹起,树叶轻微摆动,炊烟能表示风向,海水则微微泛起波浪。我国东海海域的黑潮流的平均流速为1米/秒。

    成年人步行的平均速度约为1米/秒,游泳的速度约为2米/秒。

    球形闪电大多出现在雷雨交加的时刻或暴风雨前后,呈发光的火球形状,中心极亮。这种火球的颜色多变,直径通常为10~40厘米。球形闪电常常以2米/秒的速度作水平移动,有时停留在半空中,有时又降落地面。

    我国的风力资源极为丰富,绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上,特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿,平均风速更大,在这些地区,发展风力发电是很有前途的。

    海水流动速度为每秒3米/秒,潮汐的流动速度为5米/秒。

    101米/秒 激流飞泻大峡谷

    2009年8月16日,柏林田径世界锦标赛100米决赛中,牙买加运动员博尔特以9秒58获得冠军,大幅度刷新百米世界纪录,成为世界上跑得最快的人,他的速度高达10.44米/秒。

    人骑自行车的速度约为14米/秒。

    雅鲁藏布江大峡谷中许多河段两岸岩石壁立,其河流流速高达16米/秒,水流湍急、浪花翻转,至今未有人能漂流过雅鲁藏布江大峡谷,其水流的险恶程度也远在诸峡谷之上。

    兔子疾驰的速度为22米/秒;驼鸟奔跑的速度为25米/秒;跑得最快的恐龙速度可达到20多米/秒;雪崩移动速度约为30米/秒;猎豹是陆地动物中跑得最快的动物,每小时可跑145千米,即40米/秒。尖尾雨燕平时飞行的速度为170千米/小时,即47.2米/秒,最快时可达98米/秒,是世界上飞得最快的鸟;冲刺速度最快的鸟是游隼,在俯冲抓猎物时能达到50米/秒的速度。

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    潜水艇的速度约为20米/秒。有“中国第一快艇”之称的“海豹”HP1600型超高速巡逻艇艇身轻盈,出击迅捷,最高速度可达时速112海里,即58米/ 秒。

    人类发生正常触觉反应时,触觉信号通过一个快速传导的神经网络传到大脑,这个传导速度约为60米/秒。与此同时还有一种慢速度神经网络,它的传导速度仅1米/秒,这部分神经网络通常被叫做触觉小体。

    高铁行驶速度一般在300千米/小时,即83米/秒左右。由于它以电为动力,在轨道沿线不会排放废气,无污染,是一种名副其实的绿色交通工具。

    美国科学家让光束穿过一团由铷原子组成的热气,通过这种方法把光速从30万千米/秒降到了90米/秒。

    102米/秒 大风暴席卷高山

    1958年4月12日美国新汉普郡,在1916米高的华盛顿山上,大风暴的风速达到了每小时371千米,即103米/秒,这是风暴风速最大的世界记录。

    神经脉冲沿神经纤维的传输速度为120米/秒。

    飞行最快的动物是南美洲的牛虻,飞速达到了200米/秒。

    次声波在空气中的传播速度约为300米/秒,声波在空气中传播速度是340米/秒。

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    “道尔”导弹又叫“圆环胎”导弹,北约国家称它作“萨姆15”导弹,它是一种机动型全天候近程防空武器,导弹发射后在极短的时间里就能达到每秒860米的高速度,它可以攻击最大飞行速度达到700米/秒的飞机或导弹,而目前大部分机动式防空武器只能攻击速度约500米/秒的空中目标。

    子弹射出枪口的速度大约是900米/秒。

    103米/秒 地震波迅猛扩散

    声音在水中的速度为1.453千米/秒。

    在第一次世界大战中,德国制造了一种炮身长34米的大炮,炮弹的速度达到1.6千米/ 秒。

    气象火箭升空的速度约为1.7千米/秒。

    地震波的纵波传播速度约5~6千米/秒。在震中区,人们对纵波的感觉是上下颠动。横波的传播速度约为3~5千米/秒。在震中区,人们对横波的感觉是前后左右晃动。因横波速度比纵波速度小,故横波跟在纵波后面。

    电磁炮是利用电磁力为炮弹加速的电磁发射系统。电磁炮弹主要用于反导弹和反卫星作战。电磁炮的速度可达3~20千米/秒,能有效地摧毁空间的各种人造卫星和导弹。

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    人造卫星环绕地球运行的速度是7.9千米/秒,这一速度被称为“第一宇宙速度”。

    104米/秒 流星雨追撞地球

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    在太阳系中除了九大行星和它们的卫星以外,还有彗星、小行星及一些更小的天体。小天体的体积虽小,但它们也和九大行星一样,在围绕太阳公转。如果它们有机会经过地球附近,就有可能以每秒几十千米的速度闯入地球大气层,与地球大气发生剧烈摩擦,从而发出耀眼的光芒。这就是我们经常看到的流星。流星雨是一种由成群的流星看起来像是从夜空中的一点中迸发出来,并坠落下来的特殊天象。流星雨中流星的运动速度都在12千米/秒到72千米/秒之间。

    到2019年的今天,人类发明的、飞的最远的宇宙探测器是旅行者一号,目前正在朝太阳系边缘飞行,每年差不多要离开太阳5.7 亿千米,它的飞行速度是17.4千米/ 秒。

    105米/秒 电子绕核运动

    电子在原子中是按照一系列相隔有序的电子能级排列的。在原子结构中,电子没有被原子核吸到核上,是因为它以很快的速度绕核运动。根据计算,氢原子核外离核最近的第一能级电子其绕核的速度为220千米/秒,在第二、第三能级的电子绕核运动速度是110千米/秒和73千米/秒。电子离核越远,其速度越小。

    1894年,汤姆逊利测得阴极射线的速度是光速的1/1500,约200千米/秒。

    在日全食时的短暂瞬间,人们常常可以看到太阳周围除了绚丽的色球外,还有一大片白里透蓝、柔和美丽的晕光,这就是太阳大气的最外层——日冕。日冕物质抛射现象是20 世纪70 年代末才观测到的太阳瞬变的另一重要形式。一次日冕物质抛射出的物质质量可达10~100亿吨。其抛射速度在100~1000千米/秒之间。

    106米/秒离子体云引发地磁爆

    人们通常所说的“太阳风暴”是指太阳上的剧烈的爆发活动,它是由美国“水手2号”探测器于1962年发现的。太阳发出的电磁辐射、高能粒子流和等离子体流的变化会使太阳表层、地球的磁层、电离层状态发生不同程度的变化。太阳活动爆发时喷射出的等离子体云在空间运行的速度可达1000千米/秒,它与地球的磁层、电离层相互作用,从而引起地磁暴和电离层暴。地磁暴不仅影响卫星的姿势控制,而且会对地面技术设备产生影响。

    107米/秒 核子波动

    原子核的结合能很大,比原子的结合能要大上千倍,比分子的结合能则要大到100万倍以上。核子在原子核里是极不安分的,它们以波动方式运动,速度高达1~10万千米/秒。

    108米/秒 原子弹爆放光辐射

    人类目前凭眼睛能看见的光波有七种,称为可见光。光传播的速度是29.98万千米/ 秒,是目前我们可观测到具体数值的自然界物质运动速度的“冠军”。核武器的杀伤破坏方式主要有光辐射、冲击波、早期核辐射、电磁脉冲及放射性污染等。光辐射是在核爆炸时释放出的以30万千米/秒传播的一种辐射光。1枚当量为2万吨级的原子弹在空中爆炸后,距爆心7000米的物体,都会受到比阳光强13倍的光辐射。光辐射可使人迅速致盲,并使皮肤大面积灼伤溃烂,物体会燃烧。

    109米/秒或以上类星体辐射源超光速分离

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    1960年,射电天文学家用当时世界上最大的望远镜观测到两个射电源。结果发现它们都是很暗的蓝色的星体,尽管看起来像恒星,但又不是普通的恒星。天文学上称它们为类星射电源,简称类星体。令人惊奇的是,在某些类星体中,其分立的子电波源间出现分离的相对速度居然快过光速!1977年以来的发现证实,其中一个类星体的内部有两个辐射源,并且它们还在相互分离,分离的速度竟高达288万千米/秒,是光速的9.6 倍!

    这种与广义相对论矛盾的现象应该如何理解呢?这里要对光速极限加一点注解。有一种不正确的理解,认为光速极限是一切速度的极限。这其实错了,光速只是物体运动速度的一种极限,或能量传递速度的一种极限。如果不考虑能量传递,那么找寻超光速的现象并不是难事。

    举一个极常见的例子。在节日的晚上,当探照灯射向高空的云层时,由于云层的反射,你会在云层上看到一个亮点。当地面上的探照灯慢慢转动时,亮点却以极快的速度在运动。如果能有足够高的云层,这个亮点的速度就可以超过光速。这时,沿着亮点运动的轨道并没有能量的传递,所以它的速度并不受光速极限的限制。

    探照灯的例子可以解释类星体的超光速现象:类星体的中心母体喷射出两股相反方向的粒子流,它照射在星系际介质上,从而激起射电辐射。因此,只要中心母体有小的摆动。粒子流照射所激起的辐射区就会迅速地移动。光速不是这种辐射区移动速度的极限,因而超过光速是许可的。

    在宇宙大爆炸的初期,宇宙经历了一次极为短暂的暴涨阶段,在宇宙诞生后的10-35~10-33秒,宇宙奇点的直径就由10-26米扩张到了1024米!依此计算,宇宙奇点在这一时间段的暴涨速度达到了1052万千米/秒。宇宙如此高速暴涨的能量自何而来,仍是一个未解之谜。

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