我就纳闷了：那些稀奇古怪的冷知识

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黄书奇，自由撰稿人，科普达人，自幼酷爱写作，大学毕业后从事编辑工作，从2017年开始专职撰写关于天体 科学类以及其他科普类相关文章，并在多家报社、杂志社以及公众号等公共平台发表作品。

内容简介

第一章 神秘宇宙 1.金星的一天真的比一年长吗？ 地球上一天是24小时，一年是365天，也就是8760个小时；一年比一天长得可不是一星半点；但是同是太阳系里的行星，都围绕着太阳旋转，为什么金星的一天要比一年长呢？听起来实在不可思议，但事实却的确如此，那么金星为何如此独特呢？ 太阳系中有八大行星，分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星（以上行星按照距离太阳由近到远排序）。金星排在第二位，距离太阳0.725天文单位，它的质量与地球十分相似，因此也被人们戏称为地球的“姐妹星”，也就是中国古代人们称作太白金星的那颗星。神话中的太白金星，大概就住在金星上吧！ 金星与地球二者距离很近，金星的亮度仅次于月亮；最亮的时候是日出前和日落后，日出前升于东方，日落后降于西侧，此现象便被中国古人称为“启明”和“长庚”。 八大行星都按照一定的轨迹自转和公转，自转和公转都是相同的方向，但唯独金星和天王星与众不同——天王星自转和公转的方向近乎垂直，而金星自转与公转的方向是相反的。公转是绕着太阳旋转一周，自转是球体本身旋转一周。按照八大行星距离太阳由近及远的顺序排列，它们公转的周期（按照地球上的天数粗略计算）分别是：水星88天，金星225天，地球365天，火星687天，木星4333天，土星10760天，天王星30799天，海王星60192天。也就是说距离太阳的远近，决定了公转的时长；距离越远，消耗的时间就越长。在八大行星中，金星距离地球最近，因此两者的公转耗时也相对接近。 地球自转一周为一天，也就是24小时；而金星自转一周则需要243天；为什么差距如此之大呢？首先，我们探讨一下行星自转的原因。我们可以以地球和金星为例，它们均在太阳系中悬浮着，地球外侧角动力大于内侧角动力，角动力决定了角速度，而角速度决定地球的自转形式，那么，外侧的角速度大于内侧的角速度，顺时针的自转方式也因此而形成；而金星的内侧角动力大于外侧角动力，自然而然地，内侧角速度就大于外侧角速度，因此产生了金星逆时针的自转形式。由此，我们也就可以知道月球不自转的原因了。月球的内侧角动力与外侧角动力近乎相等，内侧角速度与外侧角速度也就接近相同，所以不会自转。 当然，金星自转速度最慢的原因也可从中推理出来，金星自东向西逆时针自转时，会产生由金星自西向东公转抵消自转的一种力量，这种力量促使金星自转速度变慢，慢到最后停止。而地球无论是公转还是自转都按照同样的方向旋转，这种抵消的力量是不存在的，其自转速度是不受影响的。因此，金星与地球自转的耗时差距才会如此之大。这种说法源于地球爆za说，也是最受人们认可的一种说法了。 人们常说“度日如年”，这个成语是形容时间漫长，是一种比喻；但在金星上，“度日如年”却是真实的写照，甚至一天比一年还要漫长得多！ 2.到底是天上的星星多，还是地上的沙子多？ 生活在高楼大厦林立的城市中，在经历汽车尾气、工业废气等各种污染的洗礼后，我们很少能在生存的环境中观看到夜幕降临后繁星满天的盛景。小时候，我们总是喜欢爬到乡村的小山丘上，仰望着那繁星点点，那时脑袋里就存在着一个疑问：天上的星星到底有多少呢？就像是生活在海边的人，恐怕也常常会发问：地球上的沙子会有多少呢？这数量仿佛是不可估量的，但如果真的计算起来，它们谁比谁多呢？ 通常情况下，我们肉眼所见的星星绝大多数是宇宙中的恒星。其实，宇宙的浩瀚、庞大是难以想象的，而恒星也只是小小的一部分，人类所知的还有星云、流星体、行星、卫星、彗星、星际物质等，除此之外，人类所不知的还有很多。而我们肉眼所能看见的那些恒星大概是6000颗，在天文望远镜下，恒星的数量可就很难估量了。如果一颗颗去数，恐怕数上几千年也未必会数出一个准确的数字。因此，就只能做一个推算了。 其实，到底是沙子多还是星星多，早就有人提出过疑问，也确实进行估算过。但是，做这个估算，我们必须设定一个前提：恒星的数量推算，要在人类可观测的范围内，而沙子数量的推算是对整个地球的沙子数量进行推算。 西蒙·德莱佛是澳大利亚的著名天文学家，他提出根据星球的光线亮度来估算星球的数量。宇宙的年龄约为138亿年，那便可以计算138亿光年的可测范围内的星体数量，星体数量为70 000 000 000 000 000 000 000，7后边是22个零，该如何读算，很多人一头雾水；而西蒙·德莱佛计算出的沙子的数量约为7 000 000 000 000 000 000 000，7后边是21个零，也就是说星体的数量是沙子的10倍。在规定范围内，恒星的数量是大于地球上沙子的总量的，但这种说法是将所有星体都视为恒星，其数据的准确性也有待证明。 其实还可以这样计算，地球的表面积是5.1亿平方千米，如果沙子的厚度是10米的话，那么：5.1×0.010＝0.051亿立方千米=5.1×107立方米；如果1粒沙子为1立方毫米：0.0013=1×10-9立方米；地球上的沙子：(5.1×107)/1×10-9=5.1×1016=510 000 000 000 000 000颗（1后边16个零）。 至于宇宙中的恒星，根据天文学家的估算，宇宙中大概有2万亿个星系，每个星系大概是有1亿颗恒星，根据乘法可以算出：2万亿乘以1亿，也就是2×1020颗（2后边21个零）。这种计算方式，说到底也终究是估算，其准确性也有待证明，但数字的差额也未必会太大。那么，综上两种形式的计算可以得出，宇宙中的恒星还是要比地球上的沙子多。 其实，我们还可以这样思考，宇宙其实是无限的，我们所能观测到的宇宙仅仅是宇宙的一部分，在可视范围内，恒星的数量就如此庞大了，那么在无限的宇宙内，恒星的数量也自然会是无限的，但地球的大小是可以衡量的，沙子的数量也是可以计算出来的，因此，拿一个无限的数字与一个有限的数字比较，谁多谁少，结果是显而易见的。 3.如果能把土星放在水里，它真的能漂起来吗？ 在广阔的太阳系中有很多星体，但其中只有八个行星被我们归类为行星，尽管冥王星也曾在行星的世界里占有一席之地，被称为第九行星，不过最终由于这颗行星质量体积以及轨道等都不达标，还是被降为了矮行星。在被认可的八个行星中，有四个是在太阳和小行星之间的岩质行星，其余四个是在小行星带与柯伊伯带之间的气态行星，这样特殊自然却巧妙的分布让人有一种“它们是被刻意排列”的感觉。而就在这样的特殊结构中，土星就成了气态行星中的特例，它不同于其他气态行星，原因就是当各种条件都满足的情况下，土星是可以漂浮在水面上的。 在整个太阳系中，土星的个头儿绝对属于营养旺盛的类型，它的大小仅次于木星，可惜空有一个大壳子，质量却无法和木星相提并论，平均密度仅仅是每立方厘米0.7克，由于密度低，土星有了可以漂浮在水面上的资本。把土星放于水中一定不会下沉，但是到底要多大的水面才能容得下这个体积巨大的家伙呢？ 我们都知道土星的直径很长，大约有12万千米，能承载下这么庞大身躯的水面肯定不是一般的江河或湖泊，普通的蓄水池或容器更是想都不要想了。而且，在容得下土星躯体的同时，还要有足够的水量支撑它漂浮。 最基本的是水深问题，起码要没过土星的半径位置，还不能让土星的底部触到水底，如此算来水的深度至少要8万千米那么深，这个深度意味着可以将6个地球合在一起同时淹没掉。想让土星自然漂浮，承载它的容器直径就要大于土星直径的8倍才行，也就是说，这个容器的大小和太阳的大小差不多。这样的容器根本就找不到。即使有这么大的星球，也许早在多年前就变成恒星了吧。 我们试着把这个可以承载土星的容器想象成一个只有水组成的外壳，假设它只是个空心的物体，内部的水要永保恒温，不能结冰。然而，这样的假想首先就忽视了很多客观存在的问题。将这个物体的核心抛出，那这个承载土星的星球所有的质量、压强等数据也会随之改变，再想让土星在它上面漂浮，似乎就又变成了一个难题。就算我们把这些所有的外在因素都忽略掉，只要保证土星可以漂浮也无法证明大功告成。我们不得不去想想起初忽视的问题，就是关于承载方的数据，况且突然漂浮在水面上，土星本身也很可能会遇到大麻烦——土星遇到了水之后，很可能产生变化，突然解体，最终我们看到的可能不会是完整的土星漂浮状，而可能是分层气体以及被承载水池的容器所吸收的液体。 土星的密度确实非常小，可是它的体积太大，想让土星漂浮要有足够大的水域，这个水域首先就无法解决，即便解决了，也不能保证土星可以安然无恙地漂浮。由此可见，想让土星漂浮在水面上，站在假想的角度是可能的，但在现实环境中则是奢望。 4.为什么宇宙中的天体都是圆的？ 古时有句老话，叫天圆地方。中国自古以来都认为天是圆的，地是方的，直至清朝末年，西欧国家撬开中国闭塞的大门之后，国人才普遍对地球是圆的有了新的认知。但其实，早在西方传教士来到中国之前，就有一些关于地球是圆的说法流入中国。比如隋唐时期出土的东罗马金币上就印有圆形地球的图案；再如，在元朝时期，一代枭雄忽必烈接受西域文学家进献的贡品中就带有地球仪。而在科技如此发达的今天，我们可以在一些卫星图片上很清晰地看到圆形的地球。不仅如此，给地球提供温暖的太阳，照亮夜晚的月亮，灿灿发光的星星，我们肉眼所见的几乎所有星体都是圆形的，包括那些我们肉眼所触及不到，隐藏在宇宙深处的一些星体，也都是圆形的。有人不禁会问，为什么宇宙中的星体都是圆形的呢？ 宇宙中的星体，大多数指的都是恒星；恒星都发光发热，且温度极高。比如太阳，我们无法站在太阳上去测量它的温度，但可以根据温度、光的颜色以及光的辨证关系来计算太阳的温度。2000万℃的中心温度和6000℃的表面温度，致使太阳上不存在固体和液体，整个结构都是由气体组成；气体的扩散方向及范围都基本相同，加上万有引力的作用，便形成球体。 说到万有引力，相信大家都知道。《自然科学的数学原理》是由著名物理学家牛顿所著，这本书出版于1687年，而万有引力的概念也是在这本书中出现的。那么该怎么解读它呢？万有引力，就是任意两个物体或粒子之间存在与其质量乘积相关的吸引力。不仅是太阳，大多数的恒星都具有相同的原理。 另外一个致使太阳和其他恒星是圆形的原因——自转。包括太阳在内的恒星，在宇宙中都在不停歇地自转（伽利略发现太阳自转）；加上重力和离心力的作用，自会形成球形。而以这种方式旋转的恒星，我们称之为旋转球体。太阳的自转周期约25天，它会以2千米/秒的速度在赤道处自转，如此神速，想不成为球体都难。 当雨滴从天而降，落在手上，呈现出来的便是一个球状；小孩子吹出来的气泡也是球体；我们赖以生存的地球，一样是一个球体。其实，这些都源于一个基本法则，液体因自身引力缩成球形，也只有缩成球形才能达到内部引力的平衡。宇宙发生大爆za之后，所有的恒星都是温度极高的液体球，在自身引力和重力的作用下形成球体；地球也是如此。加之高速自转，球形便是一个必然形成的形状了。 5.为什么我们看到的星星都是过去的？ 草原是很多人向往的地方，不仅可以策马奔腾，肆意驰骋，还可以在夜晚欣赏到城市里很难看到的满天繁星。我们肉眼所能看见的星星大多数是恒星，它们看上去好像都没有我们小指甲盖儿大，但其实并非如此，宇宙中大多数的恒星远远大于地球，而且大得不是一星半点儿，只是距离的原因，让我们在感官上认为它们很小。那么，既然如此遥远，它们的光芒经过这段距离需要多长时间呢？是不是瞬间即可到达地球呢？是不是可以理解为我们现在看到的都是过去的星星呢？ 针对这个问题，我们可以拿太阳举例子。 地球围绕太阳旋转，有距离近的时候，也就有距离远的时候，最远时的距离是15 210万千米，最近时的距离是14 710万千米。根据最远和最近的距离，我们可以算出平均距离是14 960万千米。日地平均距离如此遥远，那么太阳光到达地面需要多久呢？它又是以什么样的速度到达地球表面的呢？ 我们知道有时间速度和空间速度，那么自然也存在光速。什么是光速？光波和电磁波在真空或是介质中的传播速度被称为光速。在这些不同种类的速度之间，谁是最快的呢？如果我们假定在相同的状态下，比如说，真空状态下，那么毫无疑问，光速是宇宙中速度最快的。 大概有几千年的时间，科学家们都认为光的传播是瞬间的、即刻的，但直到1675年，丹麦著名天文学家奥勒罗默，在巴黎天文台就职时验证出了光速的具体数值。木星和它的卫星称得上是宇宙的时钟，奥勒罗默在制作时间表的时候，发现了木星和它的卫星之间的现实与理论值之间的差额。地球距离木星近时，它的卫星就出现得早；距离远时，就出现得略微晚一些。也就是说，光到达地球是需要时间的，距离近时间就短，距离远时间就长，光速也由此被发现。人们对光速也开始有了认知。1849年，斐索用旋转齿轮法得到了进一步的印证及测算，光速大约为300 000千米/秒。 我们知道了光速，也知道日地平均距离为14 960万千米，那么根据公式t=s/v可以算出，太阳光到达地球的时间约为8分钟。也就是说，我们所看见的太阳光其实是8分钟前放射出来的，所以说，地球此刻看到的太阳，永远都是8分钟以前的。换句话说，此刻，地球上的我们眼中的太阳永远都是过去的太阳，并非当下，此分此秒的太阳。 我们肉眼所能看到的星星，多数都是恒星，恒星有的自己发光，也有一些是不发光的；任意一颗恒星距离我们都很遥远，即便是依靠太阳光反射光芒的恒星，它的光到达地面也是需要时间的，只要知道恒星与地球的距离，再根据光速，便可以计算出时间。 综上，我们可以确定，我们肉眼所看到的星星其实都是过去的，毕竟距离如此遥远，也要让光“飞”一会儿！ 6.有一天，太阳会不会“胖”到爆za？ 人类从出生到死亡是一个不可更改的过个人的宿命。一个正常完整的人生，要经历儿童、少年、青年、中年、老年这些阶段。在这个过程当中，人的身体会不断地成长，成长到一定程度，便开始衰竭，身体的每一个细胞都在弱化，直至最后死亡，生命就此结束。而青年正是一个人在一生当中巅峰的一个阶段。 我们常说，花开花落自有时，这也是一个生命从开始到最后结束的过程，它的绽放就是最鼎盛的时期。仔细想想，地球上的万物貌似皆如此。那么，那个给予我们温暖和光芒的太阳是不是也正在经历这样的过程呢？如果是，当它的生命迎来鼎盛时期，会发生什么状况呢？如此巨大的一个火球会“胖”到爆za吗？ 太阳不是一颗永远不消亡的恒星，它正如人的一生一样，从小到大，从生到死，从鼎盛到衰亡。太阳也有它的寿命，它的终结点大概是100亿年。那么，太阳的一生是一个怎样的过程呢？ 太阳是太阳系的核心，诞生于45.7亿年前，孕育它的“母亲”便是一个坍缩的氢分子云。它是一个巨大而炙热的气球星体，几乎是热等离子与磁场交织而成的完美球体。太阳质量的75%都是氢，25%是氦。它的光和热是以核聚变的形式向外发散的。 太阳经历了几千年才孕育而形成，达到青年阶段。这个阶段相对稳定而漫长，也就是我们现在所处的光照下的阶段。此时的太阳中心温度可达2000万℃，我们地球所感受到的光和热也源于这中心的高温。 万物都有自己的生命阶段，太阳也不例外，至50亿年时太阳便会迎来它的中年期，也就是红巨星阶段。这个阶段，氦核心会因为与引力抗争而发生坍缩，从而产生强大的能量，这个能量不仅仅能提升中心温度，还会使太阳外部高速膨胀，体积会变得空前庞大，亮度极强。 等经历了红巨星阶段，太阳就会进入老年期。这个阶段的太阳犹如一个残喘的老人，它会有周期性的收缩与膨胀。当然，此后太阳就要面临最后一个阶段，那就是临终期。临终期的太阳内部核消耗已尽，完全坍缩。也在此时，太阳内部核心密度会非常高，并且释放出超大能量，这个能量会给太阳的外层换上新衣，一颗全新的太阳也由此诞生，我们也称之为白矮星。 太阳正如人的一生，会经历几个阶段，确实会在特定阶段快速“长胖”、膨胀，但爆za还是不太可能的。 7.没有了太阳，人类真的会被冻死吗？ 2019年的春节档，影院上映了一部中国版的科幻灾难片，叫《流浪地球》。这部电影的评分很高，也是中国第一部真正意义上具有国际水准的科幻类灾难片。 这部电影根据刘慈欣的同名小说改编。故事发生在未来世界，2075年，人类不得已实施了一个“流浪地球”计划，被迫与太阳分离，重新开始地球的新篇章。由于太阳遭到破坏，地球也就跟着遭到毁灭性打击。当时太阳还没有完全消失，但地表温度已经降到零下80℃以下，任何生物已然都不能生存，影片中地表已被冰封，地球成了一个冰球。那么，如果太阳完全消失，地球会是一个怎样的状态呢？其实，在解读这个问题之前，我们首先需要了解太阳是由什么构成的，对于地球而言到底有多么重要，地球与太阳之间是怎样的关系。 太阳充斥着大量的光和热，无论是中心温度还是表面温度都非常高，表面温度大约为6000℃，而中心温度竟高达2000万℃。温度高只是其中的一个特点，它的面积之大也令人瞠目结舌。据科学家推算，太阳的半径大概是696 000千米，相当于130万个地球那么大。太阳位于太阳系的中心位置，在太阳系中，地球围绕着太阳转，月球围绕着地球转。正是因为地球围绕太阳旋转，所以有了白天与黑夜。也就是说，地球上的光源于太阳，没有了太阳，地球就没有了光明。但是有人提出了疑问：即使没有了太阳，可还有月球，或者是其他的星球啊！不过，月球本身是一个不发光的星球，它的光芒源于太阳光的反射！至于其他的星球，即便是自带光芒，但由于距离地球太远，夜幕降临时，我们只能在天空中看到一些星星点点，这并不能满足地球对光的需求。 众所周知，水和空气是万物生存必不可少的条件，而空气中的氧气又是人类赖以生存的根本。氧气又源于植物的光合作用，也就是说，植物也需要太阳的光芒。那么，没有了光，就不存在光合作用，没有了光合作用，也便没有了氧气，地球上的生灵没有氧气，都会窒息而死。因此，没有了太阳，地球的生命也就不复存在。 太阳给予地球光，同时也带给地球热量。在《流浪地球》中，小主人公的爷爷就是在脱下防冻服的瞬间被冻死的。没有了太阳的温暖，地球的表面温度可降低到与月球夜晚的温度差不多的程度，大概是零下183℃，在这样的低温下，即使是南极北极耐寒的生物也无法生存；此时地球会成为一个冰球，一个没有生命的冰球。 8.没有了月球，大海是不是就没有“浪”了？ 在《望月怀远》里，张九龄写下这样一句广为流传的诗句：“海上生明月，天涯共此时。”我们常常用这句古诗词来寄托情感，但这当中也蕴含着物理现象。人们总是喜欢看潮起潮落，望日出月起，来怀念故人。无论是在古时，还是现在，观月听海仿佛已经成了人们一生中必不可少的一件事了，而月亮与大海仿佛也被紧密地联系在一起，分不开，拆不散。如果大海没有了月亮的陪伴，会怎么样呢？会孤单到再也掀不起涟漪吗？ 大海的“涟漪”其实就是潮汐。何为潮汐？潮汐是沿海地带的一种自然现象，它是海面垂直方向涨落的体现形式。中国古代很多书籍都有关于潮汐的记载，比如《颜氏家训·归心》中所写：“潮汐去还，谁所节度？” 有人曾认为潮汐是大风刮出来的，这是一种错误的想法。其实，中国古书中对于潮汐的产生早就有所阐述：“涛之起也，随月升衰。”这两句出自《论衡》，这本书由王充（东汉时期）所著，意思是说潮起潮落受月亮的圆缺所影响。唐朝著名天文学家窦叔蒙在他的《海涛志》当中，明确记载了潮汐形成与月亮之间的紧密联系，并且指出潮汐在时间上出现的规律性。这是中国最早对于潮汐产生原因的相关记载和历史依据。牛顿发现了万有引力以后，拉普拉斯用数学的方式证明了月亮与潮汐的关系，不仅如此，潮汐的发生与太阳也有关系。 月球对地球上的海水是有吸引力的，而这种吸引力是在万有引力的作用下形成的，月球对海水的这种吸引力称为引潮力。地球是圆形的，月球也是圆形的，月球围绕着地球转，而地球的各个部分距离月球的远近是不一样的，因此地球上的海水距离月球的远近就不同，引潮力就会有差异。当地球上的海水正向面对月亮时，海水的引潮力就会变大，反之，引潮力就会变小。离心力变大，而海水又受离心力及天体本身运动的影响，朝着背对着月球的方向前进，地球不同地区的海水所承受的引潮力会不断地发生变化，由此海水涨落，潮汐形成。月球环绕地球旋转，背对着地球时会使海水产生潮汐，面对着地球时会再一次发生潮汐，也就是旋转过程中会发生两次潮汐。潮汐的时间是很有规律的，它的周期与地球自转周期相同，也就是24小时48分。 众所周知，钱塘江大潮，是天下奇观，它的形成就不仅仅是月球的功劳，也有太阳的贡献。我们都知道，钱塘江大潮会出现在每年的秋分，为什么是这个时候呢？当太阳、地球、月亮处在一条直线上的时候，月亮对地球和太阳对地球的引潮力会合二为一，也就是引潮力最大的时候。此时，正值秋分，钱塘江大潮的奇观也由此而来。 尽管太阳的引潮力很小，但依然会荡起“涟漪”，如果真的没有了月球，我们势必会失去钱塘江大潮这样的天下奇观。但这并不是说没有了月球就没有了潮汐，只是没有了大的潮汐而已，大海依然会有“浪”，只是“浪”会小一些。 ★有营养的冷门知识大集合，从冷知识看世界。习以为常但很神奇的硬核科学，打开知识海洋里的有趣灵魂！ ★冷知识到底有多冷？99%的人不知道，1%的人正在想办法知道！涉及自然科学、人文历史、社会生活、古今中外等方方面面，从天马行空般的疑问到值得讨论的学术问题应有尽有。 ★超好玩的百科知识，让你更博学，更有趣。网罗各种冷门知识，奇趣话题，让你解锁新技能，快速涨知识！ ★让你备感新鲜好玩，既增长见识，又开阔视野，兼具益智、解颐之功效。引发强烈求知欲，然后给出科学的答案。★知识没有边界，冷知识探索永不止步。入情入理的解释、绘声绘色的描述，让人恍然大悟，受益无穷。