自然灾害博客

一个会讲故事的老师，用Right 和Why 带领我们的好奇心走上太空，观察地球。--写给赵丰。 赵丰老师在NASA工作多年，现在国立中央大学担任地空学院院长。每年他都被邀请到中科院研究生院开一门叫《卫星看地球》的课程，报的人很多，而且他每年都被评为最受欢迎的老师。我有幸去听过，他知识渊博，善于思考，善于启发，幽默风趣，敬业非常（有一次喉咙痛得讲不出话就打字和我们交流），他是我见过的最好的老师。此时此刻，嫦娥一号正奔向月球，看直播激动ing，我把他上课提到的一些非常有意思的问题贴上来，来纪念这个伟大的时刻。问题看不懂没关系，重要的是我们要学会思考，学会提问。 1 你看照片，是真是假？ 2 为什么是假的？ 太圆了；颜色不对；背景不像； 3 地球为什么是圆的？ 高处总会被吸下去。 4 地球的扁率为什么是1/300？ 离心力/重力 5 为什么重力9.8m/s2？ 万有引力公式计算的。 GMm/r2=mg 6 r怎么求？ 现代人用卫星。古人怎么求？ 利用相似原理，测量竹竿在地面的投影和两点的距离来估计地球半径，精度有90%多。 7 G怎么求？ 卡文迪许实验。 8 M怎么求？ 利用g G r求。 9 g怎么求？ 伽利略自由落体运动；斜面运动；摆。 10 如果离心力=万有引力，是不是可以绕地球旋转了？Right? yes. 11 旋转的时间，速度？ t=90-100s，v=7-8km/s（20倍音速），一天绕地球10多圈。 12 多大的速度离开地球？ 约11km/s 13 不同的发射速度，不同的运动，抛物线 双曲线 椭圆， Right？ yes，椭圆说明能量不足以摆脱引力，双曲线有一条渐近线，说明力量太大，跑掉了（至今有3个卫星跑掉了）；抛物线说明被吸引回来了。 14 为什么在1958年成立NASA？ 苏联1957年发射成功 15 火箭的原理是什么？ 动量守恒。 16 为什么在赤道发射？ 省力。 17 为什么在海边发射？ 安全 18 绕地球一圈的速度？ 大约4万km，8万里。（坐地日行八万里） 19 LEO MEO GEO到底是什么？低轨，高轨和同步卫星 20 为什么要同步？ 观察一个地方，通讯传输。 21 同步卫星的高度？ 6个地球半径。同步卫星的纬度？ 于赤道平行，零度倾斜角。 22 发射同步卫星的难度很大？ 难度超过发射卫星到月球，月球距离地球60个半径，只要能量足够

图 南加州地区的山林大火 （来自NASA） 　　百年罕见的干旱加上突如其来的大风，终于酿成了美国加州南部历史上罕见的山林大火。 目前有多处山林大火肆虐，火灾已造成至少１人死亡，８人受伤，其中包括４名消防队员。大火已迫使当地２５万人紧急疏散。加州州长施瓦辛格22日宣布当地７个县进入紧急状态。

图1 这是日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）和日本放送协会（NHK）在探月卫星"月亮女神"上成功拍摄到了高清晰的地球影像，拍摄距离地球约11万公里。 2007年9月14日日本发射探月卫星"月亮女神"，目前状态正常。 2007年10月5日，"月亮女神"成功进入月球轨道，并预计在12月中旬正式开展探测活动。 日本的月亮女神"辉夜姬" 　　"月亮女神"是日本绕月探测卫星英文名称的意译。它在日本还有一个昵称--"辉夜"。这个名字取自"辉夜姬"，她是日本家喻户晓的民间传说中美丽的月亮公主。 　　"辉夜姬"是日本古老传说《竹取物语》中的主人公，是在月亮上诞生，尔后落入凡间的美貌女孩。传说中，一位伐竹子的老翁在竹子芯里发现了一个可爱女孩，便把她带回家去抚养。3个月后女孩就长成妙龄少女，美貌举世无双，取名"辉夜姬"。 　　世间的男子都梦想让"辉夜姬"做妻子，许多公子王孙终日在老翁家周围徘徊。"辉夜姬"提出嫁给能找到她喜爱但却难以获得的宝物的人，使求婚者都没能如愿。最后登场的皇帝想凭借权势强娶"辉夜姬"也以失败告终。"辉夜姬"在中秋之夜迎来月宫使者，回到她本该属于的月球。 　　有一篇 文章 从文化的角度写中国、美国、日本、印度、俄罗斯为自己的探月卫星取名背后的文化传统，很有意思。 图2 11月7日，日本公开"月亮女神"卫星拍摄的月球表面照片。这是首次传回地球的照片。而整个摄影工作于上月31日就开始进行，摄像机从约100公里的高度对月亮分两次进行了拍摄。据悉今后"月亮女神"还将拍摄地球从月球"地平线"升起的"地出"景观。图片来源：JAXA/NHK

特殊性：我国第一个月球探测卫星。 体重：2吨多，2350千克 寿命：一年工作期。执行任务后将不再返回地球。 长度：18米，两个房子的长度 任务：1，月球表面三维影像探测；2，月表化学元素与物质探测；3，月壤厚度探测；4，地月空间环境探测。 搭载歌曲：30首播放歌曲 例如　《谁不说俺家乡好》《爱我中华》《歌唱祖国》。到时要广播，但不提供mp3下载。 运行方式：月球极地轨道，能把月球的每个角落都拍下来。 三部曲：发射嫦娥是第一步，第二步是通过载人航天飞船把人送上去；第三步是走进太空阶段，实现人类登陆其它星球的计划。 更多请参考： 百度百科

　　月球距离地球远不止十万八千里（38万公里），怎么可能用月球研究地球气候？ 　　全球气候变化是由地球从太阳得到的能量和自身放出的能量不平衡引起的。不了解气候系统的输入和输出情况，即所谓的能量收支，也就无从梳理出自然和人为因素在其中所起的相对作用，从而也就无法预测未来的气候。密执安大学地球物理学家HuangShao-Peng指出，利用现有的地基和天基技术来探测能量收支变化是很难的。幸运的是，执行"阿波罗"15登月任务的宇航员（他们恰好都是密执安大学校友）在月面上留下的仪器无意之间开展了正好合乎这方面要求的测量工作。 　　"阿波罗"15任务原计划向月壤下钻两个约3米深的孔洞，并把专门设计的探测装置塞到洞中。此举主要是要了解温度如何随深度而变化，以便计算月球自内向外的热流。但在月球上粉尘状的月壤上钻孔的难度大大超出了原来的设想。宇航员们到头来钻出的深度却只有想达到的深度的一半多一点。把探测装置塞入洞中后，本来想用于测定亚表面温度的几只温度计却只能测到表面温度。也正是由于这一原因，美国航空航天局才得到了41个月的月面温度记录数据。 　　HuangShao-Peng最初对月球钻孔测量数据产生兴趣是因为他和他的同事享利·波拉克一直在利用地球上的钻孔测量数据来复现地球表面的温度变化情况。他觉得他们有可能利用为那个项目开发的技术来复现月面的温度变化。但在研究了上面的月球数据后，他意识到这有可能为地球气候变化研究提供宝贵的信息。 　　在"阿波罗"15飞船登陆的月球正面，表面温度是由白天的太阳辐射和夜晚从地球辐射出去的能量决定的。HuangShao-Peng的研究表明，由于一种放大效应的存在，来自地球即便很微弱的辐射也会在月壤内带来可测量到的温度变化。他随后又再次对数据进行了研究，发现月面白天和夜间的温度变化有截然不同的特点。他由此发现了1972年年中到1975年年底月面夜间温度升高的趋势，而这正好与同期发生的地球全球变暗现象（原因是陆面光照普遍减少）相符（同期的广泛地基辐射记录数据表明，由于不能很好解释的原因，当时到达地面的太阳辐射显著减少）。 　　HuangShao-Peng的研究说明， 地球气候系统能量收支的信号可在月球上探测到 ，可有助于监测和预报气候变化。他说，由于这一点和其它原因，月球是建设一个观测系

图1 2006年南极上空曾出现的臭氧洞面积很大，是1998年以来情况最糟糕的一年。(图片来源： NASA ) 图2 2002年南极上空的臭氧层空洞面积明显比较小，但是小并不意味着臭氧层在恢复，2006年情况就很糟糕。 　　气象组织在2007年10月17日表示，今年的南极臭氧空洞在面积和深度上相对较大，但是这并不意味着臭氧层在恢复。因为臭氧层受冬季平流层温度影响，温度低会加速臭氧层的消耗，而2007年平流层的温度不像往年那么低。 　　自1998年以来，只有2002年和2004年的南极臭氧空洞小于2007年的臭氧空洞。南极上空平流层中的臭氧耗减气体数量在2000年达到最多，此后以每年1%的速度减少。2006年南极上空臭氧空洞是有记录以来最糟糕的状态。 　　但是，目前南极平流层仍含有足以毁掉全部臭氧的氯和溴，因此预计今后十年至二十年中，南极臭氧空洞的情况仍有可能恶化；不过每年具体的情况将因平流层的气象状况不同而出现差异。 臭氧层作用 ：地球生物的"保护伞"，能够有效地保护地球大多数生物免受太阳紫外线辐射。紫外线辐射与皮肤癌﹑白内障和人体免疫功能破坏有关。有些作物和海洋生物也会受其不利影响。

　　10月11日，由陈颙院士和史培军校长主编的《自然灾害》教材在民政部举行首发式，到会的除了教材编写组人员外，还有民政部副部长李立国，北京师范大学出版社的社长杨耕，民政部救灾救济司司长王振耀，科学网、人民网、新华网和光明日报等各界人士。 　　陈颙教授是中国科学院院士、国家减灾委专家委员会委员，多年来一直从事地震学研究，已经多年连续在中科院研究生院开课《新闻中的自然灾害》，广受好评。史培军教授是北京师范大学校长，多年从事减灾教育与研究。他们俩的合作为本书的科学性、趣味性奠定了非常好的开局，全书图文并茂，一扫教科书陈旧的八股形式，看一张图，就能了解很多地球类的知识，为懒人忙人看书提供了最好的阅读方式。 　　一本书，最难的就是深入浅出，写书人最容易犯的毛病就是浅入深处，这是杨耕社长在会上讲的话。而本书始终用一条主线--"能量"贯穿始终，提纲挈领，不像一些书因为作者太多，线索不明，导致内容七零八碎，因此，本书能够系统并深入浅出地论述了地震、海啸、火山、洪水等自然灾害形成的过程、造成的影响以及减灾措施，不仅适合大学各专业的学生学习，也适用于与减灾事业相关的各级管理工作者学习和参考，只要对地球科学感兴趣的人，都可以从书上找到耳目一新的感觉，因为全书会带你用另外一种方式来理解地球。 　　在社会风气日益崇尚投入产出比的情形下，一位忙碌的大科学家，却花了整整3年时间写一本科普类教科书，实在有些让人想不通。"遗憾的是，目前国内的大学本科生教育还没有系统性地开设这方面的课程，也没有相关的高质量的教科书。希望我们的努力能够给大家打下关于自然灾害综合性知识的基础，激发从事减灾研究的兴趣。"在该书首发式上，陈颙院士感慨地说。就是因为本着为社会做点贡献的原则，陈院士为写书视力从1.2下降到0.7，精神难能可贵，多么希望现在有学问的大家能像陈院士一样，给社会多一点精神的食粮！但是我想写书毕竟是一件愉快的事，有时候半夜突然有灵感就得突然爬起来捕捉灵感，那种感觉肯定很好，特别是在新书发布会上，努力终成正果，何有不喜之理。 Technorati : 史培军 , 教材 , 自然灾害 , 陈颙 Del.icio.us : 史培军 , 教材 , 自然灾害 , 陈颙

　　虽然是奇思妙想，但里面的原理都是一样的，就是提高地球对太阳的反射率，减少二氧化碳含量。地球需要这样的思想。 　　 1.给地球加遮阳伞 　　目前，地球大约能将30%的太阳光线反射回太空，其余的则全部吸收。如果能够适当提高地球的反射率，就很容易抵消温室气体造成的地球升温，地球也就能够因此冷却下来。 　　美国亚利桑那州立大学著名天文学家罗杰·安吉尔提出，可以在地球轨道上安装一把由小片镜子组成的巨大遮阳伞，将太阳光线反射回太空。他通过计算认为，这把遮阳伞可能需要数以万计的小镜子，每块小镜子大约0.6米宽，非常薄，重量相当于一只蝴蝶的体重。 给地球打伞 　　 2.帮助地球调整轨道 　　美国行星科学家科瑞坎斯凯提出，利用重力加速度的原理，让小行星或适宜的彗星从地球身边通过，帮助地球调整自己的轨道，将日地距离从目前的1488万公里调整到距离太阳2.24亿万公里更为凉爽的运行轨道上。 　　但是，这一想法的隐患也是巨大的，除了干扰目前太阳系的行星轨道引发的混乱之外，如果重力拖曳加快了地球自转，则地球自转一个昼夜不是24小时而可能会缩短到几个小时。 　　 3.人造"火山" 　　人造"火山"是1995年诺贝尔化学奖获得者保罗·克鲁岑等科学家的力挺方案。他们建议，用喷气式发动机、大炮或气球等各种手段将硫酸盐加入大气，为全球降温。这种想法看似荒诞，实有现实基础。美国地球物理联合会报告说，1991年6月菲律宾皮纳图博火山爆发后，弥漫在大气同温层中的硫酸薄雾使全球气温下降。因为2500万吨含大量硫化物的火山灰喷入大气层后，与水蒸气反应形成硫酸微滴，这些微滴对太阳光线的反射作用使地球表面受到的阳光照射量减少 2％。 　　美国全国大气研究中心近6个月来一直在用计算机测算人造"火山"的效果。中心研究人员汤姆·威格利说，这种做法能降温，而造成的硫污染并不严重。 皮纳托博火山喷发的灰尘直通云霄。 　　 4.给大海"补铁" 　　海洋每年自然吸收的大气中的二氧化碳气体高达180亿吨，这就给研究人员提供了极大的想象空间。加利福尼亚州的海洋生物学家约翰·马丁认为，利用海洋浮游生物的光合作用吸收二氧化碳效果肯定不错，但是需要不断给海洋"补铁"。 　　铁能刺激浮游生物加强光合作用，使浮

图 从月球南极看月球的地质图，很像凡高的抽象画，数据来自Lunar Consortium Data。其实自然界的很多东西是艺术家的创造来源，例如分形的图片可应用于服装设计。 今天从 陨石网 上看到太空地质学的介绍，登录到 USGS 才发现这个团队只不过由80个人组成，包括科学家、制图人员、计算机专家、行政人员、学生、包工头和一些志愿者。他们专注于探索太空，绘制太阳系地图，主要的任务是绘图、研究行星际地质过程、遥感和监测，科学分析。这是一个非常有意义的领域，感慨美国人永不停息的创新和探索精神。希望这80个人能在未来给我们展示这些太阳系的邻居们的面貌，希望人类早日突破太阳系。