自然现象中的物理知识

物理与生活第三讲

————自然现象中的物理知识

一、露、霜、雾、云、雨和雪是怎样形成的

在夜间，地面上的草、木、石块等物体由于向外辐射热量，它们的温度要降低，当温度降至露点时，地面物体附近空气中的水蒸气便达到饱和。若露点高于0摄氏度，水蒸气可在地面物体的表面上凝结成小水滴，这就是露。若露点低于0摄氏度，水蒸气则要在地面物体的表面上直接凝结成小冰粒，这即是霜。

如果在夜间不仅地面上物体的温度降到了露点以下，而且地面以上稍远处的空气温度也降到了露点，那么空气中的水蒸气将以尘埃为核心凝结成细小的水滴，这便是雾。

当高空中空气的温度降到露点以下，若露点高于0度，空气中的水蒸气在尘埃上凝结成细小的水滴便是云，而凝结成较大的水滴即是雨。若露点低于0度，则空气中的水蒸气将在尘埃上直接凝结成雪。

由此可知，露、霜和雾都不是从天而降的，而是地面附近空气中的水蒸气达到饱和直接凝结而成的。只有雪和雨才是从天而降的，即是高空中空气里的水蒸气达到饱和时凝结而成。

二、噪声的作用

噪声一向为人们所厌恶。但是，随着现代科学技术的发展，人们也能利用噪声造福人类。

1. 噪声除草

科学家发现，不同的植物对不同的噪声敏感程度不一样。根据这个道理，人们制造出噪声除草器。这种噪声除草器发出的噪声能使杂草的种子提前萌发，这样就可以在作物生长之前用药物除掉杂草，用"欲擒故纵"的妙策，保证作物的顺利生长。

2. 噪声诊病

美妙、悦耳的音乐能治病，这已为大家所熟知。但噪声怎么能用于诊病呢？最近，科学家制成一种激光听力诊断装置，它由光源、噪声发生器和电脑测试器三部分组成。使用时，它先由微型噪声发生器产生微弱短促的噪声，振动耳膜，然后微型电脑就会根据回声，把耳膜功能的数据显示出来，供医生诊断。它测试迅速，不会损伤耳膜，没有痛感，特别适合儿童使用。此外，还可以用噪声测温法来探测人体的病灶。

3. 有源消声

通常所采用的三种降噪的措施，即在声源处降噪、在传播过程中降噪及在人耳处降噪，都是消极被动的。为了积极主动地消除噪声，人们发明了"有源消声"这一技术。它的原理是：所有的声音都由一定的频谱组成，如果可以找到一种声音，其频谱与所要消除的噪声完全一样，只是相位刚好相反（相差180°），就可以将这噪声完全抵消掉。关键就在于如何得到那抵消噪声的声音。实际采用的办法是：从噪声源本身着手，设法通过电子线路将原噪声的相位倒过来。由此看来，有源消声这一技术实际上是"以毒攻毒"。

三、夜晚的天空为什么是黑的

夜晚的天空为什么是黑的？这是经典宇宙学中的一个著名的问题。

自古以来，人们就不断地对宇宙进行种种猜测。古代的人们曾经认为星星是镶嵌在一个透明球面上的。中国最古老的宇宙结构学说盖天说的基本观点是天圆地方。托勒政的地心宇宙体系和哥白尼的日心地动宇宙体系中都包括恒星天球的内容。中世纪的思想家尼古拉认为宇宙是无限的。牛顿把空间和时间的无限性作为他的理论的基本原理。他还推断：星星的数目必定是无限的，而且相当均匀地分布在空间。观测上，英国著名的天文学家威廉 赫歇耳和约翰 赫歇耳父子宣布,至少某些可观测星云是与银河系具有相同尺度和结构的由分立的恒星组成的系统。这些星系居于整个宇宙之中。

19世纪天文学家普遍认为可观测宇宙必须是静态、无限的和均匀的。而对静态、无限、均匀的宇宙的一个著名反对意见即夜黑问题，也称奥伯斯佯谬。这个佯谬是说, 若恒星发出的光不变且都相同，而空间又是欧几里得的（平直的），则在此种宇宙中整个天空的亮度看起来是均匀的，且与太阳一般亮。

因为无论从哪一个方向观看天空，视线都会碰到一个星星。这一点可以用一个简单的