小学语文【百科探秘】之航空航天（2024年第6期）书签版

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诗词中的天文学 　　　——夜长耿耿添漏壶 44 回响（四） 38 遇到雷电怎么办？ 版权声明 来稿凡经本刊采用，如无电子版、有声版方 面的特殊说明，即视为投稿者同意授权本刊及本 刊合作媒体进行信息网络传播发行。本刊支付的 稿费包括上述使用方式的稿费。本刊拥有改编、 出版已刊发作品的权利，作者向本刊投稿即视为 同意以上约定，若有异议请事先说明，以便本刊 酌情处理。本刊作品版权归新蕾出版社（天津）有 限公司所有，未经许可，不得转载、摘编。 因部分图文作者联系方式不详，请见刊后速 与我社联系，以便寄奉稿酬。 投稿须知 本刊各栏目欢迎读者投稿， 来稿不退，敬请作者自留底稿，一 个月内如未收到采用通知，稿件请 自行处理。作者须保证作品的原 创性、科学性和知识准确性，不 得抄袭、剽窃，切勿一稿多投。 ●中国航空学会单位会员 ●中国科普作家协会单位会员 ●中国科普期刊研究会单位会员 B-1B“枪骑兵”远程轰炸机 4台国产涡桨发动机 低空投水灭火 浮筒 浮筒 前三点可收放式起落架 双曲面流线 型结构 浮力较大 的机身 文、图/彭柳蓉工作室 可以在水上起飞和降落的飞机叫水上飞 机。可以在陆上起飞和降落的水上飞机就叫作 水陆两栖飞机。 4 特别策划 载客量大，可同时容纳50人 拥有海洋环境耐腐蚀技术，能在深 2.5 米的水域起降， 20 秒内能汲水12吨 世界上最大的水陆两栖飞机——AG600 “鲲龙”AG600 水陆两栖飞机是首款中国自主研制的大型水陆两栖飞机，机长 37 米、翼展 38.8 米、最大起飞重量 53.5 吨，最大航程 4500 千米，其体形相当于一架波音 737。 AG600 具有装载量大、航程远、可超低空飞行、性能好等诸多优点，可用于火情监测、森林灭火、 海难搜索和救援、海洋权益维护、海洋环境监测和保护等。此外，它在海洋监测、海关缉私、环境 和资源监测、航空运输、航空游览观光和私人公务等方面也具有十分广阔的应用前景。 5 第一架水上飞机 1905 年 7 月 18 日 , 法 国 年 轻的建筑师加布里埃尔 • 瓦赞 (1880—1973) 驾驶着一架水上滑翔 机在塞纳河上进行了拖曳试验。法 国青年法布尔 (1882—1984) 在目击 瓦赞的试验之后 , 就开始研制浮筒式 水上飞机。 1910 年 3 月 28 日 , 法 布 尔 设 计 的鸭式水上飞机在他的家乡——马塞附近马尔提格港的海面上起飞成功。这就是世界上第一架 水上飞机。 寇蒂斯水上飞机 真正实用的水上飞机是由美国人格伦•寇蒂斯 (1878—1930) 首先研制的。他是世界上第一 位驾驶水上飞机实现水面起飞并安全降落的人。他自制的飞机开了从舰上起飞和在舰上降落的 先河，并创造了多项世界纪录。寇蒂斯推出和改进了多款飞机，推动了航空事业的发展。 6 “蝙蝠船”型水陆两栖飞机 “蝙蝠船”型水陆两栖飞机机身腹 部采用 V 形剖面 , 并设有断阶和水舵。 这样既可以减小飞机起飞离水时的阻 力 , 又便于在水上滑行。它的发动机和 推进式螺旋桨安装在机身上面很高的位 置 , 这是为了防止海水喷溅损坏螺旋桨 和腐蚀发动机。“蝙蝠船”型水陆两栖 飞机还装有可收放的起落架 , 是世界上 第一种实用的水陆两栖飞机。 曾经的巨无霸——Do.X型水上飞机 德国道尼尔公司在 20 世纪 20 年代末研制的 Do.X 是当时世界上最大的水上飞机，最大速度 达到 224 千米 / 小时。1929 年 10 月，它创造了一项载客 169 人飞行的世界纪录，这一纪录保持 了 20 多年。 7 CL-215水陆两栖飞机 20 世纪 60 年代，加拿大研制的 CL-215 水陆两栖飞机在灭火方面有突出的表现。它只要在水 面上掠过 , 就可将容积为 6132 升的水箱吸满 , 然后爬升到 15 米的高度飞往灾区，整个过程只需要 10 秒钟。 1983 年在南斯拉夫 , 一架 CL-215 曾经创造了一天投水 225 次 , 总投水量 1227450 升的纪录。 目前世界上有很多国家都在使用这款飞机。 A-40“信天翁”水陆两栖飞机 作为世界上曾经最大的水陆两栖飞机，A-40“信天翁”拥有 148 项世界纪录。 它的飞行时速达 800 千米，最大起飞重量达 90 吨，最远航程有 5500 千米。 8 BE-103水陆两栖飞机 BE-103 是国际上主流的水陆 两栖飞机。这种飞机可以在一定 条件下从非柏油跑道起飞，或者 在水深超过 1.25 米、浪高达 0.4 米的内陆水域或海面起降，在自 然灾害紧急救援、海上救援打捞、 航空护林防火、空中游览观光、 短途客货运输等方面都具有广泛 的应用价值。 “新明和”US-2水上飞机 “新明和”US-2 水上飞机可飞到 9000 米以上的高空，不但能够在恶劣天气条件下执行搜救 任务，还能够执行海上巡逻和反潜等作战任务。它加装了压力机舱系统，成为世界上第一种装有 增压舱的大型水上飞机。 9 这个世界本没有路，走的人多了，也就成了路。人类对航空航天的探索不仅存在于现实中， 也存在于想象中——现有的科学技术与天马行空的想象相结合，便成就了经典的科幻作品。 动画片《太空堡垒》中让人热血沸腾的变形战斗机 VF-0，让我们初步了解了变后掠翼机型。 本期我们试着改进方法，折叠出稳定性更高、细节更丰富、可玩性更强的进阶版 VF-1 纸飞机。 跟 VF-0 相比，VF-1 有哪些改进呢？首先，VF-1 拥有腹鳍结构。这更接近飞机的原始设计， 增加了战斗机在大迎角飞行时的稳定性。通过反向多次折叠，VF-1 的垂直尾翼外观和动画片中 的高度相似，两台发动机之间的距离较宽，这样的发动机布局更加合理，使配重更精确。通过 多次折叠，VF-1 纸飞机驾驶舱的正面和侧面看起来更加立体。另外，动画片中的 VF-1 有一架子 弹“永远”打不完的机枪，变成人形时，能将机枪握在手上；变成飞机时，能将机枪挂在机腹下。 这架机枪刚好可以和我们手持飞机的地方结合起来。最后的改进在变后掠翼的机构上：VF-0 在 变后掠翼时，角度不能完全锁定，这次我们加上了特殊的机构，凭借它，VF-1 的机翼能更好地 在不同角度下切换，也能让飞行操作更加稳定，能从容应对不同的飞行姿态。 下面就让我们继续探索一张纸的极限，动手制作 VF-1 纸飞机吧！ 文、图 / 程　峰　程彦逍 10 航空博物馆 图例说明： 点线为隐藏轮廓线 虚线请按图示方向折 点划线需要反向折 双实线为裁剪线 准备一张纸，A4 大小 90 克以上，A5 大小 80 克， 也可以将附录的图纸打印 或者复印出来。首先沿虚 线对折。 对折的中心线靠下放 置，在上边剪一个 7 字形， 在后面再剪一个 1 字形。 将纸展开后，有图案 的一面朝上。沿虚线折入 尾翼。 将左上角沿虚线折。 沿双实线剪出尾部。 沿虚线再次折出尾翼。 另一侧对称折。 可以两边对齐剪，也可 以在飞机左右两侧分开剪。 沿中线再次对折。此时 尾翼的结构会夹在中间。 继续沿虚线折。折过来 的边和中心线重合。 11 另一侧对称折。 沿虚线折出飞机的驾 驶舱。 另一侧对称折。这个小 梯形可以增强机身强度。 沿虚线折出垂直尾翼。 另一侧对称处理。 沿双实线修剪进气道。这 里纸张较厚，可以将飞机的左 右两侧分开剪。 另一侧对称折。 沿虚线折出机身。注意尾 部折痕刚好和中心线相交。 沿虚线折出机身外侧。 注意圆圈中的双实线 也要剪开，不要遗漏。 沿虚线将梯形的区域 向下方折。 另一侧对称折。 另一侧对称折。折叠 需要时时注意两边对称！ 12 沿虚线折出机翼。 沿双实线剪出发动机 侧面。此时，腹鳍也完成了。 向 下 折 出 发 动 机 侧 面。另一侧对称折。 沿虚线向上折出机翼。 另一侧对称折。注意避开 尾翼，这里尾翼不用折。 沿双实线修剪机翼，注意 两边对称。 沿虚线向下折机翼。 另一侧对称折。 折好后打开机翼。 剪好后再次复原机身 侧面。 另一侧对称折。 飞机主体已基本完成。 展开后可以先试飞一下。 13 在机翼根部折线的两侧 各剪一刀。 将上部的长方形复原。 沿双实线剪出各舵面。 折好后将舵面归位。 沿虚线折出一个长方形。 沿着舵面根部的单实线折。 复原机翼的折痕。 机翼根部呈现 Z 形折痕。 另一侧对称折。未来 这个机构可以帮助固定 机翼。 折好后反向也折一次。 将机翼往下折，最后 再压一下。 按立体图展开，VF-1 纸飞机便大功告成。此时 机翼根部和之前的 VF-0 一样也呈现出 Z 形折痕。 接下来的 VF-1 飞行体验，是《太空堡垒》VF 系列 变形飞机玩具所不具备的飞行之旅呢。 手持机身下方，也就是 VF-1 机枪的位置—— 如果考虑实际口径，称之为机炮更恰当。 14 手持飞机处 首先，我们来进行下机翼在最小后掠角状态下 的飞行。调整左右机翼，使其对称且微微往上翘。 试着往前飞一下，然后根据实际情况通过方向舵来 调整方向，尽量让飞机沿直线飞行。 VF-1 比 VF-0 多了腹鳍结构，因此 VF-1 更适合 做大迎角机动。向上翻副翼，VF-1 便能顺利向上爬升。 我们还可以手掌向上，右手拇指和食指捏着 VF-1，让飞机腹部朝向自己，飞机的头部向上，保 持手臂的上臂不动，通过摆动前臂将纸飞机向上甩 出。此时，VF-1 能迅速向上爬升，并在最高点翻个 筋斗又飞下来。调试好的话，可以让飞出去的 VF-1 翻个筋斗后又飞到你身边。这种筋斗飞行在室内也 可以开展。 接下来，让我们试一下高速飞行。将机翼调整 至最大后掠角，将机翼根部的小长条向下翻约 30 度， 这时机翼就被锁定在最大后掠角的状态。向前掷纸 飞机，你会发现 VF-1 的速度瞬间就提高了。机翼向 后会导致机翼的升力中心也向后移，我们可以向上 调副翼，让 VF-1 保持高度高速向前飞去。调试的时 候，如果遇到纸飞机在旋转中向前，我们可以检查 左右机翼是否对称，另外也可以结合之前学到的知 识，调整副翼，让纸飞机再次平稳飞行。 筋斗飞行。 下翻机翼根部长条形机构，锁定机翼最大后掠角 上调副翼，让飞机向上爬升。 15 最后，该准备降落了。将机翼调回到最小 后掠角的状态，放下内侧襟副翼，上调副翼。 这时如果用力掷出纸飞机，你会明显感觉到速 度不快，因为此时飞机遇到的阻力比机翼呈最 大后掠角时大了不少。保持机翼的状态，我们 尝试轻轻地往前掷出纸飞机，VF-1 便能以一个 平稳的姿态不紧不慢地往下滑去，最终在地面 滑行一段距离后停下来。 根据动画片《太空堡垒》设计出来的 VF-1 纸飞机，虽然颇具科幻色彩，但机翼、垂尾、 腹鳍等结构一应俱全。经过我们试飞体验，它 能完成一系列飞行动作，飞行性能还真不差。 好的科幻作品也符合科学原理，我们可以调用 知识储备大胆去设计、创作，没准儿某一天它 们就实现了呢！ 祝大家飞行愉快，下期见！ VF-1 纸飞机立体结构图 驾驶舱 翼盒 航行灯 减速板 内侧襟副翼 垂直尾翼 方向舵 发动机喷管 机翼不同后掠角度的对比。 放下内侧襟副翼，准备降落。 外侧升降副翼着陆灯机枪发动机进气道弹射座椅雷达 16 VF-1 纸飞机图纸 图例说明： 虚线请按图示方向折 点划线需要反向折 双实线为裁剪线 本纸飞机图纸经作者授权供《百科探秘》杂志使用， 未经作者授权，严禁用于其他商业用途。 17 电视上正在播放国际新闻，显示着每年全 球各地因为糟糕天气引发的飓风、暴雨、洪涝 和干旱等灾害事件层出不穷，给世界人民的生 命财产安全造成了巨大的损失。小天边看新 闻，边两手托腮陷入了沉思。过了一会儿，他 转头问道：“爸爸，现在科技这么发达了，难 道还是没有办法来降低恶劣天气对我们的影 响吗？” 爸爸回答：“和古代比起来，我们现在已 经被科技保护得非常好了。当然了，预测天气 变化规律，减少灾害发生，是各国科学家在努 力攻克的难题。我们平时遇见的狂风暴雨等极 端天气只是距离我们很近的对流层的大气变 化现象，属于气象灾害。事实上，对人类产生 影响的自然灾害不仅来自大气，也来自太空， 特别是太阳活动引发的磁暴、太阳风等空间灾 害性事件，不但会破坏电子设备，造成通信中 断，还会危及航行安全，这就是科学家说的空 间天气。” 小天眨眨眼睛，说道：“我之前看过新闻 报道，因为太阳活动造成的事故有好几起呢， 比如 1989 年加拿大大面积停电的‘魁北克事 件’，就是因为太阳活动产生的感应电流把变 电站烧毁了，600 多万人在寒冷的夜晚瑟瑟发 文 / 王　麟　图 / 老　无 空间监测员 ——“千眼天珠” 18 航天播报站 抖；2003 年又因为太阳活动，造成 SOHO 等 研究卫星的探测仪器损坏，数据丢失。” 爸爸说道：“是啊，这就是科学家说的太 阳打个喷嚏，我们地球可能会感冒，所以世界 上很多国家都特别重视空间天气的研究，建立 了成套的观测设备对太阳活动进行监测和预 警。我们国家也花了 16 年时间，逐步建立起 了空间环境地基综合监测网，我们称之为子午 工程。有了这套系统，我们就能掌握更多太阳 活动规律，减少其对地球的负面影响啦！” 小天说道：“又是一项伟大的工程！新闻 报道说我国在四川甘孜州稻城县建立了一个 ‘千眼天珠’，说它是子午线工程二期的配套 观测设备，是不是就是您说的这件事情啊？” 爸爸笑道：“你说对了！这个被当地老 乡雅称的‘千眼天珠’，就是圆环阵太阳 射电成像望远镜，也是我国重大的科技基 础设施，其重要性不亚于贵州的‘中国天眼’ 射电望远镜。这个设施是由 313 座独立的、 直径 6 米的抛物面天线组成的环形阵列， 整体直径达 1 千米，占地面积达 1 平方千米， 是世界上最大的综合孔径射电望远镜，又 是一个工程奇迹呢！” 小天赞叹道：“厉害了！跟‘中国天眼’ 一样神奇。” 爸爸点头道：“当然。这个圆环阵列 构型可是我国科学家们原创的。‘千眼天珠’ 能使望远镜的最大视场达到10个太阳半径， 并且能保证连续稳定的太阳射电成像与频 谱观测能力。它就像一台高精度的‘射电相 机’，不知疲惫地持续在 300 ～ 450 MHz 频 带上对太阳射电辐射进行探测，监测太阳射 电耀斑，跟踪日冕物质抛射的形成、演化和 进入行星际的全过程。” 小天恍然大悟道：“原来‘千眼天珠’ 就是我们国家空间环境地基综合监测网的一 个观测点啊！” 爸爸说道：“对啊，你可不要小瞧它， 它就像我们骨骼中的一个关节，作用可大着 呢！” 小天跃跃欲试道：“爸爸，那放假您带 我们去看看‘千眼天珠’吧！” 爸爸回答：“好的，一言为定！” 19 ——钢珠碰碰碰 太空科学课（二十五） 今天，我们回顾“天宫课堂”第四课里的动量守恒实验。你可能对“动量守恒” 这个词感到陌生，因为它是高中才会学到的物理概念。不过先别急，这些原理都可以 用非常有趣的实验展示出来，仔细往下看，你一定能看明白。 假设在不远处立着一块木板，需要你用手抛掷圆球将它撞倒。有足球、篮球、乒 乓球和铅球供你选择，你会使用哪种球呢？相信你会选择铅球，因为你知道铅球很 重，即便你将它轻轻抛出，铅球碰到木板的瞬间也会将它击倒。但如果选项中没有铅 球呢？那你可能会选择相对重一些的篮球。不过这个时候，为了保证篮球可以将木板 击倒，你大概要铆足了劲将篮球快速抛出，这样才能增大击倒木板的胜算。现在请你 思考一下，成功击倒木板和哪些因素有关呢？首先是球体的重量，或者更准确地说， 文 / 太空熊猫君 20 是它的质量。显然，质量更大的球体更容易击倒木板。球体的质量不够大也没有关系，我们可 以增加它的速度。你有没有发现，想要把木板击倒，要么球体的质量大，要么球体飞行的速度快。 如果两个条件都可以满足，你自然也会对这场游戏信心满满。 如果用数学的方式来表述，圆球的质量乘以速度得到的数值大于木板的承受能力，木板就 会被击倒。那么，我们可以采用一个新的物理量来描述你的圆球是否能击倒木板——动量这个 概念诞生了，它就是运动物体质量与速度的乘积。 随着物理学家对动量研究的深入，他们还发现一个神奇的现象：在两个物体或者多个物体 发生撞击的过程中，如果没有其他外部力量的参与，碰撞前后这些物体所具有的总动量是保持 不变的！这就是动量守恒定律。 还没有完全理解？没关系，本次航天员老师们就在天宫中为我们演示了动量守恒的原理。 相比于地面实验，空间站内的微重力环境大大方便了动量守恒实验的演示。 我们一起来看一下吧！朱杨柱老师拿出了一个直径 49.5 毫米、质量 500 克的实心钢球，让 它悬浮在空中静止。我给它起名叫钢球 1 号。桂海潮老师也拿出了一个同样大小和质量的实心钢 球，我叫它钢球 2 号。桂海潮老师让钢球 2 号匀速飞出去碰撞钢球 1 号，只见钢球 2 号缓慢飞出后， 与钢球 1 号轻轻碰撞，撞击之后神奇的事情发生了：刚才还在运动的钢球 2 号瞬间近乎静止，而 刚才悬浮不动的钢球 1 号被撞击后则运动了起来。如果你仔细观察还会发现，钢球 1 号的运动方 向和运动速度与碰撞之前的钢球 2 号是相同的，相当于钢球 2 号把速度和方向完全传递给钢球 1 号，这就是动量守恒定律的典型情况。 21 我们把钢球 1 号和钢球 2 号的质量分别记作 m1 和 m2，开始运动的钢球 2 号的 速度记作 v2，那么撞击发生之前，两个球的总动量就是 p=m1×0+m2×v2=m2v2； 碰撞发生之后，把开始运动的钢球 1 号的速度记作 v1，此时两个球的总动量是 p’=m1×v1+m2×0=m1v1。两个球的质量相同，m1=m2，通过测量我们发现 v1=v2，所 以碰撞前后两个钢球的总动量是相等的！ 朱杨柱老师和桂海潮老师还给我们演示了另一种情况。桂海潮老师又拿出 了一个 100 克的小钢球，让它匀速撞击原来 500 克的大钢球。撞击发生后，我 们可以看到大球被撞出去，缓慢直行，而小球则被反弹回来，速度还变慢了一些。 反过来，如果你用大球去撞击小球，则两个球都会继续向前运动，而小球的运 动速度会大于大球。如果你可以测量出撞击前后两个球的速度，再用上面的方 法去计算动量，会发现它们碰撞前后的总动量仍是不变的！ 其实，验证动量守恒的实验在地面也可以完成，不过由于受重力和摩擦力 的影响，实验操作没有在太空中这样简便。 如果想直观感受动量守恒的神奇现象，那你一定要玩一下牛顿摆。抬起一 侧的 1 个钢珠，让它自由落下，它就会把另一侧的 1 个钢珠撞起来。抬起 2 个 钢珠后放下，则会撞起另一侧的 2 个钢珠。依此类推，这其实也是动量守恒定 律的体现。 22 牛顿摆虽然以鼎鼎大名的牛顿来命名，但它并不是牛顿发明的，甚至和牛顿本人没有什么 直接关系。它最早由 17 世纪的法国物理学家艾德梅 • 马里奥特（Edme Mariotte）设计，用来 证明牛顿第一定律和物体之间撞击的特性。不过直到 20 世纪，牛顿摆才作为商品出现在市面上， 被人们当作摆件或教具。 动量守恒定律在我们的生活中有很多应用，例如在桥梁的设计中，为了减小风和地震等外 部因素对桥梁的影响，设计师会优化桥梁的结构和材料，提高桥的稳定性；火箭升空时会向下 喷射大量气体，由于整个系统的动量是守恒的，所以火箭自身也获得了向上的推动力。 另外值得一提的是汽车的安全气囊。我们知道，当汽车发生剧烈撞击之后，安全气囊就会 弹出，保护乘客的安全。这其实也利用了动量守恒的原理。当撞击发生时，乘客的动量迅速减 到 0，乘客就会承受非常大的冲击力。安全气囊弹出后，它可以降低乘客动量下降的速度，进而 减小乘客受到的冲击力，保护乘客的安全。 动量守恒实验操作看起来很简单，原理也很清晰，但其实里面蕴含的科学道理是复杂的， 而且桂海潮老师也提醒我们：当年提出动量守恒定律的物理学家们可没有我们今天这样理想的 实验条件，他们依靠缜密的逻辑和简单的实验设备，就推动了物理学不断向前发展，让我们今 天能够在空间站里为大家演示这样一个经典的物理定律。确实，没有动量守恒定律的发现，就 无法制造一飞冲天的火箭，更不会有我们今天的中国空间站啦！ ◎牛顿摆 23 科学实验室 小球背后的大定律 文 / 王　雪　邵明辉 在天宫课堂上，桂海潮老师用一颗运 动的钢球去碰撞一颗静止的钢球来演示动 量守恒定律。虽然我们在地球上无法使钢 球悬浮在空中，但我们仍然可以还原这个 实验，一起来试一下吧！ 1 3 2 将塑料垫板放在平整的桌面上，防止出 现凹凸不平的现象。 用两颗小钢球重复上述实验，你会发现 实验的结果是一样的，这也是物理规律普适 性的体现。 将两颗大钢球放在塑料垫板上，相距 10 厘米左右。用一颗大钢球去撞击另一颗大钢 球。可以多试验几次，如果撞击位置比较正， 你会发现前面运动的钢球会立刻停下来，而 被撞击的钢球会延续前面钢球的速度和方向。 两颗直径为 4 厘米的大钢球、两颗直径为 2.5 厘米的小钢球、带刻度的塑料垫板。如果 没有钢球，也可以用玻璃球替代。 ◎碰撞后的大钢球 ◎碰撞前的小钢球 ◎碰撞后的小钢球 ◎碰撞前的大钢球 24 小球背后的大定律 5 4 将运动的小钢球与大钢球进行碰撞，可以发现碰撞后小钢球被反弹回来，大钢球开始向前 运动，两颗球的运动速度都会逐渐变慢直至停下来。 将运动的大钢球与小钢球进行碰撞，可以发现碰撞后大钢球速度变慢并逐渐停下，小钢球开始 沿着大钢球最初运动的方向运动。 动量守恒定律 一个系统不受外 力或所受外力之 和为零，这个系 统 的总动量保持不 变，这个结论叫 作动量守恒定律 。本实 验中采用了较为 光滑的塑料垫板 ，为的是减小摩 擦力对 实验结果的影响 。当外力远小于 两个球组成的系 统中的 内力时，这一定 律就能较好地展 示出来。 概念 一点通 物理现象千千万，挖掘其背后的 科学知识是关键。要想解释这一现象， 需要我们了解一下相关概念。 原理 揭秘 这个实验验证了动量守恒定律。所谓 动量，就是物体质量和速度的乘积。在两 颗球碰撞后，运动球的动量会传递给静止 球，静止球获得了动量开始运动，运动球 动量减少，速度就会变慢，如果运动的球 质量比被撞击的球小，则会被弹回来。这 两个球的总动量一直保持不变，所以会出 现以上展示的球碰撞后运动的情况。即使 是在太空舱中的微重力环境下，动量也是 守恒的。 轻松 答题 当质量为 2 千克的小车以 2 米 / 秒的速度沿接近于光滑的水平面向右运动，若将质量为 0 .5 千克的沙袋以 3 米 / 秒的水平速度同向扔上小车，则沙袋与小车一起运动的速度的大小和方向是（ ）。 A.1.0 米 / 秒，向右 B.1.0 米 / 秒，向左 C.2.2 米 / 秒，向右 D.2.2 米 / 秒，向左 ◎碰撞前的大小钢球 ◎碰撞后的大小钢球 25 古今观星接力赛 公元 1054 年 7 月 4 日，这是宋朝第四个皇帝宋仁宗赵祯统治的时期。在这个盛夏的寅时（凌 晨三到五点），夜晚即将结束，还有一个小时天就要亮了，身为大宋司天监（掌管观星与历法 等天文事务的官员）的杨惟德正准备结束这一整晚的观测任务，他带着些许倦意再次登上高耸 的观星台，极目眺望着远处微微泛白的天空。 现在正值农历五月，月亮渐渐落下，太阳即将升起，微亮的天空中还点缀着点点星光。忽然， 有一颗光芒四射、颜色赤白的亮星出现于东方地平线上。这颗星散发出的光芒是如此强烈，完 全盖过了残月，足以与满月的亮度相媲美。一开始，杨惟德认为这颗星是金星，因为它的颜色、 位置和亮度，都很符合刚出东方的启明星的情况。但他又猛然想起，这个时间的金星是作为长 庚星（在中国古代，长庚星和启明星都是金星的别称）存在的，也就是应该在傍晚时分才会出现。 杨惟德很快意识到，这颗星肯定不是启明星，它的出现非同寻常！ 文 / 叶　飞　图 /Ash Jin 26 夜访观星台 来地球做客的“客星” 杨惟德很快想到了之前的司天监于大宋景德三年（1006 年）发现的一颗亮星——周伯星。 根据《宋史 • 天文志》的记载：“周伯星见，出氐南，骑官西一度，状如半月，有芒角，煌煌 然可以鉴物。”这颗星的形状如同半月，亮度很高，即使在夜晚也能让人看清一切事物。景德 年间的司天监所记录的这个天象，跟当下杨惟德看到的这颗星非常相似，杨惟德据此断定此时 出现在他眼前的这颗亮星应该是客星。 在中国古代，客星是一个神秘的天象。唐代天文 学家李淳风在《观象玩占》中提到：“客星，非常之星。 其出也，无恒时；其居也，无定所。忽见忽没，或行或止， 不可推算，寓于星辰之间如客，故谓之客星。”在古 人看来，夜空中突然出现一颗没见过的亮星，这颗星 在天空中待了一段时间，然后又从人们的视野中消失， 它就像是来天空做客的客人，故称之为客星。这其实 是对天空中新出现的星星的一个统称，中国古代天文 学家将出现在天空中的新星、超新星等都称作客星。 为了确保这颗星不是与此现象非常相似的彗星， 杨惟德又连续在观星台观测了好几晚。他发现这颗星散 发着耀眼的光芒，它的发光点始终在同一个位置。杨惟 德确信这是一颗百年罕见的客星，于是赶紧呈报朝廷， 陈述此次客星的征兆。“伏睹客星出现，其星上微有光 彩，黄色，谨案《黄帝掌握占》云：客星不犯毕，明盛 者，主国有大贤。乞付史馆，容百官称贺。诏送史馆。” 他留下了这样的观测记录。这颗新星便是有名的宋代 “天关客星”，它的位置非常接近敦煌星图上的天关星。 在中国天人合一的传统思想中，天关星是天上重要的 关卡，是天体进出的门户，位置十分重要，因此古人 十分重视对它的观测。虽然有时古人会将一些客星视 作不祥的妖星，但“天关客星”在宋人的眼里，是国 家将有贤人出世的吉兆，为此百官纷纷向皇帝贺喜， ◎《明史•天文志》对客星的描述 ◎《宋史·天文志》对周伯星的描述 27 宋仁宗还下诏将其载入史册。 正是因为宋人对“天关客星”的重视，使 得关于这颗客星的详实记录非常多。1054 年 至 1056 年，在宋朝都城开封的观象台上，一 直有人关注着这颗客星。在它即将消失时， 杨惟德再次记录下这件至关重要的事——“嘉 祐元年（1056 年）三月，司天监言：客星没， 客去之兆也。初，至和元年（1054 年）五月， 晨出东方，守天关，昼见如太白，芒角四出， 色赤白，凡见二十三日。”这些观测记录先后 在《宋史 • 仁宗本纪》《宋史 • 天文志》《宋 会要辑稿》等文献中被转录下来，流传后世。 还有其他古代文献资料也证实了“天关客星” 出现这一事件，例如马端临于 1317 年编撰的 《文献通考 • 象纬考》中就有记载：“至和 元年五月己丑（1054 年 7 月 4 日），客星出 天关东南，可数寸（约 0.5 度），岁馀（yú） 消没。”古人对宋代“天关客星”的记录经过 多次的抄写、转录以及汇总， 使对它的记录 包含日期、位置、颜色、亮度等很多天文现象 细节。1000 多年前的宋人在仰望星空发现这 颗客星之时，并不会想到这颗星会成为送给千 年后人类的一份“大礼”。中国古代关于“天 关客星”的详实史料，成为现代天文学家得以 理解宇宙中最为壮观的天体物理现象之一的 重要资料。 ◎敦煌星图是在敦煌经卷 中发现的一幅古星图，约 绘制于唐中宗时期，现藏 于大英博物馆 外国人眼中的“天外来客” 在宋人看到“天关客星”的 600 多年后， 1731 年，英国的外科医生与天文爱好者约翰 • 贝维斯偶然在金牛座 ζ 星（即天关星）旁发 现了一个灰白色的小雾团。被称作彗星猎人 28