格物社·在线图书馆

作者：阿白特尔 审核：时光   俄罗斯拥有着世界上独一无二的，波澜壮阔的航天史。本文将以时间的推进为线索，分理论与工程两大 主线对俄国-苏联-新俄罗斯航天发展历程进行简要的描述、分析与复盘。对于每一种航天理论，我们都将从定量的角度出发对其力学原理、工程学应用进行介绍。对于每一个航天任务，我们都将尽可能地收集其科学 目标、载荷参数、科学仪器等信息。对于每一款航天运输工具，我们都会给出其各轨道运载能力以及比冲等数据。这样，我们就可以直观地领略俄苏航天的发展与衰落，以在文章的最后做出一点思考：俄罗斯航天的未来在哪里？话不多说，我们先回到一百多年前，看看人类线代航天从幻梦走向现实的起点吧。 航天梦始   如果我们穿越到19世纪60年代俄罗斯梁赞省的某个村庄，你或许会看到一群可爱的孩子。如果你看到孩子中有一个总是拿着一本书，或者跟旁人认真地讲他的奇思妙想，可千万不要打扰他，因为他很可能就是未 来的火箭之父：康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基。齐奥尔科夫斯基是家里老五，他生来就聪明伶俐，对未知的事物有着着魔一般的热爱和向往。他热爱阅读，也热爱畅想，他常常想，如果 ...

蛋白质的翻译 作者：神州 审核：神州、Myelin   蛋白质是承担生命活动的主要功能分子，其生物合成又被称为翻译。翻译是以mRNA为模板，在核糖体的作用下由tRNA将mRNA上的核苷酸序列转换为氨基酸序列合成多肽链的过程。参与这一过程的主要是tRNA、rRNA以及mRNA，tRNA的作用是负载并转移氨基酸，rRNA是与多种核糖体蛋白复合构成核糖体作为翻译多肽的场所，mRNA则是作为携带密码子的信使，作为翻译的模板。 mRNA   信使RNA的概念是在1961年被Jacob和Monod提出的，他们认为既然蛋白质的合成是在细胞质中而非在核中进行，那么就需要存在一种物质来将核中的遗传信息传递出来。并设计通过几个实验证明了这种物质的存在，包括大肠杆菌乳糖代谢调控试验、细菌的结合试验以及密度梯度离心试验。   首先他们通过大肠杆菌乳糖代谢调控试验证明了β-半乳糖苷酶是一种在乳糖存在下，才表达的“诱导酶”。又通过细菌的结合试验证明了指导该酶的合成与rRNA没有直接关系，而是通过另一种寿命较短的物质传递遗传信息。最后，利用密度梯度 ...

记忆中的时空轨迹 作者：Myelin 审核：食野   情节记忆 (episodic memory) 是属于长时记忆的一种。被定义为对发生在特定时间和地点的事件的记忆。这种记忆与个人的亲身经历分不开，最大特点是具有情节性，就比如想起自己参加过的一个活动或曾去过的地方。[1]   在我们的日常生活中，我们通常把空间和时间想象成作为经验的独立维度，但我们经常在表达情节记忆时将它们结合起来。如果我问起你的早晨干了什么，你可能会回顾整个早上发生过的事件，因为它是在时间和地点上展开的。发生的地方。这里反映了一种普遍的观点：情节记忆包括将我们对事件的记录嵌入到一个统一的时空背景表述中。[2]   此外，在应用物理学与宇宙学中， “时间”被直截了当地将作为第四维。 最著名的是，爱因斯坦的狭义相对论的一个关键组成部分：时间在不同的参照系中会随着速度的变化而扩张。这一观察构成了我们现代 "时空(spacetime) "概念的基础，即空间和时间维度的统一。[3] [Fig1. Spacetime, 图片源自：http://www.theph ...

作者：丛雨 审核：円岛   天狼星是地球夜空中最亮的恒星，每年冬季我们都可以看到它的身影。1844年，德国天文学家兼数学家贝塞尔（F. Bessel）通过计算发现，天狼星实际上应该是一个双星系统，它有一颗与太阳质量相当的伴星。但由于这颗伴星极其暗弱，人们长久以来并未能发现它，直到1862年才拍摄到了这颗亮度只有天狼星千分之一的伴星的照片，后来又获得了其光谱，人们才终于开始认识这种新的天体——白矮星。 X射线波段的天狼星及其伴星 类太阳恒星的末期演化   要想了解白矮星的形成，我们首先要从中小质量恒星主序阶段后的演化谈起。我们一般把小于2.3倍太阳质量的恒星称为小质量恒星，2.3~8个太阳质量称中等质量恒星，至于划分标准，自然是恒星的演化方式和结局，我们将在下文详谈。   随着恒星核心氢聚变的进行，燃料逐渐枯竭，一颗主要由氦构成的核心的质量逐渐增加，它会在引力的作用下逐渐收缩，温度、压强和密度也不断提升，恒星慢慢步入红巨星阶段。此后恒星的演化分为两种情况：第一种，中等质量恒星核心的温度较高，能够达到氦的点火温度，于是开始氦聚变成碳的3α反应；第二种，小质量恒星核心温度不足以发生氦 ...

作者：阿白特尔   在太阳活动较为强烈的年份，如果用佩戴巴德膜的望远镜指向太阳（千万不能用望远镜或肉眼直视太阳），你会发现太阳的“皮肤”质量并不太好：在光亮的太阳表面上，往往会成群结队地出现一些黑斑。对的，这就是你所熟知的“太阳黑子”。不过，对于对太阳皮肤病研究颇有心得的专科医生，太阳物理学家们更加关注太阳之上的另一类黑色结构。它就是今天我们谈论的主题：太阳暗条 (Solar Filament)。   有人可能要问了，我拿戴巴德膜的望远镜观察太阳多年，为什么只看到了黑子，没有看到你说的“太阳暗条”呢？其实你如果足够关注日面的边缘部分，你应该能够看到太阳暗条的另一面：没错，我说的就是耳熟能详的“日珥”。日珥，是太阳暗条随太阳自转移动到日面边缘的时候，在背景宇宙中显示出的明亮突起结构。而至于为什么太阳暗条在日面上显示为暗色吸收条纹，而在日面边缘又变成了明亮的日珥，这就需要了解太阳暗条的物理本质了。 太阳边缘的日珥。图源：SOHO   我们知道，太阳表面和大气中充满了错综复杂的磁场。太阳暗条，就是由太阳磁场的支撑、束缚作用的平衡下，存在于日冕中的较冷、较密的太阳物质体系。这里的冷和密， ...

作者：斎藤信 审核：円岛   北京时间2020年11月24日4时30分，长征五号遥五运载火箭搭载嫦娥5号探测器于海南文昌卫星发射中心成功发射升空。央视新闻与“我们的太空”新媒体联手对本次发射任务进行了全程直播，可见中国航天对本次发射任务的信心之高，这回我们就来聊聊这嫦娥5号。   可能不少人要问了，嫦娥5号任务都有哪些技术难点呢？   我们分别从发射前和发射后来看看。 发射前：   发射前我们就单举一个加注的例子。 嫦娥5号本次采用的是组合体加注方式，整机共配置600多台（套）产品推进分系统，其中200多台（套）双组元推进分系统的推进剂加注时，嫦娥5号已经处于四器——即上升器，着陆器，返回器和轨道器——组合体状态，虽然这样更加接近飞行时的状态，可以简化总装流程，降低总装技术风险，但比起单器状态推进剂加注的难度和风险却大了很多。嫦娥5号探测器系统副总师、六院型号总师红星这样描述：“12个贮箱，要分成6组来加注；两种贮箱类型，金属膜片贮箱和表面张力贮箱;有需要抽真空的，有常压的;有需要对推进剂降温的，有希望保持常温的，加注方式各不相同；加注顺序还有交叉，要先加燃料，再加氧化剂，最 ...

作者：斎藤信 审核：2333   在上次文章的末尾，我们了解到至少在2060年之前都没有闰正月，也就是说不要想着放两个月的寒假了（然鹅今年纯属是个意外），原因是什么呢上篇文章的末尾有提到哦，不过在此之前读者们可以自己思考一下喔。   祝大家开学愉快（逃

作者：阿白特尔 审核：赖渊   说到天气，我们的第一印象通常是刮风、下雨、打雷等现象。的确，这些现象是我们生活环境的重要组成部分，也是我们最能够直观感受到的天气现象，但所有的这些都只是发生在距离地面十几公里以内的一层薄薄的对流层内。十几公里是什么概念？一个稍微大些的城市，从一端走到另一端就要超过这个数字了。而我们知道，天空是广袤无垠的。因此，我们平日里能够直接感受到的天气现象只是所有天气现象中的一部分，对流层以上，尤其是大气层之外，存在着另外的一种风云变幻：空间天气。   对流层内天气的载体是空气分子，尤其以水蒸气为重要作用因子。而众所周知，大气层外是几乎不存在空气分子的，更不要说连平流层都难以进入的水蒸气了，因此，空间天气的载体一定和对流层天气不一样。事实上，空间天气的主要载体是空间等离子体，也就是电离的气体。而空间天气的主要驱动源头，就是太阳的活动。 太阳米粒组织。图中呈现的区域之大小约和地球相当，其中的米粒组织之跨幅则约等同于一个国家，而影像能解析的最小结构小至30公里宽 （来源：NSO，NSF，AURA，Inouye太阳望远镜）   我们每天看到的太阳似乎都没有什么不同， ...

作者：丛雨 梅西耶天体表   说起深空天体星表，最广为人知的恐怕非梅西耶天体表莫属了。它由法国的天文学家查尔斯·梅西耶（Charles Messier）主编，合计收录了110个深空天体，包含12个星云（其中的M 1蟹状星云为梅西耶天体中唯一的超新星遗迹）、57个星团（28个球状星团和29个疏散星团）、40个星系，以及一个被错误收录的双星M 40。天文爱好者耳熟能详的一众著名天体，诸如仙女座星系M 31、猎户座星云M 42、昴星团M 45等都属于梅西耶天体。 梅西耶其实是一个彗星爱好者，他在搜寻彗星的生涯中，发现了一些类似但却并非彗星的天体，进而编辑了这份最早发表于1771年的星表。当时梅西耶只整理了45个天体，到1781年时，人们参考了他与皮埃尔·梅尚的观测记录，将其扩充到了103个，后来天文学家又陆续将其完善。 值得一提的是，身处法国的梅西耶，自然不可能观测到全天所有的目标，也因此梅西耶天体都位于赤纬约36°以北。这是一份适合北半球的爱好者探索的天体表，每逢3月下旬附近，诸多天文友人往往会挑选一个晴朗无月光影响的夜晚，体验一场被称作“梅西耶马拉松”的视觉盛宴，借助望远镜挑战一晚 ...

作者：Kon 审核：Nancy   现代宇宙学理论认为星系从最初形成演化到现在的过程中会经历多次星系并合，由于整体过程的细节所涉及的解析过于复杂，因此借助计算机对大量点粒子进行直接数值模拟是最常见的研究手段。当然，天文学始终是一门用观测数据说话的学问，通过观测数据获得不同距离处星系的性质（距离越远，看到的宇宙则更古老，星系也更年轻）和数值模拟结果做对比，从而确认理论模型的准确程度。 德国马克斯普朗克研究所用数值模拟给出的宇宙大尺度结构图像，放大最大的部分代表一个大的星系团，其中每个小光点代表一个星系   重构星系的演化历史一直是天文学中非常重要的课题。另一方面，人类身处银河系中，银河系本身就是绝佳的星系研究对象，回溯银河系的演化历史是对现有理论的一个有效例证。如今观测技术的发展就使这项研究成为了可能，“银河系考古学”自然也成了大数据时代下天文学的热门领域。   所谓“银河系考古学”，就是通过研究银河系内恒星的化学与动力学性质，寻找出一些非常特殊的结构（如：星流，潮汐碎片）。恒星是有“记忆”的，年老恒星在刚形成时所处的环境必然和现在大不相同，不同类型的重元素含量也和现在不同，这些特 ...