可以看到,对于氦气分子来说,其速率小于月球逃逸速度2370m/s的几率为0.971,而大于2370m/s的几率为0.029。这代表着在每时每刻,都有着2.9%的氦气分子会逃逸出月球。而对于氮气分子来说,其速率大多分布在0-2000m/s的范围内,距月球逃逸速度2370m/s较为接近。考虑到热运动的随机性,氮气分子在长时间的热运动下是有着相当的概率越过逃逸速度逃离月球的。但地球逃逸速度11.2km/s远大于氮气的运动速率,即便在亿年的时间尺度上其逃逸的可能性也很低。其次,月球没有磁场,无法保护大气遭受太阳风等高能粒子的破坏。
此外,月球上是否存在大气还有待研究。欧洲航天局(ESA)及美国国家航空航天局(NASA)太阳和太阳风层探测器项目在2019年发现地球的地冕范围延伸到地球外63万千米处[1],因此月球也被包含在这么一片由稀薄氢原子组成的大气散溢层中。由于地冕的存在,月球表面还是存在着些许气体分子的,但是其密度极其稀薄,约为地球大气的分之一。此外,太阳风等高能离子对月球土壤的轰击和月球的地质活动也会向月球外太空释放气体分子。从上面的速度分布律计算结果我们也可以看到,越重的气体分子其热运动速率会越低,因此其无法逃逸的可能性也越大,月球上是有着保留稀薄大气的可能性的。因此,说月球表面是完全真空,似乎也不是很正确。
参考文献:
[1] Baliukin I I,Bertaux J L,Quémerais E,etal. SWAN/SOHO Lyman‐α mapping: the Hydrogen Geocorona Extends Well Beyond TheMoon[J]. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 2019.
by 单身男青年
Q.E.D.Q7为什么自行车轮胎越窄骑得越快?
by 匿名
答:Q8回答这个问题,抛开条件去讨论是没有意义的。骑行路面的不同,以及自行车种类的不同,都对这个问题的结论产生影响。在崎岖不平的路上,人们一般骑行山地车而不是公路车;在公路上,很多骑车爱好者骑的公路车飞快,可以轻松甩开山地车。山地车和公路车并不是同一自行车种类,从两者上的车胎宽度来比较是没有意义的。因此在同种自行车框架下,同样路面情况下,更换不同宽度的车胎来测试。
在这种情况下,宽窄轮胎的问题困惑了人们很长时期,实际上宽轮胎并不慢。在光滑的表面上,轮胎形变随气压增大而减小,从而阻力减小;在粗糙的现实路面上,气压更大的窄轮胎会带来更加强烈的振动,产生的形变更大,所吸收的能量越多。往往更快的车速会产生更大的振动,而窄轮胎带来更强的振动使人们产生错觉,认为更快,其实在速度上并没有明显的差异,只是感觉上的错觉。轮胎宽度增大一些,是会增大一些风阻力,但在骑行过程中,大部分风阻力是来自于人体与风的接触,车胎增大的一点面积是可以忽略的。车胎宽度的增大使得制作车胎材料重量的增大,这种差异可能要比想象中的要小。车胎的柔软性也是影响速度的因素,柔软的车胎能够减少震动,消耗更少的能量。
因此,并不是车胎越窄骑行越快,车胎只会影响骑车的感觉,窄一些的车胎可以实现更好的灵活性和加速,而宽一些的车胎具有出色的转弯抓地能力,在道路崎岖不平时也可以快速行驶。
参考资料:
[1]Myths Debunked: Wide Tires Are NOT Slower
[2]Why narrow tires FEEL faster
by jita
Q.E.D.
为什么听到带感的音乐身体会忍不住跟着摇呢?
by 匿名
答:这个问题可能更多的属于心理学的范畴,虽然已经有很多文章对此做了相关的研究,但是其成果还只是猜想。
首先我们需要了解,听音乐会增加流向产生和控制情绪的大脑区域的血液,此时具体负责处理情绪和控制记忆的大脑区域就会开始工作,我们称之为边缘系统(limbic system),它通过影响内分泌系统和自主神经系统来运作,其结构和相互作用区域涉及动机、情感、学习和记忆等。
当我们听到一段特别的音乐时做出的反应会受到来自边缘系统的多巴胺(dopamine)的强烈调节。当大脑熟悉一首特定的歌曲时,身体可能会在听到歌曲的前几个音符时就会释放多巴胺。
相信在大家的传统印象里,多巴胺通常被描绘成快乐的主要化学物质。但目前科学的观点是,多巴胺会有一种叫做动机显著性(motivational salience)的功能,意思就是,它会感知生物体已经产生的动机,判断其是可取的还是厌恶的,然后发出调节信号,进而反馈调节机体行为向着接近或远离这一结果的方向运作。这就是为什么我们听到欢快的歌曲会越来越上头,而午夜网抑云时则会越来越难过。
另外,有相关研究还探究了音乐的节奏和音色等音乐特征(脉冲清晰度和频谱通量)与听到音乐时不同身体部位的运动特征之间的关系。实验得出的结论具体来说:当音乐包含易于清晰感知的节拍律动时,听者会使用更多不同的全身运动类型参与反馈;而低频(50-100Hz)频谱通量与头部速度呈正相关;高频(6400–12800Hz)通量与头和手的速度、手的距离运动量有关;打击乐与肩部摆动相关……
了解以上之后,相信读者就会明白,为什么大多数人和答主一样会在live或者音乐节里不自觉跟着节奏不停摇摆了,因为滚人听的歌曲可是涵盖了低频频谱通量(贝斯吉他)、高频频谱通量(踩镲和铙钹)、打击乐(鼓)等等元素,而且音乐节拍大多强劲明显。
最后,一首《你要跳舞吗》与Q3的太阳一起摇摆开启快乐周末。
参考资料:
[1]Limbic system
[2]Dopamine
[3]Burger B, Thompson MR, Luck G, Saarikallio S, Toiviainen P. Influences of rhythm- and timbre-related musical features on characteristics of music-induced movement. Front Psychol. 2013 Apr 12;4:183.
by 十七
Q.E.D.
#本期答题团队
#藏痴、岷客、牧羊、jita、单身男青年、十七
编辑:牧羊
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