30 Aug

科学空间:2010年9月重要天象

金星最亮相位-201009241900

金星最亮相位-201009241900

随着秋天的到来,飞马四边形已经逐渐取代夏夜银河,成为夜空的主角。虽然秋夜星空中亮星不多,稍显寂寥,但类似仙女座星系这样的深空天体无疑是天文爱好者钟爱的观测目标。此外,本月内木星的观测条件也很好,而偶发流星和流星雨也进入了多发时期,其中九月英仙座流星雨较为值得关注。

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10 Sep

级数求和——近似的无穷级数

级数是数学的一门很具有实用性的分支,而级数求和则是级数研究中的核心内容之一。很多问题都可以表示成一个级数的和或积,也就是$\sum_{i=1}^n f(i)$或者是$\prod_{i=1}^n f(i)$类型的运算。其中,$\ln(\prod_{i=1}^n f(i))=\sum_{i=1}^n \ln(f(i))=k$,因此$\prod_{i=1}^n f(i)=e^k$,也就是说,级数求积也可以变为级数求和来计算,换言之我们可以把精力放到级数求和上去。

为了解决一般的级数求和问题,我们考虑以下方程的解:
$$f(x+\epsilon)-f(x)=g(x)\tag{1}$$其中g(x)是已知的以x为变量的函数式,$\epsilon $是常数,初始条件是$f(k)=b$,要求f(x)的表达式。

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1 Oct

生日|野炊|嫦娥

今天是伟大的中华人民共和国61岁生日,总得出来说句话的。
也不说太多文绉绉的话语了,总之,我坚定:
我爱中华人民共和国!
这是发自嘴巴和内心的言语!

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26 Sep

科学空间:2010年10月重要天象

“金九银十”如今已经成了各行业商家形容一年一度销售旺季的通用语,其实秋高气爽的九月和十月,更是天文观测的好时机。首先,经历了整个夏天的阴雨,秋季的晴天数会比较多,这点在我国北方地区舰得尤为明显。显然,这段时间夜晚的天气还不算太冷,即使观测整夜也不会太痛苦。十月夜空的看点还不少,虽然日落时候金星和火星的地平高度已经非常低了,观测条件较差,但木星刚过冲日,是比较理想的观测时期。此外猎户座流星雨也将在本月迎来极大,只是观测会受到月光的影响。

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2 Oct

关于行星留周期的几何讨论

关于行星留的周期的计算,我们之前已经讨论过这个问题,利用的是微积分的方法。也许不少还没有高数基础的朋友会感到很头晕,因此在这里给出一个从几何方面讨论的推导。

关于留,很多人认为就是行星相对于地球的速度为0的时刻,其实这个说法稍欠准确,严格来讲应该要将速度改为“角速度”或“切向速度”(天文的切向就是指与视线方向垂直的方向)。实际的运动中,没有哪一瞬间行星相对于地球的运动速度是为0的。根据这句话,我们可以作出下面的图(依旧只考虑正圆运动):

行星留-运动分析

行星留-运动分析

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4 Oct

哈勃定律——宇宙各向同性的体现

universe_mystery_expand

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1929年哈勃(Edwin Hubble)对河外星系的视向速度与距离的关系进行了研究。当时只有46个河外星系的视向速度可以利用,而其中仅有24个有推算出的距离,哈勃得出了视向速度与距离之间大致的线性正比关系。

不少宇宙学的书籍中都提到了标题,那么,为什么哈勃定律是宇宙各向同性的体现?或者说为什么宇宙各向同性就必然导致哈勃定律?

首先我们得需要了解一下宇宙学原理,它告诉我们宇宙在大尺度范围是均匀的、各向同性的。基于这个原理,我们会得到一些很奇怪的东西,如宇宙中的每一点都是宇宙的中心。另外,我们还可以得到:宇宙的(整体)运动情况在每一个方向都应该取相同的形式。

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10 Jul

弹簧双体运动

这也是我们期末考的题目,是理综的物理题之一。

一个零质量的理想弹簧两端分别系着一个质量为m的质点物体(A左B右),现给A一个向右的速度v0,使得整体开始运动。问弹簧压缩到最短时弹性势能是多少?以及B质点的最大速度是多少?

高中生是通过结合动量守恒和能量守恒来求解的。而我希望通过微分方程把握这个运动的整体信息,顺便验证弹簧能否将A的速度v0完全传递给B。

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16 Oct

球壳内部的均匀力场

也许不少同好已经在一些书籍上看到过这样的论述:

各向同性的薄球壳,其内部任意一点所受到来自球壳的引力为0。

这是一个很神奇的事情,因为这意味着这是一个均匀引力场,虽然我们在很多问题上都假设了引力场均匀,但是我们却很难知道如何构造一个真正的均匀引力场(而构造一个真正的均匀力场都分析某些问题是很有用的,例如推导一些比例系数),现在眼前就摆着一个均匀引力场了。并且利用它我们就可以计算均匀实心球内部一点所受到的引力(等于它与一个球体的引力)。而关于它的证明,当然也可以利用微积分的知识,可是我们在这里介绍一个初等的方法,相信它会使我们更加感受到物理的神奇和有趣。

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