日食的周期及原理,气体动理论的发展

2019-11-03 03:22栏目:数理科学
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发展

安培(Andre-MarieAmpere,1775~1836)法国物理学家。1775年1月22日生于里昂一个富商家庭。从小受到良好的家庭教育。他父亲按照卢梭的教育思想,鼓励他走自学成才之路。12岁时就自学了微分运算和各种数学书籍,显示出较高的数学天赋。为了能到里昂图书馆去看接阅读欧勒、伯努利等人的拉丁文原著,他还花了几星期时间掌握了拉丁文。14岁时就钻研了当时狄德罗和达兰贝尔编的《百科全书》。没有上过任何学校,依靠自学,他掌握了各方面的知识。1793年因其父在法国大革命时期被杀,为了糊口他做了家庭教师。在读了一本卢梭关于植物学的书以后,又重新燃起了他对科学的热情。1802年,在布尔让-布雷斯中央学校任物理学及化学教授,1808年被任命为新建的大学联合组织的总监事,此后一直担任此职。1814年被选为帝国学院数学部成员。1819年主持巴黎大学哲学讲座。1824年任法兰西学院实验物理学教授,1836年6月10日在马赛逝世。 他的兴趣十分广泛,早年是在数学方面,曾研究过概率论及偏微分方程,他的一篇关于博奕机遇的数学论文曾引起达朗贝尔的瞩目。后来又作了些化学研究,他只比阿伏加德罗晚三年导出阿伏加德罗定律。由于他高超的数学造诣,他成为将数学分析应用于分子物理学方面的先驱。他的研究领域还涉及植物学、光学、心理学、伦理学、哲学、科学分类学等方面。他写出了《人类知识自然分类的分析说明》(1834~1843)这一涉及各科知识的综合性著作。 他的主要科学工作是在电磁学上。1820年奥斯特发现电流磁效应的消息由阿拉果带回巴黎,他作出迅速反应,在短短的一个多月时间内,提出了3篇论文,报告他的实验研究结果:通电螺线管与磁体相似;两个平行长直载流导线之间存在相互作用。进而他用实验证明,在地球磁场中,通电螺线管犹如小磁针样取向。一系列实验结果,提供给他一个重大线索:磁铁的磁性,是由闭合电流产生的。起先,他认为磁体中存在着一个大的环形电流,后来经好友菲涅耳提醒(宏观圆形电流会引起磁体中发热),提出分子电流假说。他试图参照牛顿力学的方法,处理电磁学问题。他认为在电磁学中与质点相对应的是电流元,所以根本问题是找出电流元之间的相互作用力。为此,自1820年10月起,他潜心研究电流间的相互作用,这期间显示了他的高超实验技巧。依据四个典型实验,他终于得出了两个电流元间的作用力公式。他把自己的理论称作“电动力学”。安培在电磁学方面的主要著作是《电动力学现象的数学理论》,它是电磁学的重要经典著作之一。 此外,他还提出,在螺线管中加软铁芯,可以增强磁性。1820年他首先提出利用电磁,现象传递电报讯号。 以他的姓氏安培命名的电流强度的单位,为国际单位制的基本单位之一。

地球绕太阳、月亮绕地球的运动有一定的规律,因此日食的发生也具有周期性。 古代的巴比伦人根据对日食的长期统计,发现日食的发生有一个223个朔望月的周期。这个223个朔望月的周期被称为“沙罗周期”,“沙罗”是重复的意思。 223个朔望月等于6585.3天(223×29.530588),即18年零11.3天,如果在这段时间内有5个闰年,那就是18年零10.3天。在这段时间内,太阳、月亮和黄白交点的相对位置在经常改变着,经过一个沙罗周期之后,太阳、月亮和黄白交点差不多又回到原来相对的位置,因此便会出现同上一次情况相类似的日食,但见食的地点会有所变化。 准确的日食发生的时间以及交食情况,要经过严格的推算。我国紫金山天文台担负着日食预报的工作。 日食的“季节” 日食的发生必须是满月出现在黄白交点的一定界限之内,这个界限就叫做“食限”。如果新月在黄道和白道的交点附近18度左右的范围内,就可能发生日食;如果新月在黄道和白道的交点附近16度左右的范围内,则一定有日食发生。 黄道、白道的交点有两个,这两个交点相距180度,故一年之中有两段时间可能发生日食,这两段时间都称为“食季”,它们相距半年。 太阳在黄道上每天向东移动约1度,由于日食的食限为18度左右的范围,太阳从黄道和白道交点以西的18度运行到黄道和自道交点以东的18度,大约需要36天,也就是说日食的每一个食季为36天。 一年之中有几次 日食的一个食季是36天,比一个朔望月的平均长度29.53天要长。因此在一个日食的食季内必定会发生一次日食,也可能发生两次日食。一年之中有两个日食食季,所以在一年之内至少有两次日食发生,也可能有四次日食发生(如果每个食季中都包含两个朔日的话)。 在太阳的引力作用下,黄道和白道的交点会不断地沿着黄道从东向西移动,每年移动约20度,方向与太阳沿黄道运行的方向相反,因此太阳在黄道上连续两次通过同一交点所经历的时间间隔(这个间隔叫“食年”)比一年(365.2422天)要短,只有346.62天,要约少19天。 这样就会产生两种情况: 1)一年365.2422天之内,包含了两个完整的食季和一个不完整的食季。比方说第一个食季开始1月初,那么经过346.62天一个食年之后,第三个食季就会在同一年的12月中旬开始,在这种情况下就可能发生五次日食(不会六次,因为第三个食季不完整); 2)一年365.2422天之内,包含了两个不完整的食季(一个在年头,一个在年尾)和一个完整的食季,在这种情况下就可能发生四次日食。 所以,一年中,发生日食最多的次数是五次。 [注] 1)黄道:太阳在天空移动的轨迹,并不是我们平常认为的一天移动一周,我们平时看到的太阳移动是由于地球的自转引起的,黄道是由于地球的公转引起的,一年移动360度。 2)白道:月亮在天空移动的轨迹。 3)朔望月:从朔到下一个朔的时间间隔,简单理解,是两个月圆之间夜的时间间隔。并不是月球绕地球公转的周期,这两个周期有一点不一样。

旧称分子运动论.[1]从物质的微观结构出发阐明热现象规律的理论.它的基本思想:宏观物质由巨大数量的不连续的微小粒子组成,分子之间存在一定间隙,它们总是处于热运动之中.分子之间还存在相互作用,称为分子力.分子力使分子聚集在一起,在空间形成某种规则分布;热运动的无规性破坏这种有序排列,使分子四散.正是这两方面的共同作用,决定了物质的各种热学性质,例如物质呈现出固、液、气三态及相互转化.气体动理论阐明了气体的物理性质和变化规律.它把系统的宏观性质归结为分子的热运动及它们间的相互作用,因此能深刻地洞察宏观现象的本质.它不研究单个分子的运动,只关心大量分子集体运动所决定的微观状态的平均结果.实验测量值就是平均值.例如,容器中作用于器壁的宏观压强,是大量气体分子与器壁频繁碰撞的平均结果.理论上,气体动理论以经典力学和统计方法为基础,对热运动及相互作用做适当的简化假设,给出分子模型和碰撞机制,借助概率理论处理大量分子的集体行为,求出表征集体运动的统计平均值.计算结果与实验测量值的偏差,作为修改模型的依据,从而形成自身的理论体系.这就是气体动理论的研究方法.它不仅可以研究气体的平衡态,而且可以研究气体由非平衡态向平衡态的转变,解释输运现象的本质,导出输运过程遵守的宏观规律.气体动理论是吉布斯统计力学出现之前的关于物质热运动的微观理论,后来成为统计力学的一部分,并促进了它的发展.

分子运动论

1658年,伽桑迪提出物质是由分子构成的假说.假想分子是硬粒子,能向各个方向运动,并进一步解释物质的固、液、气三态的转变.1678年,胡克提出同样主张,并认识到,气体的压力是气体分子与器壁碰撞的结果.

17世纪

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