正在逛街的人总是活力满满、眼里放光。
而陪伴逛街的人则不禁扶腰揉腿，默念"快结束吧!"
这难道与生理差异有关？
还是心理上的抵触情绪作祟？
跟着今天的问答我们来一探究竟！
问答导航 Q1 为什么感觉夏天全国南北方温度都差不了太多，但是冬天的温度差别就非常大? Q2 充电头里面有电容吗？有的话是干什么用的？ Q3 为什么风扇叶是凹的不是平的？ Q4 相机对着戴眼镜的人拍照时，镜片上为什么会反射出蓝紫色的光？ Q5 为什么玻璃会炸，炸出来的花纹好像放射状的，而且边缘的碎片比较细？ Q6 为什么在黑暗中触发静电，会看到蓝色闪光？ Q7 老式照相机的胶片和显影液原理是什么？ Q8 那么多恒星为什么没办法照亮宇宙？ Q9 为何男生逛街容易累，腿容易疼？
Q1为什么感觉夏天全国南北方温度都差不了太多，但是冬天的温度差别就非常大?
by 匿名
答： 影响一个地区的气温因素包括太阳辐射，大气环流，下垫面，人类活动等等。其中太阳辐射为主要因素。 我们知道地球的自转轴与公转轨道的夹角并非90°，而是66.5°，这就导致在一年中，各地正午太阳高度角是变化的（太阳直射点的回归运动），地表接收太阳辐射的有效截面也随之变化。 地球公转及四至点太阳辐射情况示意图 考虑地球是一个均匀的球体，黄赤交角为23.5°，直射点纬度为α（取绝对值），在夏季，太阳直射北半球，则我国纬度θ处单位面积地表正午接收到的太阳辐射功率P*=Pcos(θ-α) ，其中P为直射点单位面积正午太阳辐射功率。这意味着我国夏季P*是以α为中心，南北对称变化的，而非从北向南依次增加。以夏至这天为例，漠河市（53°N），北回归线（23.5°N），三亚市（18°N）接收到的辐射功率约为0.870P，1.00P，0.995P。 太阳直射点的回归运动 冬季，太阳直射南半球，P*=Pcos(θ+α)，这意味着我国冬季 P*从南向北逐渐减小。例如冬至这天上述三地接收到的功率分别为0.233P，0.682P，0.749P。可见P*在夏季南北相差不大，冬季相差较大。 同时考虑到功率W～P*t，夏季我国越往北白昼越长，北方一天接收到的总能量也会随之增加，补偿了功率的南北差异；冬季则反之，越往北白昼越短，加剧了南北差异。 另外，大气环流对如题现象也有较大的贡献，我国的东南部沿海，而西北地区深居内陆。由于水的比热容是沙子的四倍以上，在北半球冬天，内陆地区降温要显著快于海洋，其气压也随之高于海洋。这一气压差将产生西北季风，推动来自蒙古-西伯利亚的冷空气向东南运动，使之经过的地方急剧降温，是为寒潮。越靠近季风源头的地方降温越剧烈，同时寒潮南下的过程中会受到高大山脉（如秦岭）的层层阻挡，使得南方地区受到的影响相对较小，南北温差较大。 亚洲地区冬季风（左）及夏季风（右）示意图 综上，太阳直射点回归运动导致的某地接收的辐射功率以余弦函数相移的形式变动，加之我国处于北半球且被北回归线横贯的纬度范围，使得我国各地接收太阳辐射呈现出夏季全国差异不大，冬季南北差异大的特点。而海陆热力性质差异以及高大山脉对大气环流的阻挡也加剧了冬季南北温差。值得注意的是，地形，下垫面材质等因素也会对当地的气温产生影响，上述分析只是从最粗糙的模型出发的～ 冬季某日我国气温分布预报 by 渣渣昊 Q.E.D.Q2充电头里面有电容吗？有的话是干什么用的？
by Star
答： 我们日常生活中使用的充电头都是有电容的，他们的作用包括储能、滤波和稳压。这里就拿手机充电器来举例子。 手机充电器是将交流电转换成低压直流电的设备，由一个稳定电源加上必要的恒流、限压控制电路组成。充电时先将220伏交流电通过整流电路变成高压直流电，然后通过开关管变成高频高压脉冲，之后通过变压器变成低压脉冲，最后经过整流稳压电路变成相应的直流电。 图源论文1 A(整流) : 交流电220V通过D2整流、C1滤波得到300V直流电压。 B(开关管):电压经过变电器T到Q2c极。另一路通过启动电阻R2加到Q2b极，Q2导通，L1和L2产生方向相反的感应电动势，给C2充电，之后C2的电压逐渐升高导致L1和L2的电动势方向发生反转Q2截止，C2放电。如此周而复始实现自激振荡。 C(变压器):将高压脉冲转换为低压脉冲。 D(整流稳压):在Q2导通时，L3产生上负下正的感应电动势，D3截止，充电器对外不供电。在Q2截止时，L3产生上正下负的感应电动势，D3导通，L3绕组上的电压经过D3整流，C3滤波得到直流电压供给负载，同时发光二极管发光。 参考资料： 吕志方.浅谈充电器的原理与维修[J].科技风,2017,(12):276. 张仕宪.手机电池简易万能充电器的原理与制作[J].电子制作,2010,(12):35-39. by 蓝多多 Q.E.D.Q3为什么风扇叶是凹的不是平的？
by 匿名
答： 扇叶设计成凹陷的形状是为了更好地推动并引导空气流动。根据伯努利原理，流速较快的区域对应较低的压力，而流速较慢的区域则对应较高的压力。当风扇转动时，凸起的扇叶背面会使得扇叶附近的空气流速比远处的空气流速快，扇叶背面的气压低于远处。在压强差的作用下，远处的空气会流向扇叶。一般情况下，扇叶的安装会有一定的夹角，称为迎角。在一定的迎角下，风扇凹陷的形状会推动空气流动，将叶片旋转的机械能转化为空气的动能。在相同的角速度下，扇叶根部（靠近风扇轴心）的空气流速慢，风扇边缘（远离风扇轴心）的空气流速快，空气的流速差产生了一个压强差。在离心力和压强差的双重加持下，空气会沿着叶片凹陷形成的“槽”向叶片边缘流动，并在扇叶末端受到扇叶形状的引导将风向前吹出。 图源于网络 如果是吊扇，类似于机翼的原理，凹陷的扇叶还会产生一个推动风扇向上的升力：吊扇转动时，由于扇叶上方凸起，上方的空气流速高于扇叶下方，导致扇叶上方压强较低。产生的压强差会托起吊扇。 参考资料： by 十一 Q.E.D.Q4相机对着戴眼镜的人拍照时，镜片上为什么会反射出蓝紫色的光？
by 匿名
答： 因为眼镜中树脂镜片透光性较差，反光性很强，需要在镜片上镀膜来减小镜片上对光线的反射。 入射光线在增透膜界面两侧所形成的反射光线，彼此相互干涉（发生等厚干涉）相消。具体来说，增透膜的厚度是经过精心计算的，以确保当光线在膜层的上下界面反射时，这两个反射光束之间的光程差是光波长的四分之一（λ/4）的奇数倍。（光程差=2×薄膜折射率×薄膜厚度）这样，当反射光束相互叠加时，它们的相位相反，导致干涉相消，使得反射光强度降至最低、入射光强度增至最大。 增透膜的工作原理图 由于不同颜色的光具有不同的波长，因此为了针对特定波长的光达到最佳增透效果，增透膜的厚度需要根据该波长进行调整。蓝膜利用其反射蓝紫光的特点，可以反射掉大部分蓝紫光，从而保护眼睛免受这些波长光的伤害。 这样在太阳光或者日光灯这种由七色光所形成的白光的照射下，不同波长的光在涂层中的反射不同，某些波长的光（如蓝紫色光）可能无法被完全抵消，因此在特定角度和光照条件下，这些颜色的反射光会变得更明显。所以在拍照时，如果没有适当的光线控制，镜片上的蓝紫色反射光就可能被相机捕捉到，形成我们所看到的蓝紫色光斑。 参考资料： 赵凯华.新概念物理教程. 光学[M].高等教育出版社,2004. 乔庆军. 浅析树脂镜片镀膜的光学效果[J]. 2021(2016-25):75-75. by Chocobo Q.E.D.Q5为什么玻璃会炸，炸出来的花纹好像放射状的，而且边缘的碎片比较细？
by YZ
答： 研究表明，玻璃的断裂过程（也就是玻璃炸开过程）中存在一个自发的纳米腔成核、生长及合并的机制。当玻璃受到外力作用时（比如受冲击），其内部的应力集中会导致空腔的成核。这些空腔会随着时间的推移而生长，并且相互之间会沿着有序的路径合并，最终导致玻璃的断裂。也正是因为这种空腔的有序排列与裂纹的扩展路径，导致玻璃炸裂后显现出放射形花纹。 此外，玻璃对温度变化非常敏感。当温度急剧变化时，玻璃的不同部分可能会由于热膨胀或收缩产生不同的应变。若这种温差过大（比如过快冷却或环境迅速升温），就可能导致玻璃表面或内部应力达到破裂的阈值。 最后，玻璃碎片边缘细则是因为在断裂过程中，空腔的生长和合并会导致玻璃内部的材料发生位移和重组，从而在裂纹尖端形成尖锐的边缘。当玻璃最终断裂时，这些尖锐的边缘会被分割成细小的碎片。同时，由于玻璃的非晶态结构，其内部存在着原子尺度的结构异质性（原子层面上的有的地方排列紧密些，有的地方松散些），这种异质性也会影响裂纹的扩展和碎片的形成。就像我们平时看到的沙子堆，虽然整体看起来差不多，但仔细看每颗沙子的位置和周围的空隙都不一样。 参考资料： Lai-Quan Shen et al. ,Observation of cavitation governing fracture in glasses.Sci. Adv.7,eabf7293(2021). 陈昊东,王青松,孙金华.火灾环境下玻璃首次破裂时间的模拟预测[J].工程力学,2017,34(S1):210-213. by 4925 Q.E.D.Q6为什么在黑暗中触发静电，会看到蓝色闪光？
by ZLZ.
答： 要了解产生静电为什么会发出蓝光，首先要了解下静电的成因。静电的形成主要源于摩擦、接触或感应等过程中电子转移：两个物体摩擦或接触时，电子从一个物体转移到另一个物体，使其带有不同电荷。当带电物体彼此分离时，由于电荷不易通过空气转移，从而导致物体表面保持电荷差异，即形成静电。 但当静电积累到一定程度后，会击穿空气，形成电火花（类似于闪电的产生），此时电流通过空气会使其分子激发，释放出能量，这种能量会以光的形式传播，也就是我们看到的光。由于上述静电放电时发出的光相对较弱，所以我们一般只有在自然光较弱的夜晚才会明显观察到。 静电发出的光是蓝色的主要是因为空气中氮气和氧气的激发光谱导致的。首先我们知道，空气中绝大部分气体是氮气与氧气。电流通过空气时，电流激发空气中的氮气分子和氧气分子，使它们的电子跃迁到更高的能级。当这些电子返回低能级时，会释放出光子，这种能级差下的光子频率正好对应蓝（紫）光，因此我们常常看到蓝光。 此外静电放电时还有部分能量以声音的方式传播，即声效应，因此我们还会在静电放电时听到“啪啪”声。 参考资料: Jonassen, N. (2013). Electrostatics. Springer Science & Business Media. Williams, M. W. (2012). What creates static electricity?. American Scientist, 100(4), 316-323. Electricity, S. (2008). Static Electricity. by 凉渐 Q.E.D.Q7老式照相机的胶片和显影液原理是什么？
by 约瑟夫
答： 老式相机的胶片摄影技术，基本原理主要为光敏物质对光线的反应。 胶片的核心是一层含有光敏银盐（通常是卤化银，AgX，X 代表卤素如氯、溴或碘）的乳剂，这些银盐悬浮在明胶中，形成一层均匀的乳剂层。当光线照射到胶片上时，光与卤化银晶体发生反应，银离子被还原成金属银，形成潜影（一种看不见的图像）。光线越强或者照射时间越长，金属银就越多，潜影越明显。 显影液的作用就是为了把潜影转化为可见的金属银颗粒，形成负像。显影液中含有显影剂，这些物质可以与曝光后的卤化银晶体发生反应。将其还原成黑色的金属银并沉积在胶片上，未曝光的卤化银不参与反应。 显影之后，需要停显液(酸性溶液)来停止显影过程，防止过度显影，随后使用定影液(硫代硫酸钠溶液)去除未曝光的卤化银晶体。 之后将胶片冲洗干净得到稳定的负像胶片，最后通过印相或放大过程，将负像转移到相纸之上，通过曝光显影得到正像图片。 by 蓝多多 Q.E.D.Q8那么多恒星为什么没办法照亮宇宙？
by 匿名
答： 提问者所提出的这个问题是历史上一个非常著名的问题，即“奥伯斯佯谬”，这个佯谬指出，如果宇宙是无限且静态的，那么无论在哪个方向看，视野中都应充满恒星，且整个夜空应该非常明亮。但实际情况明显相反，黑暗才是宇宙的主色调，具体原因可简单解释如下： 宇宙的膨胀：奥伯斯佯谬中假设了宇宙是无限且静态的，这显然与我们的认知相违背，起初这个佯谬的提出也是为了攻击静态宇宙这一错误理念。实际上， 宇宙是非常大且在不断膨胀的（膨胀速度非常快，按照哈勃定律，距离我们非常远时膨胀速度甚至可以超光速），光从恒星发出后需要经过很长的时间才能到达我们这里，并且在宇宙膨胀的影响下， 光在传播过程中会被“拉伸”成更长的波长，向红外方向偏移，甚至超出可见光范围，成为了宇宙微波背景辐射，这种现象叫做“红移”。 因此距离远且存在红移使得恒星的可见光在我们这里变得非常微弱，这也是导致宇宙黑暗最主要的效应。 “红移” 图片来源于网络 宇宙年龄是有限的:同样与奥伯斯佯谬中假设的相反的是，宇宙并不是无限的，而是有一个有限的年龄，大约138亿年，并且光基本是以光速在宇宙中传播，因此距离我们超过138亿光年的恒星发出的光还没有到达，只有在138亿光年内的恒星的光才会传到地球。这也导致了我们无法接收到宇宙中所有恒星发出的光。 其他原因：以上两条是被最广泛接受的解释，除此之外还有一些原因导致了宇宙是黑暗的，如宇宙中充满了尘埃和气体，这些物质会吸收或散射恒星的光；恒星在宇宙中分布不均匀，宇宙中存在很大的空旷空间等等。 参考资料： 赵峥. (2011). 大爆炸和宇宙学红移中常被误解的几个观念. 大学物理, 30(2), 9-9. Assis, A. K. T. (1992). On Hubble’s law of redshift, Olbers’ paradox and the cosmic background radiation. Apeiron, 12(10). Wesson, P. S. (1989). Olbers' paradox in astronomy: history, nature and resolution. Science Progress (1933-), 133-146. by 凉渐 Q.E.D.Q9为何男生逛街容易累，腿容易疼？
by 匿名
答： 累？！不存在的！......欸那里有个凳子我先坐会。 其实这个问题不只是男性会累，在生活中常常会发现，无论男女，陪逛的人往往会更累。 从生理角度来说，陪伴逛街的人往往需要紧紧跟随主逛人的步伐，而逛的这一行为基本动作可以简单总结为四个字——走走停停。如果大家经常开车就会知道，在市区里开车会比郊区费油，这是由于汽车来回起步、急停、急转等等一系列速度变化很大的活动都耗油更多，对车的磨损也更快。类似的，当主逛人沉浸在自己美好的购物世界里的时候，可以根据自己的兴趣目标自由控制步伐快慢以及行径路线，但是陪逛的人则是需要被动的急刹车或者调转方向等一系列短程而急促的运动。频繁的加速和减速需要额外的力来克服惯性，增加了肌肉的工作量；不规则的步态打破了肌肉和关节的协调节律，降低了步行效率。Minetti等人（2003）的研究数据显示，在不规则步行模式下，能量消耗比稳定步行增加了约10-20%。这说明，陪逛人的步态不稳定可能会显著增加体力消耗 从心理的角度来说，动机是驱动个体行动的内在力量。高动机水平会使人更加投入任务，减少对疲劳的主观感知。资源限制理论认为，工作记忆有容量限制，高认知负荷会占用大量的工作记忆资源。高动机使个体更专注于目标，分散对疲劳信号的注意力，降低疲劳感知，也就是良好的注意力分配。心流理论认为，当人完全投入感兴趣的活动时，会减少对外界和自身不适的感知，包括疲劳。 所以对于主逛人来说，逛街这一行为本身就源源不断地提供了动力，而陪逛人不仅没有那么大的兴趣，而且常常需要分担价格和质量评估、关注情感需求等工作，无疑增添很多认知负荷，所以就会有可能会累啦~ 参考资料： Minetti, A. E., Boldrini, L., Brusamolin, L., Zamparo, P., & McKee, T. (2003). A feedback-controlled treadmill (treadmill-on-demand) and the spontaneous speed of walking and running in humans.Journal of Applied Physiology, 95(2), 838-843. Boksem, M. A. S., & Tops, M. (2008). Mental fatigue: Costs and benefits.Brain Research Reviews, 59(1), 125-139. Csikszentmihalyi, M. (1990). Flow: The psychology of optimal experience. Harper & Row. Sweller, J. (1988). Cognitive load during problem solving: Effects on learning.Cognitive Science, 12(2), 257-285. by 十一 Q.E.D.投票
本期答题团队
十一、蓝多多、凉渐、渣渣昊、4925、Chocobo
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