PDF《研究微波辐射 先要删走杂音》

A27 STEM 百科启智责任编辑:郑乐泓 版面设计:邱少聪 上次跟大家分享了「宇宙微波背景辐射(Cosmic Microwave Background Radiation)」的发现故事,并介绍了大爆炸如何「生出」这 种充斥於天空各个角落的电波.

今天再跟大家延续这个未完的故事. 逢星期三见报 科学讲堂 上次并没有为大家解说,为什麽这些电 波被叫作「微波辐射」?其实根钪嫜 家的认识,当这些「背景辐射」被释放的 时候,宇宙的温度高达摄氏3,000度,因此 不能说当时的温度不高,而当时的辐射应 该以红光为主. 不过,大家千万不要忘了宇宙是在膨胀 中:在这些「背景电波」从遥远的天际、 久远的过去来到我们身边,被我们观察到 的过程中,它们也会跟随宇宙的膨胀而被 「拉长」,因此逐渐由波长约为

400 纳米 (1 纳米就是

10 亿分之一米)的红光,被 「拉长」成波长约为

1 毫米的微波(对, 就是跟微波炉里的微波同一类的东西). 因此,这些「微波辐射」,跟宇宙大爆炸 的关系真的是十分密切:宇宙的大爆炸产 生了这些电波,更将它们「改头换面」, 变成现在我们见到的面貌. 量度这些「微波辐射」的技术,在上世 纪后期已经十分成熟:其中一个主要的部 分就是接收电波.其实大家家中可能早已 有这样的仪器了:电视机. 在我们转换成数码广播以前,大家在调 校频道的时候,可能都曾见过电视机荧幕 上出现的「雪花」.这些「雪花」的1%, 就是来自「宇宙微波背景辐射」. 这也指出了测量「宇宙微波背景辐射」 的困难:要清楚研究这些电波,我们需要 懂得删走不需要的杂音,并把我们想要的 信号准确地量度下来. 为了摆脱大气层的干扰,科学家在1989 年向太空发射了第一个主力研究宇宙初始 状态的卫星:宇宙背景探测者(Cosmic Background Explorer,简称COBE). 电视机雪花 部分是微波 研究微波辐射 先要删走杂音 张文彦博士 香港大学理学院讲师 短暂任职见习土木工程师后,决定追随对科学的兴趣,在加拿大多伦多大学取得理学士及哲学博士 学位,修读理论粒子物理.现任香港大学理学院讲师,教授基础科学及通识课程,不时参与科学普 及与知识交流活动. 数揭秘 奥 逢星期三见报 奥数题之中,经过许多年的变化, 有些早年的难题,渐渐多了在较低年 级的培训之中见到.最经典的大概是 第一届国际数学奥林匹克第一题: 「 证明:对於任何自然数n, 分数21n+4 14n+3皆不可约.」这题只需要做辗 转相除法就可以了,现在都已经是奥 数里的常识了. 这次分享一道

1962 年国际数学奥林 匹克的题目,当中的技巧,可能现在 初中的奥数学生也能做到了. .通识博客 ( 一周时事聚焦 、通识把脉 ) .通识博客 / 通识中国 .百搭通识 .通识博客 / 通识中国 星期二 星期三 .中文星级学堂 .STEM百科启智 星期四 .通识文凭试摘星攻略 星期五 .通识博客 / 通识中国 .文江学海 星期一 简介:香港首间提供奥数培训之教育机构,每年举办奥数比赛,并积极开 办不同类型的奥数培训课程.学员有机会获选拔成为香港代表,参加海 内外重要大赛.详情可浏览:www.hkmos.org. 学会欣赏题目 不再令人却步 象万千 气 星期三见报 风来也风去 看图知路向 简介:本栏以天文台的网上气象节目《气象冷知识》向读者 简介有趣的天气现象.详请可浏览天文台 YouTube 专页: https://www.youtube.com/ user/hkweather. 辐射水平太高 机械人也阵亡 2011年3月11日,在日本本州东北部太 平洋海岸线遭遇的灾难,造成数万人流离 失所,灾民生活至今仍未恢复正常.宫城 县、岩手县和福岛县多达 36,000人7年后 仍然生活在的预制临时住房中,很多东日 本大地震造成的破坏,以及东京电力福岛 第一核电站的损坏,迫使居民离开家乡. 为何整个地点不像前苏联处理切尔诺贝 尔核事故那样,把整个核电厂埋在地下 呢?原因是日本这个核电厂是在海边,如 果情况一直没有解决,地下水会把辐射继 续带到邻近地方,更可能在下次强烈地震 时带来更大的灾难. 通过将远程控制的机械人送入福岛第一 核电站一个受损反应堆的内部,60厘米长 的机械人,配备了一对照相机和传感器来 测量辐射水平,工厂的运营商试图确定熔 化燃料的确切位置和状况. 自受到地震和海啸袭击后,清理福岛核 灾难现场预计耗时三四十 年,而最近公布的预计开 支为 21.5 兆日圆(1,890 亿美元).这个数字包括 补偿成千上万的撤离人 员,几乎是三年前发布的 两倍. 开发能够到达福岛第一 核电站反应堆最危险部分 的机械人,并在那里停留 足够时间以获取关键数,几乎是不可能 的挑战.子机械人(因其安装相机的摺 叠尾部)在反应堆压力容器下方的轨道上 「死亡」,其路径被块状燃料和其他碎片 堵塞.该装置以及其他机械人被一个看不 见的敌人损坏:辐射.在废弃之前,其剂 量计显示,2 号反应堆安全壳内的辐射水 平为每小时250 sieverts.在早期使用遥控 摄像机的探测器中,大约相同点的辐射一 小时高达650 sieverts ―足以在一分钟内杀 死人类. 至於其他两个反应堆的勘探工作几乎没 有开始,因其辐射水平甚至高於2号反应 堆.有计划在未来几周内,将一个小型防 水机械人送入1号反应堆,但没有确定更 严重受损的3号反应堆的勘探日期. 技畅想 科 隔星期三见报 虽然歌词也有讲「风来也风 去」,但其实要知道热带气旋去 到哪儿,机会有多大,可以参考 概率预报,不用瞎猜. 天文台推出的「热带气旋路径 概率预报图」,可以看见热带气 旋未来九日经过某地方附近围 的机会有多大,同时,都可以看 得见热带气旋的移动趋势. 不同的颜色代表概率的高低, 亦即是机会的大小,最大机会的 地方是偏红色,中等是黄色,而 较低概率的地方就用偏蓝色表 示. 这张图是电脑利用天气模式集 合预报系统自动制作,完全不经 人手修订,图内每个地方的概率 代表热带气旋未来9天内在这地 点120公里围内经过的机会. 电脑集合预报会因应各种可能 发生的情况,来预测路径走势, 例如这张2018年9月11日超强台 风「山竹」在未来9天有机会影 响什麽地方的概率预报图,其颜 色覆盖围比较大一点,而几日 后当「山竹」过了菲律宾,因为 电脑预测「山竹」在未来一两天 影响香港、广东和广西一带之 后,会逐渐消散,所以概率围 就缩小了,因此要留意这张图会 随着风暴演变情况,概率预报的 颜色与围都不一样. 当有热带气旋影响预报图 围,天文台都会发出「热带气旋 路径概率预报图」,在天文台的 网站和手机应用程式「我的天文 台」都可以看到.概率预测图是 表示大致的趋势,就算某地方受 到风暴影响的概率比较低,大家 都不能掉以轻心,尤其是当地的 活动如果较易受到天气影响,也 应该准备相应措施以策万全. 这张图显示2018年9月11日超强台风「山竹」在未来9天有机 会影响什麽地方. 视频截图 设n个位以上的各位数为 k,则n= 10k+6,得k=n-6