霾也叫雾霾，指空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子使大气混浊、视野模糊，并导致能见度恶化的现象，如果水平能见度小于10千米，我们将这种非水成物组成的气溶胶系统造成的视程障碍称为霾。

霾与雾、云不一样，与晴空区之间没有明显的边界，霾粒子的分布比较均匀，而且霾粒子比较小，从0.001微米到10微米，平均直径大约1—2微米，肉眼看不到空中飘浮的颗粒物。由于灰尘、硫酸、硝酸等粒子组成的霾，其散射波长较长的光比较多，因而霾看起呈黄色或橙灰色，所以也称“灰霾”；雾的颜色则是乳白色或青白色。

    雾和霾都是视程障碍物。但雾与霾的形成原因和条件却有很大的差别。雾是水蒸气液化成小水滴或凝华成小冰晶浮游在空中形成的，形成雾需具备较高的水汽饱和度和较低的温度。雾的空气相对湿度常达100％或接近100％。出现霾时空气则相对干燥。空气相对湿度通常在80％以下。雾有随着空气湿度的日变化而出现早晚较常见或加浓、白天相对减轻甚至消失的现象。霾的日变化一般不明显，当空气团较稳定时，持续出现时间会较长，有时可持续10天以上。大雾天气多集中于10—12月份；而霾天气在各月差异相对较小，各月均可能有较多霾天气出现。

    由于阴霾、轻雾、沙尘暴、扬沙、浮尘、烟雾等天气现象，都是受浮游在空中的大量极微细的尘粒或烟粒等影响，有效水平能见度小于10千米。有时即使是气象专业人员也难以区分，必须结合天气背景、天空状况、空气湿度、颜色气味及卫星监测等因素综合分析判断，才能得出正确结论，而且雾和霾的天气现象有时是可以相互转换的。

    雾的成分主要是水（H2O），人吸入后不会对身体有什么影响。而霾在吸入人的呼吸道后对人体有害，长期吸入，严重的甚至会导致死亡。全国人大代表钟南山说，空气污染不仅对于呼吸系统、神经系统、心血管系统有危害，跟肺癌也密切相关。雾霾天气最好等太阳出再开窗通风。如果外出可以戴上棉质口罩。外出归，应立即清洗面部及裸露的肌肤。可以多喝水，适量补充维生素。雾霾天气是心血管疾病患者的“杀手”。雾霾天最好不出门，更不宜晨练，否则可能诱发病情，甚至心脏病发作，引起生命危险。

    城市里大楼越建越高，阻挡和摩擦作用使风流经城区时明显减弱，不利于大气中悬浮微粒横向扩散；逆温层好比一个锅盖覆盖在城市上空，使得大气层低空的空气垂直运动受到限制，空气中悬浮微粒难以向高空飘散；而随着城市人口的增长和工业的发展，机动车尾气、扬尘、煤炭及供暖排放等原因，导致污染物排放和悬浮物大量增加，直接导致雾霾天气的增多。

    人类污染物排放是出现严重雾霾的“主谋”，它导致大气自净能力衰减。减少污染、控制污染物排放、削减大气污染物是解决雾霾的根本之道。

    其实，目前空气质量良好的国家也经历过严重的空气污染。比如当年英国工业革命后，伦敦地区工厂烟囱密密麻麻，带了海量的粉尘和有毒气体，一年中有四分之一的日子大雾笼罩，从而被称为“雾都”。这让古板的英国人痛下决心，行动起。他们的措施是：动员自行车代替汽车；颁布《清洁空气法案》，减少煤炭用量；治理汽车尾气；加强绿化等，这些都可以供我们参考。（有删改）

中德研究人员破解北京雾霾形成之谜

    ①中德两国研究人员21日说，他们破解了北京及华北地区雾霾最主要组分硫酸盐的形成之谜，发现在大气细颗粒物吸附的水分中二氧化氮与二氧化硫的化学反应是当前雾霾期间硫酸盐的主要生成路径。这一发现凸显在继续实施减排措施的同时优先加大氮氧化物减排力度对缓解空气污染问题的重要性。

②近年来，北京及华北地区雾霾频发。已有研究表明，硫酸盐是重污染形成的主要驱动因素。在绝对贡献上、重污染期间硫酸盐在大气细颗粒物PM2.5中的质量占比可达20%，是占比最高的单体；在相对趋势上，随着PM2.5污染程度上升，硫酸盐是PM2.5中相对比重上升最快的成分。因此，硫酸盐的来源研究是解释雾霾形成的关键科学问题。

③清华大学贺克斌院士和德国马克斯·普朗克化学研究所的程雅芳教授等人当天在新一期美国《科学进展》杂志上报告说，他们运用外场观测、模型模拟及理论计算等手段发现，在北京及华北地区雾霾期间，硫酸盐主要是由二氧化硫和二氧化氮溶于空气中的“颗粒物结合水”，在中国北方地区特有的偏中性环境下迅速反应生成。颗粒物结合水是指PM2.5在相对湿度较高的环境下潮解所吸附的水分。

    ④该结论与通常认为的硫酸盐形成机制有较大不同。现有基于欧美等地区的经典大气化学理论认为：硫酸盐主要是在云水环境中形成，由于云中的液态水含量远高于颗粒物结合水，通常高出1000到10万倍，所以与云水中的硫酸盐生成反应相比，颗粒物结合水中的反应可以忽略；理论计算还显示，在云水反应路径中，二氧化氮氧化二氧化硫生成硫酸盐这一路径的贡献也可忽略不计。

⑤而在北京及华北地区雾霾期间，一方面，由于颗粒物浓度大幅上升及静稳气象条件下相对湿度较高等原因，颗粒物结合水含量远高于经典情景，颗粒物结合水中的反应总量大大提升；另一方面，重度雾霾期间二氧化氮浓度为经典云水情景下的50倍以上，这直接改变了二氧化氮氧化路径的相对重要性。此外，北京及华北地区大量存在的氨、矿物粉尘等碱性物质使得当地颗粒物结合水的pH值远高于美国等地，呈现出特有的偏中性环境，而二氧化氮氧化机制的反应速率会随pH值上升而大幅提高。

    ⑥研究人员据此在论文中指出，优先降低氮氧化物的排放可能有助大幅降低中国雾霾中的硫酸盐污染水平。

    ⑦“该研究表明我国复合型污染的特殊性，”贺克斌院士对新华社记者说，“高二氧化硫主要来自燃煤电厂，高二氧化氮主要来自电厂和机动车等，而起到中和作用的碱性物质氨、矿物粉尘等则来自农业、工业污染、扬尘等其他来源。这些不同的污染源在我国同时以高强度排放，导致硫酸盐以特有的化学生成路径迅速生成，这也是重度雾霾期间颗粒物浓度迅速增长的主要原因之一。”

    霾也叫雾霾，指空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子使大气混浊、视野模糊，并导致能见度恶化的现象，如果水平能见度小于10千米，我们将这种非水成物组成的气溶胶系统造成的视程障碍称为霾。

霾与雾、云不一样，与晴空区之间没有明显的边界，霾粒子的分布比较均匀，而且霾粒子比较小，从0.001微米到10微米，平均直径大约1—2微米，肉眼看不到空中飘浮的颗粒物。由于灰尘、硫酸、硝酸等粒子组成的霾，其散射波长较长的光比较多，因而霾看起呈黄色或橙灰色，所以也称“灰霾”；雾的颜色则是乳白色或青白色。

    雾和霾都是视程障碍物。但雾与霾的形成原因和条件却有很大的差别。雾是水蒸气液化成小水滴或凝华成小冰晶浮游在空中形成的，形成雾需具备较高的水汽饱和度和较低的温度。雾的空气相对湿度常达100％或接近100％。出现霾时空气则相对干燥。空气相对湿度通常在80％以下。雾有随着空气湿度的日变化而出现早晚较常见或加浓、白天相对减轻甚至消失的现象。霾的日变化一般不明显，当空气团较稳定时，持续出现时间会较长，有时可持续10天以上。大雾天气多集中于10—12月份；而霾天气在各月差异相对较小，各月均可能有较多霾天气出现。

    由于阴霾、轻雾、沙尘暴、扬沙、浮尘、烟雾等天气现象，都是受浮游在空中的大量极微细的尘粒或烟粒等影响，有效水平能见度小于10千米。有时即使是气象专业人员也难以区分，必须结合天气背景、天空状况、空气湿度、颜色气味及卫星监测等因素综合分析判断，才能得出正确结论，而且雾和霾的天气现象有时是可以相互转换的。

    雾的成分主要是水（H2O），人吸入后不会对身体有什么影响。而霾在吸入人的呼吸道后对人体有害，长期吸入，严重的甚至会导致死亡。全国人大代表钟南山说，空气污染不仅对于呼吸系统、神经系统、心血管系统有危害，跟肺癌也密切相关。雾霾天气最好等太阳出再开窗通风。如果外出可以戴上棉质口罩。外出归，应立即清洗面部及裸露的肌肤。可以多喝水，适量补充维生素。雾霾天气是心血管疾病患者的“杀手”。雾霾天最好不出门，更不宜晨练，否则可能诱发病情，甚至心脏病发作，引起生命危险。

    城市里大楼越建越高，阻挡和摩擦作用使风流经城区时明显减弱，不利于大气中悬浮微粒横向扩散；逆温层好比一个锅盖覆盖在城市上空，使得大气层低空的空气垂直运动受到限制，空气中悬浮微粒难以向高空飘散；而随着城市人口的增长和工业的发展，机动车尾气、扬尘、煤炭及供暖排放等原因，导致污染物排放和悬浮物大量增加，直接导致雾霾天气的增多。

    人类污染物排放是出现严重雾霾的“主谋”，它导致大气自净能力衰减。减少污染、控制污染物排放、削减大气污染物是解决雾霾的根本之道。

    其实，目前空气质量良好的国家也经历过严重的空气污染。比如当年英国工业革命后，伦敦地区工厂烟囱密密麻麻，带了海量的粉尘和有毒气体，一年中有四分之一的日子大雾笼罩，从而被称为“雾都”。这让古板的英国人痛下决心，行动起。他们的措施是：动员自行车代替汽车；颁布《清洁空气法案》，减少煤炭用量；治理汽车尾气；加强绿化等，这些都可以供我们参考。

（有删改）

下一代触屏手机什么样？

    不管触屏手机多么方便，有一点你不能不承认：你手指下的东西，一支笔也罢，一片树叶也罢，摸起全像玻璃。因为目前的触屏技术，还无法赋予虚拟物体以真实的质地感。人有5种感觉，但在手机和平板电脑上，目前充分实现的只有视觉和听觉，对触觉的模拟还处于初步阶段，味觉和嗅觉则还完全没有。

    下一步我们将有望进入超级触屏的时代。未，虚拟事物将更加逼真地呈现在你的面前，对它们的操作几乎可以跟操作真实物体相媲美。在指尖这么小的方寸之地，如何才能实现这一点呢？唯有借助触幻觉。

    有一种触幻觉叫电振动，这一现象是在1953年偶然发现的。一天，美国化学家爱德华一马琳克洛德接触了一个黄铜制的插座，他注意到，当灯亮时，其表面给人的感觉好像要粗糙些。通过进一步的实验，他发现正是微羁的交流电导致了这种幻觉。我们知道，交流电以某种精确的频率振荡。当你把手指放在通交流电的屏幕上，由于静电吸引，在你手指皮肤下面就有电荷堆积起。电荷的数量将随着交流电一起振荡，所以在你手指和屏幕之间的静电吸引力也随着时间变化。当手指在屏幕上移动时，这个静电力将吸住你手指的皮肤，阻碍它移动：由于静电力是周期性变化的，这将诱导你手指上的皮肤也发生周期性振动。这种轻微的振动将会被手指上的触觉感受器探测到。由于这类皮肤的振动本质上跟手指滑在像木头、砂纸等毛糙物体表面时的感觉是一样的。所以大脑就把它解释成了你在触摸质地粗糙的物体。

    2010年，美国一位工程师利用电振动制造触幻觉的原理开发了一款具有虚拟质地感的触屏，可以安装在自动取款机、手机上。测试表明，一般说，高频电流比起低频电流会让屏幕摸起更光滑些。比如，当电流频率在400赫兹时，屏幕摸起像一张纸，而在80赫兹时，则像凹凸不平的皮革。原则上，设计者还可以用这个效应设计具有不同质地感的网页或者应用程序。例如，我们可以把电子书的页面做成像真实的纸张一样粗糙。当然了，这种虚拟的质地感目前让人感觉还不太自然，但有一点可以肯定，未的手机或者ipad上，任何囹标再不会摸起千篇一律都像玻璃了。

    在现实世界中，一个装满东西的筐总比没装东西时提起更加费劲些。可是在触屏手机或平板电脑上，一个文件夹不论空的还是满的，用指尖拖动起并没有区别。这说明，目前的触屏比起真实世界还缺少一样元素：力感。

    美国科学家伊德。科格特正致力于改进虚拟键盘，使它用起感觉更像真实的键盘：当你按下一个键的时候，你的手指会感到有一股轻微的抵挡力。科格特的设计也用到了电振动的原理。他设计的振动发生在两个方向：垂直于屏幕的方向和沿屏幕的水乎方向。所以，最后的效果是两个方向上的振动之合力。我们只要事先把两个振动调整到合适的“步调”（在物理学上称为相位），这股合力就可以把手指一瞬间推向左边，一瞬间推向右边。由于振动频率非常高，我们最后所能感觉到的平均效果是，手指在垂直方向遇到了一股阻力。经测量，这个力大约70毫牛顿，大致相当于按下一个真实的键时所受的抵抗力。通过这种技术，我们就可以在虚拟键盘上获得真实的按键体验。

    总而言之，未触屏技术将极大地改变我们跟数字世界打交道的方式。对于信息，我们将不仅局限于看和听，还可以触摸。在真实世界日益虚拟化的同时，虚拟世界却日益真实化了。

（选自《大科技科学之谜》2013年第1期，有删改）

    天文学并不是新开拓的科学，它的渊源可以追溯到人类的远古时期，我们从现代天文学的基本概念中很容易发现它的痕迹。也许在文字产生以前，人们就知道利用植物的生长和动物的行踪来判断季节，这种物候授时是早期农业生产所必需的，甚至到上一世纪50年代，中国一些少数民族还通行这种习俗。物候虽然与太阳运动有关，但由于气候变化多端，不同年份相同的物候特征常常错位几天甚至更多，物候授时比起后来的观象授时就要粗糙多了。观象授时，即以星象定季节。比如《尚书•尧典》记载，上古的人们以日出正东和初昏时鸟星位于南方子午线标志仲春，以日落正西和初昏时虚星位于南方子午线标志仲秋，等等。

当人们对天文规律有更多的了解，尤其是掌握了回归年长度以后，就能够预先推断季节和节气，古代历法便应运而生了。据史料记载，夏商时期肯定已有历法，只是因为文字记载含意不明，其内容还处于研究之中。春秋战国时期，流行过黄帝、颛顼、夏、商、周、鲁等六种历法。它们的回归年长度都是365.25日，但历元不同，岁首有异。

    从西汉到五代是古代天文学的发展、完善时期，出现了许多新的观测手段和计算方法。南北朝的姜岌以月食位置来准确推算太阳的位置，隋朝刘焯用等间距二次差内插法来处理日月运动的不均匀性。唐代一行的大衍历，显示了古代历法已完全成熟，它记载在《新唐书•历志》中，按内容分为七篇，其结构被后世历法所效仿。西汉天文学家落下闳以后，浑仪的功能随着环的增加而增加；到唐代李淳风时，已能用一架浑仪同时测出天体的赤道坐标、黄道坐标和白道坐标。除了不断提高天体测量精度外，天文官员们还特别留心记录奇异天象的发生，其实后者才是朝廷帝王更为关心的内容，所谓“天垂象，见吉凶”，把它看成上天给出的瑞象和凶象，并加以趋避。

    宋代和元代为古代天文学的鼎盛时期。这一时期颁行的历法最多，达25部，其中郭守敬等编制的授时历最为优秀，连续使用了360年，达到中国历法的巅峰；观测数据最精，许多历法的回归年长度和朔望月值已与现代理论值相差无几，在世界处于领先地位；大型仪器最多，其中苏颂的水运仪象台集观测、演示、报时于一身，是当时世界上最优秀的天文仪器；恒星观测最勤，平均不到20年一次。

    进入明代后，中国天文学开始停滞不前。这里有政治、经济等社会原因，也有天文学本身的原因。从天文学本身来看，首先，当时中国的天文仪器只能满足肉眼测量的极限，除非加上凹凸镜片，精度不会提高，而采用凹凸镜片的望远镜技术是在欧洲诞生的。其次，中国古代擅长代数计算，在解决天体位置与推算值弥合问题上只注意表象，不注意从几何结构进行理论探讨，与此相反，古希腊天文学则是侧重几何学的。对中国明清时代的天文学进行反思是痛苦的，但却有助于我们今天的发展。

（摘编自陈久金、杨怡《中国古代的天文与历法》）

    无论是天文学家还是普通人，当我们眺望浩瀚星空的时候，每个人心里都不免有这样一种感觉：宇宙太宏大了，相比之下人类和地球都太渺小了。在这茫茫太空之中，有没有其他生命的存在？

    虽然人们曾一度想象火星上可能存在生命，但迄今为止，无论在火星还是在太阳系除了地球以外的其他天体上，人们都还没有找到过生命。

    以我们现在对生命的理解，液态水在孕育生命中扮演着极为重要的角色。能够存在生命的行星，既不能离中心恒星太近，因为那样会太热而导致水沸腾汽化；也不能离中心恒星太远，那样会太冷而导致水结冰。当然，由于大气气压的不同，其他行星上水的沸点和冰点可能与地球上有所不同，但也不会差得太远。而行星的温度在很大程度上取决于到中心恒星的距离。因此，恒星周围那些适于生命存在的距离范围，被称为宜居带，处在这些区域内且质量接近地球的行星，才是最有可能存在生命的行星。

    近年来，人们使用凌星法找到了很多行星，其中不少是在宜居带内。所谓凌星，是指行星从恒星前经过而挡住一部分恒星的光，这样我们观测到的恒星的亮度会略微减弱。如果我们长期以高精度的设备来监测恒星的亮度，就会发现这样的凌星事件。通过周期性的凌星事件，我们可以确认系外行星的存在。当然，凌星发生的条件是，地球与恒星的连线恰好在这些行星的轨道面上，显然大部分系外行星的轨道面并不满足这一条件。不过，我们总还是有可能幸运地观测到一小部分系外行星。

    开普勒卫星是美国于2009年发射的一颗天文卫星，专门“盯着”天鹅座的一小块天空中的恒星，通过凌星法寻找行星。现在，经过几年观测，已经找到了一些宜居带内的类地行星。目前，这些行星大部分还是所谓的“超地球”（指质量明显大于地球，但小于巨行星的行星）。当然，这并不奇怪，因为行星越大，就越容易被发现。不过，开普勒卫星已经发现了一些有待证实的候选行星，其大小可能与地球差不多，而且有的位于宜居带内，因此在它们上面也有可能存在生命。

    在已发现的这些系外行星中，有一些就像我们的太阳系一样，是几个行星在一个系统内。当然，那些现在还只发现了一个行星的系统，也很可能其实有着更多的行星，只不过还没有被我们发现而已。

    由欧罗斯博士等人组成的团队，利用“开普勒”镜首次观测到一个双星系统中，有两个行星围绕一对恒星运转，这一新发现的双星系统被命名为“开普勒-47”。这一系统中的一个恒星具有类似太阳的体积，另一个的体积则仅有前者的三分之一。两个行星的大小则与海王星接近，它们在相当近的轨道上围绕双星公转，而且最外围的那颗行星还恰巧处在宜居带内。不过，这个双星系统中很可能存在第三个行星，但这需要进一步的研究证实。

（选自陈学雷《寻找太阳系外的地球》，有删改）