為什麼暖氣片總會燻黑我的牆？| No.236_風聞

　　屋外寒風凜冽

　　屋內温暖如春

　　在冬天

　　穿短袖吃雪糕是對暖氣最基本的尊重

　　但暖氣雖好

　　卻總是燻黑牆面

　　這到底是為什麼呢？

　　**Q1****為什麼草色遙看近卻無？**by 匿名

　　答：

　　因為人眼有一定的分辨極限，比如我們看的電視和一些圖片，其實放大了都是像素格子，但人眼看不出它們與真實連續的物體的區別。並且我們的大腦總是自動突出與環境不一樣的部分，春天草地上零零星星長出的綠苗，隔開一定距離（超出人眼分辨極限），大片褐色土地上的綠意格外突出，像綠霧一樣連成一片，此所謂春色；走近了，看出來是一棵一棵的小苗，更多的是泥土，就不覺得有什麼“草色”了。

　　by 衣谷

　　Q.E.R.

　　**Q2****水的浮力對水本身有作用嗎？**by 小馬虎

　　答：

　　有的，水對水的“浮力”和水的重力正好平衡。我們小學二年級學過的阿基米德原理説，浸在液體中的物體，所受浮力等於排開液體的重力。對於一杯水中的一滴水而言，它排開水的體積就是它自己的體積，所受浮力也就等於它自身的重力。本質上，浮力是物體上下表面所受液體壓力之差，一滴水滴同樣有上下表面，當然也受浮力了。

　　一種直觀的理解方式可以考慮漂浮在水面的一滴油滴，它的密度小於水，排開水的體積小於自身的體積，浮力得以和重力平衡。如果換成同樣大小的一滴水，它同樣會受到浮力，而它靜止在水中，浮力和重力平衡。

　　by Eosia Leaf

　　Q.E.R.

　　**Q3****如果一個正方體掉到水裏，下表面和容器壁接觸，還受浮力嗎？**by 匿名

　　答：

　　浮力實際上是物體上下表面所受液體壓力的壓力差。如果正方體的下表面和容器壁嚴絲合縫地接觸，正方體只有上表面受到液體向下的壓力，此時正方體不僅不會受到向上的浮力，反而還會被水壓牢牢地摁在容器壁上，這種現象和吸盤的原理是完全一致的。當然，實際上正方體的下表面和容器壁之間往往存在縫隙，水可以滲入其間，此時正方體就正常地受到一個向上的浮力。

　　by 樂在心中

　　Q.E.R.

　　**Q4****地鐵的門和屏蔽門是怎樣對準的？**by 匿名

　　答：

　　其實要想回答這個問題，首先就要回答地鐵在進站的時候是怎麼精準地停在站台旁的。在以前地鐵系統信息化還未完整普及的時候，地鐵的進站停車主要是依靠駕駛員一定的駕駛技術和地鐵與“停車標”的對齊來實現的。如果細心的你現在去地鐵站向車頭位置看過去，當地鐵沒有進站的時候你是能夠在很多地鐵站車頭方向的車頭處看見地鐵的停車標識，而駕駛員需要做的便是將地鐵的車頭儘量精準地停在停車標識旁。不過隨着近年來隨着科學技術的發展，地鐵的運行逐漸被以自動列車運行裝置（Automatic Train Operation, ATO）為主的半自動化駕駛所取代，而列車的進站對齊也逐漸實現了通過對列車位置和速度信號進行收集和處理，來完成半自動化停靠的過程。在自動化裝置和技術熟練的駕駛員雙重“加持”下，現在的地鐵已經基本能夠做到精準地進站停車，而只要能夠精準地停在站台旁，那麼按照基於列車長度和停車位置而設計的屏蔽門自然也能夠和列車的車門對齊了。

　　by 巨大的眼睛

　　Q.E.R.

　　**Q5****日暈和月暈的原理是什麼？**by 匿名

　　答：

　　日暈和月暈都與光的色散有關，以日暈為例來説明：日暈是一種常見大氣光學現象，其形狀一般像下面一樣，太陽周圍環繞了一個內紅外紫的彩色環，原理上和彩虹一樣是光的色散現象，但是彩虹環顏色是外紅內紫。日暈通常存在於離地面5-10千米高的卷層雲上，卷層雲薄而均勻，由大量冰晶體構成，冰晶體一般形狀為六稜柱狀，當光線通過卷層雲時，會通過冰晶體表面兩次，從而發生偏折。如圖所示，且類似於三稜柱對光的偏折有一定的色散，紅在上，紫在下。

　　（圖片來源網絡）

　　受限於冰晶體的特定形狀，觀測日暈時的半視角一般只能是 22°，即最為常見的 22°暈。這是因為當光線通過六稜柱時引起折射，光線傳播方向可以改變的最小角度是 22°。為了使折射的光類似會聚一樣進入觀測者的眼睛，偏折能力更強的紫光需要在外側，這就形成了內紅外紫的彩環，如下圖所示。這就解釋了 22°暈的角度形成和暈的顏色結構。

　　（圖片來源網絡）

　　參考資料：

　　日暈

　　22°Halo

　　by yrLewis

　　Q.E.R.

　　**Q6****為什麼暖氣片會把牆壁燻黑？如何防止？**by Kevin

　　答：

　　生活中被暖氣片“燻黑”的牆壁往往是暖氣片後面和上方的牆壁，如圖所示：

　　燻黑的原因不是買到了山寨的暖氣片，而是所謂的熱泳現象，又叫索瑞特現象：在流體中有穩定温度梯度存在時，流體中的固體顆粒會朝着温度較低的方向運動。定性來看，高温區域流體分子運動更劇烈，對固體顆粒的撞擊力更大，就把固體顆粒“推”到低温的地方去了。簡單來説，因為暖氣片和它背後/上方的冷牆面有温度梯度，空氣在流過它們之間時，顆粒物會吸附到較冷的牆面上，導致牆壁被燻黑了。

　　所以要想防止牆面變黑，要麼把家搬到無塵的實驗室，要麼就設法減少熱氣流與牆面的温度差。最常見的做法是在暖氣片上蓋一塊毛巾或者布蓋頭，阻擋熱空氣的流動；或者在暖氣片上方安裝一塊擱板，既阻擋了熱空氣向上流動又增加了儲物空間。當然，經常打掃房間、減少暖氣片附近沉積的灰塵也有助於保證“白茫茫一片牆壁真乾淨”。

　　有意思的是，從暖氣片附近的牆面燻黑這點看，熱泳似乎是個負面效應，但是根據熱泳可以推動顆粒這點，人們也開發出了熱泳現象的一些應用：它可以用來分離空氣中的PM2.5，用來從混合顆粒物體系中取出所需要的微粒樣品（熱泳取樣），還可以用來在微觀層面上操控分子的運動……

　　就暖氣片燻牆而言，其實還有一招，從根本上解決問題：改用地暖。

　　參考資料：Stefan Duhr and Dieter Braun,“Why molecules move along a temperature gradient”，Proceedings Of The National Academy Of Sciences Of The United States Of America(PNAS), vol.103, no.52

　　by Eosia Leaf

　　Q.E.R.

　　**Q7****人眼為什麼會出現散光，是怎麼形成的？**by 匿名

　　答：

　　散光是指當眼睛將光線折射到眼睛內的不同焦點時，產生視覺上的模糊。

　　正常情況下，平行的光線由角膜射入，先後經過水狀液、晶狀體、玻璃液折射後會聚焦在一點並在視網膜上成像。但散光的人眼由於角膜或晶狀體的曲面在徑向上曲率不一致，對光的折射能力不同，從而無法將平行光聚焦至一點，最終導致物體在視網膜上成像不清晰。

　　散光的形成可以分為先天和後天的。對於高度散光，先天遺傳是一個重要因素。它常在出生時出現。也有些後天引起的散光，例如有近視等屈光不正卻未及時矯正導致長期眯眼看物體，上下眼瞼的壓力造成角膜垂直曲率大於水平方向形成散光，此外眼睛受傷或眼部手術後也可能引起散光。

　　參考資料：曾鐵. 眼睛構造和若干眼疾及激光治療知識[J]. 現代物理知識, 2009(03):39-42.

　　by 觀山不易

　　Q.E.R.

　　**Q8****為什麼克萊因瓶在三維世界不存在？**by 匿名

　　答：

　　克萊因瓶通常被稱為沒有內外的瓶子，如果百度“克萊因瓶”，看到的東西往往長成這樣：

　　乍一看這個瓶子確實不分內外，但這並不是真正的克萊因瓶。克萊因瓶在數學被歸類為“不可定向的二維緊流形”，三維空間中的“克萊因瓶”違背了這一定義，原因是三維空間中瓶口和瓶身發生了交疊，在交疊點附近，瓶的表面近似於兩個相交的二維平面，而非一個二維平面，或者説，在交疊點處，瓶的表面並非一個二維流形。

　　事實上，三維空間中的簡單閉曲面總有內外之分，要尋找反例，只能拓寬一個維度。如果把多出的那個維度看成時間，就可以這樣表述，克萊因瓶的瓶身處在“今天”，而瓶頸處在“明天”，兩個不同時間的點，哪怕位於同一空間位置，也不會重合，這就解決了上面所説的困難。

　　by 樂在心中

　　Q.E.R.