【菜科解读】

在太阳系已知的八颗行星中，海王星的发现历程颇为有趣，因为其它的行星都是天文学家直接观测到的，而海王星的发现则是天文学家通过观测到的现象推测出来的，所以海王星也常被人们称为笔尖上的行星。

简单来讲就是，天文学家在观测天文星的运动轨迹时发现，实际观测到天王星的运动轨迹，与通过牛顿万有引力定律计算出来的结果出现了不可忽视的差异，然后就怀疑天王星应该是受到了一颗距离太阳更远的行星的引力干扰。

在经过一系列复杂的计算之后，天文学家首先推测出了海王星在某个时刻出现的准确位置，接下来，人们真的在这个位置上观测到了这颗行星（实际位置和推测位置的偏差不超过1度），从而确定了海王星的存在。

海王星是八大行星中距离太阳最远的一颗行星，其公转轨道比较接近圆形，远日点距离太阳约30.33个天文单位，近日点距离太阳约29.81个天文单位。

要知道一个天文单位约为1.5亿公里（即地球和太阳之间的平均距离），因此我们完全可以推测出，在海王星上看到的太阳肯定比在地球上看到的太阳更小，也更暗。

那么问题来了，在海王星上看太阳，太阳有多大？又有多亮呢？尽管我们暂时还无法亲自到海王星上看太阳，但根据已有的天文知识，我们还是可以计算出具体的数据。

由于一个天体距离观测者越远，它在观测者眼中就显得越小，反之亦然，因此在天文学中通常用视角这个参数来描述天体在观测者眼中的大小。

如上图所示，视角（θ）与天体的直径（d）以及天体与观测者之间的距离（L）存在着确定的几何关系，具体可用tan θ/2 = 0.5d/L来进行描述，据此可得：θ= 2arctan（0.5d/L）。

我们将太阳的直径（1.392 x 10^6千米）以及海王星与太阳的平均距离（30个天文单位，约为45亿公里）代入上述公式，就可计算出，在海王星上看太阳的视角约为1.06角分。

通过同样的方法，我们也可以计算出在地球上看太阳的视角约为0.53度，1度等于60角分，据此我们就可以得出，在海王星上看太阳的视角只有地球上看太阳的30分之1。

对此，我们可以简单理解为，在海王星上看到的太阳直径只有地球上的30分之1，面积只有900分之1。

在天文学中，通常用视星等这个参数来描述观测者用肉眼所看到的天体亮度，与之对应的还有绝对星等，所谓绝对星等，是指假设把天体放在距离观测者10秒差距（约32.616光年）的位置上所测得的亮度。

视星等（m）与绝对星等（M）都可以为负数，其数值越小，天体的亮度就越高，它们之间的转化公式为 m = M - 5 x log10（d0/d），其中d0为10秒差距，d为观测者与天体之间的距离。

已知太阳的绝对星等为4.83等，我们将相关数据代入公式就可以计算出，在海王星上看太阳的视星等约为-19.4等，而在地球上看太阳的视星等约为-26.71等。

视星等的数值每相差1，亮度就会相差2.512倍，由此可得，海王星上看到的太阳亮度只有地球上的大约840分之1。

需要注意的是，我们地球上看到的满月视星等约为-13等，简单换算一下就可知，海王星上看到的太阳亮度是满月亮度的大约363倍，其亮度还是蛮高的。

上图为研究者利用计算机模拟程序绘制出的模拟图，可以看到，太阳不愧为太阳系中的老大，即使遥远如海王星，太阳发出的光芒依然能够将其照亮。

值得一提的是，海王星是一颗冰巨星，人类想要直接站在海王星上是不太现实的，不过海王星还有10多颗具备固体表面的天然卫星可供人类登陆，而海卫一则是最佳选择。

海卫一是海王星众多卫星中最大的一颗，观测数据表明，海卫一的外壳主要由水冰构成，其表面覆盖着大量的处于冰冻状态的氮，并且还有较为活跃的冰火山，所以在未来的某一天，当人类在海卫一登陆时，可能会看到上图这种场景。

好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见。

托卡马克：人造太阳的 “磁约束熔炉”

一、名字与起源名称含义：俄语缩写，全称 “环形真空室磁线圈装置”（环形 toroidal、真空室 kamera、磁 magnit、线圈 kotushka）。

诞生：1950 年代由苏联库尔恰托夫研究所发明，1954 年建成首个装置 T-1，1968 年 T-3 装置突破关键温度，奠定主流地位。

二、核心原理：磁场 “牢笼” 困住上亿度等离子体核聚变需要1 亿℃+高温，没有任何材料能直接接触，托卡马克用磁约束解决：环形真空室：形似 “轮胎”，内部抽成真空，注入氘氚燃料（氢同位素）。

三重磁场约束环向磁场：外部环形线圈通电，产生绕真空室的 “跑道型” 磁场，防止粒子径向逃逸。

极向磁场：中心螺线管线圈（变压器初级）感应出等离子体电流（变压器次级），电流产生垂直方向磁场，约束粒子纵向运动。

螺旋磁场：两种磁场叠加，形成螺旋形磁力线，让等离子体粒子沿磁力线螺旋运动，牢牢锁在中心，不碰内壁。

加热到聚变温度欧姆加热：等离子体电流自身电阻产热（类似电炉丝）。

辅助加热：微波、中性束注入（高速氢原子束），把等离子体从千万度加热到 1 亿℃以上，满足氘氚聚变条件。

聚变反应与能量输出氘 + 氚氦 + 高能中子 +17.6MeV 能量。

带点粒子（氦核）被磁场约束，维持高温；

不带电中子穿透磁场，撞击内壁 “包层”（锂材料），动能转化为热能，加热水成蒸汽，驱动发电机发电。

副产品：氦气（无放射性），锂受中子轰击还能再生氚，形成燃料闭环。

三、关键结构真空室：环形，耐高温、防杂质污染。

磁体系统：环向线圈、中心螺线管、极向线圈，多为超导材料（如铌钛合金），降低能耗。

包层：内壁核心部件，承担能量捕获 + 氚增殖双重任务。

偏滤器：排出杂质和废热，保护真空室。

四、代表装置EAST（东方超环，中国）：世界首个全超导托卡马克，2021 年实现1.2 亿℃维持 403 秒，稳态运行全球领先。

EAST东方超环托卡马克装置ITER（国际热核聚变实验堆，法国）：全球 7 方（中、欧、美、俄、日、韩、印）共建，人类最大托卡马克，目标 2035 年首次氘氚聚变，实现输出能量 > 输入能量（Q>10）。

ITER国际热核聚变实验堆JET（欧盟）：历史最久的大型托卡马克，1997 年创下Q=0.67（输出 / 输入）纪录。

五、核心挑战稳态约束难：上亿度等离子体易失控、逃逸，需长期稳定约束（目标数千秒）。

能量增益低：目前实验Q 输出），需突破Q>10才能商业化。

材料寿命短：中子轰击、高温等离子体冲击，内壁材料易损伤。

氚自持难：氚天然稀缺，需高效增殖技术实现燃料自给。

六、优势与前景优势：燃料（氘）取自海水，储量几乎无限；

无碳排放，放射性废料极少（远低于裂变），安全性高。

前景：若 2035 年 ITER 达成目标，2050 年前后有望建成首座商业聚变电站，彻底解决人类能源危机。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳

目前，全球已有多个科研机构正在加紧实施人造黑洞项目，黑洞吞噬地球，甚至黑洞吞噬太阳的可能性，都可能通过人造黑洞模拟来加以验证。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 据了解，人造黑洞的设想最早提出于20世纪80年代，由加拿大不列颠哥伦比亚大学的威廉-昂鲁教授提出，他认为声波在流体中的表现与光在黑洞中的表现非常相似，如果使流体的速度超过声速，那么就可以在该流体中建立一个人造黑洞。

美国加州大学物理学教授史蒂夫-吉汀斯是这方面的专家，他对人造黑洞进行了认真分析，他认为：人造黑洞毁灭地球的理论纯粹是小说和电影里的虚构，真正的粒子碰撞制造出的人造黑洞不可能吞噬地球。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 粒子加速器，也被称之为大型强子对撞机(LHC)。

位于法国和瑞士交界处的世界上最大的粒子物理研究中心欧洲核子研究中心(CERN)已经开始在一个将近17英里长的圆形隧道里面建造这个被人们称之为世界最大的"黑洞工厂"的装置。

吉汀斯教授在报告中称，欧洲的科学家很快就会利用粒子加速器制造出人造黑洞。

目前欧洲核子研究中心的蒙加诺教授与吉汀斯教授的科研小组进行合作正在建设建设世界上最大的粒子加速器(对撞机)，而这个粒子加速器(大型强子对撞机)是世界上最先进的粒子研究工具，项目耗资80亿美元，历时14年之久，汇集了世界各地最著名的物理学家。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 科学家们将在实验中撞击质子，模拟宇宙大爆炸后一万亿分之一秒内的能量和条件，接着细致分析撞击产生的残骸，用以探求物质本质的线索和自然中新的力量和平衡。

吉汀斯认为，今年夏天如果人类首次制造出人造黑洞，也不会产生什么重大影响。

吉汀斯和蒙加诺两位教授在进行深入研究后得出结论：利用粒子碰撞产生的黑洞是无害的。

因为，所有的黑洞都要释放出宇宙射线，小的黑洞所释放的物质要远远多于其吸收的物质，因此，在它们吸收物质之前自己就早已瞬间蒸发了。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 事实上整个宇宙原本就是一个类似的粒子对撞机器，具有高能量的宇宙射线和粒子会经常碰撞在地球的大气表层、太阳或者是其它的白矮星和中子星的表面，每时每刻都在发生着这样的粒子碰撞。

如果这些粒子碰撞会产生危险的话，天文学家很早就会发现这一现象并对其展开研究。

其实一直以来地球就沐浴在足够可以形成黑洞的宇宙射线和粒子对撞之下，但地球一直也都没有被摧毁。

而且，几乎所有粒子加速器生成的黑洞都必须达到足够的速度才能逃脱地球的重力，即使一年生产出1000万个黑洞，也大约只能捕捉到其中的10个，让它们围绕加速器中心运转。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 而这些被捕捉到的黑洞又是如此的渺小，假设让它穿过一块相当于地球到月球距离厚度的铁块，它也不会撞倒任何东西。

它们吞噬一个质子也需要大约100小时的时间。

一个这样的黑洞吞噬100个质子大约需要花费一年的时间，因此，要吞噬1毫克地球物质就需要花费比宇宙年龄还要长的时间。

科学家表示，假如大型强子对撞机(LHC)在今年生产出了黑洞，那么它就证明了宇宙确实存在除空间和时间以外的维度。

吉汀斯承认，地球的未来以及人类的生命安全和健康都令每位科学家非常担忧。

特别是关于人造黑洞风险的争论，现在已经是一个非常具有争议的物理话题。

黑洞里面是什么？人造黑洞或可模拟黑洞吃太阳 特别是已经有科学家指出，欧洲核子研究中心的大型强子对撞机产生黑洞的风险足以吞噬地球，或者将产生一类名为"奇异微子"(Strangelet)的粒子，将地球变成一团沉寂、收缩的"奇异物质"。

还有很多政治家担心这种人造黑洞的技术被恐怖分子利用，成为继原子弹和氢弹之后人类最具有毁灭性的武器。

但是，吉汀斯肯定的说：现代物理学无法在地球上制造出具有破坏性的黑洞。

"欧洲建立大型强子对撞机(简称LHC)，是为了揭开宇宙大爆炸之谜，而不是制造黑洞毁灭地球。

"