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精彩盘点 |《中国青少年科学总动员》第三集《认识地球》

2017-10-18 科协改革进行时

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《中国青少年科学总动员》这档面向广大青少年和社会公众的全新科普益智节目,采用系列化方式构建比赛内容,让每期节目既是青春飞扬的智慧赛场,又是深入探究和展示某一科学领域内容的大型专题科普盛宴。


      地球是我们居住的家园,但它有时会突然变得躁动异常,比如发生地震、海啸、火山喷发等等,这时刻在提醒着我们,其实我们并不能确切地了解地球的全部。让我们跟随科教授的脚步,在《认识地球》中,共同探索,一起发现吧!

      喜马拉雅山是在三千多万年前,由南面的印度洋板块和北面的亚欧大陆板块发生碰撞挤压而形成的。

板块运动促使大陆、洋底的增生和消亡,并形成了新的海沟和山脉。喜马拉雅山、马里亚纳海沟、夏威夷群岛、亚平宁半岛,以上四个地区,哪个地方的地壳年龄最轻?

夏威夷群岛不断喷出的岩浆,凝固后所形成的岩石,就是最年轻的地壳岩石;而喜马拉雅山则是最年轻的山脉;马里亚纳海沟处于地壳消亡边界。喜马拉雅山同时也是地壳,是板块运动挤出来的,并且仍在生长,但其地壳物质可早就有了。

由于地震难以预测,人们为了减轻地震灾害,开始研究建筑物的抗震技术。


首先想到的便是通过提高建筑材料的强度,加强建筑物的整体结构性来抗震。这样的建筑方法相当于与地震进行硬碰硬的较量。


后来,人们又采用了新的隔震技术,在建筑结构底部或楼层间设置柔性隔震装置,从而达到以柔克刚的作用,减轻地震带来的建筑物晃动。现代隔震技术应用广泛,在高架桥的桥墩与桥面的接缝处,也会发现隔震垫的身影。此外,除了大型建筑外,隔震技术也开始应用于地震多发地区的农村房屋建造。

你是建筑设计师,需要为一幢高层塔楼建造一个游泳池,让它起到阻尼器的作用,你会将游泳池设计在哪里呢?底部?中层?还是楼顶?(答案都在节目中,一起来长知识吧!)


新加坡滨海湾金沙酒店、北京的凯宾斯基酒店的游泳池都装在楼顶,设计难度很大,而且技术水平都很高,但是也有人在楼顶建水池来对抗地震,这种技术叫液体调谐阻尼器,它的原理好比身处摇晃小船上的人,将身体朝小船晃动的反方向移动,来取得平衡。如果地震波从右边来,水由于惯性就会向左,使水产生一种与地震波相反方向的力量,从而化解建筑物的摇晃程度,降低强震对建筑物的冲击。


    除了阻尼器外,隔震垫的应用也十分广泛,例如在昆明长水国际机场航站楼的最底层,直径1.2米的黑色复合材料橡胶垫支撑着整个建筑。这些隔震垫是由特种橡胶和钢板一层一层交错叠加制成。地震时,这些柔性的隔震装置可以有效地减小震动传递,使隔震装置上的建筑物大幅降低震动反应,不至倒塌。

海啸虽然可怕,但海啸还是可以做到提前预警的。由于传播速度的差异,地震波的速度远远大于海啸的速度。距离震中100千米,地震波一般比海啸可以早到10分钟左右,距离越远其相差时间越长,这使得海啸预报具有可靠的物理基础。

海啸除了海浪高度惊人外,其速度也不容小觑。你猜!海啸和高铁,哪一个速度更快?

答案竟然是海啸!海啸的波速高达每小时700~800千米,在几小时内就能横过大洋,与飞机的速度最相近。汽车时速平均120千米;高铁平均时速300千米;飞机平均时速800千米。

绝大多数的地壳活动都发生在两个板块之间的边界上,火山也不例外。大部分火山活动与板块边界的构造活动密切相关。火山按其活动性质,分为活火山、死火山和休眠火山三种类型。休眠火山是指长期没有喷发活动,但将来还会喷发的火山。我国长白山的白头山,黑龙江五大连池,都是休眠火山。


地球上最壮观的景象莫过于火山喷发了,巨大的火柱直冲云霄,既表现了自然灾害的猛烈和狂暴,又展现了其得天独厚的壮观景象。有些火山口下面有岩浆囊。岩浆囊是岩浆相对富集的地方。


不知道你注意观察过没有,火山口的凹陷,难道是因为里面的东东都喷出来了吗?

      火山口会下凹是因为在火山喷发停止后,主要是岩浆冷却、体积收缩造成的。火山口下凹的幅度主要决定于火山喷发的强度,火山喷发的强度越大,下凹的深度越大,强度越小,下凹的深度越小。如果已形成的火山再次喷发时,它会把旧火山口里的岩石一起喷发出来。因此,一般下凹的幅度会增大。

科学家对地震的研究,是建立在精确测量基础上的。发震时刻、震中和震级是记录一场地震必不可少的三要素。


地震时地面晃动,数秒钟后山崩地裂,造成巨大破坏。漫长年代里地质构造运动积累下的能量,在两分钟内释放出来,地震能量迅速蔓延,波及到全球。


地震发生时,震源区的岩石会发生急速的错动和破裂,引发强烈的振动并以波的形势在地球内部和地球表面进行传播,这种波就是地震波,地震波可以简单地分为横波和纵波。


当地震来临时,是先上下颠还是左右晃?

地震刚刚开始的时候,首先是感受到轻微的上下颤动,越是靠近震中,这种上下颠簸的感觉越强。这是地震纵波带给我们的体验。短短数秒至十几秒之后,真正具有破坏力的地震横波到来了,它带来了一股水平晃动,这会是一种难以抗拒的前后左右撕扯拉拽的力量,身陷其中的人几乎无法站立,高速公路扭曲变形,房屋在这个时候开始倒塌。


关于:消灭地震

如今,各种防震、隔震技术已经被广泛应用于各种公共建筑中,甚至一些农村地区人们盖新房都想到了要采用这些抗震技术。人们发现,用这种以柔克刚的方式来对抗地震,效果不错。既然地震是地球的自然现象,那我们只有依靠智慧和抗震设防技术来与地震共存,学会科学应对地震,才能减少地震造成的伤害。


“异想天开”环节中,选手们充分发挥了想象力,展开科学畅想。关于“消灭地震”这一话题,我们的嘉宾这样说:


中央电视台资深节目主持人——陈志峰:

地震确实是一种灾害,在人的视角里它是一种灾害,但在地球的视角它是一种生存方式,同时也给我们带来了很多意想不到的东西,就像肥沃的土地、自然景观、包括这种变化给我们带来了很多崭新的生活。

中国地震局震害防御司社会宣教处处长——金雷:

地球有地震才是一个活跃的星球,你看太阳系里其它的行星内部是不动的,比如月亮,而我们有高山峡谷,有壮丽的风景,实际上也都是拜地震所赐。所以我们应该深入了解我们的国情,你在这片土地生存,你在地球上生存,地震现象是在所难免的,学会跟地震、跟灾害共生存,这个理念一定要有。

中国地震局原副局长——何永年:

      地震是不能消灭的,孩子们思想解放,能够畅想我们科学的未来。设想了很多怎么样利用巨大的能量来造福人类,这些想法和动机都非常地好。从科学的角度讲,应该落实到我们所说的“消灭地震”,实际上这不一定就是不让地震发生了,不是地震真的消灭了,而是把它从有危害的一面,更有利地转化为有利于人们的一面,这种转化才是需要我们努力实现的。

关于“消灭地震”你有什么好的设想?

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央视科教频道今晚20:07

《中国青少年科学总动员》

第四集《插上翅膀》。



来源:央视科教



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