都是毛发，为什么头发比眉毛长得快？| No.247
同样是毛发
为什么头发就长得又快又长
而眉毛和睫毛却好像不怎么长
不过想想
如果眉毛、睫毛和头发一样
倒也怪吓人的
(眉毛、睫毛：你怎么不提脱发的事？)
Q1
请问为什么头发可以长得很快但是眉毛、睫毛几乎不会长呀？
by 一株植不是一只猪
答：每种毛发都有一定的生命周期，每个生命周期可以简单分为：生长期、休止期和脱落期（头发一般分为生长期、退化期和休止期，但头发的退化期、眉毛睫毛的脱落期都相对较短）。造成三种毛发长短不同的主要因素是生长期时毛发生长速度及各过程的持续时间。三种毛发的主要信息列表如下：
数目 生长速度 生长期 休止期 生长期占比 头发 ~10万根 0.3-0.4毫米/天 2-6 年 ~3 月 ~ 90% 眉毛 单侧200-300根 ~0.2 毫米/天 ~2 月 ~9 月 ~ 20% 睫毛 单侧上睑100-150根，下睑50-75根 ~0.2 毫米/天 ~1月 3-4 月 ~ 20% 从表中可以看出：
头发相对于睫毛和眉毛的生长速度更快； 头发生长期持续时间更长，因而可以蓄起长发，理论上可长达 2 米； 头发生长期占比占绝对优势，因而头发更有增长空间。 以上造成头发的生长能力与睫毛、眉毛的显著差异。
参考资料：
by yrLewis
Q.E.R.
Q2
非常遥远的星球，是如何确定元素组成的？
by Sirius
答：是通过分析元素特征光谱来实现的。
量子力学告诉我们，原子的核外电子分布且只能分布在一些分立的轨道上，不同轨道能量不同，电子在不同轨道之前跃迁时，能量的差值表现为放出或吸收相应能量（频率）的光子。当原子放出光子时，其对应的光谱是一组离散的亮线（发射谱），反过来，当原子从连续的光谱背景中吸收光子时，将在离散背底上留下一组离散的暗线（吸收谱），频率位置自然和发射谱亮线一一对应，这样的吸收谱或发射谱就是元素的特征光谱。不同元素原子的特征光谱是唯一的，对于已知元素的光谱我们也已悉知，在收集到来自星体的光谱之后，分离出其中的特征光谱与已知光谱加以比对就可以了，这样的光谱分析方法精度极高，除了用于确定元素组成外，也是辨别新元素的重要手段。
by Alan
Q.E.R.
Q3
为什么手指捏在一起时离得很近却感受不到万有引力的作用？
by 南航大冯晨露
答：这可以从以下两个方面来理解。
一方面，万有引力的计算公式要求两个物体能看成质点，而为两质点间的距离。那么如果物体不能看成质点怎么办呢？我们就只能把物体划分成小份（微元），直到每一微元可以看成质点再利用上述公式计算所有微元间的万有引力，之后再矢量叠加即可，一个特殊的情况是，如果物体是质量分布均匀的球体，则可以看成质量集中于球心的质点直接进行计算。于是我们粗略估算，把指头当成球体，那么两个指头之间的距离自然就不是那么小了，怎么也得左右吧，而，算出的万有引力非常小，无法感知。
但答案似乎还不能让人满意，如果我们只考虑手指之间接触的那一些原子呢，他们距离似乎很小了吧，万有引力应该很大。实际上也不是，虽然手指接触，但并不意味着他们距离为，实际上原子之间连接成宏观物体时，它们之间的距离为左右，因为再近一些就会表现出强大的电磁排斥力，这也就是我们感觉手指触碰到彼此的原因，捏在一起的手指之间的距离比这个还要大，不妨就让,而一般原子的质量是很小的，若只考虑手指接触处的少量原子个，那么算出的万有引力也是非常小，一粒最小的灰尘重力也有，可见这样的万有引力我们无法感知。
by Alan
Q.E.R.
Q4
为什么生牛肉是红的，熟了之后会变棕色？为什么生虾却是黑的，熟了之后变红？by 匿名
答：牛和虾体内不同的化学物质导致了这样神奇的现象。
生牛肉呈现红色是因为其中含有较多的肌红蛋白（Myoglobin，缩写：Mb），亦称肌红素。这是一种存在于哺乳动物肌肉组织中的蛋白质，负责肌肉组织内氧气的存储与运输。当肌红蛋白与氧结合时会生成氧合肌红蛋白，从而呈现出我们所看到的鲜红色，但如果长时间暴露于空气中，肌红蛋白会被氧化而逐渐变为暗褐色，肉质就不新鲜了。在这里要特别说明的是，真空包装的冷冻生牛肉，表面看起来会呈现暗红色，这是由于真空状态下肌红蛋白没有与氧结合造成的，并不代表肉质不新鲜，当拆开包装室温解冻后，依旧会变成鲜红色。烹饪后的牛肉由于经历了高温，肌红蛋白的结构被破坏，红色自然就渐渐变淡了。
肌红蛋白的螺旋结构域模型 | 图源：wikipedia 生虾呈现黑色（个人感觉深灰色是不是更准确些）是因为在其甲壳下有一道真皮层，里面散布着许多种类的色素细胞，不同的色素细胞吸收反射不同颜色的光，最后总体呈现出深灰色的状态。高温烹饪后，大部分色素和蛋白质被分解或破坏，但唯独有一种色素没被破坏，而且正是因为这种色素使得煮熟后的虾呈现红色，这就是虾红素（Astaxanthin，又名虾青素）。虾红素属于酮式类胡萝卜素，是一种呈现橙红色的脂溶性色素，其颜色源于化合物中央的共轭双键链（交替的双键和单键）。这条共轭双键链还使虾红素具有较强的抗氧化性，因为它会产生一个分散的电子区域，从而发生还原反应。
虾红素分子结构图 | 图源：wikipedia 无论牛肉还是虾，都是营养丰富的食物，在保证新鲜的前提下适量食用，对身体好处多多哟。
参考资料：
[1] 肌红蛋白
[2] 食物储存发生颜色变化
[3] 虾红素
[4] 为什么煮熟的虾会变红？
by Eric
Q.E.R.
Q5
树是否需要睡眠，给一棵树无限时长光源照射，是不是它就会一直保持光合作用？by 匿名
答：植物没有睡眠这个概念，因为植物根本没有神经系统，但是植物正常生长也需要黑暗和光照的交替。植物同动物一样，同样存在着昼夜节律，也同样会影响生长发育，这种现象通常被称为光周期（Photoperiodism）。
光周期对植物影响最为显著的便是植物的开花。大多数被子植物会响应夜间时间的长度变化，来启动开花这个进程。当夜间时间长于某一临界值时，部分植物便会启动开花的进程，这些植物被称为短日照植物，例如水稻。与此相对应的，当夜间时间短于某一临界值时，部分植物便会启动开花进程，这些植物被称为长日照植物，例如小麦。而夜间时长不影响开花的植物，被称为日中性植物。光周期对植物开花的影响更多的是植物对地球公转的适应，不妨思考一下一年日照长短的变化规律和对应的季节。在北半球，长日照植物更多的在春末夏初开花，短日照植物则更多的是在夏末秋初开花。
fig. 光照调控植物开花 除了调控植物的开花，光周期还会调控植物的萌发和芽形成等过程，并不会直接影响植物的光合作用过程。
至于一直让植物处在光照下（持续光照，continuous light，CL），理论上是可以一直保持光合作用的，但实际上这一处理对于部分植物是会带来显著损伤的，最典型的便是茄科植物（番茄，土豆等）。目前的研究已经揭示了持续光照的危害：持续光照带来的碳失衡可能会下调光合作用（持续光合作用积累过量碳水化合物）；会加速叶片衰老；会启动光氧化损伤；会影响植物感光蛋白相关信号网络（植物有着复杂而高效的光响应信号网络）……
fig. 持续光照对植物带来的损伤 参考文献：
[1]Aaron I. Velez-Ramirez et al. Plants under continuous light. Trends in Plant science. 2011.
[2]Lincoln Taiz et al. PLANT PHYSIOLOGY, fifth edition. Sinauer Associates, Inc. 2010.
by 某大型裸猿
Q.E.R.
Q6
月亮上能不能产生极光呢？
by 匿名
答：可以产生极光。
很容易想到的是地球上极光的产生，太阳风带来的高能带电粒子，与地球大气分子碰撞，激发原子中的电子从低能级跃迁到高能级甚至形成等离子体，当电子从高能级跃迁回低能级时会发出不同能量的光子（例如激发的原子氧发出630nm红色的光，激发的氮分子会发出428nm蓝色的光，还有在紫外和红外的不可见的光等），地磁场参与其中将极光的产生限制在地球的南北极，从而形成我们在地球上能够看到的极光。极光的产生本质是能级跃迁，地球上的极光产生是由太阳风、地磁场和大气层共同作用形成。
木星极光 来源：文献1 太阳系中大多数行星，一些天然的卫星、褐矮星、甚至彗星是有极光的。不同行星上的极光产生原因有所不同，太阳风的对磁场的扰动可以让带电粒子下降到大气中，使得大气中的分子发生电离和激发发出光，木星上的磁场（4.3高斯）比地球磁场（0.4高斯）更强，极光的产生类似于地球，由太阳风驱动，但木星上具有更复杂的等离子体传输机制；金星上没有磁场，极光的产生是太阳风和大气中的分子碰撞产生；彗星中含有的水电解，产生氢和氧，与太阳风碰撞也可以产生极光。由此看来，极光的产生主要因素是太阳风带来的高能粒子（在太阳系中宇宙背景中的高能粒子比太阳风中带来的要少）和星体周围的气体（大气），磁场并不是产生极光的必要条件。
月球大气中的钠发光 来源：文献2 月球可以接收到太阳风的高能粒子外，周围也是含有稀薄的大气，当然相比地球大气中的分子要少得多。太阳风与月球表面的物质相互作用、表面物质的蒸发、彗星等对月球的碰撞，都可能会给月球带来大气，因此月球上存在产生极光的条件，只不过月球极光的光强比较低，观测有困难。
参考文献：
by jita
Q.E.R.
Q7
吸管里面有水，捏住上端口，水因为大气压强不会流出，如果吸管不断加粗，要多粗水才会流出？by GN
答：依据初中物理知识，吸管内能够托起的最大水柱高度与吸管的半径无关，只依赖于大气压的值，但生活经验告诉我们，当吸管的半径过大时，水柱就会流出。在流出的过程中水柱并不是做为一个整体下落，而是沿着管壁流下，水柱中央或是形成连通上下两个空间的通道，或是向上不断冒出气泡，使得上下两个空间得以交换气体。
这一现象可以利用力学中平衡的稳定性来解释。系统的能量由两部分构成，一部分是水的重力势能，另一部分是水的表面自由能。如图所示，假设水柱的下表面上凸形成球面的一部分，系统表面能的变化为：
其中为水与空气接触面的表面张力系数， 。
系统重力势能的变化为：
其中为水的密度，式中的两项分别对应形状变化前后水柱的重力势能。
总能量的变化量为：
如果前的系数大于零，下表面上凸一个微小高度后系统的总能量将会增加，也即平衡是稳定的。相反，如果前的系数小于零，下表面上凸一个微小高度后系统的总能量将会降低，使得进一步增大。如果水柱的高度比较小，下表面将会与上表面相接触，形成通道，上下两个表面的压强平衡，水柱流出；如果水柱的高度比较大，下表面将会闭合形成气泡并上升，气泡中的气体汇入水柱上方空间使其压强增大，水柱进而不断下降最后流出。依据以上论述，水柱流出的条件为：
从而，要使水柱流出，吸管的半径至少为：
注1：这里为了处理简单，假设了平衡时水柱的下表面是一个平面，也即水与吸管管壁的接触角为90°，实际上水与管壁的接触角常常为锐角，从而平衡时下表面实际向上凸起，但这对结果没有太大的影响（不过正是因为这一原因，水柱下表面失稳时几乎总是上凸而不会下凸）。
by 乐在心中
Q.E.R.
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编辑：他和猫
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