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講座大師 - 第二十屆 |
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| 徐遐生 |
美國加州大學系統名譽講座教授
美國國家科學院院士
專長天文物理
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| 講題1：螺旋狀密度波的六十年研究 |
螺旋狀密度波的理論起始於約六十年前，當初是為了試圖調和扁盤狀星系的物質旋臂彎繞的困惑。對這個主題的回顧，我們先從盤狀星系內的線性和非線性螺旋密度波的最初計算說起，其中準靜態螺旋結構(簡稱為QSSS)的假設扮演中心角色。這個理論最早取得的成功處是預測了星際介質的非線性壓縮和其內蘊的磁場；但最早的失敗處則似乎是未能測知由於O型和B型恆星的遷移而產生的顏色漸變。OB型恆星的形成是從螺旋震波前的下游處所觸發。這個明顯的失誤可從現行所知OB型恆星的形成問題來理解，包括它和星系旋臂的羽化次結構之間的關係。即使當星系的光學和紫外影像顯示絮狀結構，紅外影像卻顯示出兩道旋臂的宏象旋渦。我們提出見解，說明星際氣體的非線性反應，耦合重疊的次諧振，如何引發星際介質和第一星族恆星的動態混亂，即使它們背後所承受的力是正規的。接著我們討論行星環內強迫共振的螺旋狀密度波，它們關聯到星盤截切的想法和在鄰近環繞的衛星對窄環的守護作用。窄環對衛星的反向作用，可預知會造成在原始行星盤內的行星遷移，這在有關熱木星和太陽系外行星的爆發性增長的數據量中，已經有廣泛的應用。我們再回到螺旋星系的星盤內的全局簡正模式議題和其與QSSS假設之間的關係，該假設的核心理論概念分別涉及在星盤內部和外部區域，到共轉圓的能量和角動量表面密度的正負波動；也涉及螺旋狀密度波傳送時，投射在共轉圓上所造成的透射和超反射；以及來自中央區域的回饋作用。最後，我們將討論如何在鄰近的螺旋星系的遠紅外影像中觀察到振幅調變，這是當兩相向前進的波動疊合時，由於干涉而形成駐波，因而產生的振幅調制現象。
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簡報 : 下載檔案
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| 講題2：兩個行星：生活在地球和火星上的挑戰 |
當前永續生活在地球上的挑戰日漸嚴峻，這是由於人口增加，以及對能源和物質資源的需求無限制成長，而使環境受限所致。許多對未來有憧憬的人提出將部分人類移居火星，作為重新開始的構想。但是前往火星並生活在那裏的可行性，會是如某些產業大亨和科幻電影導演所描述的嗎？地球和火星的表面重力不一樣，兩者和太陽之間的距離也不相同，這些會對火星移居者造成許多不利：
• 缺少對抗星系宇宙射線的磁場保護。
• 從地球往返火星的旅程耗時多年。
• 缺少足量的大氣層，以便利用降落傘下降至地面。
• 大氣層的壓力低，氣體成分大多為二氧化碳，缺少氧氣。
• 在火星的沙塵暴期間，不見陽光。
• 重力引致的應力減小，將會導致肌肉和骨頭的流失。
許多上述的不利處，可在火星上利用核能予以克服。實際上，遠行至火星並一次旅居數月之久，在不方便取得新鮮的水或空氣的情況下，所面臨的問題，就像是遠航的潛艇，在海洋一次潛伏水中數月，所遭遇的存活問題一樣。不同於核潛艇所使用的核反應爐，最合適的核反應爐是利用熔鹽做為冷卻劑，而不是用水。它是以釷燃料循環操作的滋生反應器，而不是使用鈾235或鈽239；它可以裝在太空船上作為核裂變‒碎片火箭引擎，而不是渦輪驅動器，可將酬載從低的地球軌道推送到火星，比較像是寬敞的國際太空站，而不是狹窄的運動休旅車。我們將描述如何以取得的充沛核熱和電力，來改造火星，使之地球化；又將如何將該太空科技發展的衍生應用，用來幫助解救地球文明，使免於遭受氣候變遷而招致的破壞。
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簡報 : 下載檔案
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