作者：陈池
出版社：企业管理出版社
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它们怎么来的试读：
前言
好奇心是孩子的天性，每个孩子都是探索家和科学家！为了使今天的孩子明天成长为独立而有创造性的人才，家长和教师必须维护孩子与生俱来的好奇心，让他们在满足好奇心的过程中获取知识，把世界变得越来越美好。
对于孩子来说，周围事物充满了神秘感，看什么都要问一问、摸一摸，向大人提出一个又一个为什么，这是求知好学的表现，是他们学知识的重要途径之一。孩子想了解周围的一切，渴望从大人那里得到答案。虽然有些问题在父母看来是幼稚可笑的，但对于孩子来讲却是神秘好奇的。
正是这种好奇心使牛顿从苹果落地的现象中发现了万有引力；正是这种好奇心使瓦特由水蒸汽推动壶盖的现象中发明了蒸汽机；也正是这种好奇心使伽利略对教室里吊灯的均匀摆动产生兴趣，导致他发现了等时性……所有这些都说明了孩子的好奇心与人的创造力有密切关系。充分释放孩子的天性，鼓励和培养孩子爱动脑筋的好习惯，可以使孩子在学习中不断地进步。
孩子在不停地追问为什么，想了解世界，探寻究竟。由于生活经验的局限，孩子们常常会提出一些令人捧腹或瞠目的“傻问题”，如“为什么月亮晚上不睡觉？”、“太阳为什么总是从东方升起来？”或者“人们为什么要穿衣服”等等。
面对这样的问题，我们不要因为这些问题千奇百怪而拒绝回答，甚至是不耐烦的打断孩子的提问，我们要耐心仔细的给孩子解释各种现象，要保护孩子旺盛的求知欲，并引导孩子发现问题，鼓励孩子自己去探寻问题的答案。
本书所列举的都是些日常生活中具体的事物，是我们几乎每天都会见到、听到、接触到的东西。我们希望能够通过身边的小事物，帮助孩子揭示身边的科学知识，在孩子发现疑问的时候，给予科学和人文启迪。希望本书对广大少年儿童有所帮助，有所借鉴！编者
1.神奇的筷子
筷子的诞生
筷子的诞生，是火出现后，因熟食烫手而诞生的。在上古时代，因为没有金属器具，加之因兽骨较短、极脆、加工不易，于是先民们就随手采摘细竹或树枝来捞取熟食。处于荒野的环境中，人类生活在茂密的森林草丛洞穴里，最方便的材料莫过于树木、竹枝。因此，小棍、细竹经过先民们烤物时的拨弄、急取烫食时的捞夹、蒸煮谷黍时的搅拌等，筷子的雏形逐渐出现。这是人类在特殊环境下的必然发展规律。从现在筷子的形体来研究，它还带有原始竹木棍棒的特征。即使经过4000余年的发展，其原始形态依然没有改变。
关于筷子的名称，各个时代叫法不同。先秦的时候叫“挟”。秦汉时期又叫“箸”。隋唐的时候称“筋”。李白曾有诗句描写道：“停杯投筋不能食”。直到宋代的时候，才有“筷”的称呼。为什么后来的人都不写不叫“箸”，而有了“筷子”这个名称呢？说来有趣，它与一种禁忌习俗有关。明代有一部书里说，曾经吴中也就是现在的江浙一带就不叫箸，叫筷子。原因是江浙一带的人撑船的多，船户人家撑船有很多讲究，有很多忌讳，说这个“箸”跟“停住”的那个“住”字同音，撑船的人总想着一帆风顺，停住不走，不就麻烦了吗？于是，人们就把这个“箸”改成“快”，快快的走，那么词变了，发音变了，字也变了，还是竹子头，不是“者”了，是快慢的“快”，我们现在的筷子的“筷”其实就是一个方言字。筷子的发明、使用与沿袭，恰也如中华文明的一个缩影。
尽管是一双简单得不能再简单的筷子，但它能同时具有夹、拨、挑、扒、撮、撕等多种功能；而与看上去与“动刀动枪”式的西方餐具相比，成双成对的筷子又多一份“和为贵”的意蕴。
数千年来，华夏箸文化一直在不断的发展，到了明代，箸的发展特别明显的一点——首方足圆。所谓“首方”，即是上部为方形，“足圆”，即箸的下半部为圆形。明代以前无论是银、铜、竹、木、牙箸等，大多为圆柱体，也有六棱形，但四方形极少，到明代后箸以首方足圆为特征。由前代的首粗足圆柱形箸改为首方足圆体，看起来变化并不大，但这一小小的改革有三大好处：（1）首先圆柱体筷箸容易滚动，而民间称之为四楞箸的首方足圆箸，不会滚动，设宴待客放在桌上很稳重。（2）四楞箸比圆形箸更稳当的操纵，如吃拔丝类菜，方头筷子握在手中用力拨菜也不易打滑，吃面条更得心应手。（3）四楞方箸为能工巧匠在箸上题诗刻字雕花提供了艺术发展的良好条件。圆柱体筷箸难以表现绘画刻字，方箸不但可以两筷相应拼组成画幅，也可十双筷箸排列组成更大的画面。
所以说箸首由圆体发展为方体，为生产更精美的工艺筷子奠定了宽广的基础。方箸既可以单面刻，也可双面刻，还可以四面刻。
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古时候，有一位勤劳聪明的老猎人，家里有三个儿子。这三个儿子经常为了一些小事吵嘴、打架，平时好吃懒做，除了自己，他们谁也瞧不起，每个人都认为自己最有本事。当两个儿子打架时，另一个儿子不仅不劝架，还在旁边看热闹，家里被他们搞得乱七八糟，日子也越来越艰难。老猎人常常摇头叹息道：真是作孽哟，养了三个不争气的儿子只顾自己，这样下去日子可怎么过啊！
老猎人决定想个办法来教育他们，他先叫三个儿子每人折一根筷子，兄弟三个轻轻一折就断了，老猎人又叫每人折一捆筷子，兄弟三人用尽全身力气，脸涨得通红，怎么也折不断，老猎人意味深长地说：“就像你们刚才折筷子一样，你们三兄弟，谁也离不开谁，大家团结起来，就好比一捆筷子，合起来谁也折不断，如果你们都自以为了不起，那就什么本事也没有。”
兄弟三人明白了折筷子的道理，从此他们团结友爱、互相帮助、共同劳动，日子过得很幸福。
2.凉快便捷的拖鞋
拖鞋的诞生
夏天是光脚穿拖鞋的时候，可你知道拖鞋的来历吗？一种说法是拖鞋起源于印度，还有说源于日本明治时代。南宋时出仕广西的官员周去非，就记载当地交阯人穿的两种皮拖鞋：一种是以皮为底，中间有一个一寸长头带骨朵的小柱，用脚趾夹住行走，另一种以十字红皮安置在皮底上，以足穿入而行走。
拖鞋是鞋子的一种，后跟是全空的，脚指前面有鞋头，多为平底，材质经常是相当轻软的皮料、塑料、布料等。拖鞋无拘无束极其休闲。就拖鞋本身来说，无遮无拦的，往脚上一套就行了，无疑是对脚的解放；鞋再怎么合脚，对脚都是一种压迫、一种限制，一不小心还会逼出“脚臭”来。
拖鞋，自它诞生之日便宣布：拖鞋的地位虽在草鞋之上，但是仍属于鞋类中的二等公民，难登大雅之堂。我国的古人也早就定义了拖鞋的用途：“拖，曳也。拖鞋，鞋之无后跟者也。任意曳之，取其轻便也。”可是到了现代它就脱离了原本的含义，拖鞋俨然成为了男女老少皆大欢喜的休闲鞋的首选。
最初的拖鞋，木制的多，木制拖鞋也称为“木屐”、“趿拉板儿”或“呱哒板儿”。“呱哒板儿”一般以质地坚硬的木板做成，多用帆布带、革带或塑料带做脚襻。穿着走路时会发出“呱哒、呱哒”的声响。20世纪50年代，第一双塑料拖鞋在法国问世，是拖鞋史上的一次革命。时至今日，塑料泡沫仍是制造拖鞋的主要材料。塑料拖鞋，廉价而且耐用，让拖鞋更加“平易近人”。
拖鞋的种类依穿着的场合有所区分。例如海滩拖鞋，就不会是布料制，而是塑料，这是为了要防水，好清洗的缘故，鞋头的型式也特别设计，常被称为夹脚拖鞋。但冬天的室内拖鞋，则为了保暖，就使用绒毛布，而不使用塑料。
由于近年来休闲装的发达，一些看起来正式的拖鞋也相当流行，鞋头可能是精致的皮制形式，但后面全空，就是一般的拖鞋。穿着相当方面，上班时如长裤裤脚够长，看不出是一双拖鞋。
拖鞋与一些特定地区的文化也深有关系。在许多亚洲国家，进入屋内一定要更换室内拖鞋，在厕所也有专用的浴室拖鞋，而且主人与客人的拖鞋通常是有所区分的。而在热带地区的国家，户外穿拖鞋是相当常见的，许多在街头工作的人们，工作装扮也少不了一双拖鞋，多数餐厅也不会禁止穿着拖鞋入内。某些滨海的观光景点也常见穿着拖鞋的观光客，因此有些高级餐厅、服饰店或百货精品店，会在店门上张贴“禁止穿拖鞋入内”的标语。
然而，在正式场合穿平底拖鞋是不合礼仪的，例如参加毕业典礼、上教堂、参观庙宇等。在泰国的玉佛寺，就明文规定参观者不能穿没后跟的拖鞋。而女士们所穿的凉鞋，有时也许与拖鞋类似，也就是只有鞋头没有后跟，但经常是有高跟而非平底的，此时不会称为拖鞋，都简称为高跟鞋或是凉鞋。
近年来，在崇尚自然和环保风气推动下，以皮、木、竹、麦秆等天然材料制造的拖鞋开始大行其道。眼下的拖鞋更以凉爽、保健、安全、时髦为特点，涌现出空调拖鞋、沐浴拖鞋、沙滩拖鞋、保健拖鞋、时装拖鞋、居室拖鞋等概念。这些形形色色、五彩纷呈的拖鞋，如一道道闲暇自如、优雅潇洒的休闲风景，营造出浪漫多情的夏日情趣。
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菲律宾地处热带，终年炎热潮湿，国民素有穿拖鞋的传统。无论在高档购物中心的名牌鞋店还是卖鞋的地摊上，拖鞋总是无可争议的主角。如果有机会走访菲律宾的“拖鞋之都”里琉镇，你甚至还能看到一年一度的“拖鞋时尚秀”。他们利用当地特有的马尼拉麻、芭蕉叶纤维、橡胶等原料，手工制作出各种轻便、透气的拖鞋。尤其是芭蕉叶编织的人字拖鞋，色彩朴实纯净，再镶嵌上珍珠、贝壳等饰物，穿在脚上更显出一种热带海岛风情。
3.最早的“计算器”
——算盘算盘的诞生
公元前600年，人们用小木棍进行计算，这些小木棍叫“算筹”，用算筹作为工具进行的计算叫“筹算”。后来，随着生产的发展，用小木棍进行计算受到了限制，于是，人们又发明了更先进的计算器——算盘，据说我国当时就有了“算板”。古人把10个算珠串成一组，一组组排列好，放入框内，然后迅速拨动算珠进行计算。东汉末年，徐岳在《数术记遗》中记载，他的老师刘洪访问隐士天目先生时，天目先生解释了14种计算方法，其中一种就是珠算，采用的计算工具很接近现代的算盘。这种算盘每位有5颗可动的算珠，上面1颗相当于5，下面4颗每颗当作1。
现存的算盘形状不一、材质各异。一般的算盘多为木制或塑料制品，算盘的矩形木框内排列一串串等数目的算珠，中有一道横梁把珠统分为上下两部分，算珠内贯直柱，俗称“档”，一般为9档、11档或15档。档中横以梁，梁上2珠，每珠为1。用算盘计算称珠算，珠算有对应四则运算的相应法则，统称珠算法则。
算盘是我国古代重大科学成就之一。它具有结构简单、运算简易、携带方便等优点，因而被广泛采用，历久不衰。直到今天，珠算仍是小学生的必修课。尽管各种电子计算机、电子计算器在市场上已经相当普及，但做加减法时，它们的计算速度仍赶不上珠算的熟练操作者手中的算盘。
珠算在中国大显身手之后，又漂洋过海，流传到朝鲜、日本、东南亚和阿拉伯，对世界文明做出了重要的贡献。
世界上其他地区国家的算盘发展
1.罗马算盘
古罗马曾出现过一种带槽的金属算盘，槽中放着石子，上下移动石子进行计算。当时罗马人不用十进制，也没有数位的概念，罗马算盘运算笨拙，最终未能流行。古罗马人博伊斯的《几何学》中记载了一种罗马算盘的构造及用法，这种算盘不用石子做算盘子，用的是标有数字的状似锥体的圆台做算子，将算子放入算盘不同的档中进行计算。
2.日本算盘
日本算盘是从中国传入的，形态与中国算盘相似，只是横梁上方只有一颗算珠。现代日本算盘则改为上一下四。用商除法而不用归除法，同时为了使乘除位数一致改用隔位乘。
3.俄罗斯算盘
俄罗斯算盘单纯采用十进制，与中国算盘相比，没有中间的横梁，每档有十颗算珠，每个算珠表示一个单位。俄罗斯算盘拨珠速度没有中国算盘快，计算速度较慢，实用性较小，但它比较直观，没有专门口诀，容易上手。现在，俄罗斯算盘常用作儿童算术启蒙教育的教具。
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算盘的珠算运算中根据珠算口诀有些有趣的现象。（1）三盘清，以123456789开始，见几加几（相当于原数乘两倍），共操作三次，得987654312，再加9，最后得987654321。（2）九盘清，以123456789开始，反复加123456789。加到第八次，得1111111101；再加一次，得1234567890。（3）凤凰单展翅，以7715625开始，见几加几，最后得123450000，形似一只凤凰展开一只翅膀。（4）凤凰双展翅，以77158950625开始，见几加几，最后得1234543210000，形似一只展开双翅的凤凰。（5）孤雁出群，9999和9999相乘，得99980001。
4.口腔卫士
——牙刷牙刷的诞生
人类祖先早有漱口、刷牙的习惯，在公元前3000年苏美尔人乌尔城邦的国王墓穴中就曾发现过清理口腔用的最早工具——牙棒。在古希腊和罗马时代，人们用动物骨灰做牙粉，清理口腔，现在还有些原始部落用木炭、盐水、细砂、树枝来清理牙齿。
令人惊奇的是牙刷的发明者是一个囚犯——威廉·艾利斯。他于1770年因犯煽动骚乱罪而被伦敦当局逮捕，随后又被投入到臭名昭著的新门监狱。他和大多数囚犯不同，善于用自己的脑子思考问题。
一天清晨，他正按通常的方式用小布片擦洗自己的牙齿，一个念头突然闯进了他的脑海：假如用一把小刷子来刷牙齿，是不是比用布擦牙齿更方便也更有效呢？吃晚饭时，他将一根肉骨头偷偷装入口袋带回自己的囚室，又向一个比较友好的看守要了一些猪鬃毛。这天夜里，他把骨头磨成一根细棒，在上面钻了些小孔，然后将猪鬃一束束地插进小孔，并将它们修剪整齐。就这样，世界上的第一把牙刷在监狱里诞生了！离开监狱后，艾利斯办起了自己的牙刷厂。他获得了很大的成功，因为人们都愿意用牙刷来代替原先的小布片。自从艾利斯发明的牙刷问世以来的一百多年，西方人都是用牙粉刷牙。
现在的牙刷由牙柄与刷毛构成的。刷毛分平整和波浪形，波浪形或V形的这类牙刷的刷毛较容易接触牙齿相邻的位置。全接触型牙刷的刷毛如正确使用及摆放，会自动呈45度贴向牙龈边缘。这类刷毛的毛束末端较长，据称能有效清洁难刷的部位。
传统的牙刷一般都是直柄的，用起来较容易。曲柄的设计像牙科医生的用具，能深入口腔较难刷到的地方。弹性手柄这类设计，能避免因牙刷压在牙龈上的力度过大而令牙龈受损。防滑手柄这类设计具防滑功能，避免刷牙时牙刷滑掉。
现在的牙刷家族里更是有电动牙刷、屋型牙刷、单头牙刷、牙缝刷。
电动牙刷
刷头的转动方法是刷头左右前后摆动，每束独立刷毛自动旋转，整个刷头左右转动。供有特殊需要的人士，如手部活动有困难或残障人士使用。
屋型牙刷
能同时间清洁牙齿的外侧面、内侧面和咀嚼面。刷头设计三个刷头合而为一。把刷头放在咀嚼面上便能同时刷到牙齿的内侧面和外侧面，使刷牙所需时间缩短。使用者的牙齿必须排列整齐，这类牙刷比较适合家长或护理人员在帮助幼儿、智障人士或手部活动不灵活者清洁牙齿时使用。
单头牙刷
单头牙刷是什么？是刷头细小的牙刷，能有效清洁智慧齿和排列不整齐的牙齿，有多种刷头形状以供选择，不同形状的刷头，其清洁功效都一样。功用就是清洁普通牙刷难刷到的地方。
牙缝刷
功用是清洁较宽牙缝的牙齿邻面。如患有牙周病而引致牙龈萎缩，牙根与牙龈之间会形成较宽的罅隙，这种情况下可选择使用牙缝刷代替牙线。
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1938年杜邦化工推出以合成纤维（多数是尼龙）代替动物鬃毛的牙刷，第一支以尼龙纱线作刷毛的牙刷于1938年2月24日上市。
牙刷除了可以刷牙帮助清理口腔，还有一妙用，那就是帮助清洗杯子和豆浆壶。（1）清洗杯子里豆浆的残留物。现在大多数都是不锈钢杯子，里面有一圈圈花纹，用毛巾很难洗干净。如用小牙刷一刷问题就解决了。（2）漂亮的水龙头光洁照人，但是底座上的污渍你注意到了吗？每次做完饭，不小心油污弄到了磁砖缝里。诸如此类需要清理的细节，如果没有一件适合的工具很难解决。其实那些被淘汰的旧牙刷，只需稍加改造，就可以出色地胜任此类工作。（3）壁柜的缝隙和带木棱的柜门是最爱积尘的地方，牙刷柔软的刷毛，刚好清扫里面的浮尘。
5.最差劲的发明
——塑料袋塑料袋的诞生
19世纪时，人们还不能够像今天这样购买现成的照相胶片和化学药品，必须经常自己制作需要的东西。所以每个摄影师同时也必须是一个化学家。
摄影中使用的材料之一是“胶棉”，它是一种“硝棉”溶液，亦即在酒精和醚中的硝酸盐纤维素溶液。当时它被用于把光敏的化学药品粘在玻璃上，来制作类似于今天照相胶片的东西。
在19世纪50年代，帕克斯查看了处理胶棉的不同方法。一天，他试着把胶棉与樟脑混合。使他惊奇的是，混合后产生了一种可弯曲的硬材料。帕克斯称该物质为“帕克辛”，那便是最早的塑料。
1909年，美国的贝克兰首次合成了酚醛塑料。20世纪30年代，尼龙又问世了，被称为是“由煤炭、空气和水合成，比蜘蛛丝细，比钢铁坚硬，优于丝绸的纤维”。它们的出现为此后各种塑料的发明和生产奠定了基础。由于第二次世界大战中石油化学工业的发展，塑料的原料以石油取代了煤炭，塑料制造业也得到飞速的发展。
塑料在给人们的生活带来方便的同时，也给环境带来了难以收拾的后患，人们把塑料给环境带来的灾难称为“白色污染”。
在城市、旅游区、水体和道路旁散落的废旧塑料包装物给人们的视觉带来不良刺激，影响城市、风景点的整体美感，破坏市容、景观，由此造成“视觉污染”。
废旧塑料包装物进入环境后，由于很难降解，造成长期的、深层次的生态环境问题。废旧塑料包装物混在土壤中，影响农作物吸收养分和水分，将导致农作物减产；抛弃在陆地或水体中的废旧塑料包装物，被动物当作食物吞入，导致动物死亡（在动物园、牧区和海洋中，此类情况已屡见不鲜）；混入生活垃圾中的废旧塑料包装物很难处理：填埋处理将会长期占用土地，混有塑料的生活垃圾不适用于堆肥处理，分拣出来的废塑料也因无法保证质量而很难回收利用。
目前，很多国家都采取焚烧或再加工制造的办法处理废弃塑料。这两种办法使废弃塑料得到再生利用，达到了节约资源的目的。但由于废弃塑料在焚烧或再加工时会产生对人体有害的气体，污染环境，所以可以说废弃塑料的处理至今仍是环保工作中令人头疼的一大难题。
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自2008年6月1日起，我国在所有超市、商场、集贸市场等商品零售场所实行塑料购物袋有偿使用制度，一律不得免费提供塑料购物袋。
塑料袋的发明给人类生活带来了很大的方便，但是越来越多的人不懂得如何有效的环保使用，导致了塑料袋污染的全球化，呼吁大家尽量使用环保塑料袋，为我们的天空更蓝做出自己的贡献。
环保塑料袋与传统塑料袋相比较拥有的优势：（1）水溶速度可设计选择，完全溶解于水，无毒无污染。（2）拉伸度强，张力好。（3）透明度高，光泽好。（4）柔软度高，触感好。（5）耐油、耐溶剂性好，可热封、可印刷。（6）透气系数低，阻气性好。（7）可加塑料子母扣或自粘胶袋。（8）抗静电性能优良，不吸尘等。
6.流动的陆地
——轮船轮船的诞生“轮船”一词始于我国唐代，它的出现与船的动力改革有关。原来，我国唐代李皋发明了“桨轮船”。他在船的舷侧或艉部装上带有桨叶的桨轮，靠人力踩动桨轮轴，使轮周上的桨叶拨水推动船体前进。因为这种船的桨轮下半部浸入水中，上半部露出水面，所以称为“明轮船”或“轮船”，以便和人工划桨的木船、风力推动的帆船相区别。
最早建造蒸汽轮船的是法国发明家乔弗菜，他在1769年就建造了世界第一艘蒸汽轮船“皮罗斯卡菲”号，用蒸汽机启动。后来，英国人薛明敦在1802年也建成一艘蒸汽轮船。可惜它们均未得到实际应用。直到1807年9月，美国人富尔敦设计、制造的蒸汽轮船“克莱蒙特”号试航成功，才使轮船开始真正成功为水上舞台的主角。
和以往不同轮船的动力来自两种不同的机器：涡轮机和蒸汽机。
蒸汽机由三个部分组成：蒸汽炉、汽缸和冷凝器。在蒸汽炉中，水沸腾为蒸汽，蒸汽通过管道被送到汽缸。阀门控制蒸汽到达汽缸的时间。蒸汽在汽缸内推动活塞做功，冷却的蒸汽通过管道被引入冷凝器重新凝结为水。这个过程在蒸汽机运动时不断重复。一般的蒸汽机有三个汽缸组成一个组。蒸汽机直接将活塞的上下运动转化为船轴的旋转运动。近年新造的蒸汽机中还包含了一个小的涡轮机，从汽缸中出来的蒸汽还可以利用它的余热在推动这个涡轮机来提高整个驱动装置的效率。这个涡轮机也与船的螺旋桨轴相连。
现代轮船的蒸汽机还有其他提高其效率的机构，往往有多个汽缸连在一起。蒸汽从一个汽缸出来后还被输入下一个汽缸。这些汽缸的直径一个比上一个大。这样虽然蒸汽的压力在每通过一个汽缸后就会减小，但它对每个活塞施加的总的力却是相同的。
渐渐地轮船取代了过去的帆船。轮船最主要的优点是它们不依靠风和速度比帆船快。它们比较可靠，到达一个港口的时间也一般与天气无关。轮船的燃料有煤、煤球、重油和木头。
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富尔顿生长在美国，从小就喜欢摆弄机械、划船。小时候，他划船去钓鱼，遇到了大风，船划起来好费劲啊，他就想；如果船可以向前走又不要用力划，该多好啊。第二天他又去划船玩，这次他坐在一只空船的船尾，两只脚不停的在水里捣动，不知不觉船就向前荡到河中央去了。这奇怪的现象引起了他的注意，他使劲地抖动双脚，神奇地是船速更快了。他想，可不可以在船上装个像风车似的东西让船浆不停的转动，船不就可以自己向前走了吗？回家后他马上画了一个像风车一样的轮子，想请机器厂的师傅制作出来，可是师傅对他说“你还太小，造轮船等你长大以后学习了很多的知识再说吧。”这时，富尔顿就暗下决心：我长大了一定要造出一艘轮船来。
1803年的时候他在瓦特的帮助下制造出了一个长21米、宽2.5米的轮船，可是在试行的时候，船走走停停，不一会就不动了。观看的人都嘲笑富尔顿，但是他没有气馁，继续实验。后来，终于制造出了一个长45米、宽4米没有风帆、没有杆船，只是在船的两侧各装着一个大水车轮子的船。试行的时候人们开始还是不相信富尔顿制造出的船可以自己行走，可是它真的离开了码头顺利的到达了上游一个叫阿尔巴巴的小城。富尔顿终于实现了自己小时候的梦想。后来人们就称富尔顿为“轮船之父”。
7.长着羽毛的球
——羽毛球羽毛球的诞生
14～15世纪时日本出现了一种类似羽毛球的游戏运动，当时的球拍为木质，球是樱桃核插上羽毛做成的。这种游戏流行没多久便消失了。18世纪时，印度的蒲那城，出现类似今日羽毛球活动的游戏，以绒线编织成球形，插上羽毛，运动员手持木拍，隔网将球在空中来回对击。
现代羽毛球运动则是诞生在英国。1873年，在英国格拉斯哥郡的伯明顿镇有一位叫鲍弗特的公爵，在庄园里进行了一次“蒲那游戏”的表演。因这项活动极富有趣味，很快就流行开来。此后，这种室内游戏迅速传遍英国，“伯明顿”即成为英文羽毛球的名字。
起初，羽毛球运动并没有标准的形式，直至1877年在印度的喀拉蚩地区才首次制订了羽毛球运动的比赛规则。1893年，英国羽毛球协会成立，并重新修订和统一了羽毛球比赛的规则。直至1934年，国际羽毛球联会终于成立，成员国包括多个地区及国家。亚洲地区方面，亚洲羽毛球联会亦于1959年在马来西亚的吉隆坡成立。
羽毛球运动约于1920年传入我国，解放后，得到迅速发展。20世纪70年代我国羽毛球队已跻身于世界强队之列。70年代，国际羽毛球坛是印度尼西亚与我国平分秋色。80年代，优势已转向我国，说明我国羽毛球运动已达到世界先进水平。羽毛球在1992年巴塞罗那奥运会上被列为正式比赛项目，共设男、女单打和男女双打、混合双打5项比赛。
羽毛球是球类项目之一，同时，羽毛球是一项对身体素质要求最高的球类运动。要达到高的竞技水平，羽毛球运动员不仅需要良好的身体素质，还需要优异的心理素质和坚强的意志品质。
一个优秀的羽毛球运动员需要具备的是马拉松选手的耐力、短跑运动员的速度、跳高运动员的弹跳能力、标枪掷手的臂力、铁匠的腕力、画家的机敏、剑士的反应、象棋手的注意力、极地研究员的坚强、将军的深思熟虑、登山运动员的执着，还有艺术家的直觉与幻想。也正由于有这么多要求，优秀的羽毛球运动员总是凤毛麟角。
知识链接重要赛事
*汤姆斯杯赛：世界男子羽毛球团体锦标赛，始于1948年。
*尤伯杯赛（又称优霸杯）：世界女子羽毛球团体锦标赛，始于1956年。
*苏迪曼杯赛：世界羽毛球混合团体锦标赛，始于1989年。
*世界羽毛球锦标赛：竞赛项目为个人单项，始于1983年。
*奥运会羽毛球赛：1992年的巴塞罗那奥运会上，羽毛球成为正式比赛项目，现包括全部5个单项。
国际羽联羽毛球比赛规则关于羽毛球的定义：（1）球可以用天然材料、人造材料或它们混合制成。只要球的飞行性能与用天然羽毛和包裹羊皮的软木球托制成的球性能相似即可。（2）球应有16根羽毛固定在球托部。（3）羽毛长62～70毫米，每一个球的羽毛从球托面到羽毛尖的长度应该一致。（4）羽毛顶端围成圆形，直径58～68毫米。（5）羽毛应用线或其他适宜材料扎牢。（6）球托底部为圆球形，直径为25～28毫米。（7）球重4.74～5.50克。（8）非羽毛制成的球：
①用合成材料制成裙状或如天然羽毛制成的球状。
②球托如规则6所述。
③球的尺寸和重量应如规则3、4和7所述；但由于合成材料与天然羽毛在比重、性能上的差异，可允许不超过10%的误差。（9）只要球的一般式样、速度和飞行性能不变，经有关组织批准，以下特殊情况可以不使用标准球。
①由于海拔获气候等条件不宜使用标准球时。
②只有更改才有利于开展比赛时。
8.“有错就改”的修正液
修正液的诞生
修正液于1951年由美国秘书贝蒂·奈史密斯·格莱姆发明。涂改液不像胶条一样容易把纸撕破，也不像橡皮那样对钢笔、圆珠笔束手无策，它方便、快捷、干净、覆盖力强，被人们当作是改正错误的好帮手。
修正液，又称涂改液、立可白、白油，是一种白色不透明颜料，涂在纸上以遮盖错字，干涸后可于其上重新书写。修正液传统上用小瓶子来包装，瓶盖附带一支小扫帚或者三角形的发泡塑胶浸在涂改液里面。近年开始出现笔型的修正液，笔里面装有弹簧，将笔尖按在纸张上可泵出改错液，这比扫型的更能均匀地涂出修正液，也不会像瓶装的容易干涸。如今，涂改液的使用越来越广泛。
虽然，在改错方便来说非修正液莫属了，但如果从最安全的角度说，答案则是恰恰相反。因为涂改液是有害的，它是一种化学的合成物，这里面危害性比较大的首先是：长期的使用二甲苯可以对肝脏、肾脏等造成长期的慢性的危害，甚至少数的孩子还会引起像白血病等症状。
其次是各种各样的卤化烃，包括二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烷等，这些化合物对眼睛有很明显的刺激，经常使用会造成流眼泪、眼睛发红，个别的还会造成恶心、呕吐、浑身不舒服，甚至于造成一些更严重的长期的危害，干得快是涂改液的一个优点，因为它里面含有挥发性很强的有机烃类物质，也正因为如此，它对孩子的五官会造成更加明显的损害，加强了它的毒性渗透。所以现在学校、社会都在呼吁学生不要使用涂改液，改用环保型的，如改错带和改错胶带。
改错带，又名立可带，是一种办公室及学生的文具用品之一。改错带的功能跟修正液相同，而且更加方便及先进，文字改错更快，不用等修正液固定后才能重写，特别适用于考试场上。
知识链接
1770年，英国科学家约瑟夫·普利斯特利说：“我见到一种非常合适于擦去铅笔笔迹的物质。”
当时，整个欧洲均采用切成小立方体的橡胶粒来擦走笔迹。这种物质称为橡皮擦。
另一位英国工程师爱德华·雷蒙则被认为是发明橡皮擦的人，时间也是在1770年。在此之前，人们使用面包屑来擦去笔迹。雷蒙称他一次在无意之中拾起一块橡胶当作面包屑，但发觉它的效果很好，于是开始生产和售卖橡皮擦。
初期的橡皮擦并不算方便，因为未经加工的橡胶容易腐坏。直至1839年，发明家查理斯·固特异发现了硫化可以使橡胶的性能提升，橡皮擦才变得可靠。
1858年一位来自美国费城的人因为把橡皮擦嵌在铅笔尾部而取得了一项专利，但后来这种附有橡皮擦的铅笔因为被判定为“只是把两项已有的东西嵌在一起而不是新产品”而被取消专利。
9.葡萄汁的芳香
——葡萄酒葡萄酒的诞生
早在6000年以前，在盛产葡萄的地中海区域，两河流域的苏美尔人和尼罗河流域的古埃及人就会酿造葡萄酒。据史料表明，葡萄栽培和酿造技术，是随着旅行者和新的疆土征服者，从小亚细亚和埃及，在到达希腊及其诸海岛之前，先流传到希腊的克里特岛，再经意大利的西西里岛，北非的利比亚和意大利，从海上到达法国濒临地中海东南的瓦尔省境内靠海的普罗旺斯地区和西班牙沿海地区；与此同时，通过陆路，由欧洲的多瑙河河谷进入中欧诸国。
在新石器时代，濒临黑海的外高加索的安纳托利亚（古称小亚细亚）、格鲁吉亚和亚美尼亚，已成为部落的群居区。这是由于当时这些地区，气候温和与土地肥沃，所以远离该地区的原始部族人，纷纷迁移至此定居。在绿树成荫的山丘地带种植葡萄，而在平原地区的广阔田野从事农业生产。从而葡萄栽培和葡萄酒酿造日渐向远方流传。
古罗马帝国的军队征服欧洲大陆的同时也推广了葡萄种植和葡萄酒酿造，公元1世纪时，征服高卢（今法国），法国葡萄酒就此起源，最初的葡萄种植在法国南部罗讷河谷。公元2世纪时到达波尔多地区。古罗马人喜欢葡萄酒，以致于有历史学家将古罗马帝国的衰亡归咎于古罗马人饮酒过度而导致人种退化。
世界各地的葡萄酒酿制程序大都是去梗、压榨，再将果肉、果核、果皮统统装进发酵桶（或罐）中发酵，这些发酵桶应先用低剂量的二氧化硫处理以防微生物的感染。葡萄汁液在发酵桶中发酵成酒精的同时，果皮和果肉经过在葡萄汁中的浸泡，5～7日便习释放出葡萄酒的色素和耐久劲力（劲度）。
与白葡萄酒相比，红葡萄酒的酿造要灵活得多。一些法国罗那河谷的葡萄园，葡萄汁浸泡可持续3个星期，从而可以释放出大量的单宁酸。而另外一些葡萄酒庄同样的葡萄才发酵7～9日，因为他们希望所产葡萄酒单宁酸更柔和。
还有一种较快的酿酒方法叫二氧化碳浸软法，此法用未经挤破的葡萄进行发酵和浸软，发酵缸中上层的葡萄以自身的重量压破下层葡萄，让葡萄自然发酵，随之产生的二氧化碳便可将上层葡萄与空气分隔开来。这种葡萄酒有上好的颜色和果香，且单宁酸的含量极低。
知识链接名人与葡萄酒的故事（1）伟大的思想家、政治家和科学家本杰明·富兰克林留下许多富有哲理的明言，你是否听过这一句：“好的葡萄酒证明了上帝希望我们幸福。”（2）英国著名酒评家约翰·艾塞克为“英国葡萄酒指南奖章”获得者安德鲁杰佛的《红酒圣经》所做的序言指出：“如果你想要更具有艺术气息、更健康、更有乐趣的人生，不妨花点时间来了解葡萄酒。你不一定要成为品酒家，但是你一定要知道一些基本概念。”（3）第22届“法国美食皇帝”桂冠得主——勒克里翁酒店的酒窖总管大卫·比罗这样论述餐馆的葡萄酒服务对吸引消费者的重要性：“好酒留给他们的回忆会把他们带回品酒的餐馆。”（4）美国《佳酿》杂志创办人菲利浦·塞尔登认为：“在本质上，酿酒人好像就是在执导一部电影，他按个人的理解，塑造葡萄酒的酒体结构、滋味、神韵和特点，从而创作出酒文化的艺术佳作。”（5）大名鼎鼎的拉图酒庄现任总裁费德列克·安杰乐先生告诉人们：“我们倾向于把我们的酒看作是来自土地给予人的礼物，而不是品牌。”（6）“新马克思主义学派”代表人物戴维·哈维认为，葡萄酒的鉴赏知识是一种“文化资本”。他在《地租的艺术：全球化、垄断与文化的的商品化》指出：“酒搭配对了，可能有助于签下好几桩重大商业契约。你会信任一个不知道怎么挑酒的人吗？”
10.有害健康的香烟
香烟的诞生
目前人们普遍认为烟草最早源于美洲。考古发现，人类尚处于原始社会时，烟草就已经进入到美洲居民的生活中了。那时，人们在采集食物时，无意识地摘下一片植物叶子放在嘴里咀嚼，因其具有很强的刺激性，正好起到恢复体力和提神的作用，于是便经常采来咀嚼，次数多了，便成为一种嗜好。
一些考古分析还发现，3500年前的美洲居民便有了吸烟的习惯。随着美洲史的进一步发掘，烟草史也许会将印第安史向更早的时期延伸。加上当今普遍栽种的红花烟草性喜温热，烟草源于热带美洲的观点就更具有了说服力。
其实，大部份的香烟成份之中并不单只有烟草。生产商通常在香烟内加入大量不同的添加剂，目的是控制烟丝的成份和质量，防腐，以及改变燃点时烟雾对吸食者所能产生的感觉。有些香烟加入了丁香，目的是令吸烟者的口及肺部出现少量麻痹，从而产生轻微的快感。部分低价香烟会直接加入丁香的提取精华。有些香烟的烟丝经过很多的特别处理。在烟叶最初的处理过程中，会产生大量尘状的碎烟草。这些烟草尘会被收集然后再造成为香烟内的成份。香烟，只不过是烟草制品的一种。（1）制法是把烟草烤干后切丝。（2）然后以纸卷成长约120毫米，直径10毫米的圆桶形条状。（3）吸食时把其中一端点燃，然后在另一端用口吸产生的烟雾。
香烟最初在土耳其一带流行，当地的人喜欢把烟丝以报纸卷起来吸食。在克里米亚战争中，英国士兵从战时的鄂图曼帝国士兵中学会了吸食方法，此后就被传播到不同地方。
知识链接烟标收藏的活动
早于1985年之前，烟标收藏者势单力薄，在社会上的影响面甚小。后来出现了收藏组织，形成了一股骨干力量，他们为烟标收藏摇旗呐喊，收藏队伍不断壮大。
近几年来，烟标收藏的文化作用已被越来越多的收藏者所认识和接受，这归功于收臧组织的力量和指导作用，各地的收藏组织开展了多方面的活动；以不同形式进行收藏讲座；以刊物指导收藏活动：以展览展示收藏成果，以调剂促进收藏交流；以评比促进收藏发展。据不完全统计，20年来，出现了300种之多的民间烟标刊物；收藏者在各地报刊书籍上发表烟标文章3000篇：出版烟标专题近30部；举办全国民间烟标文化交流节9届；参与全国性的烟标博览会、交流会、精品展等近10次；举办不同形式的个人烟标展200余次……还有更多的收藏者接受媒体采访不计其数，更有收藏中的佼佼者走进了电视画面和电台的直播间，面向观众，听众演讲烟标收藏的知识和趣闻。
较有影响力的《东北烟标》民刊，在2001年还评选了烟标收藏界历史上的“百强收藏家”、“百佳集友”和“二十佳烟刊”。第七届烟标文化节在无锡举行，除举办首届全国专题烟标收藏展览外，还进行了烟标文化学术论文研讨会，并授予一定数量的烟标收藏家光荣称号。
烟草第一人
第一个把烟草当作药物的大使——1560年，当时烟草还不流行，法国驻葡萄牙大使让·尼科把烟草作为治疗疾病的药物寄回国。几百年后，化学家们终于揭示出烟草中能治病的药物是有害物质，并取名为尼古丁。
第一个大面积种植烟草的人——1612年，英国殖民官员约翰·罗尔夫在弗吉尼亚的詹姆斯镇大面积种植烟草，并开始做烟草贸易。
第一个以烟代钱的统帅——1776年，美国独立战争中，英军攻占纽约，美军统帅华盛顿呼吁美国人帮助他的军队：“公民们，你们不给钱，就给烟草。”
第一篇指出烟草有害的文章——1924年，美国《读者文摘》刊载一篇文章，题目是：“烟草损害人体健康吗？”
第一位撰文提出吸烟致癌的医生——1927年，英国医生弗·伊·蒂尔登在医学杂志《手术刀》上撰文：他看到或听到的每一个肺癌病人都有吸烟。
第一个给烟草种植者特殊待遇的总统——1942年，第二次世界大战期间，美国总统罗斯福宣布烟草为重要作物，其种植者缓服兵役。
第一位提出被动吸烟有危害的人——1986年，美国卫生官员西·埃弗里特·库普提出：生活于烟雾中的不吸烟的人，面临严重的健康危险。
11.能看见事物的“魔镜”
镜子的诞生
中国在公元前2000年已有铜镜。但古代多以水照影，称盛水的铜器为鉴。中国镜子产生于殷商时代，都为铜铸造而成的铜镜。这种镜，一面磨光发亮，一面铸刻花纹。因铜镜主要用于照出自己的面容，故也叫“鉴”或“镜鉴”。战国时，铜镜就开始盛行，制作的轻薄精巧。到汉代，制作更加精美，花纹除几何图形外，还有鸟兽、人物等。东汉中期至魏晋时，出现了浮雕的画像镜，精美绝伦。唐代，制镜艺术尤为讲究，打破以往圆形镜的模式，创造了八棱、菱花、海棠花等式样，平脱镜、螺钿镜则更新颖别致、富丽堂皇。明代传入玻璃镜。清代乾隆（1736～1795）以后玻璃镜子逐渐普及。
在欧洲古希腊、罗马时代是用一种稍凸出的磨光金属盘作镜，其不反光的一面刻有花纹，最早的镜子是带柄的手镜，到公元1世纪出现了全反射的大镜子，中世纪时，手镜在欧洲普遍流行，通常为银制或磨光的青铜镜。背面涂金属的玻璃镜子是12～13世纪之交出现的，到文艺复兴时期，纽伦堡和威尼斯已成为著名的制镜中心。
14世纪初，威尼斯人用锡箔和水银涂在玻璃背面制镜，照起来很清楚，15世纪纽伦堡制成凸透镜，是制玻璃球时在内部涂一层锡汞金属漆。
现代镜子是用1835年德国化学家利比格发明的方法制造的，把硝酸银和还原剂混合，使硝酸银化学分解析出银，附在玻璃上。一般使用的还原剂是食糖或酸钾钠化学物质。1929年英国的皮尔顿兄弟以连续镀银、镀铜、上漆、干燥等工艺改进了此法。
随着技术的进步，镜子的成本降低，各种各样曲面镜的出现，使镜子的使用日益广泛，具有了除映照仪容以外的更多的用途。如汽车上用的后视抛物面镜，在望远镜中用于聚集和在探照灯中用于反射出平行光的抛物面镜等。
制作方法1. 清洗玻璃：按规格裁好玻璃后，先用自来水冲洗正反两面，然后
将铁红粉带水涂在要镀的一面，待干后擦去铁红粉，清水洗干净。2. 再用微量的氯化锡化学物质溶液擦洗玻璃要镀的面。洗后用水冲
净残余的氯化亚锡化学物。最后用干净的水（最好用蒸馏水）冲
一下玻璃。3. 镀银：将洗干净的玻璃平放在水平的木架或木条上，取银液一份
和还原液一份搅拌均匀倒上。药液以不流掉为度。约每平方米
200ml左右。4. 待其渐渐在玻璃上反应出银镜，将多余的药液倒掉，用水冲洗，
倒上千分之十的明胶晾干。5. 干后再在上面涂一层铁红底漆或其他防锈漆液便成了镜子。
知识链接
相传，古代使用的第一面镜子是黄帝的妃子嫫母发现制作的。那时，皇宫里的人经常站在水边映照自己的脸面，梳妆打扮。嫫母觉得自己长的丑，轻易不去水边梳妆打扮自己，每逢节日也不敢抛头露面，整天只知道在黄帝身边干活儿。
有一次，彤鱼氏叫嫫母和她一起上山挖石块儿，嫫母二话没说，就随同彤鱼氏一起上山去了。嫫母气力很大，挖石块儿比别的女人都快。不到半天就挖了二十多块。这时，太阳正当中午，阳光普射大地。嫫母突然发现石头堆里有一块明光闪闪的石片，阳光一照非常刺眼。嫫母弯腰用手轻轻从地里刨出来，拿在手中一看，不由得吓了一跳。这是什么怪物，自己丑陋的面孔全照在这块石片上，连她自己也觉得奇怪。她悄悄把这块石片藏在身上，回到皇宫里对任何人也没有讲这件事。她乘周围无人，又把石片取出来，发现石片的平面凹凸不平。照映在上面的面孔怪模怪样。嫫母就用一块磨石，把石片压在上边反复摩擦，不大一会儿工夫，石片表面全部磨平了。她用来一照，比原来清晰多了。只是自己的面貌还是那样丑。她又磨了一阵子，拿起来再一照，自己仍然很丑。嫫母自言自语的叹息说：“看来面丑不能怪石片（镜子）。”。从此以后，嫫母每天早上起来，照着石片打扮一下自己，用后又悄悄藏起来。时间一长，嫫母也大意了。
有一次嫫母帮助彤鱼氏在石板上烧肉，因火力过大，石板被烧炸了，飞起一块碎石渣，打破了嫫母的脸，血流不止。嫫母赶忙回去，拿出石片，照着自己脸上贴药。谁知，黄帝不知什么时候回来，轻手轻脚走到嫫母身后，发现嫫母一手拿着什么东西照着自己，一手向脸上贴药。黄帝走向嫫母身后，头贴近嫫母的肩膀，刚要仔细观看，不料，嫫母惊呼一声！她发现石片上出现了黄帝面孔。扭头一看，才知黄帝站在她的身后。黄帝问嫫母：“你手里拿着什么东西”。老实忠厚的嫫母，一听黄帝问话，知道此事绝不能哄骗黄帝，噗通一声跪在黄帝面前。嫫母把发现这块能照人的石片，从头至尾向黄帝诉说了一遍，恳求黄帝宽恕她。黄帝听罢，哈哈大笑，双手搀起嫫母说：“这是你一大发现，你不但没错，还立了一件大功！”。
12.地球成长的特殊印记
——化石化石的产生
化石是生活在遥远的古时代生物的遗体或遗迹在一定的地理条件下形成的石头。在漫长的地质年代里，地球上曾经生活过无数的古生物，这些古生物死亡后的遗体或是生活时遗留下来的痕迹，许多都被当时的泥沙掩埋起来。在随后的岁月中，这些生物遗体中的有机质分解殆尽，坚硬的部分如外壳、骨骼、枝叶等与包围在周围的沉积物一起经过复杂的石化作用变成了石头，但是它们原来的形态、结构（甚至一些细微的内部构造）依然保留着；同样，那些生物生活时留下的痕迹也可以这样保留下来。我们把这些石化了的生物遗体、遗迹就称为化石。
广义来说，凡从地层的岩石中挖出来的，能够为我们提供关于古代生物的体形或构造方面资料的东西，无论是直接的或比较间接的资料，都可称为化石。按此，煤无疑也是化石，甚至连古人类制造和使用的工具，也可归为化石。从化石中可以看到古代动物、植物的样子，从而可以推断出古代动物、植物的生活情况和生活环境，可以推断出埋藏化石的地层形成的年代和经历的变化，可以看到生物从古到今的变化等等。
虽然一个生物是否能形成化石取决于诸多因素，但是有三个因素是必须具备的：（1）有机物必须拥有坚硬部分，如壳、骨、牙或木质组织。然而，在非常有利的条件下，即使是非常脆弱的生物，如昆虫或水母也能够变成化石。（2）生物在死后必须立即避免被毁灭。如果一个生物的身体部分地被压碎、腐烂或严重风化，这就可能改变或取消该种生物变成化石的可能性。（3）生物必须被某种能阻碍分解的物质迅速地埋藏起来。而这种掩埋物质的类型通常取决于生物生存的环境。海生动物的遗体通常都能变成化石，这是因为海生动物死亡后沉在海底，被软泥覆盖。软泥在后来的地质时代中则变成页岩或石灰岩。较细粒的沉积物不易损坏生物的遗体。在德国的侏罗纪的某些细粒沉积岩中，很好地保存了诸如鸟、昆虫、水母这样一些脆弱的生物的化石。
此外，形成化石的条件还有，只有在沉积岩（或叫水成岩）中才能保存有化石，火成岩、变质岩中一般不会有化石。因为火山爆发时温度很高，即便有生物遗体，早已会被烧为灰烬。变质岩是在高温高压下形成的，也不可能把化石保存下来。不过，火山灰中却时有发现化石，因为火山灰飘落时已冷却。所以，找化石，应到沉积岩地区去。
除动、植物的硬体部分如骨骼、牙齿、贝壳、树干等最易保存为化石外，在特殊的情况下，有时生物的软体部分也可保存为化石。如山东地区发现的山旺组硅藻土中的花朵、触须，西伯利亚冻土中发现的猛犸象的肌肉等。这些，统称为遗体化石，即生物体本身的某部分石化为化石。有时，动物的粪便、蛋也可形成化石，这叫遗物化石；而足印、洞穴等化石，则叫遗迹化石。
但是，并不是所有生物死后都能形成化石。恰恰相反，能形成化石的只占古代死亡生物的很少一部分。而完整保存或部分完整保存的化石，又是其中很少的一部分。化石深埋在岩层中，只有在遇到地层上升的机会，或经风吹雨打，把表面的岩层风化了，化石才被暴露出来。这时如正巧遇上古生物学家去了，才有可能把化石挖出来。若没遇上有人去，暴露出来的化石，随同它的围岩一起，一点点被风化殆尽，化石也就消失了。
你看，采到一件化石有多难，特别是一件完整的化石，更是难上加难。无怪乎古生物学家视化石为珍宝！一只茶杯打碎了，你马上可以再去买一只来，可一件化石损坏了，尤其是珍稀标本，也许就永远再也找不到了。珍贵的化石不仅是出产国所有，也是世界古生物学界的“财富”。德国的始祖鸟化石在世界上许多国家都制有模型，用以展览和对比研究。我国北京猿人第一个头盖骨标本丢失后，半个多世纪年来，世界许多古人类学家都一直在注意帮忙寻找。
知识链接昆虫远祖：抚仙湖虫
抚仙湖虫是澄江动物群中特有的化石，属于真节肢动物中比较原始的类型，成虫体长10厘米，有31个体节，外骨骼分为头、胸、腹三部分，但是它的背、腹分节数目不一致，与泥盆纪直虾类化石类似，而直虾是现代昆虫的祖先，这间接表明了抚仙湖虫是昆虫的远祖。抚仙湖虫的消化道充满泥沙，这表明它是食泥的动物。九眼精灵：微网虫
微网虫属于叶足动物门，因身上多边形的鳞状骨片而得名，体长可达8厘米，具有9对矿化骨片和10对足，这些骨片起到连接腿和关节的作用，这些骨片是具有感光作用的多眼，所以有了“九眼精灵”的美称。不过一般动物的眼睛集中在头部，而和微网虫类似的生物在地球上还没有找到。微网虫曾登在美国《自然》杂志封面上，成为化石明星。梦幻生物：怪诞虫
怪诞虫属于叶足动物门，头很大，躯干背侧具有7对斜向上生长的强壮的长刺，最早发现于加拿大，它是寒武纪最著名的动物。
由于最初的化石保存不好，当英国古生物学家莫瑞斯1977年看到它身体上规则分布的两排刺时，误当成了用来走路的腿，而把本用来走路的腿误作装饰品。他认为这样的奇幻生物“只有做梦才能梦到”，所以命名为怪诞虫。
13.美丽的极光
极光的产生
1881年，瑞士物理学家佛利兹在其著作《极光》中表示：“北极光奇观最耀眼之处位于北方近67度的天际”。第一次出现“极光”的词语。在1910年挪威科学家斯托摩则宣告世界说北极光通常出现在100到120公里的夜空上。
长期以来，极光的成因一直众说纷纭。有人认为：它是地球外缘燃烧的大火；有人则认为，它是夕阳西沉后，天际映射出来的光芒；还有人认为，它是极圈的冰雪在白天吸收储存阳光之后，夜晚释放出来的一种能量。这个天象之谜，直到人类将卫星火箭送上太空之后，才有了合理的解释。
极光的形成有三大要素：太阳风、地球磁场、大气。太阳风是太阳喷射出的带电粒子，是一束可以覆盖地球的强大带电亚原子颗粒流。太阳风以大约每小时160万公里的速度飞出太阳。离开太阳后，太阳风经过40小时左右的飞行到达地球，太阳风在地球上空环绕地球流动，以大约每秒400公里的速度撞击地球磁场。当太阳风（即太阳喷出的带电粒子）中的高电荷电子与地球大气中的元素相互作用时，便产生了极光。
当带电粒子进入地球高层大气时，会在地表海拔30到300公里处碰到氧原子和氮原子。极光的颜色取决于碰到了哪种原子以及碰撞发生的海拔高度。1. 绿色是电粒子遇到氧原子，在海拔240公里以下。2. 红色是电粒子遇到氧原子，在海拔240公里以上。3. 蓝色是电粒子遇到氮原子，在海拔100公里以下。4. 紫色或紫罗兰色是电粒子遇到氮原子，在海拔100公里以上。
电磁场力不断变化组合，彼此作用。这些变化和流动可以看作极光在“跳舞”，伴随着大气电流不断移动，在50，000伏的电压下，电流可达到20，000，000安培（相比之下，家用的断路开关在电压220伏，电流超过15至30安培时就会跳闸）。极光基本上发生在“极光卵形区”以内。极光卵形区以地磁极（而非地理地极）为中心，轮廓和南北极极圈大体一致。但有些时候，北极光发生在更往南的地区，而那时往往是有很多太阳黑子的时候。太阳黑子的活动周期为11年。
一般来说，极光的型态可分为弧状极光、带状极光、幕状极光、放射状极光等四种。在北部出现的称为北极光，在南部出现的则称为南极光。
知识链接
极光是一种大自然天文奇观，它没有固定的型态、颜色也不尽相同，颜色以绿、白、黄、蓝居多，偶尔也会呈现艳丽的洪紫色，曼妙多姿又神秘难测。极光的发生只有在严寒的秋冬夜晚，高纬度的地区，才有机会目睹，而最佳时刻则是晚上10点到凌晨2点，有些时候可持续1小时左右。
极光最常出没在南北磁纬度67度附近的两个环状带区域内，分别称作南极光区和北极光区。北极光区以阿拉斯加、北加拿大、西伯利亚、格陵兰冰岛南端与挪威北海岸为主；而南极光区则集中在南极洲附近。值得一提的是：北极附近的阿拉斯加、北加拿大是观赏极光的最佳地点，阿拉斯加的费尔班更赢得“北极光首都”的美称，一年之中有超过200天的极光现象。
如果你有机会到阿拉斯加，一定要看看那迷人的北极光，捕捉那千变万化的超级“电光秀”。
14.“似是而非”的干冰
干冰的诞生
在1823年英国的法拉第和笛彼两个人首次液化了二氧化碳，后来1834年德国的奇络列成功地制出了固体二氧化碳（干冰）。但是当时只是限于研究使用，并没有被普遍使用。干冰被成功地工业化大量生产是在1925年的美国设立的干冰股份有限公司。当时将制成的成品命名为“干冰”，现在已经将它视为普通名词，但其正式的名称应该叫固体二氧化碳。
那么，干冰有什么用途吗？
干冰有很多用途，有了干冰，我们可以让天气改变。用飞机从高空撒布“干冰”，它能使空气里的水蒸汽冷凝，变成水滴下降。因此“干冰”可用于人工降雨。用飞机在云中播撒催化剂冰核，使云中产生凝结或凝华的冰水转化过程，再借助水滴的自然碰并过程，就能使降雨产生或使雨量加大。
干冰可以应用在冷藏运输领域中。主要用于低温冷冻医疗以及血浆、疫苗等特殊药品的低温运输。电子低温材料，精密元器件的长短途运输。高档食品的保鲜运输，如高档牛羊肉等。
干冰还广泛用于舞台、剧场、影视、婚庆、庆典、晚会效果等制作烟雾，如国家剧院的部分节目就是用干冰来制作烟雾效果的。
干冰清洗原理，干冰清洗过程是利用压缩空气作为动力，把干冰颗粒以超音速喷射到被清洗对象表面，但并非单依赖干冰颗粒的动能，而是利用干冰的超低温性能达到除污目的。
能量转移：干冰高速撞击到被清洗表面，撞击动能散逸，干冰粒与清洗表面发生极其快速的热转移，二氧化碳瞬间升华。
低温龟裂：不同热膨胀系数的两种不同材料，它们之间的温差会破坏两种材料间的结合。干冰粒冲击处理物体的表面，使污垢冷冻至脆化及爆裂，产生“龟裂”，影响粘附污垢的机械性能。
微爆炸：干冰粒钻进污垢裂缝后，在几千分之一秒内气化，其体积瞬间膨胀600～800倍，将污垢剥离物件表面。
知识链接1. 二氧化碳气体通常混入各种杂质，因此需要通过洗涤塔，脱硫塔，
干燥塔，脱臭塔等其他精制装置将不纯的杂质除去，使二氧化碳
的纯度达到99.9%以上。2. 这种精加工的气体再经过压缩，在常温和压强为6079.8千帕压力
下，把二氧化碳冷凝成无色的液体。3. 冷却制成液体二氧化碳，从喷嘴喷到干冰的制雪槽内。4. 再在低压下迅速蒸发，便凝结成一块块压紧的冰雪状固体物质，
其温度是零下78.5度，这便是干冰。干冰蓄冷是水冰的1.5倍以
上，吸收热量后升华成二氧化碳气体，无任何残留、无毒性、无
异味，有灭菌作用。它受热后不经液化，而直接气化。
使用干冰时注意：
在使用干冰时应该注意：液体二氧化碳的温度是零下40摄氏度，如果处理不当，能使皮肤冻伤，当处理二氧化碳时必须带防护手套。保持室内空气流通，发现漏气时应戴好防毒面具，及时处理，防止因二氧化碳气浓度超标而窒息。
干冰属低温物质，不能接触人体皮肤，更不能直接入口，以免造成冻伤。所以拿取干冰一定要使用厚棉手套、夹子等遮蔽物。
干冰在常温下会慢慢升华，须用保温容器存放，但容器又不能绝对密闭，以免聚集压力发生危险。
云雾产生诺贝尔奖
1894年秋天，英国物理学家威尔逊在苏格兰一个山上度假。山顶上经常云雾缠绕，变幻万千，游客们都被这迷人的景色所陶醉，威尔逊却突发奇想，要在实验室里制造云雾。
回到实验室，威尔逊研究归纳了产生云雾的条件：一个是空气中的水蒸汽必须处于饱和状态，否则水蒸汽不会凝结成小水珠；另一个条件是空气中要有一些“凝结核心”，通常，空气中的尘埃起凝结核心的作用，这些微小颗粒上面经常聚集了一些电荷，这些电荷会将过饱和水蒸汽凝结成小水珠，无数直径很小的小水珠悬浮在空气中，构成了云雾的雾滴。
作为物理学家的威尔逊，除了弄清楚云雾的生成条件外，还想能否利用这个发现来研究物理现象呢？
威尔逊在一个干净的瓶子里（即里面没有任何凝结核心）形成过饱和蒸汽。这时如果有一个带电的微观粒子闯了进去，那么在其周围会凝结成一个雾滴、随着粒子的运动，在其运动轨迹上，就有一连串雾滴组成为一条径迹，这样，就把人们肉眼看不见的微观粒子的运动轨迹，变成了人眼能看见的由一连串雾滴组成的径迹。威尔逊发明的这个装置叫“云室”，他因这项发明而荣获1927年的诺贝尔物理学奖。
15.两条平行线
——铁轨铁轨的诞生
16世纪下半叶，在英国和德国的矿山和采石场铺有用木材做成的最早路轨。在轨道上行走的车是靠人力或畜力推动的。1767年，英国的金属大跌价，有家铁工厂的老板看到堆积如山的生铁，既卖不出去赚不了钱，又占用了很多地方，就令人浇铸成长长的铁条，铺在工厂的道路上，准备在铁价上涨的时候再卖出去。可是，人们发现车辆走在铺着铁条的路上，既省力，又平稳。这样，铁轨先于火车诞生了。
铁条上行车毕竟不是很方便的，于是，铁条得到了改进，做成凹槽形的铁轨。这种轨道可以防止车轮滑出，但容易在凹槽中积上石子、煤屑，铁轨很容易损坏。于是，人们把铁轨做成了上下一样宽，中间略窄的形状，这样垃圾不易积起，铁轨也不容易损坏。可是这种轨道不是很稳固，铁轨受到冲击容易翻倒而导致车辆出轨翻车。人们又把铁轨的下面加宽，造成像汉字的“工”字形，这种形状的轨道既稳定又可靠，一直沿用到今天。
虽然，把钢轨连接成轨道的方法有多种，但是最传统的做法：
1.把二十米左右一截的钢轨固定在铁轨枕木之上，各截钢轨之间有接头（亦称接缝）。英国的习惯，两条路轨会在相同的地方有接头，但美国则会放在不同的地方。接头使用鱼尾板接合，它是一块约六十厘米长的钢板，两端有四或六口钢拴，用来扣在钢轨上的小洞。钢轨之间特地留有间隙，约为6毫米宽，称为伸缩接缝。
2.钢轨让鱼尾板上的钢拴穿过的小洞是椭圆形的，这样钢轨就有可以在炎热的天气下膨胀的空间。这对钢轨是非常重要的：如果没有膨胀的空间，每当温度改变一度钢轨就需要承受1.6吨的压力或拉力。如果一个地方每年最高及最低温度相差三十度，这力可以达到五十吨。一条钢轨可能会因而变得歪歪斜斜，影响行车安全。
虽然这样可以解决冷缩热涨的问题，但是路轨上留有的小接缝使列车驶过时产生“咔哒、咔哒”的声音。除非铁轨的保养得非常良好，否则这种有接缝的铁轨不适宜让高速列车行驶；乘客亦会觉得行车不平稳。很多铁路发达的国家依然会在低速路线、非重要的路线或支线使用这种路轨接合。鱼尾板亦常见于缺乏现代化投资的路线。美国大部分的路线都属于这类，而且多数是还使用木制的枕轨（即枕木）；另外部分原因是美国的铁路速度不高，木的价格亦很低。
3.另一种较新的连接钢轨的方法是持续焊接轨道，亦称无缝轨道或长焊轨。这种方法把数公里长的钢轨以焊接接成连续的一条。由于没有了接缝，于是路轨的犟度获得增加，需要的维修较少，车辆行驶亦更顺畅。
以焊接接合轨道的成本较用鱼尾板昂贵。但因为犟度较高，车辆可以在持续焊接轨道上以更高速度行驶，摩擦力亦得到减少。
为解决无缝轨道在冷缩热涨时可能会歪曲的问题，钢轨需要被紧紧的锁定在铁路上，使它们的伸缩自由受到限制。一般的做法是使用混凝土制成的轨枕，用坚固的扣件把钢轨扣上，下方再配以足够的道碴。每次更换或铺设钢轨时，钢轨会被先拉长使它们膨胀，然后才锁定在轨枕上。这样就算日后温度增高，路轨的膨胀也无大碍。锁定轨度的温度亦很重要。一般每段轨道都会参考当地最高及最低温度，然后计算出合适的温度。如果日后温度超出最初的预算，（例如出现历史性的炎夏或寒冬），无缝轨道可能会弯曲或断裂。
使用持续焊接的轨道仍然可以在需要的地方使用接头。但这些接头多数都不是九十度直线打横越过钢轨，而是以很斜的角度接合。这样车轮经过时的震动及噪音都会大大减少，但钢轨仍然会有膨胀的空间。
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世界第一条商业性磁悬浮列车示范运营线——上海磁悬浮列车，这列当今世界上最酷的列车，带车头的车厢长27.196米，宽3.7米。中间的车厢长24.768米，14分钟内能在上海市区和浦东机场之间打个来回。置身其中，你会亲身体验到这架“陆地客机”所带来的奇异感受。建成后，从浦东龙阳路站到浦东国际机场，三十多公里只需6～7分钟。上海磁悬浮列车是“常导磁吸型”（简称“常导型”）磁悬浮列车。是利用“异性相吸”原理设计，是一种吸力悬浮系统，利用安装在列车两侧转向架上的悬浮电磁铁，和铺设在轨道上的磁铁，在磁场作用下产生的吸力使车辆浮起来。
在悬浮列车底部及两侧转向架的顶部安装电磁铁，在“工”字轨的上方和上臂部分的下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流使电磁铁和轨道间保持1厘米的间隙，让转向架和列车间的吸引力与列车重力相互平衡，利用磁铁吸引力将列车浮起1厘米左右，使列车悬浮在轨道上运行。这必须精确控制电磁铁的电流。
悬浮列车的驱动和同步直线电动机原理一模一样。通俗地说，在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电，能将线圈变成电磁体，由于它与列车上的电磁体的相互作用，使列车开动。
列车头部的电磁体N（北）极被安装在靠前一点的轨道上的电磁体S（南）极所吸引，同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体N（北）极所排斥。列车前进时，线圈里流动的电流方向就反过来，即原来的S（南）极变成N（北）极，N（北）极变成S（南）极。循环交替，列车就向前奔驰。
稳定性由导向系统来控制。“常导型磁吸式”导向系统，是在列车侧面安装一组专门用于导向的电磁铁。列车发生左右偏移时，列车上的导向电磁铁与导向轨的侧面相互作用，产生排斥力，使车辆恢复正常位置。列车如运行在曲线或坡道上时，控制系统通过对导向磁铁中的电流进行控制，达到控制运行目的。
16.环保的太阳能热水器
太阳能热水器的诞生
据记载，人类利用太阳能已有3000多年的历史。将太阳能作为一种能源和动力加以利用，只有300多年的历史。真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”，“未来能源结构的基础”，则是近代的事。
20世纪70年代以来，太阳能科技突飞猛进，太阳能利用日新月异。近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀做功而抽水的机器。在1615年～1900年之间，世界上又研制成多台太阳能动力装置和一些其他太阳能装置。
那么，太阳能热水器的系统是由什么组成的呢？1. 集热器：系统中的集热元件。其功能相当于电热水器中的电热管。
和电热水器、燃气热水器不同的是，太阳能集热器利用的是太阳
的辐射热量，故而加热时间只能在有太阳照射的白昼。2. 保温水箱：和电热水器的保温水箱一样，是储存热水的容器。因
为太阳能热水器只能白天工作，而人们一般在晚上才使用热水，
所以必须通过保温水箱把集热器在白天产出的热水储存起来。容
积是每天晚上用热水量的总和。3. 连接管道：将热水从集热器输送到保温水箱、将冷水从保温水箱
输送到集热器的通道，使整套系统形成一个闭合的环路。设计合
理、连接正确的循环管道对太阳能系统是否能达到最佳工作状态
至关重要。热水管道必须保温处理，而且必须有很高的质量，保
证有20年以上的使用寿命。
环保作用：每平方米平板太阳能集热器平均每个正常日照日，可产生相当于2.5度电的热量，每年可节约标准煤200公斤左右，可以减少700多公斤二氧化碳的排放量。太阳能热水器的广泛运用，包括生活用热水，采暖，空调，在省钱的同时也极大地改善地球的污染状况。
工作原理
1.循环原理：利用冷水比热水密度大，冷水下沉，热水上升，形成自然对流循环、使水箱中的水逐渐变热，达到满意的水温为止。当太阳强度不足以满足循环需要的时候，可以在水循环闭路加一水泵，实现强制循环。
2.集热器吸热原理：太阳能热水器的集热器表面，有一特殊的涂层，此涂层对太阳能可见光范围具有很大的吸收率，吸收为热以后，集热器的散热热辐射波长在长波范围，该涂层对长波的发射率很低，这样就有效的“滞留”了太阳能的热量。
水循环的具体过程是：水在集热器的表面受热膨胀，密度变小，而循环回路中的“冷水”密度较大，热水上升至保温水箱，冷水下降进入集热器受热，如此循环。
早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热，现今全世界已有数百万太阳能热水装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。此外，还有辅助的能源装置（如电热器等）以供应无日照时使用，另外还有强制循环用的水，以控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负载的管路等。依循环的方式太阳能热水系统可分两种：1. 自然循环式：此种型式的储存箱置于收集器上方。水在收集器中
接受太阳辐射的加热，温度上升，造成收集器及储水箱中水温不
同而产生密度差，因此引起浮力，促使水在除水箱及收集器中自
然流动。由于密度差的关系，水流量与收集器的太阳能吸收量成
正比。这种型式因为不需循环水，维护简单，所以被人们广泛采
用。2. 强制循环式：热水系统的用水在收集器与储水箱之间循环。当收
集器顶端水温高于储水箱底部水温若干度时，控制装置将启动自
动阀门将水向高温流动。入口处设有止回阀以防止夜间水由收集
器逆流，引起热损失。在大型热水系统或需要较高水温的情形，
选择强制循环式，一般大多用自然循环式热水器。
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法国奥德约太阳能发电站是世界上第一个实现太阳能发电的太阳能电站。虽然当时发电功率才64千瓦，但它为后来的太阳能电站的研究与设计奠定了基础。
20上世纪60年代，科学家们就已经将太阳能电池应用于空间技术——通信卫星供电，上世纪末，在人类不断自我反省的过程中，对于太阳能发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切，不仅在空间应用，在众多领域中也大显身手。如：太阳能庭院灯、太阳能发电户用系统、村寨供电的独立系统、太阳能水泵（饮水或灌溉）、通信电源、石油输油管道保护、光缆通信泵站电源、海水淡化系统、城镇路标、高速公路路标等。欧美等先进国家还将太阳能发电并入城市用电系统及边远地区自然界村落供电系统纳入发展方向。
太阳灶就是把太阳能收集起来，用于做饭、烧水的一种器具。太阳灶的灶体表面形状为旋转抛物面凹面，上面粘贴反光材料。旋转抛物面是由抛物线绕它的对称轴旋转180度而形成的。众所周知，抛物线具有这样的性质：当平行光线沿着主光轴（抛物线对称轴）方向入射到它的表面时，反射光线都通过它的焦点。旋转抛物面具有同样的性质。由于太阳光基本上属于平行光线，所以当太阳灶的（旋转抛物面的）主光轴指向太阳的时候，平行的太阳光线入射到旋转抛物面表面，经过反光材料的反射，这些反射光线都从它的焦点处通过，在这里形成太阳光线的高密集区。抛物面的焦点就在它的主光轴上。这样，当我们把炊具放到抛物面焦点附近时，就可以烧水做饭了。
17.奇珍异品
——珍珠珍珠的产生
人工珍珠和生态珍珠是一种有机宝石，自古以来一直被人们视做奇珍，据地质学和考古学的研究证明，在两亿年前，地球上就已经有了珍珠。我国是世界上利用珍珠最早的国家之一，早在四千多年前，《尚书禹贡》中就有河蚌能产珠的记载，《诗经》、《山海经》、《尔雅》、《周易》中也都记载了有关珍珠的内容。因此，珍珠与玛瑙、水晶、玉石一起并称我国古代的“四宝”。
珍珠是由某些贝类产生出来的。淡水中的河蚌，海边的蛤蜊和珍珠贝等都能产生珍珠。当蚌在海床进食中，贝壳张开，外来物如沙粒，寄生虫等异物偶尔掉进去，外套膜受到刺激，它就会分泌出珍珠质，把掉进去的异物层层裹住，使其圆滑，逐渐形成珍珠囊光亮润泽的外层。
那么蛤、蚌为什么能产出珍珠呢？想知道这个奥秘，我们就必须先了解一下蛤、蚌的身体构造和生理代谢过程。
1.蛤蚌具有左右两瓣贝壳，背缘绞合，腹部分离，贝壳内软体部分主要有外套膜、内脏团、足等，外套膜位于体之两侧，与同侧贝壳紧贴，构成外套腔。当我们掰开一个河蚌的壳后就可看到贴在贝壳上的这结构。蛤、蚌类的贝壳的结构分三层，外层为角质层，中层为棱柱层。这两层是外套膜边缘分泌而成的，最里面一层，也就是我们可以看到的最里面的与珍珠光泽类似的一层，叫做珍珠层。珍珠层是由外套膜全部表面分泌的珍珠质而构成的。从以上可看出外套膜有分泌珍珠质的功能。
2.当蚌壳张开的时候，如果恰好有沙粒或寄生虫等异物进入蛤、蚌那坚硬的小房子，处在了外套膜与贝壳中间，没办法把它排出来，沙粒等异物就会不断刺激该处的外套膜，就如同人的眼睛被灰尘迷了一样，使得又痒又痛。则该处外套膜的上皮组织就会赶快分泌出珍珠质来把它包围起来，形成珍珠囊，包了一层又一层，久而久之，与部分外套膜表皮细胞一起陷入蚌的结缔组织，表皮细胞组织分裂增殖成珍珠囊，包围异物，分泌珍珠质，这样形成了一粒粒圆圆的漂亮的有核的珍珠了。
3.另外一种情况，则是蛤、蚌自己的有关组织发生病变或受伤等原因，脱离原来的部位，进入结缔组织中，分裂增殖形成珍珠囊，自然而然地形成了珍珠。这样形成的珍珠是无核的。
珍珠在形成中受到种种因素的影响，有着多采的光泽和多变的形状。珍珠和蚌壳内层的物质相同。它的形状多变，可分为规则形和不规则形两种。规则形有圆形、半圆形、馒头形、卵圆形、长圆形、棒形、扁圆形、梨形等。不规则形有核珠的形状随其中核的形状而变。
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在西方的传说中，美神维纳斯出生于贝壳中，当贝壳打开的时候，从她身上滴下来的露水就变成了一粒粒晶莹剔透的珍珠。文艺复兴时期，著名画家波堤切利在《维纳斯的诞生》一画中，将女神置于一扇巨大的贝叶之上，从水底缓缓而出，女神抖落的水珠形成粒粒珍珠，洁白无瑕，晶莹夺目。丹麦人将珍珠与美人鱼扯在一起，美人鱼思念王子而不得，泪洒相思地，被守护在身边的贝母蚌珍藏起来，时间长了，眼泪就变成颗颗珍珠。
在古印度，人们相信珍珠是由诸神用晨曦中的露水幻化而成；波斯的神话则认为象征光明和希望的珍珠，是由诸神的眼泪变成；而罗马人干脆将珍珠的形成与爱神维纳斯拉上关系，传说当爱神从充满泡沫的蚝壳沐浴完毕，走出来时，其身上滴下的水珠被爱神散发出的动人光彩凝结成了闪光的珍珠。中国民间亦有“千年蚌精，感月生珠”、“露滴成珠”等说法。
从神话到传说，珍珠一直被认为是诸神送给大地的礼物，事实上，除了以上天恩赐作解释外，也真难让人相信，一只平凡的蚌竟可孕育完美如斯的宝物。不过，现代科学表明，珍珠产于某些软体动物如白蝶贝、蛛母贝等珠蚌类，贝壳因异物渗入壳内成为“珠胚”而形成珠状颗粒。这种珠状颗粒随着岁月流逝，就会因为蚌的分泌物的包裹而成为越来越大的珍珠。因此，人们才说，珠蚌越老，珍珠也越大，所以历来有“老蚌生珠”之说。
18.天有可测风云
——人工降雨人工降雨的产生
1946年7月中的一天，骄阳当空，酷热难熬。朗缪尔正紧张地进行实验，忽然电冰箱不知因何处设备故障而停止制冷，冰箱内温度降不下去。于是，他决定采用干冰降温。固态二氧化碳气化热很大，在负60摄氏度时为87.2卡每克。干冰常压下能急剧转化为气体，吸收环境热量而制冷，可使周围温度降到负78摄氏度左右。当他刚把一些干冰放进冰箱的冰室中，一幅奇妙无比的图景出现了：小冰粒在冰室内飞舞盘旋，霏霏雪花从上落下，整个冰室内寒气逼人，人工云变成了冰和雪。
朗缪尔分析这一现象认识到：尘埃对降雨并非绝对必要，干冰具有独特的凝聚水蒸汽的作用，即作为“种子”的云中冰晶或冰核。温度降低也是使水蒸汽变为雨的重要因素之一，他不断调整加入干冰的量和改变温度，发现只要温度降到零下4摄氏度以下，人工降雨就有成功的可能。朗缪尔发明的干冰布云法是人工降雨研究中的一个突破性的发现，它摆脱了旧观念的束缚。有趣的是，这个突破性的发明，是于炎热的夏天中在电冰箱内取得的。朗缪尔决心将干冰布云法实施于人工降雨的实践。
1946年时他虽已是66岁的老人，但他仍像年轻人一样燃烧着探索自然奥秘的热情。俗话说：“天有不测风云”。然而，随着科学技术的不断发展，这种观点已成为过去。几千年来人类“布云行雨”的愿望，如今已成为现实。1946年的一天，在朗缪尔的指挥下，一架飞机腾空而起飞行在云海上空。试验人员将207千克干冰撒入云海，就像农民将种子播下麦田。30分钟以后，狂风骤起，倾盆大雨洒向大地。第一次人工降雨试验获得成功人工降雨是要有充分的条件的。一般自然降水的产生，不仅需要一定的宏观天气条件，还需要满足云中的微物理条件。1. 零摄氏度以上的暖云中要有大水滴。2. 零摄氏度以下的冷云中要有冰晶，没有这个条件，天气形势再好，
云层条件再好，也不会下雨。3. 空中作业是用飞机云中播撒催化剂。4. 地面作业是利用高炮、火箭从地面上发射。炮弹在云中爆炸，把
炮弹中的碘化银燃成烟剂撒在云中。火箭在到达云中高度以后，
碘化银剂开始点燃，随着火箭的飞行，沿途拉烟播撒。飞机作业
一般选择稳定性天气，才能确保安全。一般高炮、火箭作业较为
广泛。5. 人工向云中播撒人工冰核，使云中产生凝结或凝华的冰水转化过
程，再借助水滴的自然碰并过程，就能使降雨产生或使雨量加大。
催化剂在云中起的作用，就好像是盐卤点豆腐，使本来不会产生
的降水得以产生，已经产生的降水强度增大。“天有可测风云”其含义不仅在于“人工降雨”，它还启发人们能合理地进行人工控制天气。朗缪尔对此也作了研究，他希望在暴风雨来临之前，运用人工控制的方法，将它消灭在萌芽状态。这一设想不仅合理而且可行，现在已得到了广泛应用。
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大家都有过这种体会：如果阳光灿烂，就会觉得精神振奋、心情舒畅；如果阴雨连绵，就会感到情绪低落、意志消沉。可是，大自然的气候不会“迎合”我们的心情而改变，但我们可以利用现代科学方法人为地创造有利的气候条件，即“人造气候”。1. 人造“阳光”：人造“阳光”是采用灯光或其他技术手段吸收太
阳光用来照明或取暖。例如，日本大阪有一条名叫“虹”的地下
街，这里有一个“灯的广场”（“虹”是由四个广场和三个商场
排列而成的，这四个广场分别是：爱的广场、光的广场、水的广
场、绿的广场），广场中央是一个养鱼池，广场顶部悬挂着由
1600只彩灯组成的“星空”，池水与灯光相辉映，把这里装饰得
如同一个奇幻的世界。2. 人造雾景：人造雾景是以水为原料，制造出无任何污染的无色、
无味、清新的雾气。人造雾景可用于假山、草地、露天餐厅、广
场、高尔夫训练场、喷泉等场所的造景，形成烟雾缭绕的迷人效
果；也可用于净化空气，因为水雾在空气中可产生大量的负离子，
使空气新鲜湿润。现在有些室内装饰也运用人造雾景，缥缈的轻
雾与迷离的灯光、各式风格的室内装饰巧妙结合在一起，从而给
人带来沁人心脾的清新气息。3. 人造“森林”：人造树林其实不是真正意义上的植树造林，而是
仿造植物光合作用的原理，在“人造树”安装能吸收二氧化碳的
物质，将空气中的二氧化碳吸收储存，但不能像植物那样释放氧
气。科学家曾这样构想：将25万个高90米的“人造树”安置在
地球上用来吸收大气中的二氧化碳，每年能消除220亿吨温室气
体，这样可解决因二氧化碳剧增而导致的全球气温变暖问题。4. 人造“气候室”：科学家们根据名山大川、海滨盆地能治病强身
的道理，建立起人造“气候室”，用人工办法来模拟特殊的气象
条件，治疗疾病，取得了很好的效果。
19.循环不息的白天和黑夜
昼夜的产生
在大大的宇宙空间里，很多地方都是漆黑的，而太阳这样的星球能发出光亮，它能照亮其他一些不能发光的星球。这是因为太阳离地球很远，它相对于地球来说是固定不动的。但是，地球却不停地从西向东旋转，一天转一圈，这样地球总有一半向着太阳，一半背着太阳。地球向着太阳的半边是白天，背着太阳的那半边就是黑夜。
地球好比作一只陀螺，它绕着自转轴不停地旋转，每转一周就是一天。自转产生了昼夜交替的现象，朝着太阳的一面是白天，背着太阳的一面是夜晚。当我们中国这里是白天的时候，处在地球另一侧的美国正好是夜晚；地球自转的方向是自西向东的，所以我们看到日月星辰从东方升起逐渐向西方降落。
地球自转和公转运动的结合产生了地球上的昼夜交替、四季变化和五带（热带、南北温带和南北寒带）的区分。由于地球自转轴与公转轨道平面斜交成约66°33′的倾角，因此，在地球绕太阳公转的一年中，有时地球北半球倾向太阳，有时南半球倾向太阳。总之太阳的直射点总是在南北回归线之间移动，于是产生了昼夜长短的变化。
由于地球是一个不发光又不透明的球体，同一瞬间阳光只能照亮半个球，被阳光照亮的半个地球是白昼，没有被阳光照亮的半个地球是黑夜。
此外，白半球和夜半球的分界线（圈），叫做晨昏线（圈）。地球各地所处的昼夜状态可以用太阳高度来表达。太阳高度是太阳高度角的简称，表示太阳光线对当地地平面的倾角。
而在昼半球上的各地，太阳高度总是大于零度，即太阳在地平线之上；在晨昏线上的各地，太阳高度等于2°，即太阳刚好位于地平线上；在夜半球上的各地，太阳高度总是小于零度，即太阳位于地平线之下。由于地球不停地运动，昼夜也就不断地交替。昼夜交替的周期或太阳高度的日变化周期为24小时，叫做一个太阳日。太阳日制约着人类的起居作息，因而被用来作为基本的时间单位。此外，太阳日时间不长，使整个地球表面增热和冷却不致过分剧烈，从而保证了地球上生命有机体的生存和发展。
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极昼和极夜是极圈内特有的自然现象，极昼和极夜这种特殊的自然现象，是地球沿着倾斜的地轴自转所造成的结果。也就是说，地球自转时地轴与垂线成一个约23.5度的倾斜角，因而地球在围绕着太阳公转的轨道上，有6个月的时间，南极和北极的其中一个极总是朝向太阳，另一个极总是背向太阳；如果南极朝向太阳，南极点在半年之内全是白天，没有黑夜；这时，北极则见不到太阳，北极点在半年之内全是黑夜，没有白天。到了下一个半年，则正好相反，北极朝向太阳，北极点全是白天；而南极这时则见不到太阳，南极点全是黑夜。在极圈内的地区，根据纬度的不同，极昼和极夜的长度也不同。
极昼：在南极地区，当地时间24小时内太阳永不没入地平线的现象，叫做极昼。在南极点，一年中有半年为极昼；如若考虑折射作用，应略比半年稍多几天。南极点的极昼出现在南半球的夏半年。
极夜：与极昼相反，在南极地区，当地时间24小时内太阳永远在地平线以下的现象，叫做极夜。在南极点，一年中应有半年为极夜；但是由于折射作用，实际不足半年。南极点出现极夜的时间与极昼正好相反，在南半球的冬季。
在南极地区，随着纬度降低，极昼和极夜出现的时间均变短，在极圈上，极昼与极夜均只出现一天。
由于存在着极昼和极夜，在漫长的白天，动物必须积累足够的能量，从而不停地进食，并且还要高效率地养育后代，这样当极夜来临时，除部分迁徙到南方去的动物外，那些留下来的动物便可以度过最为艰难的时期。
20.七彩天桥
——彩虹彩虹的产生
彩虹是人们时常看到的一种自然界的光现象。每当五彩缤纷的彩虹当空挂时，人们都会情不自禁地争相观赏这种大自然美景。古时有人说，那是寂寞的嫦娥在云端歌舞挥起的彩绸；也有人说，那是仙女为窥视人间在云中搭起的彩桥。不管是彩绸，还是彩桥，都只不过是神奇的传说罢了。而现实中的彩虹是什么？它是如何形成的呢？
只要有太阳光来自身后，照射到对面正在或刚下过雨的雨滴幕上，就会出现一条内紫外红的七色彩虹。彩虹的形成，主要是由于太阳光在圆形的雨滴内经过折射，又回到了观察者眼睛的结果。由于不同颜色的光线波长不同，它们在雨滴中“拐弯”的程度也稍有差别。因此对观察者来说，不同高度的雨滴便会出现不同的颜色。在雨滴幕上彩虹区的最上部，雨滴是红色，依次是橙、黄、绿、青和蓝色，最下部的雨滴便是紫色。人们在生活中也常可见到彩虹，例如，在人工喷泉和天然瀑布的旁边可以看到彩虹，或者在家里熨衣服时喷一口水，只要背后有光线过来，也会出现彩虹。
那么，阳光是如何在小水滴中产生分光色散现象？1. 阳光射入小水滴，即从空气这种媒质进入水这种媒质，发生一次
折射，由于构成白光的各种单色光的折射率不同，紫光波长最短，
其折射率最大，红光波长较长，其折射率最小，其余各色光则介
乎其间。2. 光线在小水滴内产生分光现象，各色光同时在小水滴继续传播，
遇到水滴的另一界面时被反射回来，重新经过小水滴内部，出来
时再一次发生折射回到空气中。这样，阳光在小水滴中进行了两
次折射和一次全反射就被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七
种单色光。3. 当空气中的小水滴数量很多时，阳光通过这些小水滴，经过反射
和折射作用，射出来的光集中在一起，天空中美丽的彩虹就形成
了。
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我们看虹时，有色的光线依着各种角度从小水滴中反射出来，对于某一质点来讲只能把某一种颜色的光线射入我们的眼帘，而从同一雨滴中折射出来的其他有色光或高或低地越过我们的眼帘，不被我们所看到。
具体地说，在那些能进入我们眼帘的，是处于最高位置的小水滴所折射的光线，由于红光折射率最小，偏向角也最小，所以才能进入我们的眼帘，我们看到的只是红光，其他色光由于折射率大，偏向角也大，都越过我们的头顶而去。稍低一点的小水滴，也就只能是在折射光线中偏向角比红光大，又比其余色光小的橙色光先进入我们的眼帘，而被我们看到。其余色光中，红光偏低，黄、绿、蓝、靛、紫都偏高，越过我们的眼帘不被我们所看到。以此类推，那些进入我们眼帘，并经处于最低一层位置的小水滴折射后的光线，我们只能看到的是紫光，其余色光都从我们眼皮底下溜走。这样，空中邻接的小水滴中折射出来的光线，形成一条内紫外红的彩虹。
空气里小水滴的大小，决定了彩虹的色彩与宽度。雨滴越大，彩虹带越窄，色彩越鲜明；雨滴越小，彩虹带越宽，色彩越黯淡。当雨滴小到一定程度时，分光和反射不明显，彩虹就消失。这说明了彩虹的形成直接与空气中雨滴的存在、多少、大小有着直接关系，反过来说，彩虹跟天气变化有关。例如：如果彩虹的色彩从鲜艳变为暗淡，宽度从狭窄变为宽大，都说明空气中雨滴由大逐渐变小，由此，我们可以推测空气可能逐渐转向稳定，天气情况渐趋稳定。
彩虹弯曲的原因
光的波长决定光的弯曲程度，事实上如果条件合适的话，可以看到整圈圆形的彩虹。彩虹的形成是太阳光射向空中的水珠经过折射→反射→折射后射向我们的眼睛所形成。不同颜色的太阳光束经过上述过程形成彩虹的光束与原来光束的偏折角约180°减去42°等于138°。也就是说，若太阳光与地面水平，则观看彩虹的仰角约为42°。
彩虹之所以为弧型这与其形成有着不可分割的关系，同样这也与地球的形状有很大的关系，由于地球表面为一曲面而且还被厚厚的大气所覆盖，在雨后空气中的水含量比平时高，当阳光照射入空气中的小水滴形成了折射，同时由于地球表面的大气层为一弧面从而导致了阳光在表面折射形成了我们所见到的弧形彩虹。
彩虹在神话中占有一席之位，是因为它的美丽和神秘。伽利略的关于光的特性专著出现之后，才解释了彩虹为什么会这个现象。1. 在中国神话中，女娲炼五色石补天，彩虹即五色石发出的彩光。2. 在《圣经·创世记》里，上帝在大洪水过后，以彩虹跟诺亚及其
子孙立约，再不降大洪水来毁灭世界。3. 在希腊神话中，彩虹是沟通天上与人间的使者。4. 在爱尔兰神话中，富有的小妖精将宝藏收于彩虹的尽头。5. 在印度神话中，彩虹是雷电神“因陀罗”（又译作“帝释天”）
的弓。6. 在北欧神话中，彩虹桥连接神的领域“亚斯格特”和人类居所“中土世界”。
21.能漂浮在空中的气球
气球的诞生
那是1772年的冬天，法国里昂的蒙哥菲尔兄弟坐在壁炉前烤火，一股浓烟向炉顶冲上去。哥哥看着，心里突然产生了一个有趣的念头：要是做个口袋，把烟装进去，不就可以让口袋飞起来吗？于是兄弟俩找来绸子，缝成一个口袋，再把口袋装上烟，口袋真的升起来了——这便是人类最早出现的气球。
中国在10世纪时就以纸糊灯笼下燃松脂得以升空作为军事信号，这种松脂灯（又名孔明灯）就是一种原始的热气球。1783年8月17日，法国的查理教授把氢气充入了一个丝织品气囊中，制成了世界上第一个氢气球。
19世纪初氢气球已成为军事、体育运动和科学试验方面很有实用价值的航空器。但氢气球有易燃易爆的缺点。20世纪20年代以后，出现了用氦气代替氢气的氦气球。氦气球比较安全，但价格昂贵。20世纪30年代以后，气球在高空探测科学研究方面的应用日趋广泛。1960年前后，载人气球的飞升高度已达34.5千米，不载人气球达到46千米，载重量已可超过5000千克。
通常我们根据生产气球使用的原料不同可分为乳胶气球和铝箔气球。1. 乳胶气球是使用天然的乳胶和不同色彩染料添加剂制成的，具有
不同的色彩和不同的质感，根据气球的形状不同，乳胶气球又分
为圆形彩球、心型彩球、花瓣型彩球、空形彩球、圆柱形彩球。2. 乳胶气球的充气多用普通空气或氦气，也可用氮气，但绝不可用
氢气，充普通空气的气球不会自动飘起。3. 当对乳胶气球充气时，球皮将逐渐膨胀并延伸到适当的尺寸，由
于乳胶气球充气越大则球皮越薄，为了延长乳胶气球充气后的可
持续时间，最好别把它吹至所标称的直径尺寸，一个直径11英
寸的乳胶气球，一般吹至9～10英寸就可以了。4. 铝箔气球是由金属铝箔与聚酰胺纤维等材料复合制成，密封性
好，它比乳胶气球保持充气后的膨胀时间要长十几倍。铝箔气球
充气后一般自动封口。
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氢气是世界上最轻的气体。它的密度非常小，只有空气的十四分之一。要气球能够在空中飘扬，就要求气球内的气体密度较小（比空气小）。由于氢气是一种密度较低的气体，把氢气注入气球内，便可以使它飘浮在空中。
气球的升空还靠一样东西——浮力。液体和气体对浸在其中的物体有向上的托力，物理学中把这个托力叫做浮力。漂浮于流体表面或浸没于流体之中的物体，受到各方向流体静压力的向上合力。其大小等于被物体排开流体所受的重力。例如石块的重力大于其同体积水的重量，则下沉到水底。木料或船体的重力等于其浸入水中部分所排开的水重，所以浮于水面。气球的重量比它同体积空气的重力小，即浮力大于重力，所以会上升。这种浸在水中或空气中，受到水或空气将物体向上托的力叫“浮力”。
艺术彩球就是取材于传统玩具中的气球，经过专业人员不断创新，已形成了一门专业艺术，在各类喜庆、广告活动中已成为一种时尚的选择。彩球艺术中最基本的材料就是气球。
最近，世界上最薄的气球问世，美国研究人员日前用单层碳制成世界上最薄气球。气球厚度为一个原子，同时具有很强的防漏性能。这种气球由石墨烯制成。美国纽约科内尔大学物理学家保罗·麦克尤恩说，他和同事们研制小型石墨烯蹦床时，偶然发现气体分子难以穿透石墨烯隔膜。经进一步研究，他们发现包括氦在内的最小气体分子都无法穿透石墨烯隔膜。
麦克尤恩说：“一个原子厚的隔膜防漏性竟这么强，真是太棒了。在隔膜两侧，一边装气体，另一边真空或装液体，什么都穿不透这层膜。”
麦克尤恩说，这项发明可用于制造微型“分子缸”，即在隔膜一侧放置仪器，在另一侧把脱氧核糖核酸（DNA）或蛋白质悬浮在液体中。
22.保鲜食品
——罐头罐头的诞生
1809年，世界贸易兴旺发达，长时间生活在船上的海员，因吃不上新鲜的蔬菜、水果等食品而患病，有的还患上了严重威胁生命的坏血症。怎么办呢？法国拿破仑政府用12000法郎的巨额奖金，征求一种长期贮存食品的方法。
很多人为了得奖，都投入到研究活动中。其中有个经营蜜饯食品的法国人阿佩尔，他曾在酸菜厂、酒厂、糖果店和饭馆当过工人，后来成为一名厨师。他在贩卖果浆、葡萄酒等食品时，发现有些果浆容易变坏，而有些却不易变坏。他又偶然的发现，密封在玻璃容器里的食品如果经过适当加热，便不易变质，他从中受到了很大启发。于是，阿佩尔响应政府的悬赏，对食品保藏的方法进行专门研究。
经过十年的艰苦研究，他终于在1814年获得成功。他的方法是：将食品处理好，再装入广口瓶内，全部置于沸水锅中，加热30～60分钟后，趁热用软木塞塞紧，再用线加固或用蜡封死。按照这种办法，就能较长时间保藏食品而不腐烂变质。
这样，最早的罐头出现了。阿贝尔得到了法国政府的奖励，也受到了海员们的热烈欢迎。
罐头发明专利：阿佩尔的玻璃罐头问世后不久，英国人彼得·杜兰特制成了马口铁罐头，在英国获得了专利权。19世纪初，罐头技术传到美国，波士顿、纽约等地出现了罐头工厂。1849年，美国人亨利·埃文斯开了一家规模空前的罐头厂。1862年，法国生物学家巴斯德发表论文，阐明食品腐败是细菌所致。于是，罐头工厂采用蒸汽杀菌技术，使罐头食品达到绝对无菌的标准。
我国罐藏食品的方法早在三千年前就应用于民间。最早的农书《齐民要术》就有这样的记载：“先将家畜肉切成块，加入盐与麦面拌匀，和讫，内瓷中密泥封头。”这虽然和现代罐头有所区别，但道理相同。
虽然，罐头食品的生产工艺因品种和原料多样化使工艺流程随之变化，但基本包装工艺流程一般为：充填→排气→密封→杀菌→冷却，每个工序均有导致罐头食品变质的因素，下面将主要影响因素分析如下：1. 充填是将内容物装入空罐头容器。充填时罐头内要留有一定的空
隙，根据不同的食物进行充填，这样就能保证食品不会变质。2. 排气是在食品充填后将罐头食品组织中所含的空气尽量排除掉，
使罐头在加热杀菌时不会因空气的受热膨胀而造成罐内压力过
大，使罐身变形或罐缝松裂，同时也使罐内形成一定的真空度，
可以抑制残存在罐内的好气性微生物的活动、减轻罐壁的氧化腐
蚀及减少营养物质（特别是维生素C）的氧化损失，更好地保存
罐头食品的色、香、味。3. 封口是在包装容器内维持真空的条件下，食品与外界环境隔绝不
再因受外界空气及微生物的污染而引起腐败，密封质量不符合要
求会使食品与空气接触而氧化变质。4. 罐头食品杀菌的目的是杀死对食品起败坏作用和产毒的微生物，
杀菌时要尽量做到保存食品原有的色泽、风味、质地及营养价值。
如果杀菌不彻底，罐头内的微生物在条件适宜生长时，就会大量
繁殖，使食品败坏。5. 罐头杀菌常采用热杀菌法——将产品加热到一定温度，保持一
定时间，以杀灭其中细菌，热源多采用蒸汽或热水，杀菌时必须
使每个罐头都能直接与热源接触。6. 罐头在杀菌完毕后，必须迅速进行冷却，否则罐内食品仍保持相
当高的温度继续烹煮，会使产品色泽、风味发生变化，有时组织
结构也会受到影响。常压杀菌后的马口铁罐头直接投入冷水中，
待罐温冷却到40摄氏度左右时取出，利用罐内的余热使罐外附
着的水分蒸发，如果冷却过度，则罐外附着的水分不易蒸发掉，
特别是罐缝水分蒸发困难，易引起铁皮锈蚀或微生物的再次污
染；玻璃瓶罐由于导热能力较差，杀菌后不能直接投入冷水中冷
却，否则易引起破裂，应进行分段冷却。经过这一系列的制作工
序，罐头就不容易变质。
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在口味上，目前的罐头食品已不再是食品供应紧张时的简单替代品，众企业力求为消费者提供“家里做不出的味道”，使罐头食品进入一日三餐，包括素菜、水果、肉食、调料等。
在品种上，罐头企业正在着力开发受人欢迎的中国传统风味和地方特色风味罐头，如咖哩鸡、走油蹄子、东坡肉、香菇肉酱等；适合老年人、青少年、幼儿的专用罐头食品以及有保健功能的各类罐头；全日式、营养型、救灾类、旅游类及宠物类等特殊品种。
在包装上，过去清一色的马口铁、玻璃罐，正在被更方便实用的易拉罐、铝质罐和可用微波炉加热的涂塑板材冲制罐头所取代。
为了提高卫生标准，一些企业已经实现了加工过程一条龙和自动化，引进了先进的封口设备、肉类斩拌设备和杀菌设备，建立了现代化的封闭式低温车间。
23.千里镜
——闪电闪电的产生
闪电，在大气科学中指大气中的强放电现象。按其发生的部位，可分为云中、云间或云地之间三种放电。闪电的放电作用通常会产生闪电光或电光。雷电起因一般被认为是云层内的各种微粒因为碰撞摩擦而积累电荷，当电荷的量达到一定的量值，云层间或者云层与大地之间的等效电压达到或超过某个特定的值时，会因为局部电场强度达到或超过当时条件下空气的电击穿强度从而引起放电。空气中的电力经过放电作用急速地将空气加热、膨胀，因膨胀而被压缩成等离子，从而产生了闪电的特殊构件——雷（冲击波的声音）。
雷雨云所产生的闪电，与弧光放电非常相似，如果我们在两根电极之间加很高的电压，并把它们慢慢地靠近。当两根电极靠近到一定的距离时，在它们之间就会出现电火花，这就是所谓“弧光放电”现象。只不过闪电是转瞬即逝，而电极之间的火花却可以长时间存在。因为在两根电极之间的高电压可以人为地维持很久，而雷雨云中的电荷经放电后很难马上补充。当聚集的电荷达到一定的数量时，在云内不同部位之间或者云与地面之间就形成了很强的电场。电场强度平均可以达到几千伏特每立方厘米，局部区域可以高达1万伏特每立方厘米。这么强的电场，足以把云内外的大气层击穿，于是在云与地面之间或者在云的不同部位之间以及不同云块之间激发出耀眼的闪光。这就是人们常说的闪电。
在夏季的雷雨天气雷电现象较为常见。它的发生与云层中气流的运动强度有关。当雷雨云移到某处时，云的中下部是强大负电荷中心，云底相对的下垫面变成正电荷中心，在云底与地面间形成强大电场。在电荷越积越多，电场越来越强的情况下，云底首先出现大气被强烈电离的一段气柱，称梯级先导。
电离气柱逐级向地面延伸，每级梯级先导是直径约5米、长50米、电流约100安培的暗淡光柱，它以平均约150000米每秒的高速度一级级地伸向地面，在离地面5～50米左右时，地面便突然向上回击，回击的通道是从地面到云底，沿着上述梯级先导开辟出的电离通道。回击以5万公里每秒的更高速度从地面驰向云底，发出光亮无比的光柱，历时40微秒，通过电流超过1万安培，这即第一次闪击。
相隔几秒之后，从云中一根暗淡光柱，携带巨大电流，沿第一次闪击的路径飞驰向地面，称直窜先导，当它离地面5～50米左右时，地面再向上回击，再形成光亮无比光柱，这即第二次闪击。接着又类似第二次那样产生第三、四次闪击。通常由3～4次闪击构成一次闪电过程。一次闪电过程历时约0.25秒，在此短时间内，窄狭的闪电通道上要释放巨大的电能，因而形成强烈的爆炸，产生冲击波，然后形成声波向四周传开，这就是雷声或说“打雷”。
云中放电占闪电的绝大多数，云地之间放电则是对人类的生产和生活产生影响的主要形式。闪电的电流很大，其峰值一般能达到几万安培，但是其持续的时间很短，一般只有几十微秒。所以闪电电流的能量不如想象的那么巨大。不过雷电电流的功率很大，对建筑物和其他设备尤其是电器设备的破坏十分巨大，所以需要安装避雷针、避雷器等以在一定程度上保护这些建筑和设备的安全。
知识链接雷电天气的自我保护
在建筑物附近和室内时，应注意以下4点：
第一，不能停留在楼（屋）顶。
第二，要注意关闭门窗。对钢筋水泥框架结构的建筑物来说，关闭门窗可以预防侧击雷和球雷的侵入。大多数球雷会沿建筑物的烟囱、窗户、门进入室内，在室内运动数秒钟便逸出，逸出时易引起爆炸。
第三，在雷击时不宜接近建筑物的裸露金属物，如水管、暖气管、煤气管等，更应远离专门的避雷针引下线。
第四，不要使用未加防雷设施的电器设备。
在雷暴天气条件下，当人们在建筑物的外面时，又该如何保护自己的安全呢？1. 不要进入棚屋、岗亭等低矮建筑物。由于低矮的建筑物都没有防
雷设施，并且大都处在旷野中，是开阔地面上较高的突出物，容
易吸引闪电先导。2. 不要躲在大树底下。当暴风雨来临时，一般人都会很自然地跑到
大树底下去避雨，殊不知，往往是避过了雨淋却惹来了灾祸。3. 不要在旷野中打雨伞等金属物体。4. 不要在水面或水陆交界处作业。5. 不要快速开摩托车、骑自行车。6. 不要进行户外球类运动。
夏季外出郊游或生产，最好携带非金属的防雨用具，如塑料雨衣、木柄或塑料柄雨伞；旷野中避雷时最好将身上金属物摘下，放在几米距离之外；打雷时避雨切忌狂奔，因为步子大了通过身体的跨步电压就大，容易伤人；不要随便在楼顶或屋顶设置金属天线，包括晒衣铁线，万一发生了不幸的雷击事件，同行者要及时报警求救，同时为伤员或假死者做人工呼吸和体外心脏按摩。
24.方向的引导者
——指南针指南针的诞生
指南针的始祖大约出现在战国时期。指南针也叫罗盘针，是中国古代发明的利用磁石指极性制成的指南仪器。因此，介绍司南必须从磁石说起。磁石通常称为“吸铁石”，它把许多铁屑紧紧吸在一起，就像一个慈祥的母亲吸引自己的孩子，所以人们称它为“慈石”。磁石吸铁是因为每块磁石两头都有不同的磁极，一头叫正极，另一头叫负极。人类居住的地球也是一块天然大磁铁，地球的南北两头也有不同的磁极，地球的北极是负磁极，地球南极为正磁极。根据同性磁极相排斥，异性磁极相吸引的原理，拿一根可以自由转动的磁针，无论站在地球的什么地方，它的正极总是指北，负极总是指南。
战国时期，人们利用磁石指示南北的特性制成了指南工具——司南。但是，战国时期的司南是什么样子无法考证。《中国历史》课本插图——“司南”，是根据中国历史博物馆展品“汉代司南模型”绘制的。这个模型是后人根据史书记载以及地下出土的汉代地盘实物制成的。1. 地盘是青铜做成的，内圆外方，中心圆面磨得非常光滑，以保证
勺体指示方向的准确性。中心圆外围依次布列八卦、天干、地支
和二十八宿，共计二十四个方位。2. 地盘中心的小勺是用整块的天然磁铁磨成的，磁铁的正极磨成司
南的长柄，勺头底部是半球面，非常光滑。3. 使用时先把地盘放平，再把司南放在地盘中间，用手拨动勺柄，
使它转动，等到司南停下来，勺柄所指方向就是南方。
司南的出现是人们对磁体指极性认识的实际应用。但司南也有许多缺陷，天然磁体不易找到，在加工时容易因打击、受热而失磁。所以司南的磁性比较弱，而且它与地盘接触处要非常光滑，否则会因转动摩擦阻力过大，而难于旋转，无法达到预期的指南效果。而且司南有一定的体积和重量，携带很不方便，这种勺形司南直到八世纪时仍在应用。
到了宋代，劳动人民掌握了制造人工磁体的技术，又制造了指南鱼。1. 指南鱼是把薄钢片剪成鱼形，长二寸，宽五分，鱼的肚皮部分凹
下去，使鱼像船一样能浮在水面上。2. 然后把鱼和天然磁铁放在一起，由于磁体的吸力，钢片受磁感应
也具有磁性。这种人工传磁方法制成的指南鱼比使用司南方便多
了，只要有一碗水，把指南鱼放在水面上就能辨别方向了。3. 经过长期的改进，人们又把钢针在天然磁体上摩擦，钢针也有了
磁性。这种经过人工传磁的钢针可以说是正式的指南针了。沈括
在他的《梦溪笔谈》中提到他对指南针的用法做过四种试验，即
水浮法、缕悬法、指甲法和碗唇法。4“. 水浮法”是把指南针放在有水的碗里，使它浮在水面上，指示
方向。5“. 缕悬法”就是在磁针中部涂上一些蜡，上面粘一根丝线，把丝
线悬在木架上，针下安放一个标有方位的圆盘，静止时钢针就指
示南北。6“. 指甲法”就是把钢针放在手指甲面上，轻轻转动，由于手指甲
的光滑，磁针就和司南一样也能发生指南作用。“碗唇法”是把
磁针放在光滑的碗边上，转动磁针，便和指甲法一样发生指南作
用。沈括经过精密的观察实验，还发现磁针指示的方向并不是正
南正北，而是微偏西北和东南，这种发现在科学上叫磁偏角。
指南针现有两种类型：一是根据地球磁场的有极性制作的地磁指南针，但这种指南针指示的南北方向与真正的南北方向不同，存在一个磁偏角；二是电子指南针，采用磁场传感器的磁阻（MR）技术，可很好地修正磁偏角的问题，现已大量用于GPS定位装置中。
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GPS即全球定位系统。简单地说，这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。这个系统可以保证在任意时刻，地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、定位、授时等功能。这项技术可以用来引导飞机、船舶、车辆以及个人，安全、准确地沿着选定的路线，准时到达目的地。全球定位系统的主要特点：（1）全天候。（2）全球覆盖。（3）三维定速定时高精度。（4）快速省时高效率。（5）应用广泛多功能。（6）操作简便。
25.蓄墨水的笔
——钢笔钢笔的诞生
蓄水钢笔最早的历史记录可追溯到10世纪，这种最早的蓄水钢笔一直使用到18世纪。钢笔的发展史可以说是进程缓慢，不过，直到19世纪初期，1809年，英国颁发了第一批关于贮水笔的专利证书，这标志着钢笔的正式诞生。在生产过程中发明了一种稳定加速流的钢笔专利。只有3点关键的发明，却使钢笔成为广泛受欢迎的书写工具。这些发明就是：铱制的金钢笔尖、硬橡胶和自由流动的墨水。
1884年，美国一家保险公司的一个叫沃特曼的雇员，发明了一种用毛细管供给墨水的方法，这种笔的笔端可以卸下来，墨水用一个小的滴管注入。
最早的能够自己吸墨水的笔出现于20世纪初期，采取了一个活塞来吸墨水。当笔中采用了皮胆后，就要用一个铁片插入一个缝中去挤压皮胆来吸墨水。到1952年，又出现了用一根管子伸进墨水中吸水的施诺克尔笔。直到1956年，才发明了现在常用的毛细管笔。
钢笔的种类和型号很多。根据钢笔笔尖的成分不同，可分为金笔、铱金笔两种。
金笔：笔尖采用黄金合金，笔尖较软，弹性好，手感舒适。但金笔的价格较贵，且笔尖软，不好掌握，初学者不宜使用。
铱金笔：笔尖不含黄金，部分笔尖镀金，笔尖较硬，但物美价廉，是初学写字比较合适的工具。
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墨水，在西方最早是由埃及人发明的，以煤炭灰混合植物油或是动物胶制成墨汁，用芦苇笔沾取来写字。而东方则是由中国人发明的墨水，用在毛笔上。比较特别的是公元300年时，中国发明了固态的墨条，加点水在石头上，再以墨条在上头磨，就能让固体的墨条再度溶成墨汁来使用，目的是为了防止携带时漏墨；西方直到了1930年左右才有固态的墨水锭发明，当时正直二次世界大战，为了战士们的携带方便而发明的。
中世纪的欧洲书写用纸是羊皮纸，因为水性的墨水在羊皮纸上不易附着，易掉色。于是改以鞣酸加上硫化铁制成墨水使用。这种墨水在配制好时是透明的，但书写在纸上与空气接触后，会渐渐变色。不过这素材都属强酸，所以调配的配方很重要，如果墨水配性太强，反而会把羊皮纸给侵蚀出一个洞来。
19世纪末随着钢笔的发达，才开始有专为钢笔设计的墨水。钢笔墨水是用苯胺类（弱酸性）的溶剂来溶解天然染料或是人工色料，再添加乙二醇（增加粘性）和防腐剂等。这种配方的优点是弱酸性不易对笔及纸产生伤害，颜色多样化；缺点是易褪色，怕光（日照或紫外线会使之褪色）、怕水（会褪色）。这个配方和今日我们所使用的钢笔墨水配方大致相同；甚至其缺点至今也完全保留着。
钢笔的保养
写字时，应在纸下垫一些稿纸，以增强笔尖的弹性，减少摩擦。笔尖不要在金属等硬质材料上书写，以防损坏笔尖。日常使用中避免不同墨水混用，以免产生沉淀堵塞钢笔。钢笔每一个月左右应清洗一次，保持墨水下水流畅，如使用碳素墨水更应多清洗。钢笔如长期不用，应洗净保存。
26.神奇的望远镜
望远镜的诞生
1608年荷兰人汉斯·利伯希发明了第一部望远镜。1609年意大利佛罗伦萨人伽利略·伽利雷发明了40倍双镜望远镜，这是第一部投入科学应用的实用望远镜。
1608年，荷兰当时正处于一场针对西班牙统治的长期反叛之中，西班牙海军封锁了港口，荷兰的工商业发展几近停滞，眼镜匠汉斯·利伯希的生意很不景气。
利伯希的一名助手把玩着利伯希为一名顾客做眼镜而打磨的透镜，这个学徒发现把两块透镜相隔一定距离放在一只眼睛的前面时，从透镜望过去，远处的教堂塔尖似乎比平时拉近很多。利伯希立即意识到，学徒这不经意的发现有着重要的价值。他经过实验，确定了两块透镜间距多大时远处物体成像最大最清晰。然后利伯希制作了金属管来固定两块透镜，创造出了第一部望远镜。利伯希用希腊语“看得远”一词，把它命名为“望远镜”。
利伯希的望远镜倍率在5～7之间（与肉眼看到的相比，能将物体放大5～7倍）。但他并没有试图改良自己的发明，而是申请了专利，并把他的望远镜提供给了荷兰军队。军队试图将其保密，然而数月之内就泄露了秘密。
望远镜发明的消息很快在欧洲各国流传开了，意大利科学家伽利略得知这个消息之后，就自制了一个。第一架望远镜只能把物体放大3倍。一个月之后，他制作的第二架望远镜可以放大8倍，第三架望远镜可以放大到20倍。1609年10月他做出了能放大30倍的望远镜。伽里略用自制的望远镜观察夜空，第一次发现了月球表面高低不平，覆盖着山脉并有火山口的裂痕。此后又发现了木星的4个卫星、太阳的黑子运动，并做出了太阳在转动的结论。
几乎同时，德国的天文学家开普勒也开始研究望远镜，他在《屈光学》里提出了另一种天文望远镜，这种望远镜由两个凸透镜组成，比伽利略望远镜的视野更宽阔。但开普勒没有制造出他在书中所介绍的望远镜。
沙伊纳于1613～1617年间首次制作出了这种望远镜，他还遵照开普勒的建议制造了有第三个凸透镜的望远镜，把二个凸透镜做的望远镜的倒像变成了正像。沙伊纳做了8台望远镜，用来观察太阳，每一台都能看到相同形状的太阳黑子。因此，他打消了不少人认为黑子可能是透镜上的尘埃引起的错觉，证明了黑子确实是观察到的真实存在。
在观察太阳时，沙伊纳装上特殊遮光玻璃，伽利略则没有加此保护装置，结果伤了眼睛，几乎失明。荷兰的惠更斯为了减少折射望远镜的色差在1665年做了一台筒长近6米的望远镜，来探查土星的光环，后来又做了一台将近41米长的望远镜。
1670年牛顿首次对利伯希和伽利略的设计进行了根本性改进。他发明了反射式望远镜。牛顿望远镜的光学透镜聚焦在凹面镜上，这一体系极大地增大了望远镜的倍数，而且消除了利伯希设计固有的失真现象。
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