太陽黑子對地球的影響范文

導語：如何才能寫好一篇太陽黑子對地球的影響，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

太陽活動和太陽黑子

在北京天文館的太陽大廳里，有一個圓形的好像“水池”的裝置，里面卻沒有水，而是一個水平放置的直徑為1.8米的屏幕，其上顯示著實時的太陽像，它實際上是一個太陽望遠鏡的終端，只要天氣好，參觀者就可以在這里用肉眼直接地很仔細地觀察太陽黑子的情況。在太陽像上，就經常有太陽黑子出現。

太陽黑子是太陽光球上出現的或大或小經常變化的暗斑。在可見光下，它們顯得比周圍區域暗。太陽表面的溫度是接近6000度，而有黑子的區域是大約3000度-4500度，這就是這些區域變暗的原因。但是黑子區域的磁場非常強，面積大的黑子有著更強的磁場，有的磁場強度達到了4000高斯。正是強烈的磁場削弱了正常的物質對流，使這里的溫度比周圍區域變低。但這只是相對地低一些，如果不是和特別明亮的太陽光球其它區域比較，太陽黑子其實也是非常明亮的。

比較小的太陽黑子尺度有數百千米，大黑子尺度可以達到20萬千米，這相當于10多個地球疊在一起的大小了。正因為如此，在地球上用肉眼也可以看到太陽黑子。當然，一定要記住，千萬不可以不加任何防護地直接去看明亮的太陽，那樣會造成眼睛的永久性損害。

多數黑子存在的時間小于11天，有的小黑子只存在幾個小時，但也有大黑子存在時間達到幾個月甚至一年以上的。因此，黑子可以作為太陽表面的“標記”，連續幾天觀察太陽黑子，還會發現太陽的自轉。

太陽黑子不僅是太陽表面磁場最強的區域，也是太陽活動可觀測的最直接線索。中國保存著世界最早的太陽黑子記錄。在歐洲公元807年有了關于太陽黑子的觀測記錄，但被誤解為水星凌日。161 2年，伽利略對太陽黑子給出了正確的解釋。

黑子數達到極大的年份稱為太陽活動峰年。在隨后的幾年中，黑子活動逐漸減弱，黑子變少，黑子極少的年份就稱為太陽活動谷年。國際天文學界規定，從1 755年起算的黑子周期為第1太陽活動周，此后順序排列。1 755年是一個太陽活動谷年，太陽活動周是用谷年到下一個谷年來劃分和界定的。到201 3年，已進入了第24太陽活動周的峰年。

在太陽活動峰年，黑子數增加，太陽活動劇烈，除電磁輻射增強外，還輻射出強烈的高速帶電粒子流。這些都會對地球環境產生很大的影響。其實，在太陽活動谷年，太陽活動減弱，也會對地球環境、氣候等產生很大的影響。例如在1645年～1715年間（中國的清代初期），被稱為太陽活動的“蒙德極小期”，在這幾十年問太陽表面黑子數持續維持低水平，而在歐洲和北美都出現了極度寒冷的冬天，有人稱之為“小冰河”時期。

有西方學者認為，太陽黑子的周期和商業危機之間有關聯。因為，太陽黑子的活動會影響地球天氣，進而影響到糧食、棉花等的產量，并由此波及經濟領域。今天，人們更加密切關注太陽的活動。

既然太陽活動會在很大程度上影響地球的環境，那么在久遠的歷史上太陽活動的情形是怎樣的呢？人類對太陽活動的系統觀測和記錄，乃是近幾百年來才有的，對于更早的太陽活動，怎樣才能知道呢？

近年來，已有很多科學家進行了這方面的研究和探索。他們了解更早的太陽活動所依賴的方法中，就有樹木年輪法以及與之相關的放射性碳14分析。

樹木年輪攜帶科學信息

許多人對樹木年輪并不陌生。在一棵樹的樹干橫斷面上，有一圈圈的同心圓環，這就是年輪。年輪是樹木在生長過程中受季節因素影響形成的。每年春季氣候溫和，樹木生長速度快，新生細胞體積大，數量多，細胞壁較薄，材質疏松，顏色較淺；到了秋季，氣溫變涼，樹木生長緩慢，新生的細胞體積小，數量少，細胞壁較厚，材質緊密，顏色較深。這樣，前一年秋季和后一年春季分裂出的細胞之間就會界限分明，形成明顯的年輪線。所以，只要數一數年輪線就能大致判斷這棵樹的年齡。

研究樹木年輪能發現許多重要的歷史信息。比如某一年的年輪很寬，就表示當時光照充足、雨量充沛，導致了樹木生長迅速；而年輪較窄則表示當時溫度較低、雨量少、氣候惡劣，樹木生長相對緩慢。使用這種方法，科學家就能推測樹木生長地的歷史氣候變遷。

在一年的年輪生長過程中，當時大氣中所含的物質會通過植物呼吸作用滲入到樹木年輪中，盡管含量微乎其微。所以通過樹木年輪還能研究很多與歷史環境有關的因素，樹木年輪是珍貴的科學信息樣本。

為了研究樹木年輪，有人發明了一種專用的鉆具，從樹皮鉆入樹干內，取出薄薄的一小片材質，上面就帶有了全部的年輪信息，這樣不用砍伐這棵樹即可研究它的年輪了。

有重要科學意義的放射性碳14

如果要了解放射性碳14，要先明白什么是同位素。我們知道地球上有很多種元素，例如氫、碳、鐵、銅、金等等，它們都是由原子構成的，原子內部有原子核以及電子，原子核內部有質子和中子。同—種元素，原子核里的質子一樣多，中子數目卻可能不一樣多，這就是這種元素的同位素。但是，對一種元素化學性質有直接影響的，是它原子核內的質子數。

以元素氫為例，它有氕（氫-1）、氘（氫-2）和氚（氫-3）三種同位素，它們的原子核內都只有一個質子，但分別有0個中子、1個中子及2個中子，所以都是氫的同位素。

自然界的碳，以三種同位素的形式存在，即碳12、碳13和碳14。其中碳12和碳13所占比例為絕大多數，碳12就占去了幾乎98.89%，碳14所占比例微乎其微。但是，碳14具有放射性，“半衰期”是5370年。

碳14的來源與宇宙線有關。宇宙射線轟擊地球大氣層里的氮原子，使其變成碳14，隨后通過長期的釋放B粒子的衰變，碳14原子還會還原為氮原子。

碳是構成地球上有機物的主要元素。一種生物（包括動植物）在它生存的時候，由于需要呼吸，維持正常新陳代謝，它體內有機物的碳14含量大致不變。然而在生物死去后會停止呼吸，新陳代謝過程終止，此時體內的碳14就開始減少。因此，科學家發現可以通過測量一件樣品內的碳14含量，來估計它的大概年齡，這種方法稱之為碳14測年法。

在非洲尼羅河畔的埃及，人們發現了一座年代久遠的谷倉，在谷倉里發現了小麥，經科學方法測定，這些小麥大約生產于6000多年前。這個結果就是用碳1 4測年法獲得的。常用于碳1 4測年法的樣品，包括骨骼、毛皮、木材、木炭、泥炭、甲殼以及某些沉積碳酸鹽等等。碳1 4測年法能較為準確地測出時間在五、六萬年以內樣品的年代。

碳14測年法由美國科學家利比（W.F.Libby）于1 947年創立。利比是一位物理化學家，也是放射化學、熱原子化學、同位素示蹤技術方面的專家。因為發明碳1 4測年法，利比榮獲了1 960年的諾貝爾化學獎。

另一方面，科學家已經知道，當太陽活動增強時，到達地球的高能粒子流會對到達地球的宇宙線起到一定的屏蔽作用，進而會使大氣中的碳1 4生成量改變，這種改變會使當年樹木年輪中的碳1 4的濃度有反常的降低。因此，通過考察和比較樹木年輪中的碳14與碳12兩種同位素的比值，就能判斷某一年的太陽活動是否經歷了增強。天文學家正是用這種方法研究太陽活動的長時標變化。

太陽活動的長周期巨變

2004年，索蘭基（S.K.Solanki）等人在《自然》雜志上發表文章，報道了他們的一項重建了從現在上溯到11400年前的太陽黑子數的研究成果。他們所用的數據是在中緯度地區的樹木年輪中的碳14的變化量，反映了每年大氣層中的碳1 4含量的變化狀況，這種變化與當時的太陽活動和太陽黑子數都有關系。

根據他們的結果，最近70年來，從長周期的尺度來看，太陽黑子數已進入一個很不一般的高峰時期，歷史上這樣高的時期只是出現在8000多年以前；在所考察的11400年中，只有在大約10%的時間中太陽黑子數維持在與現在一樣高的水平。而且，以前的強烈活動期所持續的時段，都短于目前已經持續的活動期。

索蘭基等的文章給出了從1000多年前至今太陽黑子數的數據曲線，其中有基于碳14變化量重建的太陽黑子數，是群黑子數的10年平均值，還有由極地和全球性的鈹10變化量重建的黑子數。鈹10（金屬元素鈹的一種同位素）測年法的原理與碳1 4的原理類似，本文不再贅述。

篇2

隨著空間科學技術的發展，從本世紀50年代中期以來，太陽、月亮和人體健康之間的關系已作為科技工作者的研究課題。

眾所周知，太陽在天文學上被稱為恒星。所謂恒星，應該是永恒不變的星。然而，太陽和其他眾多的恒星一樣，不但恒中有變，而且變化萬千。太陽黑子就是太陽恒中有變的例證。太陽黑子是經常在光彩奪目的日面上出現的一種現象。通過對太陽黑子的觀察得知，它的數目不定，從多至少，從少至多的周期約為11年。天文學家把黑子相對數最高的年份，叫太陽活動峰年；把黑子相對數最低的年份，叫太陽寧靜年。除黑子之外，太陽活動還有耀斑、譜斑和光斑等等。太陽上這些千姿百態的變化，同地球上的許多現象有密切的關系。當太陽上的這些活動強烈的時候，它的粒子輻射、X射線輻射和紫外線輻射，會突然增多，從而引起地球高層大氣中電離層的狀態異常，使得短波無線電通信受到干擾以至中斷，還能影響衛星通信系統的傳播方式和通信性能。另外，太陽活動強烈的時候，對于地球上的氣候也有較大的影響。

太陽活動和人的健康究竟有什么關系呢?科技工作者通過觀察和研究，發現太陽黑子多的年份，會誘發全球性購流行性感冒。例如，1173年到1979年的806年當中，曾經發生過96次全球性流感，其中半數以上是在太陽活動的高峰年，其余的也在太陽活動高峰年前后的一兩年。除了流感之外，太陽活動高峰年還跟其他流行性傳染病有密切關系。據科技工作者統計，在蘇聯列寧格勒所發生的三次猩紅熱病，都發生在太陽黑子劇烈增加的時候。

科技工作者經過研究還發現，太陽活動強烈的年份，對人的心臟、血管系統、神經系統和某些疾病，都有一定的影響。例如，太陽活動高峰年的時候，心血管病人得格外小心，因為從許多地區的統計數字來看，在這段時間里，心血管病突然發作或者猝死的人數，比太陽寧靜年份高得多。特別是在太陽出現大耀斑而引起強地磁暴的第一天，心血管病發作和猝死的人數就更多了，因此，有人把這一天叫做心血管病人的“致命日”。科技工作者經過研究還發現，皮膚癌的發病率比較高的年份，都出現在太陽活動峰年的第二年。太陽活動除了能夠導致人生病之外，還能使人的神經系統失調，象胃分泌活動減弱，對麻醉劑的反應降低和對信號的反應遲鈍等等。因此，在太陽活動峰年里，交通事故和一些意外事故的次數，比太陽寧靜年份要多。

關于太陽活動影響人體健康的原因，除了太陽活動直接作用于人體的因素之外，有些學者認為還有一個原因，就是太陽活動劇烈的時候，改變了地球的磁場，同時造成天氣反常，使得有些微生物大量繁殖，導致人生病。

綜上所述，有些疾病的流行是有可能根據太陽活動的規律作出預測、預報，進而為醫療衛生事業服務的。

那么，月亮又是怎樣影響人體健康的呢?這要從月亮的圓缺變化和它對地球的引潮力說起。

我們知道，月亮的盈虧是有規律的。天文學家把月亮形狀的各種變化，叫做“月相”。這種變化是月亮、地球和太陽三個天體的相對位置不斷變化的結果。當月亮轉到太陽和地球之間的時候，它受光的半面對著太陽，而背光的半面對著地球，人們看不到月亮，這種月相，叫做“新月”，這時候叫“朔”，相當于農歷的初一。過了半個月，月亮正好轉到了隔著地球和太陽遙遙相對的位置，它整個受光的半面對著地球，于是，我們看到的是一輪皎潔的滿月，這時候叫做“望”，相當于農歷的十五或者十六。再過半個月，它又回到了“朔”的位置。當月亮從“朔”到“望”，或者從“望”到“朔”的時候，它只有一部分受光面對著地球，這時候我們看到的就是“新月如眉”或者“殘月如鉤”；或者是半圓形的，也就是所謂“上弦”或者”下弦”。月相就是這樣周而復始不停的變化著。

除此之外，月亮的引力還能夠使地球上的海洋產生潮汐，特別是當月亮在新月或者滿月的時候，它的引力最強，產生的引潮力也最大，于是地球上的海洋就形成了大潮。

近幾年來，有些科學家經過研究發現，月亮引力對人體的影響，也能象引起海潮那樣，使人體出現生物潮，特別是在新月和滿月的時候，由于月亮的引潮力最大，會使人的頭部和胸部的電位差突然升高，使人的心理產生一些變化。例如，在新月和滿月的時候，一些人會出現失眠、睡覺不踏實，以及煩燥愛發脾氣和好斗等現象。

另外，在月亮的新月和滿月的時候，也跟太陽的活動峰年一樣，交通事故和意外事故也比平時多。因此，目前國內外都有一些科技工作者在從事這方面的研究工作。

篇3

太陽的存在，為地球帶來了光和熱，為地球上各種生命的孕育和演化提供了必要的基本條件。人類使用的大部分能源都來自太陽。人類自誕生伊始，就充滿了對太陽的敬畏。從古希臘神話到古瑪雅守護神，都少不了太陽神的蹤跡；而在中國古老的神話傳說中，后羿射日、夸父逐日等等也與太陽有著千絲萬縷的關系。

太陽，對于地球上的生命來說，確實是一個必不可少、賴以生存，同時又美麗而神秘的天體。然而在茫茫宇宙中，從另一種角度來看，它又是一個平庸無奇、微不足道的小家伙，僅僅是宇宙中多得數不勝數的恒星中的普通一員，它大約50億歲，是一顆“人到中年”的恒星。

由于它距離我們如此之近，與我們的生活關系又是這樣密切，所以人類對于太陽的觀察和探索在很早就開始了。在我國，最晚從漢代起就有了世界上最早的太陽黑子記錄。意大利的科學家伽利略在成功自制了望遠鏡后，也將它對準了太陽，觀察了太陽黑子。隨著天文學的發展，越來越多的科學家將自己的目光投向了這顆給予我們光和熱的天體，期望能更多地認識和了解它。

恒星太陽

恒星太陽是一個在自身引力作用下收縮、聚合在一起的熾熱氣體球，距今大約已有50億年的歷史。主要由約90%的氫和約10%的氦組成，碳、氮、氧等元素僅占0.1%左右。由于有著極高的溫度，太陽上的氣體都被高度地離子化了。有了離子就會存在電荷，電荷運動就會產生磁場，而磁場反過來又會作用于電荷，從而形成了非常復雜的太陽磁場。這些帶電粒子在太陽內部的磁場中沸騰、翻滾，并隨著太陽的對流運動來到太陽表面，在積累到一定程度后，最終噴薄而出，形成各種美麗壯觀而又會對周圍空間產生重大影響的太陽活動現象。

隨著科技的發展和觀測手段的不斷提高，人們首先逐漸明晰了太陽的結構。如果有一個帶電粒子產生于太陽的最內部，而要運動到太陽的最外部，那么它可要經歷重重考驗了。首先它必須克服太陽內部的強大引力，沖出日核，然后在太陽的中間層摸爬滾打，到達對流層，在這里幾經沉浮后，來到光球層，在讓我們目睹了它的身姿后，再次嬌羞地隱匿到色球層，最終身不由己地隨著開放的磁場進入日冕及以外部空間。在這個過程中，它可以先享受從日核內部到色球底部的不斷“涼快”的過程，然而進入色球后，它就必須再次忍受高溫了，而且越向外運動到接近日冕層，溫度就越高，這也是真正的“烈火焚身”了。

異彩紛呈的太陽活動

由于有著復雜的內部過程，太陽上呈現出多彩多樣的活動現象。

《漢書·五行志》中說道，“日出黃，有黑氣，大如錢，居日中央。”這便是古人對太陽黑子的描述。黑子是太陽光球表面（即我們平時肉眼可見的太陽表面）上最容易辨認的現象，由于它的溫度低于光球表面，所以看上去為黑色的斑點。但事實上，即便是黑子，溫度也在上千攝氏度。黑子大多成對、成群出現，而太陽活動區中往往存在大的黑子群。故而太陽活動的程度就能以黑子群的數量來體現。近現代的天文學研究發現，太陽黑子呈現出約11年的周期，即從黑子數很少甚至為零發展到黑子數頂峰，然后數量又逐漸減少至可能為零，這一過程大致經歷11年左右。現在的天文學家們就是以此來確定太陽活動的周期的。

在每一個太陽活動周里，并不是只會出現黑子和黑子群，耀斑、日珥、日冕物質拋射等現象也是太陽活動大合唱中的一員。

耀斑是太陽表面爆發的劇烈活動之一。它表現為太陽大氣局部區域突然短暫增亮的現象，并且常伴有大量帶電粒子的噴射以及電磁輻射，按照級別從小到大依次分為A、B、C、M和X級。耀斑的爆發經常還伴隨有日冕物質拋射，這表現為短時間內由太陽日冕快速地向外拋射出大量等離子體物質，這些等離子體中攜帶有大量的帶電粒子，若傳播到地球附近，則會對地球周圍的空間環境乃至人類的活動產生一定影響。與耀斑和日冕物質拋射有關的另外一種太陽活動現象稱為日珥，這是突出在日面邊緣外的太陽物質，在日面上，它由于吸收了光球的輻射而表現為暗條。日珥也會爆發，屆時，一部分物質會被拋射出去，而其余的物質則會落回到色球表面。除了這些太陽活動，太陽表面上還存在著光斑、譜斑以及各種大、小尺度的太陽活動現象，它們共同構成了整個太陽活動周內豐富多彩的活動現象。

新的太陽峰年要來了嗎

太陽活動有約11年的周期，目前，有科學記載以來的第23太陽活動周已于2009年成為歷史，而第24活動周已經悄然向我們走來。回顧2009年以來的太陽活動，在經歷了兩個周期之間的平靜后，這顆熾熱的氣體球又重新開始活躍起來。

在2009年全年里，大概只有在100天左右的時間里，太陽表面存在黑子。而且在這一年里，太陽表面的耀斑也主要以B級為主，較低的A級和較高的C級都很少，而更高的M級和X級耀斑則一個都沒有。而到了2010年，太陽表面上出現黑子的天數比2009年翻了一番，達到了200天左右。太陽上的耀斑仍是以B級為主，但A級耀斑消失了，取而代之的則是C級耀斑數目的增加。此外，這一年出現了23個M級耀斑，最大的為2月12日的M8.3級耀斑。2010年太陽活動水平整體開始升高，但仍未出現X級耀斑。

隨著時間的推移，2011年的太陽更加活躍起來，全年只有2天沒有黑子出現。M級耀斑增加到了111個，并且于2月15日出現了第24太陽活動周的第一個X級耀斑，為X2.2級。此后的時間里，太陽上又爆發了8次X級耀斑，最大的達到了X6.9級，這已經是相當強的太陽爆發活動了。

進入坊問傳言的世界末日年2012年，太陽似乎朝著更活躍的活動發展方向狂飆不止。在北京時間2012年1月23日11時59分，太陽表面活動區NOAA11402中爆發了一次M8.9級耀斑，這是2012年以來發生的最大耀斑，該耀斑隨后引起了地球附近質子流量明顯增強，達到了發生質子事件的標準。此外，該活動區和活動區NOAA 11401里共爆發了多次M級耀斑和1個X級耀斑，其中一個與耀斑有關系的日冕物質拋射還到達了地球，引起了地球磁場的擾動。在較低緯度的地區甚至都可以看到平常只有極區才可見到的極光。由于擔心地球磁場的擾動可能會影響到衛星通訊，有的航空公司還選擇更改了部分航班的航道。截至作者撰稿時，短短的四個月里，太陽上已爆發了24個M級耀斑和4個X級耀斑，最大級別為X5，4級，與2011年同期相比，算是“超額”完成了爆發“任務”。

在接下來的時間里，太陽應該會毫無疑問地朝著更活躍的階段邁進，而我們所處的2012年究竟會不會是太陽活動的峰年呢？或者像有的學者認為的，2013年或者2014年才是真正的太陽活動峰年？科學界目前仍無法給出確切的答案。另一方面，雖然太陽活動極大年會給人類帶來一定的影響，但決不會是傳言中的世界末日，大家大可不必驚慌失措。人類歷史上由于太陽活動造成的巨大損失，也不過如1989年的太陽“風暴”事件，但它也只是造成了北美局域停電，有一些衛星失控等后果，對人類的基本生存并未造成任何威脅。

篇4

2030年太陽“休眠”？

這一發現是在英國皇家天文學在一次科研會議上公布的。根據他們研發的太陽活動周期模型，現在我們正處于在太陽活動的第25個周期。從這兩年的情況看，太陽發出的電磁波正在逐漸減弱。照此下去的話，在2030年，當太陽活動進入第26個周期之后，太陽將變得“安靜”許多，進入一個相對的“休眠”期。

類似的現象曾經出現在公元1645～1715年。在這段時間里，太陽活動非常衰微，持續了長達70年的時間。而在同一時期，地球上很多地方都出現了極端寒冷的天氣。當時在英國，大部分河流都凍結了，人們甚至能夠穿著冰鞋橫穿泰晤士河。而在處于明朝的中國，歷史記載江南當時也出現了河流封凍的現象，江西種植的柑橘因為寒冷大面積凍死，造成了嚴重的自然災害。

這種寒冷的時期，被稱為地球的“小冰河期”。這個時期的天氣雖然比較寒冷，但還不至于像《冰河世紀》中那樣，大片的冰川徹底覆蓋陸地，大家只有進化成猛犸象和劍齒虎才能活下來。不過也會對人類和其他生物產生一定的影響。于是，不少媒體上都出現了“太陽‘休眠’，地球將會回到‘冰河時代’”的標題。

太陽為啥這么“累”？

消息一傳出，很多人都開始著急了：要不要搬到一個比較暖和的地方，比如海南島啊，赤道附近去生活呢？且慢，讓我們先搞清楚，把太陽“累”成這樣的“活動”到底都是在干嘛？

其實天文學家們所說的“太陽活動”，并不是指太陽正常的發光發熱，而是指太陽上出現的諸如黑子、耀斑爆發和日冕物質拋射等活動。以太陽黑子為例，在某些年份，黑子的數目特別多，而在另外一些年份，黑子的數目又會減少。大約從172年前開始，天文學家就根據歷史上積累的觀測資料總結出了一條規律――太陽的這些活動有周期性的波動變化，時而達到高峰，時而進入低谷，而這個周期大約是11年。

當太陽活動進入活躍期時，會釋放出大量的電磁輻射，對地球上的通訊和無線信號傳播會造成一定的影響，還會讓地球上頻繁出現極光。但這會不會影響到地球的氣候變化，目前還沒有定論。

此外，“小冰河期”的出現原因很復雜。例如，有些科學家的研究就曾指出，在“小冰河期”，火山的活動也很頻繁，遮天蔽日的火山灰同樣會阻擋太陽的光照，給地球“降溫”。但這可不能怪到太陽的頭上吧？

終將陷入“沉睡”

當然，作為一顆恒星，太陽有自己的“生老病死”過程。在未來的某一天，太陽的衰亡是不可避免的。但跟人和動物進入老年后精力下降、總想睡覺不同，太陽的衰老將完全是另外的一番景象。

根據科學測算，隨著時間的推移，太陽上不斷燃燒的氫核物質將會逐漸消耗減少。但這并不會導致太陽“熄滅”，反而會使太陽的核心受到引力的壓力，發生升溫和膨脹。再過 10 億年， 太陽的光度將在今天的基礎上再增加 10% 左右。這一變化將使地球上的地表溫度上升，海洋蒸發加劇，大氣層中水蒸氣的含量增加。整個地球將變成一個大“蒸籠”。大部分地區將變成悶熱的荒漠，幸存的物種將不得不轉入地下，過起穴居生活。

在 30 億年后的未來，地球的溫室效應將徹底失控，那時的地球將會變得類似于今天的金星――那里的溫度常年高達 460°C。到那時，地球上將沒有任何生命可以存活。而再過10億年左右，太陽核心區的氫燃料將可能耗盡。它將在引力的作用下發生坍塌，變成一顆體積和光度都極為巨大的紅巨星。水星和金星將徹底被它燒毀，從宇宙中消失。

那么，地球又會如何呢？有些人預測，由于太陽在膨脹時引力會逐漸減弱，地球有可能反而遠離太陽，躲過被“烈火焚身”的命運。但即便如此，由于太陽可能會膨脹到原來體積的一千倍以上，它會把兩千多度的高溫傾瀉到地球上，導致地殼融化，巖漿洪流四處流淌。這里將再也沒有生機勃勃、鳥語花香的景象。

篇5

關鍵詞：宇宙暗能量的形態和本質　暗能量的地理生物效應　現代地理學

1、引言，暗能量研究的現狀和傳統地理學

1.1　關于暗能量

宇宙暗能量最早可追溯到愛因斯坦的宇宙常數。1998年，天文學家們發現，宇宙不只是在膨脹，而且在以前所未有的加速度向外擴張，所有遙遠的星系遠離我們的速度越來越快。那么一定有某種隱藏的力量在暗中把星系相互以加速膨脹的方式撕扯開來，這是一種具有排斥力的能量，科學家們把它稱為“暗能量”。暗能量長期作用于太陽和地球會產生一系列效應，需要人類去破譯識別和開發利用。

1.2　“威爾金森微波各向異性探測器(Wilkinson Mi－crowave Anisotropy Probe，簡稱WMAP)已經得到了宇宙最早光(輻射)的第一批詳細的全天圖!它捕獲的微波(光)輻射來自“大爆炸”后的38萬年。通過用一個模型擬合觀測，宇宙學家根據這種(光)輻射確定了宇宙學參數。宇宙的年齡(T。)為137億年。Ω。值近似于1，支持發生過暴漲的觀點。當然，宇宙有平直的幾何學，而通過這些資料導出的宇宙成分是：暗能量占73％，暗物質占22％，平常(重子)物質占4.4％。這些不同尋常的結果與我們現在的了解是一致的，但似乎提供了空前精確的信息。”

1.3　諾貝爾物理學獎獲得者、美籍華裔科學家李政道，2005年4月15日上午在北京人民大會堂舉行的世界物理年大會上做報告，闡述了有關“暗能量可能來源”的最新見解。李政道教授的觀點主要是：“天外有天”。“WMAP和SDSS(斯隆數字巡天)以及Ia超新星觀測結果告訴我們暗能量占宇宙成分的三分之二。暗能量具有負壓，在宇宙空間幾乎均勻分布或完全不成團，但它的物理性質卻仍然是個謎。解決這一問題需要新的物理理論和天文觀測，這將帶來一場重大的物理學和天文學革命。”

1.4　據新華網2008年11月25日報道：“NASA和美國能源部正在協力建造世界上第一個太空觀測站，旨在了解暗能量的本質。”

1.5　2009年2月筆者在《今日科苑》第4期上發表“論暗能量的形態和本質”，用國家天文臺、云南天文臺的觀測成果證明了“暗能量是基本粒子和波的共同體、是質量和能量的共同體、是勢能和動能的共同體、是宇宙大爆炸后沒有凝聚成普通重子物質和暗物質的余留物不斷演化進化來的。”由此可見暗能量波和光波一樣具有“波一粒二象性”。

1.6　傳統地理學是把地球上各種物理運動和變化(風、云、雨、雪，七個氣壓帶、六個風帶、三大環流)的能量來源只歸結于太陽，完全不考慮占宇宙成分73％的暗能量這個重要機制。事實上是地球上各種物理運動和變化所需能量的來源除了太陽之外還有宇宙暗能量。

1.7　2011年2月，筆者在《經濟研究導刊》第6期上發表“宇宙暗能量的地理生物效應及對地球變暖的制約――低碳經濟和暗能量”，將傳統地理學提高到了現代地理學階段。

1.8　暗能量波的波形圖如圖1所示：

2、暗能量地理學、暗能量氣象學的發現及現代地理學的建立。2008年，作者“利用中國科學院國家天文臺、云南天文臺和紫金山天文臺已有的多項觀測成果，”特別是用1996年1月1日到2008年12月31日這13年4749天的太陽黑子相對數、日最大相對數、太陽10 Cm射電流量和日最大射電流量及這一期間中國氣象科學數據共享服務網提供的地球氣壓、氣溫和降水的觀測值，通過對這數十萬個數據的理論計算和分析研究發現了暗能量的地理效應，耗時一年多，用了十余斤的演算稿紙證明是太陽和暗能量共同主導了這種地理生物效應。暗能量的地理效應圖如圖象2所示：

當我用數十萬個科學數據通過理論計算繪制出這些圖象時，我的眼前忽然一亮，高興地喊了起來：“我終于找到證據了”。利用這個圖像能方便地看到暗能量的地理效應。具體是溫度效應、負壓力效應和次生的自然災害效應。暗能量的地理溫度效應表現在暗能量波的波峰期(2000年)，黑子相對數高達43774。當年地球氣溫最低。以貴陽市作代表，溫度只有11.046℃，是13年中氣溫最低的年份。處于圖2中的低溫谷。由于氣溫最低，因此2000年貴陽平均氣壓最高(8965hpa)，為圖中的高壓脊。負壓力效應則表現在2000年貴陽降水量最大，為1441mm，也是13年中的最大值。“圖中有3高一低：暗能量波峰、降水峰、高壓脊，低溫谷，它們是對應的。這表明地球上各地氣溫、氣壓、降水等的地理分布差異信息和太陽信息及宇宙暗能量信息是十分吻合的。暗能量是以基本粒子和波的能量形式長期作用于太陽和地球的。用“拉脫維亞光柱觀察暗能量”的原理圖能很好地解釋這些問題。如圖3所示：

暗能量是由西向東進入太陽系和地球大氣圈并推動整個太陽系至西向東自轉和公轉的。用太陽和宇宙暗能量的共同作用去看待地球上的大氣環流及隨之產生的各種自然現象，地球上不同經緯的氣溫、氣壓，降水、蒸發的地理分布差異，所有問題都將迎刃而解。現代地理學從此應運而生。如前所述：2000年是暗能量的波峰期，以貴陽為代表這時低緯度地區降水量為一個暗能量波的周期內的最大值，用暗能量的負壓力效應能很好地解釋這一現象。而此時地處中緯度的北京、承德地區的降水量則是一個暗能量波的周期內的最小值，原因就在于暗能量波越過北緯30度后面對的是一個下滑的下墊面，其流速會得到加大。地面的大流速就會吸引高空氣流下沉(流體力學的流速大壓強小規律)，氣流下沉絕熱增溫，降水自然減少，因而產生最小值，同樣可用暗能量的作用來解釋。如圖4所示：

正是這個流速大壓強小規律在起主導作用，地處北緯56度附近的拉脫維亞讓人們拍攝到了暗能量的負壓力效應。如圖5所示：

如圖5所示，由于地面較大的流速而吸引高空氣流下沉從而出現漏斗狀的光柱。用“拉脫維亞光柱觀察暗能量”的原理圖就是根據這張照片繪制出來的。

3、由暗能量的地理生物效應能演生出一系列次級學

科。由“暗能量的地理生物效應”能演生出一系列次級學科，如暗能量地貌學、暗能量生物學、暗能量氣象學、暗能量水文學乃至暗能量超導物理學。

3.1　關于暗能量地貌學。根據“用拉脫維亞光柱來觀察宇宙暗能量”的原理圖，能方便地演生出暗能量地貌學。

由于暗能量波的基本粒子流越過地球南北緯30度后面對的是一個下滑的下墊面，它的流速會在緯度30～60度之間得到加大，因此對中緯度的地表有塑造作用而產生暗能量地貌。作者預測：我國西北處在中緯度地區沙漠的沙丘是南坡緩而北坡陡，沙漠中的波紋是東西方向的。和流水與海岸沙灘地貌相似。

3.2　暗能量生物學。宇宙暗能量和太陽一起長期作用于地球生物會產生暗能量生物效應。如：樹木的年輪一定和暗能量波吻合。年輪密的年份一定是暗能量的波谷期(干旱期)，而年輪疏的年份則是暗能量的波峰期(濕潤期)。此外，樹木的外表形態也會形成一些適應太陽和宇宙暗能量的特征因而具有指示作用。作者將暗能量信息樹的形成劃分成四個階段：

第一階段：在低緯度地區因為這里的暗能量是從太空往下的，所以樹木的外形像太空火焰，如圖6、7所示：

太空中的火焰如圖8所示：

在北半球的中緯度地區，因為這里暗能量的基本粒子流是由南向北流的，因此是樹干的南部受到暗能量侵蝕。如圖9所示：

暗能量信息樹形成的第二階段：

在中緯度地區的泰山柏樹主干南部的樹皮被暗能量侵蝕掉，木質部開始腐爛。本階段約需500～1000年。如圖10所示：

暗能量信息樹形成的第三階段：

地處中緯度地區的古樹，樹干的東部、南部和西部的樹皮均被暗能量侵蝕掉了，只有樹干的北部有樹皮及存活的枝葉。如圖11所示：本階段約需1000～1500年。

暗能量信息樹形成的第四階段：

樹木完全被暗能量侵蝕枯死，留下暗能量的基本粒子流橫向切斷樹木縱向纖維的印記。如圖12、13所示：

3.3　暗能量水文學。暗能量和太陽長期作用于地球上的各種事物，在影響地球氣象、生物的同時還會影響大江大河的水位、流量、洪災等。比如主導我國長江的水位、流量和洪災。如圖象14、15所示：

3.4　關于暗能量超導物理學。作者在2007年《中國科教博覽》第10期上發表了“超導與暗能量漩渦場――超導新解”，論述了超導產生的暗能量機制。2009年作者預言：同一超導體的臨界溫度，在一個太陽黑子周期內，其變化曲線一定和暗能量波的變化曲線相同。

4、結論。信息是對事物及其運動狀態的描述，哪里有差異，哪里就有信息。地球信息、太陽信息和宇宙暗能量信息是完全吻合的。地理學有傳統地理學和現代地理學之分。傳統地理學是把地球上各種物理運動、變化(風、云、雨、雪)及生理過程所需的能量來源只歸結于太陽，完全沒有考慮占宇宙成分73％的暗能量這個重要機制。現代地理學則認為：地球上各種物理運動、變化(風、云、雨、雪)所需能量的共同來源是太陽和宇宙暗能量，是太陽和宇宙暗能量共同主導了地球上各種物理運動、變化及生理過程。

5、致謝。1996－2008年太陽黑子相對數資料數據信息是從國家天文臺網站下載的，同期的地球氣象資料信息是從中國氣象科學數據共享服務網下載的。沒有這些資料和國家的好政策作者是寫不出本文的。此外，還有我學會計專業的兒子，是他教會我使用Microsoft office Excel，不然我還在用計算器一個一個地計算那數十萬個的科學數據。作者在此一同表示感謝!

篇6

一、人是宇宙自然之子

宇宙萬物的發展和運動都存在著一定的規律性，無論是宏觀和微觀，都體現著周期性及自然回合。人是宇宙創造的，宇宙間所有的生命個體都是運動著的開放系統，都與大自然保持著緊密的聯系和暢通。在自然界中，每一個生命都不是一個孤立的個體，而是一個溝通所有生命與非生命的無限整體，每一個生命都存在于一個與自然無限交感的同一體中。莊子在《南華經》中曰：“天地與我并生，而萬物與我為一。”我們東方的先哲仿佛早在兩千年前就洞悉了宇宙間所有的前因后果，主張“天人合一”。他們不把自然界視為人類去戰勝的對象，而是把人也看成是組成自然界的一小部分。他們想，人類不光要征服自然，而更重要的是將自己融于自然，歸于自然。《道德經》云：“人法地，地法天，天法道，道法自然。”

人的生命現象是井然有序的，大自然的物質運動也是和諧守恒的，人只有在與生態系統和宇宙環境極度和諧的狀態下，才能使意識功能得以最大限度地發揮。人在宇宙范圍內是本體全息的合一狀態，“天人相應”原本就是人體具有的自然屬性。《老子章句》曰：“天道與人道同，天人相通，精氣相貫。”道家的哲學思想不僅指出了宇宙萬物相互依存、彼此制約發展的必然規律，而且更重要的告訴了我們人與自然是同一母根。人是宇宙的精靈，他縮影著宇宙，代表著宇宙，并感覺著宇宙。《西升經》云：“天地與人物，本皆道之源。”人與宇宙無限交融。

太極圖是道家最重要的崇拜圖騰，也是自然界一切事物發展變化的理論圖示。太極圖既表示了太陽和月亮運動的陰陽消長關系，同時也包含有宇宙的起源和時間及空間的無限。太極既是至大宏觀世界的縮影，也是至小微觀世界的全息。南宋的朱熹曰：“總天地萬物之理便是太極。”天體是個大太極，人體是個小天體，而在人體各部位的組織中同樣存在無數個小太極。《太極道訣》云：“物物各具一太極。”太極是宇宙的法則，也是世間一切事物的發展規律。

1980年，山東大學張穎清教授經二十年研究，正式提出了生命全息理論，他用科學的方法證實了人體全息胚是處于某個生命發育階段轉化中的胚胎。從生命科學看生物具有的全息性，一個精于、一個卵子、一個細胞，都全息著一個完整的生命體。如今高科技發展的克隆技術，就是生物全息律最好的見證。在此基礎上，王存臻、嚴春友兩位老師又提出了“宇宙全息律”的假說。他們認為，全息不僅存在于生物界，而且在整個宇宙的構成中都有類似的系統對應現象。在時間上存在著重演律，在空間上存在著相似性，宇宙也和生物一樣存在著經絡系統，存在著潛性和顯性基因。一個生命體全息著一類動物，而一類動物同樣也全息著宇宙和萬物。

人是自然之子，地球上所有的生命在宇宙整體中都充當了“全息元”的角色。據科學家測定，人體血液中的60多種化學元素含量比例，同地殼中化學元素的含量比例十分相似，這充分表明人是環境的產物。正像張三豐所言：人“與外天地日月同體，不差毫發”。我們知道，一年有365天，12個月。《靈樞?邪氣臟腑病形篇》曰：人有“12經脈，365絡”。人體每分鐘呼吸大約是18次，每日24小時共呼吸25920次。而太陽的二分點也恰好需要25920年完成一次周期輪轉。紹子曰：“人頭之圓也象天，足之方也象地。天有四時、五行、九解、366日，人亦有四肢、五臟、九竅、366節。天有風、雨、寒、暑，人亦有取、與、喜、怒。”高士宗在《素問?生氣通天論》題解中說：“人身陰陽五行之氣，生生不已，上通與天。”

二、天體與自然對人體的影響

科學研究證實，動植物的繁殖和生長過程都要受太陽活動的調節，新生兒的死亡率和婦女疾病的發生率，與太陽黑子活動強弱呈正相關。而如猩紅熱、痢疾、白喉病、流感等傳染病及&,lfll管、眼疾、皮膚病等，也都與太陽活動密不可分。加拿大科學家發現，大流感與太陽風暴有關。自1729年以來，世界性的大流感都發生在太陽黑子活動期間。原蘇聯醫學家認為，心血管病的復發，很多都是由太陽活動造成的。從1961年至1987年間，某市心肌梗塞的日發病率和死亡率的調查結果來看，原因都與太陽微粒子輻射有關。美國科學家研究證明，人的壽命同自己母親出生那年太陽黑子數量多少有關，黑子多時，出生的小孩壽命一般比其它時期出生的要短。另外，當太陽活動強烈時，人類植物神經和交感神經的緊張程度會有不同程度的提高，因而人類的攻擊會加劇，判斷錯誤率上升，交通事故增多。

太陽風暴每平均11．2年就要發生一次。科學家研究認為，起因于太陽活動的地磁變化對人體分泌具有顯著的調節作用，而人體的神經系統對地磁的擾動是非常敏感的。因此，太陽活動首先會影響人類的情緒。另外，人體生物電可形成人體電磁場，在通常情況下，人體磁場與地球磁場處于相互融洽的狀態，當太陽上發生強烈活動時，會打破人體電磁場的平衡，使人體某些機能發生紊亂，影響人的情緒并促使疾病的發生。《中藏經》曰：“人者，上稟天，下委地。陽以輔之，陰以佐之，天地順則人氣泰，天地逆則人氣否。”俄羅斯科學家納塔利亞?卡爾霍娃，經數年研究發表文章說：太陽在活動高峰期間發生的輻射，可降低淋巴細胞的功能，從而會引起人體免疫的下降。實驗表明，太陽輻射強度高時，能使淋巴”細胞合成蛋白的功能幾乎降低一倍。

美國和以色列的科學家研究還發現，我們人體白天有大量的細胞老化或損壞，而在夜晚休息時，大腦能分泌出一種叫年輕態的因子來修補損傷的細胞。但在太陽風暴期間，大量的宇宙射線會阻止它的分泌，并殺死許多對人體有益的細菌，使我們人體提前進入衰老狀態。另外，在太陽活動期間，強烈的紫外線照射，會使眼疾、過敏病、皮膚癌患者猛增。俄羅斯科學院生物所曾對1989年太陽風暴期間3000多位老人進行了觀察研究，他們發現此時婦女皮膚細胞老化的速度是平時的1．5倍，而免疫細胞的抗病能力卻降低了60％以上。早在兩千年前，我國古代勞動人民就發現了太陽黑子活動對人體的影響。《易?豐卦》曰：“日中見斗，往得疑疾。”

據2000年12月新華社消息：日內瓦大學生物系研究確認，人體器官幾乎所有的細胞都擁有生物鐘，它們都是按照太陽的升降來制造蛋白質，不管作息時間如何打亂，身體中的主要生物鐘都會按最初的節奏發揮作用。科學家們曾做過這樣一個試驗，讓一些自愿者居住在一個與世隔離的山洞中，他們不知道白天和黑夜，對時間觀念完全模糊不清，但通過對這些人的體溫、脈搏、血壓和腦電波測試表明，體內節律仍頑強地保持在一晝夜的周期之內，所有的數據都是與自然一同有規律的升降。道家云：“日出沒，比精神之衰旺。月盈虧，比氣血之盛衰。”

月球是我們最近的一顆天體，它的引力對地球和它哺育的生靈影響最大。我們知道，成年婦女的月經周期就與月球的引力有著密切的關系。按農歷計算，一個朔望月是29．5天，而女同志的月經周期大約是28天，這就是人體天癸、沖任對月球引力變化的具體反映。美國醫學協會的一份研究報告顯示，有心臟病的人，在滿月和新月時比較痛苦并易發作，而由肺結核引起的出血性死亡也一般發生于滿月的前后。我國醫學工作者目前已證實了人體肺循環存在著潮汐現象，發現當月球引力增大時，可使肺循環的血液產生向上和向外的力量，導致了肺血管破裂而形成大量咯血。《內經?素問》曰：“月始生，則血氣始精，衛氣始行；月廓滿，則血氣實，肌肉堅；月廓空，則肌肉減，脈絡虛，衛氣去形獨居，是以因天時而調血氣也。”

近年來，國外學者還發現月球也在左右人的情緒，在滿月時，一些人會感到精神緊張，或易發怒，甚至精神失常。美國精神病專家利伯認為：人體80％是由液體組成，月球的引力能如同引起海潮汐那樣對人體的液體發生作用。在滿月時，人體血氣充實，內分泌旺盛，頭部和胸部的電位差也增大，故最易激動。2000年8月23日，《世界科技譯報》報道：芬蘭國家健康協會研究發現，自殺率同樣也受月球的影響，在新月或春秋季節的滿月時，是自殺的高峰。美國加利福尼亞大學的社會學家大衛?菲利普分析了1973年至1991年共200萬死亡診斷書后也發現，每月陰歷初的幾天，因各種原因的死亡率要比前一周高出許多。另外，月球的運動還會影響人的出生率。美國學者阿?墨納凱爾兄弟，在1959年曾研究了25萬人的出生日期，他們驚奇地發現，一多半人都出生在望月的附近幾天。

人是宇宙創造的杰作，人類和自然環境之間相偕而生，相伴而存。《中藏經》曰：“天合于人，法于天，見天地逆從，則知人衰盛。”著名學者費蘭克?道爾說：“人體是個復雜的電神經和化學神經網絡，因此它不但是電源和傳播站，而且還是敏感的無線系統，能夠接受到各種各樣無以數計的信號。”

除太陽月亮對人體有很大影響外，另外還有太陽系中的其他天體。據觀察，木星或其他星球與地球處于合月時，對人體影響最大。道家經典《度人經》曰：“日月五星，亦有虧盈，至圣神人，亦有休否。末學之夫，亦有疾傷。”木星古時稱歲星，是行星中的巨人，它的質量是太陽系中其他行星總質量的2．5倍，木星極大的引力和強大的磁場，對地球生物影響相當大。木星繞日公轉周期11．86年，相對于某近日點與地球的準會合期是12年。有人推測人體的十二經脈，其外部原因很可能與木星有關。著名的作家莎土比亞曾說過：“是星辰，天上閃爍的星星主宰著我們的生存。”意大利哲學家托馬斯?阿奎那也說過：“天體是人世間所發生一切事物的根源，天體間接地影響著人類的活動。”人是自然之子，人與宇宙無限交融，宇宙間的一切都會在人體上濃縮和體現。《靈寶畢法》云：“道生萬物，天地乃物中之大者，人為物中之靈者，別求人道，人同天地。”

三、溝通天人通道

“修真”是道家的專用術語，它既指通過修行對宇宙大道及世間萬事的體悟，又指具體修行的過程及方法。道家在長期的修行實踐中切身體悟自然大道及生命的深層實質內蘊，故而形成子聲別于世人的宇宙觀和人生觀。他們就是以此觀點去指導自己的生命旅途，并獲得了有別于常人的奇特生命現象和長壽。道家認為，在整個宇宙環境中，天地本乎陰陽，人身亦一陰陽也。由于人生活在天地自然環境的包圍之中，因此不能不受到天地自然變化的影響。在整個宇宙中，地球按照天體自然的規律周而復始地運動，形成了春溫夏熱、秋涼冬寒的四時氣溫變化，而由此所引起的風、寒、暑、濕、燥、火，是導致人體發生疾病的一項最重要因素。

人的生命過程是與宇宙和諧共生的過程，人體的攝生原則也應順應自然界的陰陽消長規律。道家名醫孫思邈在《四季養生法》中曰：“春噓明月要扶肝，夏日呵心火自閉，秋嘶要知金潤肺，冬吹蓋腎坎中安。”一年有四季十二月，除氣溫對人體有影響外，人體的12經絡都與季節有所對應。在這里，孫思邈不但告訴我們養生需遵循天時等自然法則，而且還明確地指出了人體各器官與四季的關系。另外，道家還將――日的氣溫變化也分為四時，即朝為春，日中為夏，日人為秋，夜半為冬。自然界四時的興遞，對人體五臟六腑、四肢百骸都有一定的影響。所以，我們養生必須根據不同時令對身心變化的特點，從精神、起居、衣著、飲食等方面適當調整，才能順應自然得以健康長壽。彭祖曰：“養壽知法，但莫傷之而已，夫冬溫夏涼，不失四時之和，所以適身也。”老子云：“人與天調，然后天地之美生。”人的生命來源于自然，人調整身心、戰勝疾病、恢復健康的基本手段也應順從自然。

東漢時期，道家經典《太平經》曰：“多頭疾者，天氣不悅也；多足疾者，地氣不悅也；多五內疾者，是五行氣戰也；多病四肢者，四時氣不和也。”在我們的現實生活中，大家可以看到，每當陰天降臨，風濕和腰腿痛患者就有感應，這就是天氣對人體影響最好的說明。人雖是萬物之靈，但乃天地孕化而生，故必受自然之左右。秦漢時期的《同類相動》云：“天將陰雨，人之病故為之先動，是陰陽相應而起。”

在宋元兩代，是中國史上中醫最燦爛輝煌的時代，“子午流注”和“靈龜八法”都產生于這個時期。我國古人，特別是道家根據“易”理發現：人體內部的氣理運行與大自然的氣理運行有一定的節律性，自然界的陰陽升降、五行生克，都會在自然節律的作用之下影響人體的陰陽升降、氣血盛衰及臟氣變化。人體本身就是一個信息儲存感應器，也是一個特殊的全息元，具有與自然一致的節律性。我們可以根據人體一日之中各臟腑所主之時和營衛之氣，在12經脈運行次序，推算出有關穴位的開合時間，予以對某些疾病施治，達到事半功倍之效。而順應大自然盛衰規律養生或施治，這實際就是人與天地相應。《靈樞?五十營》曰：“天周二十八宿，宿三十六分，人氣行一周、千八分，日行二十八宿。人經脈上下、左右、前后二十八脈，周身十六丈二尺，以應二十八宿。”在這里，《內經》告訴我們：人體經脈之氣運行一周歷經二十八脈，與天地運行一周二十八宿相應，充分體現了人與天地共脈搏，與日月同呼吸的圓道關系。《針灸甲乙經》曰：“經脈流行不止，與天同度，與地合紀。”按日時在人體某部位或穴位進行施治的學術思想，是中國“易”學思想的典型特征，也是古人結合“天人相應”、陰陽五行、臟腑經絡氣血流注、候氣逢時等理論建立起來的宇宙全息學說。實驗發現，在早晨8點針刺內關穴位，可改善冠心病人的左心室功能，另外還可使胸悶、心悸等臨床癥狀得到緩解。而在晚8點針刺同一穴位，不但不能緩解癥狀，反而會導致病情加重。《陰符經》曰：“觀天之道，執天之行，盡矣。”“子午流注”、“靈龜八法”，已被當前西方科學界稱之為“中國式的生物鐘”，它體現了不同臟腑氣脈流行時的盛衰升降。人體的溫度、脈搏、血壓、激素的分泌等，都受到環境和時間的影響，人與自然體現著“同氣相求”的節律機制。《靈寶畢法》云：“人同天地，人心比天，以腎比地……子時腎中氣生，卯時氣到肝，肝為陽，其氣旺。陽開以入陽位，春分之比也。午時氣到心，積氣生液，夏至陽升到天而陰生之比也。午時心中液生，酉時液到肺，肺為陽，其液盛，陽降以入陰位，秋分之比也。子時液到腎，積液生氣，冬至陰降到地而陽生之比也。周而復始，日月循環。”

四、順應天地，乃益智養生之大道

道家有云：“大道全憑靜中得”。《太平經》說：“求道之法，靜為根。久久自靜，萬道俱出。長存不死，與天相畢。”現代醫學認為，入靜狀態就是大腦皮層處于抑制的狀態，依靠這個過程，大腦可充分休息，恢復大腦皮層細胞的活力。《性命圭旨》云：“人若知此天人合發之機，遂于中夜靜坐。”科學家發現，當人在緊張或變動的環境中所測出的腦電波是14至26赫茲的p波，而當人在物我兩忘的靜態中打坐時，測出的腦電波則是8至13赫茲的。波。根據地球物理學家測定得知，空間電腦層與地球共振的休曼波是8至14赫茲，與人體人靜時的腦電波完全相近，故會發生人天共振。日本學者研究發現，許多科學家、作家、發明家等名人的腦電波，大部分時間處于波。這些人頭腦敏捷，容易產生靈感，這就是“天人合一”的最好見證。另據報道，波還具有一種特殊效能，它能較明顯地促進一種荷爾蒙的增長，從而促動血管擴大，血流暢通，還會增強人體的免疫功能。科學家還發現，當人腦出現波時，人體機體組織細胞進行新陳代謝不可缺少的物質――三磷酸腺甙會有明顯提高。道家有云：“靜極氣生，氣極神現。”

篇7

【關鍵詞】地理定位；影子軌跡；空間四面體；高度角；方位角；赤緯角；時角

0 前言

利用太陽影子定位技術分析物體太陽影子變化情況，確定視頻拍攝的地點和日期。日照與影子的動態關系及數學模型的研究，參考文獻[1]給出了具體的介紹及闡述，但該模型建立在多變量已知的前提下，并未對變量深入研究。本文基于現有模型改進，在直桿高度及日期未知的條件下對直桿定位，完善太陽影子長度與經緯度、日期、時間、桿高之間的數學模型。

1 模型假設

1）假設觀測地區大氣均勻，不考慮空氣中粉塵、顆粒物等對光線傳播路徑的影響。

2）假設太陽對地球的相對運動為勻速圓周運動。

3）考慮到日心到地心的距離遠遠大于地球半徑，假設一段時間內太陽繞地心轉過的角度與太陽繞地球表面某點轉過的角度相同。

2 日照與影長數學模型

物體影子軌跡主要受地球自轉和繞太陽的公轉的影響，通過分析影響影子變化的參數，本文主要研究以下問題：

1）分析現有研究，建立日照與影長數學模型，確定影子長度隨各參數的變化規律；

2）桿高、日期未知，根據水平地面上影子頂點坐標，確定直桿所處地點及日期；

2.1 “立竿見影”的數學分析

現有對影子軌跡的研究主要是針對 “立竿見影”現象[1]的數學分析。

一天內主要考慮地球自轉，可獲得不同時刻桿頂落影點P′的位置，構成桿影跡線。太陽的運行軌跡映射為桿頂落影點的運動軌跡。

以地球為參考系，將地球自轉簡化為地球靜止，太陽繞地球轉動，如圖2所示。高度圈、方位圈、赤道圈、地平圈及時圈的定義見參考文獻[1]。將太陽系假設為一個近似球體，地球與近似球體同一球心，太陽繞地球在近圓形軌道上運行。

太陽位置點L在天體中相對地球位置O上某一點的位置，由該點的經緯度、日期（月、日）和時間3個因素決定。通常以太陽高度角h、方位角A、赤緯角δ、時角Ω表示太陽的位置[1]。

2.2 影長與各個參數間數學關系

桿影軌跡點的坐標可利用太陽位置參數和式（1）求得。

一天內影子長度主要由時間、經度、緯度、直桿長度決定，利用一天內影子的軌跡圖及太陽位置參數的相關公式，通過坐標系確定影子軌跡運動規律。

太陽高度角h隨著地方時和太陽的赤緯的變化而變化。太陽赤緯角（等于太陽直射點緯度）以δ表示，觀測地緯度用Φ表示（設太陽赤緯與地理緯度北緯為正，南緯為負），時角（地方時）以Ω表示。在地球上某一點太陽高度角即為太陽光的入射方向與地平面的夾角。

2.3 影子頂點坐標確定地理位置

假設某地的直桿高度、日期未知，由影子頂點坐標數據可以求得影長，若能夠確定直桿的高度，根據太陽高度角、方位角、赤緯角、時角的關系可求得當地經緯度。經度由當地時間與北京時間之差確定、緯度由日期求得的太陽高度確定。

2.3.1 直桿高度的確定

2.3.2 視頻拍攝日期的確定

根據太陽一年中不同日期（季節）在不同緯度光照角度的變化，得出影子的變化規律。

已知直桿高度H、某時刻t影子的位置坐標（x0，y0）即可求得影長L， β等于太陽高度h。綜合上述分析，聯立公式（1）-（5）及（7），可化簡為2個獨立的方程組，但具有3個變量即一年中的第n天、太陽赤緯角δ、地理緯度Φ。從數學角度分析，該方程有無數個解，但是考慮生活實際，一年365天，即n∈[1，365]。日期可確定同時可確定δ， Φ可由δ進一步求得，根據Φ可確定與某月某日相對應的可能位置點的地理緯度。

2.3.3 直桿所處地點位置的確定

已知直桿高度、影長，通過太陽高度角、方位角、赤緯角、時角的關系求當地的地理緯度；通過影子頂點坐標數據、日期、時間，求該地的地方時間，由當地時間與北京時間之差計算當地經度。

3 模型優化與推廣應用

3.1 模型的優化

由于不同地區的空氣成分不同，其折射率存在一定誤差，考慮大氣對光線的折射影響。大氣層中存在水蒸氣、二氧化碳和塵埃等雜質，其密度大于大氣層外的真空環境，因此太陽光射入大氣層內時會產生折射。太陽高度角和方位角存在誤差，對計算分析影子變化與經緯度之間的關系產生影響。對精度要求高時，應考慮空氣折射率對光線傳播的影響。

可通過埃德林的空氣折射率公式[3]對太陽高度角進行修正。

3.2 模型的推廣應用

在當今視頻拍攝技術高速發展的時代，對視頻數據的分析處理成為一項重要的研究課題。本文模型可用于通過提取視頻物體及影子運動軌跡信息，確定視頻的拍攝地點和拍攝日期。

雖然全球衛星定位系統日益完善，但仍存在太陽黑子、耀斑、磁暴等太陽活動或其他極端天氣對衛星定位準確性與穩定性的威脅。本文利用太陽影子定位的方法不受上述因素制約，可在艱苦環境中利用簡單的道具與方法對位置進行估算，它是衛星定位的一種良好補充，尤其適合于沒有通訊設備的野外。太陽影子定位是獨立于衛星通信的一種科學定位法。

根據影子軌跡可反求建筑物高度、合理間距、采光效果等；建筑設計舊址改造等問題也可參考本文研究的模型，使設計建筑采光更加簡便。

【參考文獻】

[1]鄭鵬飛，林大均，劉小羊，等.基于影子軌跡線反求采光效果的技術研究[J].華東理工大學學報（自然科學版），36卷第3期，458-463頁，2010.

篇8

這場公開辯論是2011年6月19日在北京天文館進行的，盡管臺上兩人和顏悅色地對話，臺下的人卻自覺分成了不同的陣營：一名支持占星的年輕男子在得知身旁的女子不相信占星后，拒絕與她乘坐同一部電梯。

盡管天文與占星有許多歷史淵源，但朱進多次在不同場合表達過自己對占星學的態度：不科學。

人類已經可以通過天文望遠鏡觀測到數百億光年外的星體，也能模擬宇宙大爆炸后百萬分之一秒的狀態，但這些科學的進展就像朱進多次使用的“瞎說”一詞一樣，依然無法消除許多人心中的疑問。

在過去幾十年里，心理學、生理學、醫學、地球科學的一系列新發現為人們提出了更多的可能性，這些發現也在暗示，僅靠天文學，是遠遠不足以證明或證偽占星學的。 讓占星師們尷尬的十個質問 黃道星座實際上已經變成13個了

從人類用自己的頭腦去“觀察”世界的那一天起，星空就是一個神秘的存在。我們的祖先曾經認為夜空中的點點繁星是那些居住在天上的部落的篝火。那些沒有電視可看、沒有互聯網可上的人們，也很自然地將星星連接起來，想象出神話人物和他們的故事。

社會神經科學的研究者認為，這正是人腦強大的地方―它善于將沒有意義的幾何圖形賦予生命、個性和社會關系。這樣的思考時刻在鍛煉人腦的社會性，而社會性恰恰很好地幫助人類作為一個物種生存下來。

如果我們只是機械地看待星空，那么它就完全不是星座世界中的生動模樣。由于人眼物理結構的限制，我們非常不善于分辨物體的遠近。因此星星們看起來才都位于一個球面上。

其實每個星座里的星星都不大可能與我們距離相同。是人眼的錯覺加上人腦的想象力，讓我們把那些毫無物理關系的星星用線段連接起來。

在社交活動中流行的“星座分析”，脫胎于88個星座中的12個黃道星座，也就是太陽運行過程中會經過的那些星座。占星學萌芽于公元前2500年希臘哲學家對宇宙和靈魂關系的追問。在那個時候，黃道上的確有12個星座。然而，地球運行時有一個叫做“歲差”的現象，自轉軸周期性擺動。其結果就是有新的星座進入黃道。現在的黃道星座實際上就不是12個，而是13個，與幾千年前相比多了一個蛇夫座。

這就是占星學與天文學密切聯系的地方―它必須隨著天文學的發展來不斷修改自己的理論。比如，在2006年，冥王星從行星降級成為矮行星，那么如何在占星中處理冥王星就成了占星學界要馬上解決的一個問題。

對于黃道星座從12個變成13個的問題，占星學家也有巧妙的解釋。他們給出的回應是：我們仍然用12個星座，因為我們的星座與天文概念里的星座不是完全對應的。占星當中所使用的星座是“均分星座”，也就是將黃道平均分成12份，而不是按照有大有小的天文星座來劃分區域的，這樣一來，就沒有第13個星座的困擾了。 太陽有無數周期，星相學依據哪一個？

流行文化中的“星座”是一種非常簡化的模型，嚴肅占星學的體系實際上要復雜得多。后者可能要將太陽、月亮和行星的位置都考慮進去。

這樣一來，要用科學方法去考察占星學的“經驗”論斷，就變得更為復雜。太陽、月亮行星與遙遠的恒星需要分開討論。問題的核心在于，這些天體是通過什么力量影響一個人的性格乃至命運的？

天文學上很難理解太陽之外的恒星能夠對地球上的生命產生什么影響―這些恒星的距離超出了直觀的理解范圍。

另一方面，太陽和月球對人類的影響的確是存在的，也有越來越多的科學證據支持這一點。比如2013年的一項生物學研究就發現，月球周期與人類的睡眠質量是存在相關性的，月圓之夜人的睡眠會受到影響。

有研究者嘗試從太陽的活動周期、地磁風暴等角度分析出生時間與個性、健康的關系，但其中缺失的鏈條還非常多。即便如這些研究者所說，太陽活動的極小期具有179年的周期，太陽黑子有11年的周期，但太陽活動還有154～158天周期、80～90年的格雷斯伯格周期、180～200年的德維里周期等，這些周期也很難與占星學中的時間點相對應。

天體（主要是太陽和月球）與人類生理確實會產生一些關系。可能在幾百萬年的進化過程中，人類的生存繁衍也與這些天體活動相協調，但是二者之間的聯系并沒有細致到如占星學所言的程度。

還有一些顯示星座關聯度的統計結果，純粹是因為并不科學的統計方式導致的。例如淘寶的“星座敗家榜”，星座排名與最近幾年大學入學新生的星座排名幾乎完全相同，可見這類榜單體現的只是各個星座在年輕群體中的人口比例而已。 科學不支持星相學，但支持我們相信星相學

人們之所以會認為“星座分析”很準并且很愿意談論“星座”，更多的是出于心理學和神經科學上的原因。

人們通常會認為一段概括而模糊的人格描述非常符合自己，這種現象叫做“巴納姆效應”。

心理學家卡爾松曾做過一個著名的“雙盲”測試。他先請占星家們根據受試者提供的信息來撰寫他們的出生天宮圖和詮釋文，然后再加入兩組其他的詮釋文，讓受試者從中挑選。

占星家們預測，受試者挑中自己的詮釋文的幾率應該高于50%，但實驗結果是1/3，剛好等于隨機挑選的概率。隨后，他又讓占星師充當被測試者，結果這些號稱具備“專業知識”的占星師們選對的幾率與普通人沒有半點不同。

這其中一個重要的原理就是，當你相信一個判斷適合描述自己的時候，就會自己尋找證據往上貼。如果某一個論斷太離譜，貼也貼不上，你就會自動忽略它，你永遠只會記住那些說中的部分。

“星座”之所以會流行，可能與人腦一個根深蒂固的特性有關。你可以回想一下，當你空閑下來發呆的時候，頭腦當中想得最多的事通常是哪方面的？大多數人考慮的都是人際關系：你在別人眼里的形象如何？別人是什么性格，他（她）那樣做是什么意思？你和他（她）以及他們之間的關系是怎樣的？

神經科學家通過實驗驗證了這一點。他們讓受試者在功能性核磁共振（FMRI）的監測之下做數學題，結果發現，哪怕在解完一道題、進入下一道題的短暫間隙里，人們也會把思維放到人際關系上。可見思考人際關系是人腦的“默認配置”，只要不執行其他任務，它就會自動轉回來。

篇9

關鍵詞：地球概論；課程；感受

一、明確對象任務

《地球概論》講述的是地球的整體，其他課程所講的是關于地球的某一圈層。《氣象學和氣候學》是研究地球的大氣圈，《地質學和地貌學》是研究地球的巖石圈，《水文學》是研究地球上的水圈，《土壤地理學》是研究陸面的土壤圈，《生物地理學》是研究地球上的生物圈。

學習一門課程，還要明確它的目的、任務。作為學科的目的、任務，要明確反映一個學科的知識的智力價值、實踐價值和教育價值，亦即通常所說的“知識”、“能力”和“情感態度價值觀”三要素。《地球概論》課的智力價值，在于使學生認識地球這顆行星所處的宇宙球境、地球與日月的關系、地球的運動及其地理意義、地球的形狀、結構和物理性質。理解天文因素給地理環境形成過程所產生的影響，為學習后繼課程奠定必要的基礎。《地球概論》課的實踐價值，主要在于使學生掌握運用量圖和一些天文儀器進行天象觀測的技能，以滿足今后從事中學地理課堂教學和課外活動的需要。《地球概論》課還有明顯的教育價值，它是兩種宇宙觀激烈角逐的領域。《地球概論》的教學，對批判唯心主義和形而上學的宇宙觀，樹立唯物主義的科學宇宙觀，起著重要作用。

二、理清知識結構

《地球概論》由兩個方面的內容構成，即地球的天文學和地球的物理學。

前者講述了地理坐標和天球坐標，地球的宇宙環境，地球的運動及其地理意義，地月的關系—日、月食和潮汐。后者講述了地球的形體、結構、物理性質和演變歷史。所有這些內容，都是關于地球整體的知識。第一章《地理坐標和天球坐標》，是對地球上點的位置和天球上天體的位置的描述，尤其是天球坐標，它被用來闡述與太陽有關的各種變化過程的。如正午太陽高度、半晝弧長的日沒時太陽時角、真太陽日長度的周年變化、太陽赤緯的變化以及二十四氣等。學好了這一章，后續課程會輕松很多。第二章《地球的宇宙環境》，教材結構是從整體到部分配置教材的。即按照恒星和星系一太陽和太陽系一月球和地月系這樣的邏輯順序組織教材的。這種配置教材的方法符合教學規律，“先見森林，后見樹木”。第三章《地球的運動》，講述了地球運動的兩種最基本形式一自轉和公轉。研究思路兩者都是大致如下：現象—證明—規律—后果，這種安排是符合認識規律的。第四章《地球運動的地理意義》，講述了兩大方面：一是四季和五帶，四季和五帶最根本的原因是地球上不同地區得到的太陽輻射量的差異，這種能量的差異可以從晝夜長短和正午太陽高度兩個主要方面來描述，要講清楚晝夜長短和太陽高度，首先要提到太陽回歸運動。課程的編排正是先提太陽的回歸運動，然后講述晝夜長短和太陽高度，最后落在四季和五帶的形成，這樣編排，層層推進，環環相扣，思路相當清楚；二是時間，時間這一塊首先講述歷日制度，然后講述計時制度，這兩者都是從地球自轉和公轉的周期派生出來的。第五章《地球和月球》只講述二個問題:日、月食和潮汐，而不是地球和月球及其相互作用所形成的繁多現象的全部，只是其中的一小部分，實際上是第二章第五節“月球和地月系”的延續。從知識結構來講，可以考慮與第二章合并。第六章《地球的結構和物理性質》，講述的的是地球的形狀、結構和演變，以及地球的主要物理性質。地質學和部門自然地理學的“序言”有時也會涉及，在結構上安排在本書的最后是合理的。

三、掌握教學方法

《地球概論》在地理專業課程中，被認為是比較難教難學的一門課程，這主要是由于它的內容-一知識特性決定的。《地球概論》教材內容，是由一些概念、規律和原理之類的理性知識構成的。具有抽象、運動、立體三個突出特點。這樣的教材內容，無論對教與學，難度都較大，它比具體的、靜止的、平面的事物和現象要難理解得多，因而成為地理專業課程中難度最大的一門課程。為此，必須針對這種教材特點，對癥下藥，搞好教學方法的設計。首先要充分運用各種直觀方法和手段，把抽象的內容形象化，平面的東西立體化，靜態的東西動態化，以使那些難于想象、抽象費解的東西具體化，培養學生形象思維，使他們形成感性認識，獲得感性知識。這是一條重要的途徑。根據《地球概論》課的教材內容，在教學過程中，應該充分運用天文掛圖、天文圖片、教學板畫、多媒體、模型和儀器，以及觀察法和實驗法等各種直觀方法和手段，這些都是至關重要的。

天文掛圖是反映各種天文現象的圖形，它的表示方法，通常都是一些以圓為主的幾何圖形。這種直觀教具可以把那些抽象的天文知識具體化，如天球、天球上的點和圈、天球坐標、地球運動、月球運動等各種天文現象，都可以用這種圖形來表示，它是《地球概論》課教學中經常應用的直觀教具，它的重要性就好象地理掛圖在地理教學中一樣，是缺之不可的。

天文圖片是反映各種天文現象的圖畫，是一些平面、靜態的圖象。它可以把那些不易想象、抽象費解的天文現象形象化，也是《地球概論》課不可缺少的直觀教具，它的重要性，猶如地理教學中的地理畫片一樣。天文圖片是各式各樣的，在教學中，以彩色的巨幅天文圖片(如北京天文館編制的天文大掛圖)價值最大。天文圖片的運用，與地理畫片(墻掛畫片)的用法相同，在此不贅述了。

教學板畫簡稱板畫或黑板畫，它的性質就象地理教學中的黑板略圖一樣，就是在教學過程中，教師把那些抽象的天文現象(或復雜的天文掛圖或圖片)，用簡易的筆畫迅速地描繪成的黑板畫。例如教師講“黃赤交角”時，一邊講天赤道和黃道的性質以及它們的區別和聯系，一邊在黑板上畫出“黃赤交角”的圖形。它具有巨大的直觀價值。黑板畫的設計和描繪是一件復雜的創造性工作。所設計和描繪的板畫要簡明、醒目、準確，并要注意板畫的表現性和說明性。

多媒體等現代化教學手段用于教學過程，對大幅度的提高教學質量有重要作用。在各種多媒體教學手段中，利用幻燈進行教學，最為簡便、經濟和易行。幻燈教學最重要的是如何根據教學目的和內容設計和制作幻燈片。天文幻燈片的設計和制 作，也是一件艱巨、細致和富于創造性的工作。教師要根據《地球概論》課的教材內容，選好主題，設計和制作一套緊密結合教材內容的幻燈片，在教學過程中進行放映，會收到明顯的效果。

電影有強大的感染力、濃厚的趣味性和顯著的直觀性，利用電影進行教學，比利用幻燈收效更大。如果把各種抽象的天文現象制成教學影片，在教學中進行放映，對使各種抽象的天文現象形象化、平面的和靜止的天文圖片立體化和活動起來，將起著重要作用，其效果之顯著是可想而知的。所以在教學中應該盡可能地放映幾次電影。

天文模型是模仿原型制成的，它不受各種天體巨大性的限制，可以根據需要加以縮成活動的，如把“交食原理”的平面圖制成活動模型，就可以把月地運動規律、黃白交角、交食條件、食季、交食次數和交食周期等復雜、抽象的天文現象形象化、立體化和活動起來，它的直觀價值比天文圖片要大得多。在《地球概論》教學中，如果把一些天文現象制成模型(主要是一些儀器模型)，教學效果將會顯著增加。

在《地球概論》教學中，還要運用一些儀器，主要是一些天文儀器，如天球儀、天球坐標儀、三球儀、天文望遠鏡等等。有些天文現象還必須通過觀察才能認識得到，例如星座的觀察、太陽黑子的觀察、月面構造的觀察、月相的觀察等等。

參考文獻:

[1]金祖孟,陳自悟. 地球概論. 北京：高等教育出版社， 2010

篇10

關鍵詞：GPS；GIS；RS；工程測量；應用

一、“3S”技術的概念

“3S”技術是GPS、GIS、RS三門測繪學科的統稱，分別指的是全球衛星定位系統、地理信息系統和遙感。GPS獲得的精確位置信息可以幫助遙感影像和航攝像片的幾何校正和鑲嵌，GPS和RS技術為GIS空間數據的實時動態更新提供了重要手段，而GIS的應用也提高了RS的數據提取和分析能力。“3S”技術的集成為工程測量提供了全新的測量手段、思維工具以及描述語言，將三種技術進行有效整合，揚長避短。

二、GPS技術

（一）GPS衛星定位系統的發展概況

從1957年第一顆人造地球衛星發射成功開始，人類在空間科學這一領域取得了很多重大突破。得益于其高精度、高效率、多功能、全天候、應用廣泛、易于操作等特點，GPS定位技術在測繪學、導航、遙感、土地資源管理、軍事及氣象等諸多領域得到了廣泛應用，如今，GPS已成為測繪領域中一種極為重要的測量定位方法。近年隨著RTK技術功能的不斷完善，其在工程放樣中得到了廣泛應用，大大降低了放樣的計算工作量和外業觀測強度，提高了作業效率。

（二）GPS技術在工程測量中的新應用

1、線路勘測及隧道貫通測量

線路的勘察測設、管線量測以及隧道貫通測量等都是公路、鐵路、水利、電力、通信等工程建設中的重要環節，由于這類帶狀地形的控制網往往以狹長形式布設，又常常穿過山區、樹林，通視條件受山林、高差起伏較大等情況所限，傳統控制測量作業模式建立控制網，無論是前期的網形設計、選點、埋石，還是后期的施測都會遇到很多問題，控制測量的精度也難以達到要求。即便克服重重困難達到了要求，其耗費的成本也會很高。同時，傳統測量方法作業時間較長，直接影響了工程建設的工期。從GPS技術引入該領域以來，其測量效率及測量精度得到了極大提高。例如，我公司張呼鐵路一分部的東土村隧道，全長為4.56km，且地形條件復雜，所以隧道洞外平面控制測量采用GPS進行測量。按照《高速鐵路工程測量規范》（TB 10601-2009）的要求，當隧道長度在4～6km之間時，按照二等GPS測量的要求進行控制網的設計。該隧道是利用復測成果穩定的CPI和CPII控制點與加密控制點，在隧道進出口組成大地四邊形或三角形。隧道洞外控制網的布設形式如下：

（1）隧道進口控制點布設

東土村隧道進口共設置平面控制點3個（加密點2個，CPI點1個）分別為JM5101、JM5102、CPI6023；高程控制點4個（加密點3個，CPI點1個）分別為JM5101、JM5102、JM5103、CPI6023，具體詳見圖1。

（2）隧道出口控制點布設

東土村隧道出口共設置平面控制點3個（加密點3個）分別為JM5107、JM5109、JM5110；高程控制點3個（加密點3個）分別為JM5108、JM5109、JM5110，具體詳見圖2。

（3）洞外控制測量橫向貫通誤差估算

在GPS控制測量前，應按下式估算測量設計的驗前橫向貫通中誤差 式中后兩項可由式計算得到洞外定向誤差

L―相向開挖隧道計算設計長度，考慮到洞外GPS控制點位布設離洞口有一定距離的因素，取隧道線路長度加1km。

mJ、mC―進、出口 GPS控制點的 Y坐標誤差，根據復測成果分析CPI控制點Y坐標誤差均小于10mm，所以Y坐標誤差均取10mm。

LJ、LC―進、出口GPS控制點至貫通點的長度；貫通面擬選在隧道中點。

mαJ、mαc―進、出口 GPS聯系邊的方位中誤差；

θ、φ―進、出口控制點至貫通點連線與貫通點線路切線的夾角。

―GPS測量定向聯系邊方向中誤差（″），二等GPS規范要求取1.3″限差，ρ=206265″

則由上述計算式可得：

洞外橫向貫通誤差的限差為40mm，顯然28.5mm

2、CORS系統

連續運行衛星定位服務系統（Continuous Operational Reference System）簡稱CORS，是現代GPS技術發展的熱門。CORS系統是一種集衛星定位技術、數字通訊技術、計算機網絡技術多學科融合的測量新技術。CORS系統在城市工程測量中有很好的應用及發展前景，它可以提高速度與效率，降低勞動強度和成本，省去測量標志保護和修復的費用，節省各項測繪工程和實施過程中45%的控制費用。

CORS系統在城市工程測量應用中的優勢主要體現在以下幾個方面：

（1）CORS系統能夠實現全天候不間斷地工作，且用戶無需架設基站，只需準備終端，即GPS-RTK接收機即可進行實時的快速定位。

（2）覆蓋范圍廣，CORS系統覆蓋的半徑為30km，遠大于常規RTK基站幾公里的工作半徑。且使用CORS系統時無需考慮差分和差分站的質量，使用起來更加方便靈活。

（3）精度可靠，在CORS系統的覆蓋半徑內，數據的精度大致均勻，不會存在因支站引起的起算數據精度低的影響，且沒有誤差累積。

CORS系統將網絡化概念引入到了大地測量應用中，該系統的建立不僅為測繪行業帶來了深刻的變革，也將為現代網絡社會中的空間信息服務帶來新的思維和模式，該系統使得測區內每個用戶都能實時獲得厘米級的精度，這種全新的RTK定位方法從根本上提高了作業效率和質量，對于用戶來說，它不再要求建立臨時參考基站，從而節省了時間，最大限度地提高了作業效率，節約了成本。

近幾年，國內不同行業已經陸續簡歷了一些專業性衛星定位運行網絡和站點，同時在一大批城市、省區以及企業、行業還在籌劃建立相應的運行網絡系統，一個連續的運行參考站網絡系統項目正在籌建中。我國第一個連續性的運行參考站系統由深圳市建立（SZ-CORS），已實現全面地投入測量應用。我國的部分省市也初步建成或正在建立類似CORS系統，例如廣東、浙江、北京、福建、上海、成都、武漢、重慶和哈爾濱等。

我公司近幾年的業務發展范疇也正從常規的公路、鐵路項目擴展到市政、軌道交通等項目，隨著CORS系統的發展完善及應用的普及，相信不久的將來，CORS系統會在市政項目建設中發揮巨大的作用。其不需架設參考站、真正實現單機作業的特點，也會為項目施工建設控制成本、提高效率、節約費用。

（三）GPS在工程測量中的應用展望

1、應用中存在的問題與對策

雖然GPS發展到今天，各項技術已日趨完善，定位的精度與可靠性也在不斷地提高，但在實際應用中仍存在許多問題。

（1）在峽谷、樹木茂密的低區，可見衛星數受到限制，影響了GPS系統定位的精確性，有時甚至需要選擇適宜的時間進行觀測。

（2）強發射物體對信號的折射，會導致信號的非直線傳播，多路徑效應的改正一直是GPS數據處理的一大難題。

（3）太陽黑子等太陽或月亮的活動對精密定位測量存在一定誤差，如果做高等級GPS靜態控制測量時遇到太陽黑子，數據處理后的成果很可能會超限。

（4）和大多電子設備一樣，GPS接收機，尤其是液晶顯示屏和電池在極低或極高的溫度下使用都會受影響。

所以說，GPS技術的應用發展既受GPS系統本身及開發的制約，也受使用單位技術條件的支持。為此，要全面推進GPS在工程測量領域的應用，還應重視下述問題：

①重視應用理論與技術研究，尋求新的數據處理方法，開發新的實用軟件。

②采取切實可行的措施進行技術和設備創新，如采用可同時接收美國GPS系統、俄羅斯GLONASS系統和歐盟Galileo系統信號的接收機，改善GPS系統的有效性、完整性和定位精度，從而保證在有障礙環境中的定位精度。

③建立獨立的衛星導航定位系統（中國北斗系統），完全擺脫對美國GPS系統的依賴，這在國防軍事領域有著重要的意義。

2、應用前景

隨著GPS技術的進一步發展與完善，能夠一次性確定三維坐標的高速度、高效率、高精度的GPS技術正在逐漸取代長期使用的以測角、測距、測水準為主體的常規工程測量技術。相信不久的將來，GPS應用于變形監測系統、大跨度斜拉橋自振特性監測系統，甚至GPS水上打樁定位系統都會日益普及，它們最大的優勢是不受通視條件和雨、霧等自然條件的影響，運行穩定、操作簡單、提高效率，且基本可以實現全天候工作。

三、GIS技術

（一）GIS的定義

GIS即地理信息系統，主要涉及地理學、測量學、制圖學、攝影測量與遙感、計算機科學。特別是計算機制圖、數據庫管理、遙感和地理學構成了GIS的理論和技術基礎。在計算機軟硬件及網絡支持下，GIS系統對有關地理空間數據進行輸入、存儲、檢索、更新、顯示、制圖、綜合分析和應用，實時提高多種時間空間的地理信息，并以多種形式輸出圖形產品或數據，為工程建設研究和方案決策服務。目前，GIS已經廣泛應用于工程測量、城市規劃、土地資源管理、林業、水利、氣象等諸多領域。

（二）GIS在工程測量中的應用

近年來，利用GIS具有的對大量信息的采集、處理、分析與統計功能，將其廣泛應用于區域規劃、資源管理、環境治理和輔助決策等。以交通工程為例，其應用前景主要包括：對各種與交通工程有關的幾何和屬性數據進行采集，利用GIS強大的數據處理和分析功能，為交通工程方案的選擇、工程的設計和施工過程中的動態管理服務。利用GIS緩沖區分析功能和對數據動態的統計功能，可以為交通工程的征地拆遷統計工作服務。總之，將GIS用于交通建設可以保持各種數據的統一、規范，實現動態管理，便于提高交通工程的效率。

四、RS技術

（一）RS的定義

遙感泛指通過非接觸傳感器遙測物體的幾何與物理特征的技術。應用遙感技術對地面物體進行探測，是以地物波普特性為基礎進行的。地物波普特性是指地面物體具有的輻射、吸收、反射和透射一定波長范圍電磁波的特性。通過對遙感圖像的解譯，可獲取三方面的信息：目標地物的大小、形狀及空間分布特點，目標地物的屬性特點，目標地物的變化動態特點。根據影像特征的差異可以識別和區分不同的地物，從中提取地物的幾何或物理信息并加以數據分析，可對地物的性質、類型或狀況進行實時動態監測。

（二）RS在工程測量中的應用

隨著空間技術的飛速發展，遙感圖像宏觀、直觀、逼真、豐富的信息為工程設計、工程可行性研究、路線工程地質條件評價和工程初步設計提供了有利條件。遙感技術猶如軍事領域的“數字沙盤”，將野外現場搬到室內進行分析研究，不但能提高工程的設計質量，而且能夠加快勘測設計速度，減少勘測費用，節約設計成本。特別是在調研階段，RS以其數據的實時性、準確性和全面性為選擇最佳設計方案提供了巨大的便利，大大節約了時間，節省工程勘探費用，還能幫助設計人員了解沿線建筑材料的分布、儲量、運距等情況，為施工創造良好的便利條件。

近幾年來，隨著無人機的廣泛應用，使得RS平臺投入生產應用的成本大大降低。以內蒙古省道203線AA-4標為例，如對全線16.5km施工便道臨時征地的草場面積進行確認，若直接根據線路長度對草場面積進行估算，則所得數據不夠準確；若使用GPS采集便道兩側點位，后經內業將采集的點展繪在CAD上最終求得其面積，所得數據雖然準確，但會耗費大量人力物力以及時間；若以無人機為平臺，獲取帶狀影像，再經ArcGIS、CAD等內業處理軟件將柵格數據矢量化，描繪出便道的邊界并計算其面積，從外業獲取影像數據到內業處理及分析，不到一天的時間即可完成，既可保證數據的準確性，又大大節省了時間和人力，提高了效率。

五、測繪“3S”技術的集成

測繪“3S”技術的集成，顧名思義，是針對三種技術的一個功能集成的集合體。具體來說就是用GPS獲取精準位置，用RS獲取或更新空間數據，用GIS分析與表現。利用 GPS 技術的空間定位功能和 RS 技術的區域信息提供功能，以及 GIS 技術的空間分析功能，來有效獲取信息并對信息進行綜合集成，最終為工程決策提供有效依據。如今，“3S”技術已經應用于諸如工程建設、城市規劃、土地資源管理、漁業以及環境保護等多個領域之中。可以預見，“3S”技術集成將會在城市和工程建設領域發揮更大的作用，將為“數字中國”、“數字城市”、“數字工程”、“數字工業”等提供重要的技術支撐。

六、結語

現代工程測量的發展趨勢，主要為測量工作的內、外業一體化，數據的獲取、處理自動化，測量成果的可視化，測量過程控制的智能化以及測量信息管理的高效化。測量技術的特點主要向快速、動態以及實時的方向發展。同時，國民經濟的快速發展，也對工程測量提出了新的要求。“3S”技術與通迅技術、計算機技術的有效結合，將從根本上改變傳統測繪學科的內涵。

參考文獻：

[1]龐贊.工程測量新技術展望[J].城市建設理論研究，2014.

[2]邱中軍.探討現代工程測量新技術的應用[J].信息系統工程，2013.