修改引力宇宙学下的大尺度结构非线性演化

主要研究了修改引力论在非线性尺度上的表现。现在已经存在很多修改引力论的模型,如f（R）,DGP,Mond等,但是在工作中并没有使用别人已经提出的修改引力论方法,因为首先不可能去对所有的修改引力论模型都进行研究;其次重点研究的是修改引力对于宇宙中的物质分布在非线性尺度上的影响,而各种修改引力论对于物质聚集的影响是相似的,都可以通过一个参数表达出来。因此笔者提出一种修改引力论的方法,引进了一个简单参数ζ。这个参数ζ定义为G_eff/G/-φ/Ψ,这里G_eff是有效牛顿常数,G是牛顿常数,φ和Ψ则是时空度规的标量扰动方程中的两个势。这个ζ参数在广义相对论的基础上修改了物质粒子受到的加速度,加大或者减小这个参数会相应地改变物质粒子的加速度,进而会加快或者减慢大尺度结构的形成。这种对大尺度结构在线性尺度上的影响可以通过理论计算得到,但是大尺度结构的非线性增长无法通过理论计算得出,现在只有借助已经发展得比较成熟的数值模拟方法来研究这个问题。该文修改了现在已经比较成熟的数值模拟程序GADGET-2,加入了ζ参数。在进行数值模拟之前,首先检验了数值模拟的质量分辨率、模拟尺度,以及初始红移对最终物质功率谱的影响,并且证实修改后的GADGET-2程序是正确的。设定不同ζ参数的值,ζ=0.8,0.9,1.0,1.1,1.2,1.5,这里ζ=1.0对应标准宇宙学,然后对每个ζ值运行了一组数值模拟。为了减少数值效应对最终结果的影响,并且突出显示修改引力论在非线性尺度上的表现,没有简单直接地使用不同ζ值物质功率谱来做比较,而是精巧地设置不同ζ值的输出红移,使不同ζ值在其对应的输出红移处有相同的线性功率谱,并且最终使用了ξ=ζ≠1.0/ζ=1.0这个比值参数来研究修改引力论在非线性尺度上的表现。通过宇宙学尺度上的数值模拟和高精度的小波物质功率谱方法,我们研究了ζ参数对物质在非线性尺度上增长的影响。通过ξ这个参数,在线性功率谱相同的时候,比较了不同ζ参数的功率谱在非线性尺度上相对于标准宇宙学模型的偏离。得到重大的发现:大尺度结构在非线性上的增长并不是想象的那样,较大的ζ参数加大了物质粒子的加速度,进而在线性和非线性尺度上都加快了结构形成,反而是在线性功率谱相同的时候,较大值的ζ给出了较小的非线性功率谱。这个发现也证明HKLM假定的不正确,从而证明基于这个假定的功率谱拟合公式（PD96,Smith2003）不适用于修改引力论,直接将这些功率谱拟合公式推广到修改引力论是不正确的。基于这个ζ参数的修改引力论模型,利用一系列的数值模拟的结果,为修改引力论提出了一个新的拟合公式。这个新的拟合公式不是对现有的这些拟合公式做推广,而是借助于标准宇宙学下的非线性功率谱,通过几个简单的参数就可以得到对应不同ζ值的非线性功率谱,而且其精度保证在5%以内。利用这套数值模拟的结果,我们进而研究ζ修改引力论下的本动速度场的功率谱、暗晕的质量方程,以及暗晕的性质。这些工作为我们从观测上区分修改引力论和广义相对论提供了理论指导。     

宇宙画廊

长蛇星系团 图片来自NASAAPOD,http：／／apod．nasa．gov／apod／mage／1205／20120330AC0106042L9-81au960：jpg 恒星组成的系统叫作星系,星系也会组成更大的系统,比如位于长蛇座天区的附近,就有一个著名的星系团——长蛇星系团。它就好像一个西瓜,星系是其中的西瓜籽,稀薄的星系际物质和星际气体好比西瓜瓤。不过,星系团并不是静止的,星系之间虽然因为引力作用聚集在一起,但仍然保持快速运行,它们的周围还聚集着众多的暗物质。     

第二十四周太阳活动正逐步增强

太阳是太阳系的中心天体,是距离地球最近的恒星。它给地球带来光和热,它与人类的命运息息相关。经过几百年的研究,天文学家发现,太阳并不是一颗简单发光发热的宁静恒星,它上面经常发生常人不可理解的现象和过程。太阳光球表面的暗黑斑块——黑子,是太阳活动的标志之一。它的数量随时间变化有约11年的周期。太阳上有多种活动现象,太阳大气活动区中能量释放的过程——太阳耀斑,太阳日冕物质由太阳向外部行星际空间抛射的活动过程——日冕物质抛射,等等。总之,太阳活动丰富多样。尤其是随着科学技术的发展,太阳对航空航天以及通讯等现代科技活动的影响更加显著,这进一步增加了天文学家对太阳的研究动力。那么近几年来太阳活动情况又如何呢？     

城镇化应遵循四大原则

今天的主题是城镇化与城乡协调发展,我谈谈我的几个观点。第一个观点,我认为中国的城镇化已经是不可逆的一个形势,但从历史学和地理学的角度来看,其实质是空间结构再安排、物质环境再构建、社会关系再建构和空间关系再调整的过程。这个过程是非常复杂的、长期的,保证这一过程的良性发展是许多学科集成研究才能回答的问题。现在中央提出城镇化,许多人都大胆建言,我觉得为了促进城镇化的健康发     

双能CT能谱误差传递分析

双能CT技术可以重建物质的原子序数和电子密度信息,是一种有效的物质辨别技术。进行X射线能谱估计是双能重建的前提,能谱估计的准确性直接影响双能重建结果。但是,目前还没有学者对能谱估计的误差如何影响双能图像质量进行系统的研究。本文从双效应分解双能重建出发,量化分析能谱估计误差对双能重建结果的影响并给出误差传递的理论计算方法,论证影响双能图像准确重建的关键因素,同时由此定义适用于双能成像分析的能谱误差和针对双能成像的等效能谱概念。初步实验结果验证了这些理论的有效性。     

基于地理事物关系图的高中地理教学——以“岩石圈的物质循环”为例

正一、问题的提出在地理事物和现象中,有许多是学生不易观察到的,教师在教学过程中如果仅仅使用文字语言的形式往往难以起到清晰传递地理知识的作用,尤其是一些地理事物相互关系的知识,单纯的文字表达往往难以描述得十分清晰,学生理解起来比较困难。地理事物关系图则可以通过文字、图框、线条和箭头来简明、概括地表现出地理事物的相互关系,有利于地理教学。教师如何有效引导学生学习地理事物关系图是至关重要的。通常教师将事先整理绘制好的地理事物关系图呈现给学生并加以讲解或是课堂上边讲解边绘制,这     

再议绿洲－沙漠过渡带——以策勒绿洲－沙漠过渡带为例

 被长期质疑的绿洲－荒漠过渡带在不断观测和丰富积累的基础上让我们有了一个完整的认识。以策勒绿洲为例对其进行剖析,作为绿洲－荒漠过渡带的一种典型类型,绿洲－沙漠过渡带可以界定为自绿洲边缘（人工防护体系或天然稀疏灌木林边界）到植被盖度为20%～25%的固定－半固定沙地为外缘边界（绿洲与流动沙漠之间）的荒漠地带。过渡带的内缘边界为绿洲外缘的人工防护体系,包括防风阻沙林带或天然稀疏灌木林。过渡带形成是因为从绿洲到外部荒漠存在水热环境因子的梯度变化,导致植被、土壤、地貌等综合景观展现出过渡特征,其组成与结构模式为：由绿洲向沙漠方向,稀疏灌木林（或边缘防护林体系）地－缓起伏灌草沉沙地－起伏灌丛沙堆和高起伏灌丛沙堆地。过渡带是乡土动植物重要的保留与保护地,是绿洲与沙漠间能流物流输送交换的缓冲带、绿洲的天然生态屏障,对地貌、土壤以及植被具有保护功能,且具有重要的固碳作用。     

新疆策勒绿洲-沙漠过渡带花花柴(Karelinia caspica)沙堆的形态特征

通过野外调查花花柴(Karelinia caspica)植株及其沙堆形态指标,应用统计学原理和方法,分析了绿洲-沙漠过渡带花花柴沙堆的形态特征及沙堆与植株形态间的关系,初步估算了花花柴植株可固定的沙量.结果表明:(1)花花柴沙堆形态依据其发育时期的不同主要分为早期的盾形沙堆和较稳定时期的半球形沙堆.盾形沙堆的长度与宽度、底面积与高度间均呈直线线性相关,半球形沙堆则呈二次线性相关.盾形沙堆在向半球形沙堆发育的过程中,沙堆长度缩短,但是其高度、宽度以及体积仍随着植物的生长而不断地增长.(2)沙堆的发育与植株的形态有显著的相关关系.早期发育的盾形沙堆长度约为植株长度的2倍,体积为植株体积的1.5倍,半球状沙堆的长度和体积均约为植株的0.5倍左右.(3)通过估算,在策勒绿洲-沙漠过渡带上,花花柴草丛沙堆体积可达约50 000m3·kmm-2,表明花花柴沙堆截留了绿洲外围大量的流沙,是绿洲的重要屏障.     

Mass balance and near-surface ice temperature structure of Baishui Glacier No.1 in Mt. Yulong

The accumulation and ablation of a glacier directly reflect its mass income and wastage, and ice temperature indicates glacier＇s climatic and dynamic conditions. Glaciological studies at Baishui Glacier No.1 in Mt. Yulong are important for estimating recent changes of the cryosphere in Hengduan Mountains. Increased glacier ablation and higher ice temperatures can cause the incidents of icefall. Therefore, it is important to conduct the study of glacier mass balance and ice temperature, but there are few studies in relation to glacier＇s mass balance and active-layer temperature in China＇s monsoonal temperate glacier region. Based on the field observations of mass balance and glacier temperature at Baishui Glacier No.1, its accumulation, ablation, net balance and near-surface ice temperature structure were analyzed and studied in this paper. Results showed that the accumulation period was ranged from October to the following mid-May, and the ablation period occurred from mid-May to October, suggesting that the ablation period of temperate glacier began about 15 days earlier than that of continental glaciers, while the accumulation period began about 15 days later. The glacier ablation rate was 6.47 cm d 1 at an elevation of 4600 m between June 23 and August 30, and it was 7.4 cm d 1 at 4800 m between June 26 and July 11 in 1982, moreover, they respectively increased to 9.2 cm d 1 and 10.8 cm d 1 in the corresponding period and altitude in 2009, indicating that glacier ablation has greatly intensified in the past years. The temperature of the main glacier body was close to melting point in summer, and it dropped from the glacier surface and reached a minimum value at a depth of 4-6 m in the ablation zone. The temperature then rose to around melting point with the depth increment. In winter, the ice temperature rose gradually with the increasing depth, and close to melting point at the depth of 10 m. Compared with the data from 1982, the glacier temperature has risen in the ablation zone in recent decades.