Physics Of The Environment pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Andy W. Brinkman

出品人:

页数:228

译者:

出版时间:2008-7

价格:$ 108.00

装帧:

isbn号码:9781848161795

丛书系列:

图书标签:

环境物理
物理学
环境科学
地球物理
大气科学
气候变化
生态物理
可持续发展
环境建模
能源

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具体描述

Most books on environmental science focus on ecological or biological aspects of environmental conservation, often with a polemic agenda. The physics, if covered at all, is generally superficial. Using pertinent examples from the environment and the ways in which people interact with it, Physics of the Environment sets out to provide a cogent account of the underlying physical laws with a lucidity and rigor appropriate to an undergraduate course in the subject. Students will gain an understanding of the physical concepts that govern the world as well as an appreciation of the technologies of power generation and transport, and the impact these have on the environment.

Contents:Structure and Dynamics of the Atmosphere; The Global Climate; Solar Ultraviolet Radiation and Life; Heat Transfer Processes; Generation of Power from Fossil Fuels; Nuclear Power Generation; Renewable Energy; Transportation; Transport and Dispersal of Pollutants in the Environment; Stewarding the Environment.

《星际航行与异星生态：深空探索的物理学基础》作者：艾萨克·冯·霍夫曼出版社：天穹之眼出版公司出版日期： 2077年10月页数： 852页 ISBN： 978-3-14159-265-3 --- 导言：跨越光年的挑战人类文明的足迹正以前所未有的速度向外扩张。在成功殖民火星并建立月球基地之后，下一阶段的宏伟目标指向了遥远的恒星系统。然而，从地球到最近的半人马座阿尔法星的距离，即使以光速衡量，也需要数年的旅程。本书并非关注于工程学细节，而是深入探讨驱动这些宏伟星际航行背后的基础物理学原理，以及在未知的异星环境中维持生命和科学考察所需的能量、物质与环境适应性。《星际航行与异星生态》是为深空任务的物理学家、天体生物学家、以及所有对宇宙尺度的工程学与生命适应性深感兴趣的读者量身定制的权威著作。本书摒弃了对传统电磁推进或化学燃料的讨论，转而聚焦于下一代技术，如曲速场理论的实际限制、高能粒子束驱动、以及在极低物质密度环境下对航行器内部系统的维护。第一部分：超光速旅行的物理藩篱与可能路径本部分详细审视了爱因斯坦的相对论框架内，实现有效星际旅行所必须克服的物理障碍，并探讨了当前理论物理学界最前沿的突破方向。第一章：时空几何与有效旅行时间本章首先回顾了狭义和广义相对论对“旅行时间”的定义。重点分析了“时间膨胀”效应在涉及多代飞船任务中的社会和生理影响。随后，引入了对“阿库别瑞度规”的深入剖析，但与纯粹的数学探讨不同，本章侧重于实现负能量密度所需的奇异物质（Exotic Matter）的量子场论性质。我们探讨了如何通过操纵卡西米尔效应的边界条件来模拟或产生所需的时空扭曲，即如何将理论上的“负能量”转化为可控的、宏观尺度的物理力场。第二章：高能粒子束推进系统与物质损耗对于次光速的星际任务，高效的推进系统是关键。本章详尽分析了基于反物质湮灭或高强度激光阵列驱动的粒子束推进系统的能量转换效率极限。其中包含了对等离子体稳定性和辐射屏蔽的深入讨论。特别是，对高速航行中与星际介质（ISM）碰撞产生的前端烧蚀效应进行了详细建模，这涉及到了宇宙射线、微小尘埃颗粒在高相对论速度下的能量转化率，以及如何设计能够主动偏转或吸收这些撞击的磁性或等离子体护盾。第三章：引力助推与多体系统优化本章超越了简单的行星引力弹弓概念，进入了对复杂星团内部引力场的精确计算与利用。我们探讨了如何通过预测性算法，利用数以万计的恒星和暗物质晕的引力梯度，来规划一条能量消耗最小化的“引力轨道走廊”。这需要解决N体问题的实时、高精度数值模拟，并结合了量子计算在路径优化中的应用。第二部分：异星环境的物理表征与生命支持成功的星际探索不仅在于抵达，更在于理解和适应目标星球的环境。本部分专注于目标行星大气、磁场、辐射环境以及地质活动的物理分析。第四章：系外行星磁场的生成与稳定性一个强大的磁场是保护地表生命免受恒星耀斑和银河宇宙射线侵害的关键。本章详细阐述了“发电机理论”在极端条件下的变体。我们分析了具有“冰盖海洋”或“固态地核”的行星如何通过对流和科里奥利力维持其磁场。重点讨论了如何利用遥感技术（如偏振光谱法）来量化一个系外行星磁场的强度、拓扑结构及其对大气逃逸的抑制作用。第五章：高压与低温下的物质相变物理学许多潜在的宜居行星（或卫星）的环境条件与地球截然不同，例如木卫二或土卫六。本章探讨了在超高压（如数百万帕斯卡）和极低温度（接近绝对零度）下，常见物质（水、甲烷、氮气）的相图和晶体结构。书中包含了用于预测这些极端条件下流体力学行为的密度泛函理论（DFT）的应用案例，这对于设计深海探测器或低温钻探设备至关重要。第六章：辐射环境下的生物分子稳定度模型生命依赖于复杂的有机分子，而这些分子在强辐射环境下极易受损。本章侧重于高能粒子（如伽马射线和高Z粒子）穿透目标行星大气层后，与生物大分子（DNA、蛋白质）相互作用的物理机制。我们建立了“辐射剂量等效模型”，该模型考虑了行星的有效磁屏蔽、大气成分（如富含惰性气体的稀薄大气）以及地表物质的放射性背景，从而为建立异星生物圈的物理防护标准提供科学依据。第三部分：能源采集与系统自持的极限物理学远征任务要求能源系统必须具有极高的能量密度和冗余度。本书的最后一部分探讨了用于深空生存和科学考察的能源解决方案。第七章：微型化与高效率的核能系统对于长达数十年甚至数百年的任务，化学燃料是不可行的。本章深入探讨了下一代放射性同位素热电发生器（RTG）的改进，重点关注于通过新型纳米结构材料（如硅锗合金或高温超导体）提高热电转换效率，并讨论了如何安全地处理和屏蔽高放射性物质。此外，还对微型化聚变反应堆的等离子体约束技术进行了回顾，特别强调了磁镜限制器在小尺度反应堆中的适用性研究。第八章：地质热能与系外行星的“热采集” 在缺乏合适的光照条件（例如围绕红矮星运行的行星，或在行星内部）时，地质热能成为主要的备用电源。本章分析了行星构造活动与地幔对流速率的关系，并提出了一种创新的“热梯度汲取技术”。该技术通过在行星地壳的不同深度部署具备超导特性的热电探针，利用行星内部固有的温度梯度直接转化为电能，从而实现对行星地热能的持续、非侵入式利用。第九章：信息传输与量子纠缠通信的物理极限远距离通信面临巨大的信号衰减和延迟问题。本章从基础量子力学出发，评估了基于量子纠缠对的瞬时信息传输（尽管其带宽和可靠性仍存在争议）的物理可行性。重点分析了在跨越光年距离的通信中，如何维持纠缠态的相干性，以及克服星际背景噪声对信息提取率的影响。书中提供了用于评估未来量子通信网络稳定性的物理参数模型。 --- 总结与展望《星际航行与异星生态》旨在提供一个全面且深入的物理框架，用以指导人类对太阳系边缘乃至更远宇宙的探索。本书的重点始终在于那些不可或缺的物理学基础，它们是任何成功的深空任务的基石，而非空中楼阁般的工程幻想。本书中的每一个章节都基于经过严格验证的物理定律，并试图将其应用到迄今为止人类尚未实际触及的极端环境。理解这些物理极限，是人类真正成为跨恒星物种的前提。