一个会讲故事的老师，用Right 和Why 带领我们的好奇心走上太空，观察地球。–写给赵丰。
赵丰老师在NASA工作多年，现在国立中央大学担任地空学院院长。每年他都被邀请到中科院研究生院开一门叫《卫星看地球》的课程，报的人很多，而且他每年都被评为最受欢迎的老师。我有幸去听过，他知识渊博，善于思考，善于启发，幽默风趣，敬业非常（有一次喉咙痛得讲不出话就打字和我们交流），他是我见过的最好的老师。此时此刻，嫦娥一号正奔向月球，看直播激动ing，我把他上课提到的一些非常有意思的问题贴上来，来纪念这个伟大的时刻。问题看不懂没关系，重要的是我们要学会思考，学会提问。
1 你看照片，是真是假？
2 为什么是假的？ 太圆了；颜色不对；背景不像；
3 地球为什么是圆的？ 高处总会被吸下去。
4 地球的扁率为什么是1/300？ 离心力/重力
5 为什么重力9.8m/s2？ 万有引力公式计算的。 GMm/r2=mg
6 r怎么求？ 现代人用卫星。古人怎么求？ 利用相似原理，测量竹竿在地面的投影和两点的距离来估计地球半径，精度有90%多。
7 G怎么求？ 卡文迪许实验。
8 M怎么求？ 利用g G r求。
9 g怎么求？ 伽利略自由落体运动；斜面运动；摆。
10 如果离心力=万有引力，是不是可以绕地球旋转了？Right? yes.
11 旋转的时间，速度？ t=90-100s，v=7-8km/s（20倍音速），一天绕地球10多圈。
12 多大的速度离开地球？ 约11km/s
13 不同的发射速度，不同的运动，抛物线 双曲线 椭圆， Right？ yes，椭圆说明能量不足以摆脱引力，双曲线有一条渐近线，说明力量太大，跑掉了（至今有3个卫星跑掉了）；抛物线说明被吸引回来了。
14 为什么在1958年成立NASA？ 苏联1957年发射成功
15 火箭的原理是什么？ 动量守恒。
16 为什么在赤道发射？ 省力。
17 为什么在海边发射？ 安全
18 绕地球一圈的速度？ 大约4万km，8万里。（坐地日行八万里）
19 LEO MEO GEO到底是什么？低轨，高轨和同步卫星
20 为什么要同步？ 观察一个地方，通讯传输。
21 同步卫星的高度？ 6个地球半径。同步卫星的纬度？ 于赤道平行，零度倾斜角。
22 发射同步卫星的难度很大？ 难度超过发射卫星到月球，月球距离地球60个半径，只要能量足够，就可以。但是从高纬度地区发射到赤道面，需要在空间作很大的方向调整和动力推动。
23 LEO的高度？ 1个地球半径。周期90m，一个半小时。
24 MEO的高度？ 4个地球半径 周期12hour
25 GPS算什么？ MEO，大概2，2000km
26 极地卫星有什么用？ 每个地方都能看到，有周期重复。可以对某一些地区观察变化。
27 非极地卫星有些地方看不到，Right? yes。称为polar holes.
28 气象卫星通常是什么类型？ GEO or polar LEO. 太高分辨率低，LEO更清晰。
29 那为什么不能太低？ 怕掉下来成为流星
30 多高才行？ 高于400km
31 卫星bus，Do you know? 需要动力、温度控制、主板电脑、通讯和数据传输；
32 卫星为什么不像电影那样可以随意对一个地方观测？ 因为轨道固定，只能微调，微调也需要燃料；卫星的死亡通常是因为缺少燃料。燃料通常有核能，太阳能。火星之外的行星看太阳就像地球看星星，光芒很微弱，无法用太阳能。
33 用核能危险吗？ 危险肯定存在，但是危害却不大。不能只定性分析，还要定量分析。
34 太阳系的控制范围有多大？ 如果太阳系的宇宙射线（太阳风）强度=宇宙射线强度，就可以不用考虑太阳的影响了，也就是太阳系以外的范围。
35 距离地球的很近的水星和火星，卫星能登陆吗？水星距离太阳太近了，在水星上看太阳，太阳比我们看到的不知道大几倍，温度很高。曾经有卫星登陆水星，但几个小时后就蒸发了，猜测是被太阳烤坏了。水星距离地球150Mkm，如果飞行器速度10km/s，大概需要170多天，几乎半年。
36 如果要飞往距离更远的行星，该怎么办？利用重力来加速飞行。gravity assist
37 加速之后怎么让他减速，减速也需要很多能量？ right，利用大气层作减速运动，先作椭圆运动，然后每次靠近行星的时候利用喷气，让他进入大气层一点，使椭圆越来越小，最后就能围绕行星运动了。这叫aerobraking 利用空气刹车。
38 SOFAR是什么意思？ 在水下几百米，因为压力和温度的综合影响，声波在那一层的速度最快，传播的最远，甚至可以传到几千公里外的地方，人们很难相信它能穿这么远，于是就给他取了个名字叫做SOFAR，英文就是这么远的意思
39 微波为什么能煮鸡蛋？ 微波煮的其实是水分，因为当微波的频率和水-水之间的氢键相同时，他们产生共振现象，振动的越来越快，动的越快就越热，因此微波能用来加热含水物质，而没有水的物质在微波照射下是没有作用的。
40 光波的波长大约多少？ 380-760nm，和细胞核的大小差不多。
41 为什么可见光这么丰富？ 因为太阳表面温度6000k，这个温度适合产生可见光波段，因此太阳光的能量大多数集中在可见光波段，如果温度再高一点，辐射的波长就更短。2是大气不吸收可见光。
42 任何东西都在发光吗？ 只要不是绝对零度的物体，都在辐射。温度越高，辐射的能量越多（和温度的4次成正比），辐射的波长越短。
43 大气不吸收那些波段？ 1 可见光不吸收 2无线电也不吸收。因此，紫外线、粒子流、红外线等都被大气挡在地球的外面。因为我们有光学望远镜和无线电望远镜。
44 如果我们眼睛对微波感光会出现什么情况？那我们的眼睛必须很大很大，和雷达一样大才能接收微波。我们想在的眼睛这么小，是进化的结果，使我们能够接收波长比眼睛小得多的可见光的波。眼睛的瞳孔可以放大可见光波长尺寸的1万倍，可见光波长0.4um-0.7um，它的1万倍为4-7cm，和眼睛的尺寸相差不大。如果太阳光的波长很短很短，像X射线、Gammar射线一样短，这种波通常具有很强的粒子性，它带有很高的能量，我们眼睛根本无法承受这种高能粒子的冲击，一会儿就没用了。
45 大地水准面是怎么回事？ 地球的海平面是高低不平的，重的地方吸引力大，就会把更多的水吸过来，水平面就高，反之就小。
46 潮汐是怎么产生的呢？潮汐有很多种，太阳和月球都对地球的引力都会产生潮汐。为什么有潮汐，因为地球是一个半弹性体（大概0.3的作用），表面有自由流动的海水。如果地球是个刚体，那地球就不会有半点影响；如果地球是个完全弹性体，那么地球就不会像现在这么圆，而应该是扁扁的。
47 潮汐的时间规律怎么样？日潮就是太阳引力产生的潮水（S2：表示太阳引潮，每日2次高潮）；月潮同样可以理解（M2：表示月球引潮，每日2次高潮）。不同的是月亮虽然比太阳块头小很多，但是却比太阳更靠近地球，它对地球的引潮力是太阳的2倍。因为月亮每天绕地球在转，因此月潮的周期不是12小时，而是12小时25分。
48 为什么有台风？ 因为大气温度差异，使得某个地方温度高，气压低，气压高的地方就向气压低的流动。
49 为什么气压流动不是直线流动，而要旋转成为气旋？ 因为地球自转偏向力 coriolis force引起的。使得气流有一个逆时针运动。
50 人们是怎么发现洋流的？人们发现太平洋西部，也就是亚洲东部的水温比较高，而欧洲虽然地处高纬地带，但是气候湿润，温度适宜，而不像西伯利亚一般寒冷，探究原因，原来是大洋中存在环流现象，赤道接受的太阳光充足，海水温度高，被洋流带到了亚洲东部的海洋；同样，墨西哥湾的洋流将赤道温水带到欧洲，使得欧洲成为典型的海洋性气候。
51 洋流运动形式如何？洋流是表面的水流，表面水流运动过程可以通过卫星系统很容易得到。在北半球，洋流呈现顺时针方向，在南半球是逆时针方向，赤道的洋流则是水平的。洋底的洋流，科学家现在还没有充足的证据，但我们已经猜测它的运动轨迹。为什么呢有顺时针和逆时针方向性？因为有地球自转偏向力克里奥利力存在，使得北半球的向右偏，南半球像座篇。（可以这么想，将地球自转看成河流，自西向东流，赤道向北走的路线是右偏，向南走到的路线向左偏。）
52 为什么人们关注温室效应？温室效应最主要的影响是对整个地球系统的影响很大。温室效应会引起海平面上升，因为1大陆更多的冰川、积雪融化后汇入海洋（注意海洋冰川的融化对全球海平面上升没有影响，因为海冰密度为0.9，它的10%浮在海面，根据阿基米德定律，浮在水面上的物体的质量就是被排开的水的质量）；2海水受热膨胀，后果就是海平面升高。此外，温室效应可能会影响海底洋流，现在科学家还不敢确定，但是如果这是真的，那整个欧洲的气候将不再温暖湿润，而是像俄罗斯一样天寒地冻，欧洲文明有可能被毁灭。
53 谁第一个发现C02引起的green house effect的？这是个很奇怪的事情，我们往往不认识那些真正起到影响人类社会的人物，而对一些无关痛痒的明星如数家珍，比如昨晚点杀葡萄牙的齐达内，几乎全世界都知道这个名字。如果说不关心CO2的原因是因为这个话题太大了，那关心齐达内是不是太空了？齐达内的输赢不关我们任何事情，而气候的变化至少会影响你的日常生活，中国气象局局长秦大河在今年的世界地球日（3月23日）说”中国每年受气象灾害影响人口达4亿（全国1/3）经济损失达2000多亿人民币，占GDP的1-3%”。地球是我们的家园，我们是不是更应该对地球多一些了解呢？第一个发现CO2引起温室效应的人叫 Roger Revelle。
54 有哪些现象是温室效应引起的？厄尔尼诺和拉尼娜，这两个词分别是男孩和女孩的意思。1997年11月科学家通过卫星（Topex/Poseidon）观测到位于赤道的太平洋两端海水高差很大，这引起了人类极大的注意；是什么原因可以引起海水的高差呢？温度，温度高的海水体积大，因此海面高，温度低的海面就低。这说明海水的温度正在发生急剧的变化。 55 海水升高1mm，大概需要多少体积的冰？ 400km3的冰，大约长宽高8km。
56 如何防止太阳风呢？ 在太阳和地球之间发射一颗卫星，利用太阳风的传播速度500km/s和电磁波的传播速度的时间差作预报。这和利用地震和海啸波之间的速度来预报海啸有异曲同工之妙。
57 地球会越转越慢，日子越来越难过吗？ 是的。因为由于地球和受月球影响的潮水之间的摩擦力，地球的自转速度越来越慢，根据古老的珊瑚礁的记录（像年轮一样，每日都有一轮生长），人们发现地球一年竟然有400多天。
58 根据角动量守恒定理，地球的自转速度哪里去了？ 地球的角动量mv跑到月球上去了，月球距离地球越来越远，每年约3cm。这个现象叫做tidal breaking。
59 每年月球距离地球3cm是个现象，能说明什么？每年距离3cm，那么40亿年前，距离地球20个地球半径，实际上月地距离是地球半径60倍。有人猜测月球原来是地球的一部分，是地球甩出去的，甩出去的部分就是地球的海洋。这些内容在力学上不成立，唯一可以解释的是地球可能和行星相撞，甩出去很多碎片，经过后期的吸引凝聚成现在的月球。
58 极光是怎么回事？两极地区受到磁力线的保护最弱，因此太阳粒子容易进入两极，将分子游离化，因为不同的原子具有不同的光谱，放出不同颜色的光。极光不是固定而是不断在变化的，一变就持续好几个小时，是名副其实的一场show。古人不知道极光是什么，山海经提到的烛龙在人类认识极光前被视为胡说八道。这说明古籍中还有很多有趣的内容值得发掘，一些罕见的现象偶然发生，虽被记载后还需要通过人类认识的提高来理解这些天书。
59 米兰科维奇曲线是怎么回事？为什么这么有规律？ 米氏理论是指地球气候变化有2 ～10 万年为周期的一系列冰期-间冰期旋回变化特征，其周期与地球轨道偏心率（周期为10 万年）、黄赤交角（周期为4.1 万年）以及岁差（周期为1.9 ～2.3 万年）的周期相关。
60 Apollo和郑和下西洋的联系？ 举全国之力办成大事，都是为了显佩，成功后不干了。Apollo登月7次，郑和下西洋7次。