美国洛杉矶加利福尼亚大学物理学家艾尔弗雷德 · 旺格建议用无线电波在平流层中产生负氯离子,从而能大大减少由于带电大气层而正在破坏臭氧层的比率。氯离子与其本身的中性对应物不同,不会破坏臭氧。

科学家认为,在上层大气中,氯原子是破坏臭氧的主要原因,当太阳的紫外线击穿某些人造化合物,主要是氯碳氟化合物时,氯原子便产生,氯原子具有中性电,在臭氧分子间可促使形成一种破坏性反应,臭氧分子很有用,使1个原子最后能破坏10万个臭氧分子。而氯原子会很快吸收1个电子,形成1个稳定离子。

旺格认为,他可以从地面发射无线电波,地面会把能量转换成高空大气层中的自由电子。他正在计划进行磁场试验,希望对地球表面以上50 ~ 80公里之间的区域起作用,这个区域多少有点高,是臭氧层受破坏最严重的区域高度。

旺格选择这个区域做磁场试验的原因之一在于,该区域已经含有少量的自由电子,当太阳紫外线使中性原子电离时,自由电子就会产生。在稳定状态中,这些电子不断与附近正离子重新组合。

旺格将用一台最佳频率为1.5兆赫的无线电发射机对他的想法进行试验。他认为如果发射机阵列拥有一束充足的细光束,他将通过一个区域为100平方公里,高度为50公里的高空,发射功率约为100千瓩的能量。

旺格期望每立方厘米能产生1000 ~ 10000个电子,他将用一种被称为“激光雷达”的遥测装置控制臭氧分布的变化,到目前为止这种装置还只能用于探测臭氧。但在理论上,旺格认为能够测定其他分子和离子,只要把激光调谐到分子的特有的吸收频率和控制反射。旺格希望用这种技术来同时控制地球的上层大气层高空的氯原子和氯离子的数量。

旺格已经开始通过在实验室中建造一个大容器试验他的想法,用以模拟大气层高空的某种固定的过程。他这样做是因为他认为,全部磁场试验的一个主要问题是必须远程控制。他希望用特有的激光雷达控制臭氧的试验室方法,来获取必要的数据,有把握地解释磁场结果。

旺格指出了他的近似臭氧保存的第二个重要特性。一旦他创造了高层大气层氯离子,就将能用电场和磁场来控制其分布。中性原子不受外部磁场的影响,由此可见,它们也不能移动。

旺格还认为,电子能量目前只能供给到地球上空大约100公里的范围。他能够增加地球的自然电场,这种电场是垂直产生,自然形成的,有时会引起闪电,这样一个增强磁场会指向下方,并把臭氧层中的负氯离子引向上方。他提出有可能会移动大气层中的氯离子,在离子回旋频率下,用调谐的无线电波在地球的局部磁场周围使氯离子盘旋上升。

旺格说,如果正在形成的离子存在下去,即将来在全球规模的臭氧层中保存下来。那么科学家就将一定会发现一种即有效地产生交替的电子,但是把无线电波作为能源,耗资太高。他认为这个问题可通过释放保存的自然能来克服。例如,他建议把金属晶格置入大气层,利用太阳能就可降低电子的光电。

[魏健伟译自New Scientist,1989年9月16日]

高分辨力光学望远镜

美国佐治亚州立大学和佐治亚工程技术研究所的研究人员正在筹集1000万美元的资金,用以建造一大型望远镜阵列。天文学家利用这套装置可更容易地观察到诸如双星那样的天体或发现属于另一个太阳系中的行星。依靠国家科学基金会拨款260,000美元,该装置的设计和试验模型已经完成。

在计划建造的这个阵列中,每架望远镜都由计算机来控制,它们内部都有一面直径为1米的反光镜。这些望远镜成“Y”形状沿三条基线分布。来自不同对的望远镜的光波阵面互相交整,有可能使被观察的物体形成一幅完整的二维图像。麦克阿利斯特说,其结果是“分辨力相当于直径400米的单个巨型望远镜。”

天文学家在观察星空时,要跟随着被观察的星球,所以距离的差别和相应的时间延误都会不断地变化,佐治亚州工程技术研究所的高级研究质艾伦 · 加里森博士说:“需要一种长度可调节的光学导管,不断地锌正变化的光程长度。”

加里森和佐治亚州工程技术研究所电磁实验室的研究人员一起设计和制造了一套光学/机械系统,通过调节一架望远镜的光程使其与另一架望远镜精确地匹配。这种“光程长度均衡器”(OPLE)是由精心布置的固定和移动镜片组成,它能保持各光程长度相等。用光学干涉测量法测得其必要的精确度可达到百万分之一。

每对望远镜将配有一套独立的OPLE系统,用“光学导管”把光从望远镜传送到观察中心。在那儿,各光程被匹配,波阵面叠加,结果产生用作分析的干涉条纹。除了寻找天文学方面的数据以外,研究人员还希望能用这套装置研制高灵敏度光探测器和其他电子——光学仪器。

[施国威译自Machine Design,1989年8月24日]

STM看到的DNA

两位来自新墨西哥州的科学家用隧道扫描显微镜(STM)第一次得到了组成DNA的独立碱基的图像,他们的成功更接近了人们的预期,即直接测定DNA顺序,来取代目前所使用的繁琐的化学方法,测定人类基因组的顺序。

到目前为止,STM和其他一些先进的显微镜得到的图像只能解析DNA分子的螺旋形状,这些最新的结果显示每个核苷酸和螺旋结构,螺旋结构决定了碱基是一个嘌呤(腺嘌呤或鸟嘌呤)还是一个嘧啶(胞嘧啶或胸腺嘧啶)——两种组成DNA的核苷酸。这是迄今借助扫描探针显微镜测定DNA顺序的最近一步……工作第一次表明,DNA的独立碱基能够被识别。

STM是通过在一个极细的探针和被测物体之间产生一个电势来工作的,这个电势促使电子“穿过”那物质从而形成微电流,电流的大小取决于针尖与物体表面之间的距离,那探针扫描这表面,在保持电流恒定不变所需的距离内运动。

巴巴拉加利福尼亚大学的海斯墨教授已经着手研究用于产生生物分子图像的工具一原子力显微镜(AFM),AFM较STM有明显的优越性,在检测时物体不会传导电流。AFM用一段钻石扫描物体的表面,钻石的运动通过附属的弹簧传给传感器,海斯墨曾尝试获得单股DNA的图像,但他说他没能得到和那些来自新墨西哥州大学一样好的图片。

应用STM工作的两位科学家,把合成的DNA样本改变性质,使多脱氧腺嘌呤,变成含水的单股螺旋。这样使厌水的碱基暴露出来,通常它们是隐蔵在DNA螺旋结构内部的科学家们希望这能促使碱基有力地凝錶在基质上,因此当STM扫描时不会分裂它的分子。

那个小组所用的合成DNA是一种的碱基的螺旋所组成的,因为他们觉得这不大会像普通DNA那样从石墨分离开重新形成双螺旋体,在一月,来自加州劳伦斯 · 莱夫摩尔国家实验室和劳伦斯 · 伯克利实验室的一个联合小组第一次得到了裸DNA双螺旋结构的照片。

[宏宇译自加Scientist,1989年11月18日,沈静校]

应变仪与地震预报

布里斯班的地球物理学家们研制出一种精密的地震监测仪器,这套仪器有可能成为世上首家精确的地震预报系统。

昆士兰大学的迈克 · 格莱德温(Mike Gladwin)博士设计的这套价值50000美元的应变仪安置在距旧金山40公里处的地震监测中心,从最近获得的地震数据来看,该装置有相当的准确性。

在地震期间,应变仪上显示出来的读数由卫星传送到门洛帕克(位于美国西海岸的地质调查控制中心),在那里由昆士兰大学的科学家对经卫星传送到的数据进行评估、分析。分析结果显示出两种地面扭曲的块状变化,即切变和胀变。

格莱德温博士和两位澳大利亚科学家正致力于以应变仪为主要监测装置的地震预报系统的工作。在过去的10年中,根据美国政府的减灾计划,格莱德温博士已经沿着圣安德鲁斯地震断层安置了6个应变仪。在旧金山地震后的16分钟,靠近布里斯班的Mt Nebo站和位于查特斯堡西南方的敦斯维尔就测量到了当时地震运动时的细微的地震资料,然后将这些数据传送给在美国的科学家。

“到目前为止,加利福尼亚州所发生的地震都是由切变力所引起的,只是在应变仪问世后,人们才有可能测量到切变力。”格莱德温博士说:“由于我们现在还不具备在地下安置足够多的应变仪的条件,所以眼下我们仍不能预测无论是在10年内或者是10分钟内将要发生的大规模的地震。”接着,格莱德温博士又说:“我们已经拥有预报地震的技术,但是在作出判断之前,我们仍需要对多种地震情况进行监测,我想,要形成一个有效的地震预测系统有10 ~ 15年的时间是足够了”。

[朱泽民译Australian S&T Review Letter,1990年2月号]