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宇宙里有风么？

三年前的问题，尽管我现在才看到，但还是想答一下。

首先，宇宙中有风吗？

如果你是指"Wind"这个词的话，那答案是有，而且还有很多种，比如星风（Stellar Wind），以及问题描述中提到的盘风（disk wind）。既然问题描述是关于盘风的，那我就介绍一下盘风好了。

什么是盘风？它与地球上的风又有什么不同？

从吸积流的温度的角度进行划分的话，黑洞吸积盘被分为"冷"和"热"两种。其中热吸积盘模型被认为可以很好的诠释低光度活动星系核的机制以及黑洞X射线双星的低/硬态。

研究表明黑洞热吸积流中存在着很强的外流，外流产生的物理原因是由于吸积流的熵随着半径的减小而增大，因此吸积流是对流不稳定的，会产生对流的外流。因此，与地球上风的定义不同，热吸积流中的风可以被理解为是一种非准直的外流。

也就是说，气体在被黑洞吸积、落入黑洞的同时，会产生风。没错，和黑洞热吸积流中产生的喷流的很像，但区别在于以下两点：

喷流是准直性很强的结构，而风是非准直性的，风的立体角很大；
喷流的速度可以达到相对论速度或接近光速，而相比来说，风的速度很慢。

而按照问题描述中提到的袁峰老师本人的解释，风"指的是非常发散（即张开的立体角很大，如几十度），运动速度远低于光速的物质外流"。

那么天文学家是怎么发现风的存在的？

这要从1999年说起了，那一年萨比星人入侵...咳咳不好意思拿错剧本了。

1999年，普林斯顿大学的James.Stone利用他们自己开发的Zeus-2D程序完成了第一个黑洞吸积流的整体数值模拟工作。这一开创性的工作最重要的发现是，吸积率并不是大家之前认为的是半径的常数，而是随着半径的减小而减小。

在这项工作中，Stone首先在Zeus-2D中采用球坐标系 $r,\theta,\phi$ 设置黑洞的初始条件。设定一个中心位于 $1r_{g}$ 处的具有一定角动量和密度分布的厚的环面，其所处环境气体压强 $P=A\rho^{\gamma}$ ， $A$ 和 $\gamma$ 为给定的系数， $\rho$ 为密度，且有如下关系式：

$\frac{P}{\rho}=\frac{GM}{(n+1)R_{0}}[\frac{R_{0}}{r}-\frac{1}{2}(\frac{R_{0}}{rsin\theta})^{2}-\frac{1}{2d}]$
$\rho_{max}=[\frac{1}{(n+1)A}(\frac{d-1}{2d})]$

其中 $n=(\gamma-1)^{-1}$ 是多方指数， $R_{0}$ 是环面的中心也是密度最大的位置， $d=1.125$ 是给定的畸变参数，取 $\rho_{max}=1$ 、 $G=M=R_{0}=1$ 以及 $\gamma=\frac{5}{3}$ ，并通过计算的出环面中星际物质所具有的角动量是一个常数，该常数为 $v_{\theta}=\frac{1}{rsin\theta}$ 。

设置好参数之后利用超级计算机计算便得出了环面密度在吸积过程随时间演化的图像：

随后Stone通过计算得出了质量内流率、外流率和净吸积率的表达式：

$\dot{M}_{acc}(r)=2\pi r^{2}\int^{\pi}_{0}\rho v_{r}sin\theta d\theta$
$\dot{M}_{in}(r)=-2\pi r^{2}\int^{\pi}_{0}\rho min(v_{r},0)sin\theta d\theta$
$\dot{M}_{out}(r)=2\pi r^{2}\int^{\pi}_{0}\rho max(v_{r},0)sin\theta d\theta$
$\dot{M}_{net}=\dot{M}_{in}-\dot{M}_{out}$

然后根据之前的数值模拟所得出的数据计算质量内流率、外流率和净吸积率，得到吸积率的图像：

从图中我们可以发现，质量内流率和外流率都随着半径的减小而降低。质量外流率和内流率可以近似看做半径的幂律函数。这是很令人吃惊的结果，因为以前的解析研究几乎无一例外全都假设黑洞吸积的质量吸积率是半径的常数。

为解释这一数值模拟结果，国际上两个著名的研究组提出了两个竞争性的模型。这两个模型分别为斯坦福大学的Blandford与他的合作者提出的ADIOS模型 (adiabaticinflow-outflow solution)，以及哈佛大学的Narayan与他的合作者们提出的CDAF模型(convection-dominated accretion flow)。

在 ADIOS 模型中，作者假设由于风的存在，使得吸积气体逐渐损失，导致吸积率随着半径减小而减小。至于风是怎样产生的，ADIOS模型没有给出解释。

CDAF模型则是基于基于热吸积流是对流不稳定的假设而建立的。在CDAF模型中，对流向内转移角动量的效率和粘滞向外转移角动量的效率相同，互相抵消。因此，在黑洞附近会形成一个对流元包。对流元包中，气体始终在向内和向外做对流运动，气体逐渐被锁在对流元包中而没有被吸积进入黑洞，这导致了吸积率随半径的变化。

这两个模型相互竞争了十几年的时间，期间邵逸夫天文奖获得者Hawley教授和原作者Stone教授等著名吸积盘专家也都加入了对该问题的讨论，但一直没有得出明确的结论。

直到2012年，问题描述中提到的中国科学院上海天文台袁峰老师在与导师Narayan教授合写一篇ARA&A（Annual Review of Astronomy and Astrophysics）的约稿时发现，自己老师的模型也许是错误的！

随后袁峰老师等人运用磁流体力学数值模拟方法，对这一问题进行了研究。问题的关键在于，数值模拟中，真正的外流 (风) 到底有多少比例。在外吸积率公式中，只要速度 $v_{r}>0$ ，我们就将这部分气体看做外流。在吸积流中，真正的外流和对流元包中向外运动的成分同时存在，因此，外吸积流公式计算的外流率既包含真正的外流也包含对流成分。他随后计算和比较了外流和内流的各种物理性质，如温度、径向速度、转动速度、熵等。他发现，外流和内流的性质差别巨大。如果内吸积流公式和外吸积流公式给出的内外流率是对流元包对流运动所主导，可以预期，内流和外流的性质差别不大。随后他还研究了含磁场的吸积流的对流稳定性，发现吸积流是对流稳定的，也就是说CDAF模型的基础假设存在问题。基于这两方面的原因，袁峰老师得出结论，Stone给出的外流率中，真正的外流，即风，应该是主导的。吸积率随半径的变化原因在于外流而不是对流，即ADIOS模型是正确的。这一研究解决了黑洞吸积的一个基本问题，结束了在该问题上的争论。

同时，幸运的是，2013年，国际上一个由60余人组成的国际合作研究团队一起申请到了针对银河系中心黑洞吸积流的钱德拉X射线太空望远镜的长达300万秒的观测时间。这次国际合作成果发表在了Science上，主要成果就是证明热吸积流的确存在外流，证实了袁峰老师上一年的理论研究结果。

吾爱吾师，吾更爱真理。

参考文献：

[1]. Note：关于黑洞吸积率的数值模拟工作

[2]. Stone, J., Pringle, J. & Begelman, M. 1999, MNRAS, 310,1002.

[3]. 袁峰：黑洞周围发生了什么？

[4]. Yuan, F. & Narayan, R. 2014, ARA&A, 52, 529.

来源：知乎 www.zhihu.com
作者：不拿诺奖不改名

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延伸阅读：
目前宇宙中热门的研究对象有哪些？
如何测定太阳系外恒星的质量？

「8 度抗震」的小区住宅是不是遇到 8 级地震时不用跑？

■ 什么是地震设防烈度？

结构设计时，采用的是抗震设防烈度的概念。对于结构师来说，基本设防烈度最直接的是跟设计加速度有关。通俗但不准确的说，就是地震时地面晃动的厉害程度。感兴趣的，可以直接Baidu"地震设防烈度"查看自己所在地的基本设防烈度和分组。

这个基本的设防烈度，是地震局通过各种数据统计的50年内在一般场地条件下超越概率为10%的地震烈度。这只是我们人类又一次用概率学知识对抗自然的尝试。所以问题来了，就算各地的地震资料记录准确，各种因素考虑全面，该地区地震破坏依然有10%的几率超过基本设防烈度。而事实是我们不可能在每个地方都取得准确的地震历史数据，也不可能考虑到全部因素。拿2008年汶川地震来说，之前规范规定的设防烈度是7度，而地震中实际最高纪录地震烈度达11度。地震后有关部门才修改了该地区的设防烈度。而且由于这次地震破坏性大，有些监测点的记录的数据本身是有问题的。就连地震中心，也是在后来的调查中才明确，这次地震并不是"汶川地震"，而是"北川-汶川"地震。这并不是说"有关部门"无能，而是人类在现有知识体系下，准确的预测地震灾害的时间和程度是非常困难的。

■ 什么是地震震级？

具体震级分类有很多，但是人们通常所说地震震级指的是里氏震级体系，是表征地震强弱的量度，是划分震源放出的能量大小的等级。比如中国标准使用的是面波震级。它与地震所释放的能量有关。释放能量越大，地震震级也越大。（本段于2018年6月1日较大修改）

同样大小的地震，造成的破坏不一定相同；同一次地震，在不同的地方造成的破坏也不一样。而这种破坏程度就是上面提到的地震烈度。地震烈度与震级、震源深度、震中距离，以及震区的土质条件等有关。

所以你下次再在电视节目中看见"砖家"说抗7级地震。那么就可以鉴定他是"真·砖家"了。

■ 设计中的其他因素

考虑建筑的经济性和可行性，建筑的地震设防是按"水准"考虑的，即所谓的小震、中震、大震。举个例子，万一设防7度的地区发生9度破坏，这时候不可能追求房屋没有破坏，而是只能尽量保证它不倒塌。即便在同等级烈度的地震中，很多非结构构件的破坏依然可能带来伤害，比如房屋内填充墙倒塌，窗户碎裂。另外次生灾害的也是造成伤害的主要原因。

在抗震设计中，设计人员还要考虑建筑场地类别、建筑重要性、结构自振周期、结构类型等因素。

比方说盖在岩石上的建筑和盖在砂地上建筑在地震时反应不会一样，比较"刚硬"的建筑与"柔软"的建筑在地震中表现也不一样。

考虑完这些，设计师最后还要根据不同的建筑形式，对细节的构造做设计。比如说如果是钢筋混凝土框架结构就要避免过多的单跨框架。再比如说钢结构我们希望把塑性破坏点控制在梁内，所以会对连接点加强。而木结构我们希望塑性破坏发生在金属连接件上，所以一般会对木梁进行相应加强。

然而，设计是一个各方面退让然后不断修改的过程，无论建筑师还是结构师并没有办法对设计100%的把控。也就是说，即便抗震烈度、结构形式等完全一样的两栋建筑，它们实际的抗震性能还是可能差别很大。加上施工的因素，所以总体来说我们其实是在用一种概率的性能对抗概率的地震作用。

■ 跑还是不跑，这是个问题

题主之所以会问这样的问题，说明了"有关部门"对防止地震灾害的教育不到位。地震一般持续几十秒到两分钟，如果住在12楼，你说地震的时候跑不跑？有很多类似报告，小震中人们慌乱逃离，发生踩踏事件。而选择跳楼的勇士基本上都可能就呜呼成为"烈士"了。同时，地震时楼梯确实有可能是一个薄弱构件，最先被破坏。

所以建议所处楼层较低的人员，应该迅速有序的撤离到室外空旷地，指定小区聚集地。而楼层较高的朋友，选择结构构件比较强的部位，如剪力墙角，较小的卫生间等，或是家具倾倒后可能有空隙的地方躲避。再不行就只能学习"谢耳朵"，自己预先制定一整套应急方案。作为职业病，答主每到一个新地方都会顺便观测地震时要躲在哪。

而人员较多的办公场所、学校、医院，平时要组织火灾、地震的撤离演习。避免有人紧急情况下使用电梯，跳楼，有人在推挤中受伤这样的事件发生。

地震多发地区，也要对震后自救以及救助进行一定的学习。

（图片均来源网络）

补充：

写这个回答，主要是把自己所知道的知识拿出来分享一下。我相信没有一个人能涉及所有专业，所以很多方面都需要时间去收集，难免有不完善的地方。我不相信所有研究地震专家的不需要查资料就能写出"矩震级"的计算公式。

而且为了保持文章易读性，很多举例并不是很准确，很多概念也是一带而过。比如说对于"木结构的延性设计"，单开也可以写上好几篇，但是这并不是每个人都感兴趣的。

对于地震烈度分级与震级分级的区分，baidu的资料是不准确的，至少是不完备的（这个大家都懂，应该也不会觉得奇怪）。感兴趣的，有志要进行地震研究的朋友可以去搜索更多深度资料。

还是那句话，术业有专攻。知乎上每个回答都是一种视角的分享，并不是追求精确无误。就算一个专家能默写出所有种类"震级"公式，但还是说"建筑能抵抗几级地震"的话，依然可以鉴定为"砖家"。这些人一样是拿着不全面的甚至错误的知识来"科普"，同样的逻辑，对知乎回答有意见的朋友也不会认同那些"砖家"吧。

参考资料：

抗震设防烈度_百度百科

地震震级_百度百科

扩展阅读：

建筑结构设计中防止超筋破坏的原理是什么？

来源：知乎 www.zhihu.com
作者：张加

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一个专坑女人的美容项目，正在市面上游荡……

越来越多的女性开始在意美容和保养。那种由内而外的健康活力，正在被更多人重视。

这本是件好事，可一些不良商家从中嗅到商机，把好事带偏了。

他们营销出了「卵巢保养」的概念来牟利。

各种卵巢保养的服务和产品，悄然兴起于美容院、养生馆和电商平台。

只要是个养生馆，就会有这项业务。

电商平台上，养护卵巢的产品更是五花八门。

「女人只要卵巢好，美丽青春不显老」「延缓衰老、美容护肤、调理周期、缓解痛经、增强性趣……」

看到这些宣传，谁不会心动一下？

但实际上，「卵巢保养」是一件很不划算，而且潜藏危机的事情！

卵巢保养没有效果，白白花钱。

用于保养卵巢的实体产品很多，有大有小，形状各异，但主流的「保养原理」脱不开远红外线理疗、电疗或磁疗。

有人觉得那些远红外、烤电的机器用着暖暖的，还挺舒服。

这没错，因为热敷是可以在一定程度上缓解痛经的，所以这仪器的本质和热水袋、暖宝宝是一样的。说白了就是图个暖和。

可这种作用和「卵巢保养」没有什么关系。

目前也没有「电刺激能改善卵巢内分泌功能」的发现。

至于磁疗，从这个概念诞生至今，权威的美国食品药品管理局（FDA）还没有批准任何一款民用磁疗产品，因为没有确凿的证据能够证明磁疗有治病的效果。

也就是说，这些产品，都没什么切实的作用。

被商家骗了钱，可能都还是小事，怕就怕花了钱还遭罪，因为……

2. 卵巢保养可能会加重疾病

美容院的人工按摩，是另一种常见的卵巢保养方法。

肌肉可以按摩来放松，但隔着肚子按一按，怎么能轻易影响一个器官的生理功能呢？

事实上，的确没有任何诊疗指南推荐通过按摩来提升卵巢功能。

道理也简单，卵巢位于肚脐靠下的双侧髂窝区，就是小腹那里比较深的位置。正常大小的卵巢，从肚子外面根本触摸不到。

所以，美容院的「技师」们只是装模作样地在揉揉肚子罢了。

需要注意的是，如果摸到了，就说明这卵巢可能因为囊肿、炎症等变大了，总之是出什么问题了。而病态下的卵巢更加脆弱，不恰当的外力按压会加重病情，甚至可能造成卵巢扭转或者破裂。

看看这手法，养生馆、美容院的技师也是相当「卖力」。可正常的卵巢她们按不到，但凡按到了，这卵巢就已经有问题了，真不怕把卵巢按坏了吗？

可气又可怕的是，竟有商家还宣传说，卵巢按摩可以用来治疗这些卵巢病症！

性质很恶劣，后果很严重。

比这更害人的，还在后面……

3. 内服药物、外抹精油，增加致癌风险

无论是内服的药物，还是外用的精油，只要是「养宫护巢」保健品的宣传文案，一定会出现「调理月经周期、由内而外养颜」的描述——如果这产品真的影响了月经、治好了皮肤上的痘痘等，那极有可能是添加了激素。

在不明剂量、不知具体成分、毫无使用指征的情况下使用激素，是很危险的事。

因为不规范地使用雌激素，明确会增加子宫内膜癌、乳腺癌等的风险！

当在相关产品的评论区里看到这样的留言时，很替这些用户捏一把汗。

她们以为的有效，其实是正在承担患癌风险的信号啊！

而之所以激素替代治疗，能成为更年期综合征和卵巢早衰等的正规治疗方式，

就是因为医生们会详细了解一个人的身体状况；注意到各种禁忌证、慎用情况；并且严格规范激素的使用量、激素的搭配；从最小剂量开始，逐渐调整用量，在保证安全的情况下，达到药物的效果。

只有这样的专业保证，才能让治疗有效又安全。

试问美容院的技师们会这么做吗？那些养宫护巢的保健品生产商会吗？

他们才不会顾得上这么多，能出效果赚到钱就好。

如果你身边有人还在相信这类产品和服务，请把真相告诉她。

如果已经做过「保养」了，那么一定尽早停止。这么稀里糊涂就去做了卵巢保养，没用、浪费钱倒还算是小事，因此耽误疾病、甚至反而得了大病，可真就后悔也来不及了。

来源：知乎 www.zhihu.com
作者：丁香医生

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