数据可视化:基本图表

“数据可视化”可以帮助用户理解数据,一直是热门方向。

图表是”数据可视化”的常用手段,其中又以基本图表—-柱状图、折线图、饼图等等—-最为常用。

用户非常熟悉这些图表,但如果被问道,它们的特点是什么,最适用怎样的场合(数据集)?恐怕答得上来的人就不多了。

本文是电子书《Data Visualization with JavaScript》第一章的笔记,总结了六种基本图表的特点和适用场合,非常好地回答了上面的问题。

零、序言

进入正题之前,先纠正一种误解。

有人觉得,基本图表太简单、太原始,不高端,不大气,因此追求更复杂的图表。但是,越简单的图表,越容易理解,而快速易懂地理解数据,不正是”数据可视化”的最重要目的和最高追求吗?

所以,请不要小看这些基本图表。因为用户最熟悉它们,所以只要是适用的场合,就应该考虑优先使用。

一、柱状图(Bar Chart)

柱状图是最常见的图表,也最容易解读。

它的适用场合是二维数据集(每个数据点包括两个值x和y),但只有一个维度需要比较。年销售额就是二维数据,”年份”和”销售额”就是它的两个维度,但只需要比较”销售额”这一个维度。

柱状图利用柱子的高度,反映数据的差异。肉眼对高度差异很敏感,辨识效果非常好。柱状图的局限在于只适用中小规模的数据集。

通常来说,柱状图的X轴是时间维,用户习惯性认为存在时间趋势。如果遇到X轴不是时间维的情况,建议用颜色区分每根柱子,改变用户对时间趋势的关注。

上图是英国足球联赛某个年度各队的赢球场数,X轴代表不同球队,Y轴代表赢球数。

二、折线图(Line Chart)数据

折线图适合二维的大数据集,尤其是那些趋势比单个数据点更重要的场合。

它还适合多个二维数据集的比较。

上图是两个二维数据集(大气中二氧化碳浓度,地表平均气温)的折线图。

三、饼图(Pie Chart)

饼图是一种应该避免使用的图表,因为肉眼对面积大小不敏感。

上图中,左侧饼图的五个色块的面积排序,不容易看出来。换成柱状图,就容易多了。

一般情况下,总是应该用柱状图替代饼图。但是有一个例外,就是反映某个部分占整体的比重,比如贫穷人口占总人口的百分比。

四、散点图(Scatter Chart)

散点图适用于三维数据集,但其中只有两维需要比较。

上图是各国的医疗支出与预期寿命,三个维度分别为国家、医疗支出、预期寿命,只有后两个维度需要比较。

为了识别第三维,可以为每个点加上文字标示,或者不同颜色。

五、气泡图(Bubble Chart)

气泡图是散点图的一种变体,通过每个点的面积大小,反映第三维。

上图是卡特里娜飓风的路径,三个维度分别为经度、纬度、强度。点的面积越大,就代表强度越大。因为用户不善于判断面积大小,所以气泡图只适用不要求精确辨识第三维的场合。

如果为气泡加上不同颜色(或文字标签),气泡图就可用来表达四维数据。比如下图就是通过颜色,表示每个点的风力等级。

六、雷达图(Radar Chart)

雷达图适用于多维数据(四维以上),且每个维度必须可以排序(国籍就不可以排序)。但是,它有一个局限,就是数据点最多6个,否则无法辨别,因此适用场合有限。

下面是迈阿密热火队首发的五名篮球选手的数据。除了姓名,每个数据点有五个维度,分别是得分、篮板、助攻、抢断、封盖。

画成雷达图,就是下面这样。

[…]

XiamiThief v0.6.4 Beta 维护性更新发布

XiamiThief v0.6.3 Beta已经发布两个多月了, 这两个月里用户们积极反馈了一些软件存在的问题, 而这个维护性更新版本则简单的”修复”了这些问题, 如果不出意外, 这将是v0.6版本的最后一次更新.

下载地址

XiamiThief v0.6.4 Beta for Windows

更新日志 新增 新版DEMO音乐URL格式的解析 新增 部分提示 修复 部分专辑封面尺寸错误的bug 修复 部分UI设计失误 修复 下载进度显示不及时的bug 修复 单曲下载时ID3没有年份信息的bug 移除 普通登录方式 其他

在开发XIamiThief的过程中, 我一直在寻找一种能够将node-webkit中browser和node.js两个运行环境各取所长并优雅地整合起来的方法, 但却一直没有发现.

目前计划中的v0.7和以往的跨版本更新一样, 仍将进行完全重构, 并采用与v0.6截然不同的软件形式, 但愿这一次, 我能找到一个兼具灵活性和稳定性的node-webkit架构之道.

看历史析职场

前些时候看了两本历史书,都是关于明末的.一本是马伯庸的帝国最后的荣耀,另外一本是黄宇仁的万历十五年,看完后觉得内中相当多的历史事件,折射出当下许多职场关系,力量颇多,于是在推特与微博上,以#看历史职场的标签写下看书时,由历史事件而想到的职场关系,记录下来以勉励. ls

网友的推荐:Twitter上 @brucebot 写的关于 #看历史析职场 ,字字珠玑。有条件的朋友不妨来看看。我觉得很有道理。

[2012-03-27 21:19] 因為奴才性很重,下屬會不折手段的做事倒好領導,美其名曰老闆關心的是結果,不是過程!而一個有獨立性人格的人,是遵守嚴格原則的,是非對錯有其判斷。選老闆,就選擇有原則性的老闆。#看历史析职场 [2012-03-26 14:28] 张居正之批,还在于他无相之权而代行相之职,所谓名不正言不顺。今之企业,如要让人尽其用,不妨给其一个相应的名份,否则不在其位,很难放开手脚。#看历史析职场 [2012-03-26 11:17] 李自成的大顺没有看清汉人骨子里的改姓易主,对那些降大顺后清兵说京逃出的明朝官员及乡绅招安不够,直接失去了明末巨大的缙绅团体。多尔衮对此认识深刻,初入京之时的手段招安相当丰富,就连剃头之事都能缓,大兴招安,为新兴国家奠定强大基础。谁说企业不如此,不拘一格纳人才!#看历史析职场 [2012-03-26 09:02] 不要小看妒忌的人,如果他们又是自卑,又能像蝗虫一样生活,而且内心又狭隘,如果不能远离,如果在政,将有一天被害,如果在一个公司,不如就远离这家公司吧,不论这人是你上司还是同事。#看历史析职场 [2012-03-16 22:15] 中国千年的文官体制,奉行的却是严守成宪和社会习惯,遏制个人的特长,以保持行政的整体均衡。这种习惯潜移默化的影响很深,现在也见诸于企业管理。有些企业不以员工创造的价值为标准设定其薪资水平,而以资历年龄学历等限定死了增长的额度,也出于这种前朝多年的民间传统。#看历史析职场 [2012-03-16 9:13] 戚继光最后罢官,七年后在贫病交迫中死去,只有少数几个朋友没有遗弃他。他死的那几年,西班牙准备出征英国,三十年后,他在生之年在北部边防训练的南兵传统未能传承,结果与努而哈赤一战,连连败北,注定了明朝的灭亡。企业之管理,皆如是相关,jobs算是幸运一个,还能善终了。#看历史析职场 [2012-03-15 14:18] 行政问题的一刀切,体现了执政管理者的低能,他们没有能力面对复杂的形势与变化。劣根的存在让反抗弹劾这样的进步变得困难,随着无能者管理日久,以前的有识之士也随之同化,而成为习惯。无能者将人拉到同一级别,而被他们丰富的无能经验击败。#看历史析职场 [2012-03-15 06:24] 这种劣根体现在更多的是不劳而获,有便宜就占。比如政府或公司出了一个方便他们而损害百姓或下面员工的新政策,如有人反对,下面多出来的不是支持者多,而是起哄者多,理由就是别人也如此,自己做了又不能多得一份,姑息的结果就是一再被剥削,而反应就是牢骚,对象当然不是领导。#看历史析职场 [2012-03-14 16:31] 明朝的管理制度,是以《四书》为本的道德管理机制,在表面的则是文官。这种制度纯以阳面存在的道德作为约束,但是阴面的私心却真实存在,更加世俗。一旦臣僚的私心达成共识,那么这种约定的道德就变的无力。企业创业之处,大家以一腔热情奋斗,一旦步入正轨,就必需考虑并满足私心。#看历史析职场 [2012-03-14 16:14] 就整个万历年间来看,臣僚的阴阳两面,把一个可以在五月太阳高照下来回步行二十里的,想要成为尧舜之帝的万历,最终却为明朝的灭亡奠定了基础,这是制度管理的失败。#看历史析职场 [2012-03-14 14:20] 申时行八年半行政,看似平旦无其,实则他间接行政干预,化腐朽为神奇,最有名的事实就是他执政时黄河的问题。但是他所做之事,不加渲染,而为少数所知。现在职场,优秀的老板不尽要知道员工明着所做的优秀结果,更应该注意那些因为间接而来的业务影响,要重结果也重过程。#看历史析职场 [2012-03-13 22:10] 如果一个公司能把一个积极充满干劲的员工,变得消极而抱怨极多,这是这个员工的不幸与公司管理的失败。因为员工一周有五天在公司,公司对其影响相当大!#看历史析职场 [2012-03-13 22:03] 万历与文官的呕气,更多来源于限制颇多,长时间如此而使他有了发泄之心,多年的经验让他选择了最有效的消极抵抗,即老子的无为,这种消极怠工让明朝陷入了深渊。反观现在职场,企业一定要注意新的制度所给员工带来的影响,有时拍脑袋的影响就是公司衰败。#看历史析职场 [2012-03-12 08:04] 这种心态不平的状态, 内心的不平衡,比较的对象经常是最近的人,目光短浅可见一般. 这种事情见诸家庭,见诸公司,如此内部的争斗,家族没有成长,公司业绩下降,环境恶化.#看历史析职场 [2012-03-12 08:00] 对外友善,对内苛刻的事情,有时发生的事情很简单. 比如一个简单的问题,如果知道不妨给一些建议,如果不知则委婉告知.但因为这种劣根在内,则对内可能会说”这种事情,怎么还问我,我怎么知道! […]

打鸟第一季

打鸟的想法,由来已久了.只不过一直装备不齐,无法实施.二周前入了一个星特朗的望远镜,在家里阳台上观鸟一段时间,总觉得不打不过瘾,于是趁着去上海的机会入了装备,开始打鸟.

原计划用相机接望远镜来实行的,不过望远镜终规是过于大,加上我住附近,没有类似西湖边上一样的大森林,背上望远镜出门,实在是折腾,本着小折腾多办事的方针,不如背上200mm的镜头去打鸟,事实证明,300mm是打鸟起步的.不过对于我来说,这是另一个不同了.前段时间的花期,实在是我开心,也多了每天早上散步的理由,就是可以拿着手机去拍花.生病在家的日子很无聊,完全没有恢复的身体也不能承受高负荷的锻炼,于是散步就成了一种不错的恢复方式.以前的散步,只是机械性的漫步而行,逛个一圈,同早起的老人聊一下就回来了.种了花后,就不同了,开始关心自己种的花,关心别人的花,关心路边的野花,处处留心,拍下看中,觉得美丽的一刻.我的instagram[id:brucebot]上也就分享满我散步而拍下的花景.

随着花期的慢慢过去,我的身体的慢慢恢复,散步的清晨拍花渐渐不能满足了.而鸟儿,却在春的一个季节的整修中,新鸟开始出窝了,这就是拍鸟的时候到了.之前散步的时候,也在家附近的田边看到成片的白鹭,颈是黄色的,其他皆是全白的,脖子修长,很是好看,于是就以这些鸟为对象了,开始了我的打鸟.

春末一般是小麦的丰收季,油菜的采收季,还有去年水稻割完后种的草籽结籽的时节.这些东西,都是这些远道而来的白鹭可以食用的东西,加上水田的准备耕种,牛犁田的时候还有很多的虫子,吸引了很多白鹭过来觅食.当然,还有一群麻雀也会紧随.打鸟不是一件容易的事情,曾经看过BBC的鸟类记录片,在最后的一段,会放出摄影师是如何拍摄这些美丽的画面的.这些摄影师伪装在鸟巢附近,一待就要待上十几个小时,这对于目前的我来说,还无法承受这样的疲惫,打鸟,只是散步的一种延伸,另重要的是不让散步变和乏味,养病的生活变的不枯燥.所以,抓拍,轻步前进,变成了我打鸟的主要手法.

但是,有时候事情并不是想像的这么有节奏的,生活总是有变化的,有时候拥抱变化,我们能看到更多有意思的东西.以前每一次去散步,拍花,打个响指叫一声,小白总会一直跟着去.我们也建立了很多默契,不过第一次打鸟去的时候,这种默契不像以前拍静物时的合拍,狗狗一看到鸟儿或者牛,总有一种冲过去的冲动,拦也拦不足,几次一来只好调头回家去了,狗狗奔回来的时候,发现跑在草丛中的小白,也充满着可爱与顽皮,这也是一种乐趣呢.好在,几天之前,小白对我的手势已经能识别好多了,压低着手的时候,会在后面慢慢的跟过来,尽量的不发出声音,也让我这些天的打鸟一直很顺利.

有鸟的地方,总是一个宁静的地方.有竹林又有鸟的地方,那就是宁静中的静了.十几年前高中时代,参加”达夫文学社”时候,写过一篇<感悟宁静>,当时的笔名为”易水寒”,十几年后的自己依然在追寻着这样的宁静.

感悟宁静

达夫文学社双松 2000年第一期

我喜欢静,决不是寂静。这种静,会让人觉得无聊与空虚,让人感到寂寞,这类静不是我所向往的。我所神往的静,是一种安闲,舒适的宁静。她可以焦虑人的灵魂得以洗涤,得到净化,将一切的烦恼、忧郁、不安与惘恐等通通驱除。

人人都渴望得到宁静,因为宁静以致远,而在现实中,他们做的只是躲开喧闹,脱开世俗的套子,一味的苦觅世外桃源。在他们的意识中,只认为世外桃源中有宁静,这是一种与生俱来,藏匿与万千世物中的东西,也只是存在与某些地方,并不是处处都有的。其实他们都错了,这样做,永远也不会有宁静,即使找到了静,也不是宁静,而是一种寂静——孤寂的静。宁静不是与生俱来的,而是由人创造的。世外桃源中的静,只是一种”蝉噪林愈静,鸟鸣山更幽”的幽静,更是一种孤独,远不能与宁静相提并论。

真正的宁静,像佛教徒双手合什,口诵”南无阿弥陀佛”,像穆斯林一样手持《古兰经》默念”安拉”,像基督徒捧着《圣经》在胸前划着”十”,口乎”阿门”,求佛主保佑,向真主企愿,向上帝祷告,宽恕人类的罪恶。这种对佛主,对安拉,对上帝的虔诚,才是一种真正的安宁。无丝毫杂质,更没有一丝一毫的玷污,就如一个从没涉世的婴儿,不知喧闹为何物?她纯真、安详、真诚、宁静,即使在喧哗的闹市,也有”南无阿弥陀佛”,也有”安拉”,也有”阿门”,这种闹中求静,才是真正的宁静。当然,说这些,并不是提倡为了宁静而就要去信佛主信安拉信上帝,而是为了说明,宁静并不是寻觅得到的,而是由人类自己创造的,就像闹市中有人摒弃一切喧哗,口乎”阿门”一样。

世上本没有宁静,人类创造了宁静。有人的地方就有宁静,不必跋山涉水去寻找世外桃源,即使找到了,也不可能有宁静。因为你不会创造宁静,只会寻找现成的。宁静,是一种虔诚,专一的表现,就是闹中求静。她反对孤独,那只会腐蚀人的灵魂,让人淹没在胡思乱想的磕磕拌拌中。宁静是净化,是洗涤人的灵魂,她可将乱丝理清拧成一股,专一的拉近目标。

禅意荷花

时间:2012-06-15 相机:PENTAX K-5 快门:1/60 焦距:200mm 光圈:F6.3 ISO:200

去了一趟郭庄,拍了荷花。自从生病在家休养开始,种花拍花的乐趣就一直不减,一开始只是单纯的用手机拍照,分享到instagram上,发现了iPhone4的拍照效果明显要差去谷歌二儿子Nexus S,因为后者多了个微距功能,可以更好的表现出花的质感。于是,每天的散步的时候拍花就成了一种习惯,并写下了两篇关于花的博文,行在花丛中和乐在花丛中,某人说我拍的花有一种别人没有的感觉,就是我对这种花有非常大的爱意,我自己倒是不会觉得,可能是因为生病,花儿在陪我度过每一天的过程中,有一些寄托在里面。古人寄情于山水,或许就是这种心情吧。

时间:2012-06-15 相机:PENTAX K-5 快门:1/250 焦距:48mm 光圈:F6.3 ISO:200

去了郭庄之前,我一直认为,所有的荷花必须是要长在池塘或者类似的水域中才是美丽的,关键是在这种地方长出的荷花花形要大很多,荷叶也非常的大。大的可以拿来,在夏天大的热天遮荫。所以,在郭庄看到种在小盆里的荷花时,我不由的有一些不爽快。这些荷花荷叶太小了,营养不良的样子,看了有些失望。不过进门后碰到的这只罕见的玫红色的蜻蜓,让我的心情大好。

趣题:这个图形有什么独特的性质?

下图是由 288 个相同的小立方体拼成的一个立体图形,它有一个非常独特,非常难能可贵的性质。要想用若干个相同的小立方体构造出一个具有同样性质的立体图形,这绝对不是一件容易的事情。事实上,下图已经是目前已知的满足该性质的立体图形中所用小立方体个数最少的了。你能猜出这个性质是什么吗?

 

 

 

 

 

 

 

 

答案:这个立体图形的每个面都是由 6 个小正方形构成。这是由 George Sicherman 构造出来的,我则是在这里看见的这个构造。

回声项目一期小结

网站产品客户声音收集通道分散,不易聚集。Pd难以收集优质客户需求,ued无法获得一手用户声音。客户没有统一的提建议的概念及更加有效的反馈机制,1688需要更加完整的建议系统。 1.为1688客户提供更为切合需求,高满意度的产品; 2.为PD,UED统一用户声音渠道收集,便捷获取; 3.将零碎的用户声音定量化,方便有规律性系统了解,揭露问题本质,方便快速定位分析; 4.周期性反馈,量的积累驱动产品优化; 5.全面忠实用户资料库,高代表优质用户沟通通道搭建; 6.多类型用户分层,研究不同类型用户深层次的需求; 7.定性分析资料沉淀,共建。

前台用户:面对1688网站全体用户。 用户性别/年龄分析:以30岁上下的男性为主

1.色彩制定 首先来平台提建议的用户往往是在使用网站时遇到问题或不满,可能是带有情绪的,这个建议平台在颜色的运用方面就希望能起到一些安抚作用,绿色往往给人视觉感受通常是心情平静、舒适、健康、希望,也有优化产品的含义,对于30岁左右的主要用户而言,这个颜色也比较能表现活力、明快的视觉感受。同时又不希望给人过冷的感觉,所以和一些黄色搭配设计,页面的底色并非简单的浅灰,而是饱和度较低的米黄色。 原生关键词收集:

2.质感设定 质感上希望有一些纸张/卡片的感觉,因为是提建议的平台,可以给用户更多的代入感。另外就是简洁、干净,这样主要信息才能更好的展示。 3.版式风格 为了便于用户更好专注建议文字内容,所以弱化页面中的分割线,同时对于版块与版块也用不同底色进行区分,简洁明了。因为建议平台中有大量用户建议展示,所以特别注重文字行于行之间的距离,避免排布过于紧密,用户在浏览时会产生疲劳感。

1.色彩方面 考虑到前后台的呼应,所有颜色上仍然想保持一些关联性。这是视觉方面的定位希望体现简洁、清爽和后台感。采用了饱和度比较低的灰蓝、灰色和绿色进行搭配使用,而强调色采用红色进行凸显。 2.质感与版式 这里也参考了国内外一些竞品,偏后台工具类的页面。可以看到基本上都是扁平化风格,弱化线条,整体用色方面饱和度较低,大的版块用底色进行区分,当前状态、行动点及重要内容用比较醒目的颜色进行突出。文字上面基本采用不同深度的灰色进行区分,突出不同重要级及页面的前后层次感。为了增加简洁、轻松的视觉感受,多处采用了圆角的运用,包括用户头像,搜索框,tab等。 1.头部为什么有那些图形? 源于最初人们对“回声”的印象:那些来自山谷的回声。所以把“山谷”的形象用几何三角形抽象出来,这样作为修饰图案运用于背景,这样既可以使头部不显得那么单调,又对产品主题有一定映射联系。 2.不同产品对应不同背景图片 每个产品对应不同的背景图片,当用户关注了多个产品,在不同产品之间进行切换时,对应的产品页面背景图也随之变化,背景图片与产品线特点相关,起到一些诠释作用,同时让用户更好地感受到类目切换的感觉。

3.报错页面 报错页面为什么用了二娃,不说你也知道吧…… 回声项目现在仍在进行中,也欢迎大家给予关注,给我们一些更好的建议和意见,谢谢!

[…]

转载:媳妇真给力

发信人: tangguoguo (糖果), 信区: Joke标 题: 转载:媳妇真给力发信站: 水木社区 (Sat Nov 29 16:21:30 2014), 站内

陪媳妇逛街,不小心踩到一个男的,赶忙说对不起,那男的瞪着眼睛对我说:“你瞎呀”,然后又推了我一下,我也推他一下,就在我们互相推搡的过程中,媳妇抱着我就哭了,边哭边说:“你不是答应我以后不杀人了么,怎么还带着枪?”当时街上的人全傻眼了,那男的直接就给我跪下,说:“大哥我错了”。 有这样的媳妇真给力!—※ 修改:·tangguoguo 于 Nov 29 16:22:22 2014 修改本文·[FROM: 124.205.93.*]※ 来源:·水木社区 http://m.newsmth.net·[FROM: 124.205.93.*]

地球上的水,来自彗星吗?

本文作者:溯鹰

去年差不多也是这个时候, ISON正凝聚着地球上所有观星者的目光。而距它的身姿消失于天际中仅仅不到一年,罗塞塔任务的“第一次彗星接触”又为人们注入了一份新的期待。我们总是和这些从太阳系边界远道而来的大雪球有着说不完的故事。它们之于你,或许只是夜幕中一道亮丽的身姿,或许则蕴含着众多你想知道的科学谜题的答案。千百年来,人们似乎都抱持着这样的信念:这些拖着长尾巴划过天际的身影,跟我们之间似乎有着说不清的羁绊。

【2013年10月8日,美国莱蒙山天文中心拍摄到的ISON彗星。图片:Adam Block/Mount Lemmon SkyCenter/University of Arizona】

就譬如昔日的科学向人们传达出这样一个故事——彗星是地球上水的来源。遥在38亿年前的亘古时代,原始地球尚是一团炽热致密的火球,那是生命根本无法存在的炼狱,然而,却有无数的彗星划过重重天际,不远万里造访地球。这些宇宙的冰晶在地心引力的引导下融入大地,向地球注入充足的水分,从而为生命之章的开演,写下必要的序言。

故事很精彩,但科学家们发现的更多线索却表明事情远没这么简单。彗星到底是不是大地之水的来源?还是这终归是场美丽的误会?地球上的水究竟有多少种可能的来源?这事儿,似乎需要好好商榷商榷。

昔日的神话

先来回顾一下原先的模型吧——为什么人们会相信彗星是地球水分的来源呢?这还得从太阳系早期历史说起。在太阳系诞生之前,我们这片宙域弥漫着某颗超新星爆发后残留的的分子云遗骸,里面包含着大量的气体、水(冰尘)以及固体颗粒。在悠久的时光中,星云中的某处发生了引力坍缩,当坍缩的幅度足以启动氢的聚变时,便点燃了年轻的太阳。围绕着这个引力源,原行星盘(Protoplanetary Disk)开始旋转形成。常识告诉我们:越靠近太阳的地方温度越高。在当时的原行星盘中,距太阳一个天文单位(Astronomical Unit,AU,即太阳-地球平均间距,约149,597,871 km)之内的水分都是无法稳定存在的。新生的太阳,将离它最近的内带冰尘蒸发为了稀薄的水蒸汽,进而用猛烈的太阳风将它们和其他气体组分一道吹向外侧空间,直到温度降至凝固点的地方才慢慢固结为冰块就位下来,构成弥散于太阳系外带的尘埃云。只剩下那些熔点又高、比重又大的物质——比如硅酸盐、铁镍等滞留在靠近太阳的内带。这些融不掉又吹不走的“钉子户”在内带频繁地碰撞、粘结,最终如滚雪球般裹成一个个巨大的石头疙瘩,形成了今天的水星、金星、火星,当然,还有我们的家——原始地球。

【原行星盘的艺术想象图。图片:NASA/JPL-Caltech/T. Pyle】

由是可见,我们地球所在的太阳系内带,打一开始就是岩石行星们的乐园,完全不是水这种沸点极低比重极轻的“小同学们”该呆的地方。按照太阳定下的“规矩”,水分理应大量分布在外带,天生与内带的岩石行星没有缘分。火星,金星,水星,哪个不是干秃秃的死寂的世界?但怎奈理想很骨感,现实却很丰满——我们的确实实在在地生活在一个例外的星球上,这个星球上有着太过例外的水分。

经过长期的研究,科学家们找到一个线索:似乎宇宙的某个时刻出现了某种契机,将这些早已飞得远远的水分又重新引渡回了内带。解开谜题的关键其实并不远,就在我们自己的卫星——月球上。自打成功登月以来,人类通过阿波罗任务采回了大量月岩样本,其中包含着形成于撞击事件中的岩石。虽然人们不远万里取回这些月宫的宝贝并不是为了放在博物馆里庆功的,但一开始确实也没想那么多。他们只是想测测这些岩石的年龄,看看每一个撞击坑都是啥时候形成的。自量子世纪以降,人类便掌握了一种很神奇的“黑科技”——只要能够在岩石中发现封闭性良好的同位素体系,便可以引用半衰期原理,用质谱仪测出这石头形成的年龄。于是,当人们把算出的撞击事件年龄投入时间坐标时,发现并非均匀地分布在每段时间轴上,而是异常集中于38亿年这个界限左右。更直白地说便是:现在月亮上那些密密麻麻的陨石坑,绝大多数都是在38亿年左右形成的,形成于其他时间的则非常少。

【月球表面密布的陨石坑,多是38亿年前附近形成的。图片:wikicommons/Gregory H. Revera】

这无非表明咱们的月亮在38亿年左右遭受过异常密集的高频度陨石撞击罢了,可这跟地球上的水又有什么关系呢?请想一想这样两个很微妙的问题吧:一、这些撞过来的“弹幕”来自何方,或者说只能来自何方?二、由于月-地间距在整个太阳系尺度下根本不算个事儿,在一次事件中,如果有成千上万的陨石撞上一颗行星的小小卫星,它的母星能逃过吗?

在地球与行星科学所提供的实际数据基础上,天体物理学家们完善了这个理论:38亿年前的太阳系早期,刚诞生的巨行星们(类木行星)位置并不固定,它们还在晃晃悠悠地找地方就位。而在动量守恒这么一条铁律下,行星的频繁变轨,必然伴随着巨大的动量交换。巨行星稍微释放出一点动量,就足以彻底改变彗星、小行星这类经不起折腾的渺小尘埃们的轨道,将其“弹飞”。于是,无数的小天体就被荡进内带了。这些重新飞进太阳系内带的陨石和彗星无疑就是一颗颗的炸弹,朝内带所有的岩石行星(类地行星)进行无差别的轰炸。至今,在那些地质作用近乎停滞的星球譬如水星和月球上,还清晰地保留着38亿年前的这次“轰炸任务”的新鲜弹坑。这就是地球历史的第二幕大事件——后期重轰炸(Late Heavy Bombardment,LHB)了。

【后期重轰炸可能让地球捕获了不少物质。图片:NASA/JPL-Caltech】

聪明人自然从这次确凿地刻在月面的轰炸记录中看出了些许端倪——撞入地球的天体中有无数的冰块(彗星),不恰恰能够解释地球上巨大水储量的来源吗?这些水分一旦落入地球的引力圈内,便不容易被太阳风给赶走了。正好,38亿年也是地球的熔融表层开始凝固为固态岩石的时代,于是,一个如同神话般的壮阔光景,便在科学的框架中清晰了起来:当时,全球熔融的炽热地表,将无数彗星带入地球的水分蒸发,富集在原始的大气中。而随着地表的冷却,水分开始从大气中凝固,全球尺度的无尽豪雨,从混沌的原始大气中倾泻而下,冲刷着地球新生的地表。天地终辟,洪荒始开,此世的第一次大洪水,创造出原始的大地与原始的海洋,未经多时,人们便在随后的岩石记录中找到了原核生物的遗迹。冥古宙落幕、太古宙开场,生命沐浴着年轻太阳那稀薄的光辉,在大洪水之后的伊甸园中,发出了它在这颗行星上的第一声啼鸣。

旧叙事的瓦解

科学塑造出的故事固然一如神话般壮阔,但科学却终究不是神话。只要有证据,再荒诞的故事也可以成全,再完备的故事可以瓦解。当新的证据如楔子般楔入那完美的叙事大厦时,倾颓,便只是一瞬间的事儿了。

成也萧何败萧何,挑战依然来自同位素。但这次却不是U-Pb、K-Ar、Re-Os、Rb-Sr这些用以给岩石测年的放射性同位素,而是身轻体稳的三兄弟:氢的三个稳定同位素,氕、氘、氚。

众所周知,同位素是指质子数相同而中子数不同的核素,质子的数目便是元素的身份证,它规定元素应该位于周期表的哪个位子里。而在质子数不变的基础上,原子核内的中子数却可以不同,它们共同占着周期表中的同一个位子,所以叫“同位素”。在氢的三种同位素中,普通氢(H,氕)是最简单的,就是一个质子加一个围着转的电子。它的两兄弟则相对复杂一点——分别多出一个(D,氘)或者两个中子(T,氚)。同位素是“很惨”的,假比你是氘,比别的氢多了1个中子,那么这就是你一生的档案,是“阶级烙印”。由于化学反应不改变原子核内的结构,因此只要不涉及“拆原子核”的核反应,无论你走到哪儿——无论身为游离氢,还是进入水分子、进入角闪石晶格、进入生物大分子的碳链……你都丢不掉它。

【氢的三种同位素:氕、氘和氚。图片:wikicommons/Bruce Blaus】

可为什么氢同位素能指示地球水很可能并非来自彗星呢?

这是因为,科学家们分别统计了地球水、以及三个著名的大彗星——哈雷(Halley)、百武(Hyakutake)和海尔波普(Hale-Bopp)的D/H比,结果发现彗星水的D/H比居然比地球水高出了两倍多!由于同位素的化学性质一样,在化学反应中不具有任何特殊性,带来的结果便是:只要来自同一个初始来源,哪怕随后分别进入不同系统中参与化学反应,其同位素的平均配分比大体也是不变的。众所周知,水在地球上的循环以及与地球其他物质之间的作用显然不涉及核反应,如果地球上的水全是彗星带来的,那按说D/H比值应该一样才对。所以,科学家们相信,两者显著的差异只能有一种解释,那就是:彗星,其实并不是给地球“开门送水”的那个勤劳的快递员。

然后呢?

然后没有然后了么?不,然后就太多然后了。彗星似乎被赶走了,但问题却回来了。于是新一波证据推了过来。截止当下,人们对于地球水来源问题所持的观点大体分为两大类:自生说(Endogenous)和外源说(Exogenous)。

自生说所持一个关键性证据是,在太阳系形成之前,星云遗骸中已然赋存着大量的水分子,这些水分子可能在原始地球形成中富集下来。但是模拟表明,类地行星在形成过程中很难直接把原行星盘里的气态物质吸积为原始大气。更关键的问题在于:自生说同样要面对D/H比不一致的问题。科学家们通过木星和土星中的CH4推测出原始太阳系的D/H比,发现它们相较于地球水的比值又低太多了。所以,自生说其实出现了跟彗星同样的问题,尽管其间也提出过诸如同位素分馏之类的补丁方案。但与其一堆问题上修修补补,多少不如自洽性相对更完善的外源说来得更为实在,这也是为何本文要大篇幅介绍LHB理论的原因了。

持外源论的科学家们大体还是有一个共识的,就是后期重轰炸这个前提最好不要动。“错”的只是彗星,从来都不是至今已经获得了大量行星地质证据和天体物理模拟的LHB理论。彗星虽然靠不住了,但 “炸弹”里还有更多的岩石质小行星呢。它们落入地球,便是陨石。研究发现,碳质球粒陨石(Carbonaceous chondrites)是一种富含水分的物质,水的重量百分比甚至可达17%。更关键的是,这种陨石的D/H比与地球水非常一致,因此很快便成为当下关于地球水来源的优势理论。

  【已知最大的碳质球粒陨石——阿联德陨石(Allende meteorite)的切片。图片:wikicommons/Matteo Chinellato】

除了在地表寻找碳质球粒陨石之外,人们也打起了在小行星带里运行得好好的那些小天体的主意。这不,最近科学家们只要在小行星带上发现一点水分,就总觉得它们很可能隐藏着解开水之源的奥秘。在名字全是数字的无数不起眼小行星上找到一点同位素比值相近的水多少不是难事儿,可根据上个月底的最新报道,连灶神星(Vesta)这样的天体上似乎也出现了人们感兴趣的东西。

故事还在继续,甚至彗星说也大有死灰复燃之势——有人终究发出了这样的声音:毕竟我们至今测的仅仅是三个彗星的D/H比,它们能代表整个奥尔特云的全部冰块儿吗?用区区3个彗星便将所有的彗星来源彻底打入冷宫,或许真的显得太武断了些。

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zz一些joke 可能有old

发信人: cdefghij (哪怕再去抗战二十年), 信区: Joke标 题: zz一些joke 可能有old发信站: 水木社区 (Fri Nov 28 02:02:37 2014), 站内 [累计积分奖励: 0/20]

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