全书共分为10个部分，内容包括生活，公共设施，重型设备，宇宙自然，科学，健康，家庭，办公室，网络与无线电，警用、军用和防务装备等方面，寓教子乐，以满足广大青少年提高人文素质的需求。

体例编排注重各部分间的内在联系和逻辑次序，脉络清晰、简明快捷，并附有“知识档案”和“链接”加以延伸拓展，力图使各门类的知识形成一个系统、科学的有机整体，方便青少年及时学习和掌握。

200余幅精美图片，包括实物照片和分解示意图等，与文字相辅相成。帮助青少年形象、直观地了解不同事物的运作方式，并激发他们热爱科学、学习知识的兴趣。启发其思维与创造能力。

版式设计，图文编排注重文化知识与现代审美的有机结合，并贯穿始终。加上先进的装帧设计和全彩的内文印刷，全力为青少年打造一个具有丰富信息含量的多彩阅读空间，彰显《它们是如何工作的》的欣赏价值和艺术价值。

本书专为中国青少年编写而成，内容包括生活，公共设施，重型设备，宇宙自然，科学，健康，家庭，办公室，网络与无线电，警用、军用和防务装备等方面，在体例编排上，注重各标题间的内在縣和逻辑次序，以准确生动、通俗易懂的文字形象地诠释了一个个问题。并附有生动有趣的“知识档案”和“链接”加以拓展和延伸，力图使各门类的知识形成一个系统，科学的有机整体。方便青少年获得及时、全面的信息。同时，本书还插入大量的精美图片，与文字相辅相成，既深入挖掘了图片内涵。又对相关知识作了补充和拓展。新颖、科学的版式设计，既增加了信息含量，又使页面变得生动活泼，使读者在轻松愉快的阅读中获取知识。开阔视野、提升创新力和想象力。

宇宙自然

 熊熊“燃烧”的太阳其结构是怎样的？

 怎样寻找系外行星？

 怎样通过黑洞周围的物体来探测黑洞？

 彗星为什么会拖着长“尾巴”？

 火山喷发是怎么回事？

 飓风为什么能影响大片区域？

科学

 钻石是怎样形成并被切割的？

 怎样把绝缘体变成半导体？

 LED是怎样做到高效节能的？

 为什么太阳能电池能将太阳能转化为电能？

 木乃伊是怎样制成的？

 怎样利用克隆技术克隆生物？

重型设备

 液压系统为什么能够驱动液压机？

 为什么说反铲装载机是建筑设备中的”瑞士军刀”？

 塔式起重机如何调整自己的高度？

 滑移装载机分为哪些部分？

 消防车的各部分是如何工作的？

 自动扶梯是怎样向上移动的？

公共设施

 垃圾填埋场如何处理垃圾？

 桥梁为什么能够转移压力？

 摩天大楼是怎样设计建造的？

 ATM是怎样进行资金结算的？

 怎样制造大屏幕电视？

 冲红灯摄像机是怎样拍摄汽车闯红灯的？

生活

 水枪是如何向外喷水的？

 为什么抛出去的溜溜球能够自动回到手中？

 彩弹枪发射彩弹的原理是什么？

 三维眼镜是怎样显示立体图像的？

 投币式台球桌的内部结构是怎样的？

 谁拆了我的自行车？

家庭

 洗衣机为什么能又快又好地洗衣服？

 烘干机是怎样将衣物烘干的？

 缝纫机为什么能穿针引线？

 钉子枪发射钉子的原理是什么？

 灭火器为什么能灭火？

 加湿器通过什么方式增加空气湿度？

健康

 急诊室怎样安排病人接受治疗？

 为什么超声波能检查身体？

 X光机是如何使身体“透明”的？

 CAT扫描为什么能形成身体的三维图像？

 为什么矫正眼镜能矫正视力？

 人造心脏是怎样延续生命的？

办公室

 复印机是如何“克隆”文件的？

 传真机为什么能远程传送文件？

 喷墨式打印机为什么能在多种材料上进行打印？

 扫描仪为什么能扫描文件？

 怎样利用屏幕保护保护电脑？

 老板是怎样实施工作场所监视的？

网络与无线电

 即时通讯是如何快速传送信息的？

 怎样利用加密技术保护信息的安全？

 雷达应用的原理是什么？

 为什么雷达测速仪能检查超速驾驶？

 利用IP电话通话的原理是什么？

 为什么能通过远程输入来控制汽车？

 EAS系统是怎样防盗报警的？

警用、军用和防务装备

 怎样引爆手榴弹？

 电击枪是如何用来自卫防身的？

 机关枪是如何发射子弹的？

 防弹衣是怎样做到防弹的？

 为什么防毒面具能够过滤有毒物质？

 为什么核弹拥有毁灭性的破坏力？

怎样寻找系外行星？

直到1991年，太阳还是当时已知的唯一一颗带有行星的恒星。当天文学家亚历克斯·沃尔兹森发现室女座的一颗脉冲星周围有两颗行星后，事情发生了改变。自从这一发现以来，在其他恒星周围已经发现了超过50颗的行星。这些行星被称为“系外行星”。那么，科学家究竟是如何寻找并最终发现这些行星的呢？

人类具有超凡的创造力。每个夜晚，有几千个也可能是几万个天文学家使用小型工具，有时可能只是一架望远镜遥望星空。因此，他们花费大量的时间想出各种不同的方法来使用这些工具。通过使用有限的工具，就能够找到距离我们几万亿千米以外的像行星那么小的物体，这真是一件了不起的壮举。

行星是什么

除地球之外，太阳系还有另外的7颗行星。那么，行星究竟是什么呢？行星的定义是：围绕叵星转动的、以表面反射叵星的光而发亮的巨大星体。行星在质量、构成、与恒星的距离方面差异很大。太阳系的行星可以分为3类：

类地行星：水星、金星、地球和火星。这些行星都由岩石构成，离太阳较近。

类木行星：木星、土星、天王星和海王星。这些行星质量巨大，是地球质量的几百倍。它们都有浓密的大气层，主要成分是氢，其次是氦、氨和甲烷。这些气体可能覆盖着由岩石构成的内核。

其他天体：彗星、小行星以及柯伊伯带中的天体。这些天体由岩石和冰块混合物构成。

太阳系中的行星是由构成太阳的旋转气体和灰尘圆盘形成的。早期太阳系中的氢和灰尘落入圆盘中心，形成原太阳，气体和灰尘被加热到可持续进行核聚变的温度。同时，圆盘外侧会形成更小的灰尘和气体块，它们被称为微行星。当原太阳被“点燃”时，它把灰尘和气体吹离它的附近。微行星结合形成行星。科学家相信其他太阳系曾经或正在以同样的方式形成。

寻找系外行星

由于恒星的光线十分耀眼，恒星反射的光线常常淹没其中，因此，要在其他恒星周围寻找行星十分困难。这个过程就像在探照灯前观看蜡烛的烛光一样。目前，探测系外行星的唯一方法是测量这些行星对其母星的影响。行星影响母星的方式有两种：当行星绕着恒星转动时，会对恒星产生一定的拉力；当行星运动到恒星和我们的视线之间(恒星光线被遮挡的部分)时，会使恒星发出的光变暗。我们在地球上可以通过以下3种方法测量行星运动对恒星产生的影响：

天体测量学：测量恒星在天空中的准确位置。

多普勒光谱学：测量恒星光线的波长分布。

光度学：测量恒星光线的强度和亮度。

天体测量学

行星由于其自身重力的牵引力，会对恒星产生一定的拉力，使恒星运动轨道发生颤动。通过细致精确地测量恒星的位置，我们可以探测到这种极其微弱的颤动。我们掌握了颤动周期(最高点到最高点或最低点到最低点的时间)后，就可以计算行星轨道的周期、行星轨道的距离或半径和行星的质量。

多普勒光潜学

当行星绕着恒星转动时，会使恒星离地球(我们的观测点)的距离时远时近。这会使恒星光线的光谱产生变化。

当恒星向着地球运动时，光波变短，移向光谱的蓝端(波长较短)；而当恒星远离地球时，光波伸长，移向光谱的红端(波长较长)。恒星光线的光谱发生的这种变化被称为“多普勒频移”。通过长期观测恒星的光谱，我们就可以探测出这种能证明行星存在的频移。我们也可以通过多普勒频移的方法测量恒星运动的径向速度，即恒星与我们做相向和相背运动时的速度。

从理论上说，我们可以通过径向速度来推断行星的大小。质量大的行星比质量小的行星重力作用大，对恒星产生的拉力也更大，恒星产生的径向速度也更大。如果我们用径向速度和时间来制表，可以得到一个正弦曲线。根据周期和行星的质量，可以计算出行星到恒星的距离——行星的轨道半径。根据曲线的振幅，可以计算出行星的质量。

光度学

如果系外行星的轨道与地球看上去在一条直线上，就表示行星即将从恒星与地球之间通过。当行星从恒星前通过时，会遮挡一部分恒星的光线，恒星就会显得有点暗(亮度减弱2％～5％)。当行星转到恒星后面时，恒星就恢复了平时的亮度。如果我们长期坚持测量恒星光线的强度，我们就可以探测其亮度的变化，这也是行星或行星群可能存在的标志。

未来的行星探测

NASA(美国国家航空和航天局)的局长丹尼尔·戈尔丁为NASA确立了一个重要目标：寻找与地球相似的、围绕其他恒星转动的行星。NASA计划发射一系列被称为“TPF”(类地行星发现者号)的望远镜，以实现这一目标。TPF由4个光学望远镜和l台合成仪器组成，每个望远镜都可以探测目标恒星发出的光线。它可以利用“零信号干涉测量法”技术来合成光线，去掉恒星发出的光线。NASA最新开发的精确飞行方法可以使这组仪器保持一定的排列形式。

当恒星的光线被去掉后，就可以对行星光线的光谱进行分析，检测行星大气层的物质是否与地球上的物质类似。

TPF目前仍处于研制阶段，预计将在未来10年内发射。一旦投入使用，这组天文望远镜系统将掀起一场行星探索和宇宙生命探索的革命。怎样通过黑洞周围的物体来探测黑洞？

你可能从电视里播放的天文学节目中或从杂志的文章中了解过黑洞。自从1915年爱因斯坦在“广义相对论”中预言黑洞的存在后。我们就没有停止过对这些奇异的物体进行想象。

恒星是巨大而令人惊异的聚变反应器。由于恒星体积庞大且由气体组成，因此强大的重力场总是试图使恒星发生坍缩。在内核发生的聚变反应就像一个巨大的热核弹，总是试图使恒星发生爆炸。重力作用与爆炸作用之间的平衡决定了恒星的体积。

当一颗体积庞大的恒星死亡后，剩余的部分就是黑洞。通常，一颗体积庞大的恒星的内核至少是太阳质量的3倍。

当恒星死亡后，由于发生核聚变的能源已经耗尽，所以核聚变就会停止。同时，恒星的重力将物质向内推，挤压内核。内核压缩后，温度升高，最终爆炸形成超新星。在爆炸中，物质和辐射会被抛入太空。剩余的部分就是高度压缩、体积极大的内核。

由于内核重力极大，它就会沉入时空，从我们的视野中消失，在时空中形成一个洞。这就是为什么这种物体被称为“黑洞”的原因。原来那颗星的内核现在变成黑洞的中心，被称为“奇点”。黑洞的开口处叫做“视界”。

你可以把视界当作黑洞的洞口。物体一旦从视界经过，就会永远消失。而在视界中，一切事件(时空中的点)都停止了，任何物体甚至包括光都无法逃出黑洞。黑洞可以分为两种类型。

史瓦西黑洞是最简单的黑洞，它的内核不发生旋转。这类黑洞只有一个奇点和一个视界。

P6-10

“它们是如何工作的”(www.HowStuffWorks.com)网站是世界上点击率最高的科普网站之一，曾连续两年入选美国《时代》周刊评选的“生活中不可或缺的25个网站”，还获得了互联网界的“奥斯卡”奖——威比奖。汇集网站内容精华的同名图书，以其“用最简单生动、通俗易懂的语言，解释世间万物的运作”的理念，将科学普及与人们的日常生活和兴趣所在紧密联系在一起，一经出版就成为畅销图书，在全球范围内掀起了阅读热潮，尤其为广大青少年读者所喜爱。如今，《它们是如何工作的》已经成为全世界科学普及的经典读物，各种不同的版本不断涌现，在我国更是产生了如同《十万个为什么》一样的影响。现在，我们组织编写了这本适合中国青少年阅读的科普图书，并注入了更多新的设计元素。相较于其他版本，该书有以下几个特点：

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