--- title: "独立复算五份固定气体切片" description: "用离线Python资料重算五份自有合成气体切片的盘域、束缚和造星率，并独立求出静态最大恢复力曲线。" canonical_url: "https://sandboxphysics.com/zh/stories/ram-pressure-stripping/recompute-five-fixed-gas-slices/" language: "zh-CN" page_type: "story" alternate_languages: en: "https://sandboxphysics.com/stories/ram-pressure-stripping/recompute-five-fixed-gas-slices/" last_modified: "2026-11-11" --- [风压与气体回落](https://sandboxphysics.com/zh/stories/ram-pressure-stripping/) 风压与气体回落 · L3 # 独立复算五份固定气体切片 Sandbox Physics · 2026-11-11 把独立资料包放在旁边，我们从五份各含六十四片层的固定切片出发，重做位置与能量判断，再求静态最大恢复力。复算得到的是这些明确指定合成数据的物理诊断。 ## 开始前需要什么 先读前两篇教材。需要数组、单位、动能和简单Python；NumPy负责数组，SciPy负责一维数值搜索。 ## 运行前，先打开输入文件 inputs/fixed-slices.json保存五份快照。前三份采用$q=0$的第49、64和128帧，对应模型时刻分别为负2.34375、150和800百万年；后两份采用$q=2.72$与$q=4$的第79帧，两者都在302.34375百万年。这是自有合成结果，并非观测星系目录。 每份切片有六十四行、十三个字段。前六项是在星系静止系中的位置与速度，z轴垂直盘面。位置用千秒差距，速度用千秒差距每百万年。后面保存风功、耗散、输入能量、气体质量、出生质量、出生能量和出生角动量。先看fieldOrder，再把一维数组变成行列。 common部分给出初始半径、质量与固定面积。每份切片附带源压缩包和整段记录的哈希，用于辨认来处；公开资料只取选定切片，没有包含整份源记录。固定输入的SHA-256为e536102615f5fc2bfdda56b4374dc63fc0307229a0a248c6e84a7ab8ad2638ca。 对应阅读：Original fixed-slice and static-restoring-force materials ## 在普通Python环境里运行一次 把ZIP解压到独立文件夹，需要时在自己的虚拟环境安装声明的依赖。真正计算过程不联网。recompute.py调用独立的criterion.py，比较随包固定参考，最后写出recomputed.json。 程序会重算切片诊断、搜索恢复力峰值，并从一小组自有波段光度算颜色。它没有积分新的气体轨迹，也没有重新卷积恒星谱。把步骤说清，就知道自己重复了整条科学链中的哪一段。 JSON采用能精确往返的十进制精度。不要在判断束缚前，先把所有坐标只留三位有效数字。屏幕读数可以简洁，内部计算仍要保留原始数值精度。 ``` python recompute.py --out recomputed.json ``` 对应阅读：Original fixed-slice and static-restoring-force materials ## 分别建立盘域和束缚的判断 每一行先用两个盘内坐标算圆柱半径。半径不超过十六千秒差距，且高度绝对值不超过一千秒差距，才属于盘域。把这些行的当前气体质量加起来，除以二千百万年的耗尽时标，再换算成每年的形成率。 束缚判断则把一半速度平方，与同一位置的外部引力势相加。势包含声明的核球、暗晕和恒星盘，并以无穷远为零。三个速度分量都要保留。结果为正，才进入此刻无束缚的集合；这套判断与盘域判断互相独立。 第一份$q=0$切片应得到0.265625的离盘比例、零无束缚比例，以及每年约0.186096太阳质量的盘内形成率。第64帧的离盘比例仍是0.265625，比机械能为正的比例却为0.0625。这个对照很适合发现程序是否误用了同一个判断。 $$ R=\sqrt{x^2+y^2},\qquad e=\tfrac12(v_x^2+v_y^2+v_z^2)+\Phi(R,z) $$ 内部采用千秒差距与百万年，比能的单位因此为$\mathrm{kpc}^2\,\mathrm{Myr}^{-2}$。后续风仍可以改变这份当前能量。 对应阅读：Original fixed-slice and static-restoring-force materials ## 重新求静态恢复力参照 criterion.py对给定引力势作解析求导，得到正高度上的恢复加速度。随后在每个初始半径处，用对数高度网格寻找已分辨的各个局部峰值括区，再分别细化。搜索延伸至一万千秒差距，利用总质量的反平方上界，检查更远部分低于已找到的最大值。 公开程序比较二百五十六与五百一十二个网格点，准备阶段还比较了五百一十二与一千零二十四点。这些有限检查回答：改变采样括区以后，数值最大值是否改变。若换成另一种形状的势，还需要重新检查是否漏掉窄峰。 两条压力曲线使用相同的恢复加速度，分别乘以初始气体柱，以及消耗至名义最近接时刻的气体柱；后者多乘了五亿年对应的指数耗尽因子。真实片层还会径向移动，因此这里明确把曲线叫作固定半径的准静态参照。有限脉冲里能否逃逸，仍需查看运动。 ![初始与名义最近接气体柱的固定半径静态恢复压力](https://sandboxphysics.com/_astro/force.C0w_4Omt.svg) 在$64$个初始半径，独立数值搜索给定势的恢复力峰值。蓝线用初始气体柱，金线多乘$\exp(-500/2000)$；横线为中央入流峰值。这是局部准静态参照，有限脉冲逃逸仍要跟随运动。 [查看完整图像](https://sandboxphysics.com/_astro/force.C0w_4Omt.svg) 对应阅读：Original fixed-slice and static-restoring-force materials · Köppen, Jáchym, Taylor & Palouš, Ram Pressure Stripping Made Easy, arXiv:1806.05887v1 (2018) ## 换一种计算，检查力与势能 独立数学检查使用另外两条路径：把向下恢复加速度沿高度积分，应得到从盘面到高处的势差；再取单独的Plummer核球，其最大竖直加速度可以从简单解析式求出。它们一起检查符号、单位，以及力与势是否相配。 准备阶段，这两项控制的相对差都在约两乘十的负十六次方。这个很小的算术残差，不能拿来当作天体物理的不确定度；影响解释更大的假设，是整条远尾都使用在星系中心取样的同一股风。 最后，在相同物理时刻比较$q=2.72$与$q=4$。全局形成率应相同，而气体稍微抬出盘域，会改变盘内统计。如果得到“风已经让全局停止形成恒星”的结论，就要回头看是否偷偷改了原先给定的耗尽规律。 对应阅读：Original fixed-slice and static-restoring-force materials ## 留下一份简短的计算说明 写下输入哈希、单位、模型时刻、盘域范围、势的零点和数值细化。把静态参照与轨迹本身分开存放。若改变气体柱、势或耗尽时标，就保存一份新输入，说明这次比较究竟改了什么。 population部分还提供一个小练习：两种输入历史、三种尘幕、四个精确年龄和五个波段。程序从这些光度重算颜色。若要从头重算恒星族卷积，还要取得固定原谱并保留它的质量、频率光度与滤光片归一化；下一篇会逐项解释。 对应阅读：Original fixed-slice and static-restoring-force materials ## 练习与解释性答案 1. 为什么速度与引力势必须用同一套单位？ 展开解释 动能与势能要相加。若把每秒千米的速度，直接和千秒差距平方每百万年平方的势相加，会引入很大的换算错误。 2. 静态曲线相同，盘内形成率却错了，先检查什么？ 展开解释 先看盘域判断、气体质量的字段索引，是否求和当前质量，以及每百万年到每年的单位换算。 ## 动手检验预测 ### [跟随迎风星系的气体](https://sandboxphysics.com/zh/labs/ram-pressure-stripping/) 1. 导出当前切片，比较它与独立资料里的字段顺序、单位和同一状态身份。 2. 比较前两份$q=0$切片，解释为什么离盘比例相同，而此刻束缚比例不同。 ## 独立科学复算资料 [下载离线科学复算ZIP](https://sandboxphysics.com/stories/ram-pressure-stripping/materials/ram-pressure-science-v1.zip) · [阅读单位与计算范围](https://sandboxphysics.com/stories/ram-pressure-stripping/materials/README.md) Python、NumPy与SciPy重算五份固定合成切片、局部静态恢复力，以及四个年龄的全局颜色比。此资料分析保存的科学数据；原气体积分与原生恒星谱卷积属于另外的计算。 文件、字节与SHA-256 - [README.md](https://sandboxphysics.com/stories/ram-pressure-stripping/materials/README.md) (4173 B) `963ce7a0921c497a5556558faa685310a3ad424db826831c794f031492b7ad90` - [requirements.txt](https://sandboxphysics.com/stories/ram-pressure-stripping/materials/requirements.txt) (27 B) `39b93fa1b8397265839a510ca7601608248a7f3524067b61667e977bf4351475` - [criterion.py](https://sandboxphysics.com/stories/ram-pressure-stripping/materials/criterion.py) (4267 B) `ab0ce3a9e95a01ca886e3a9f997e162cee4c7d9081d36c7e1cec2ae5d1c1b2e0` - [recompute.py](https://sandboxphysics.com/stories/ram-pressure-stripping/materials/recompute.py) (2612 B) `47b44c4dd30ddecb64226dc6f1b0c59c6e25e769ec8e8885f38b581b77b68a5f` - [fixed-slices.json](https://sandboxphysics.com/stories/ram-pressure-stripping/materials/fixed-slices.json) (82090 B) `e536102615f5fc2bfdda56b4374dc63fc0307229a0a248c6e84a7ab8ad2638ca` - [expected.json](https://sandboxphysics.com/stories/ram-pressure-stripping/materials/expected.json) (19249 B) `4816379eba85e94a8477f6268b8186cba5b23f8ee2f079075cff31fcf7ef7d0e` - [ram-pressure-science-v1.zip](https://sandboxphysics.com/stories/ram-pressure-stripping/materials/ram-pressure-science-v1.zip) (45741 B) `979dbcbd25d63a9a9f79e85f921976d051c46a57eac82f21713dee288297a2f2` [上一篇：跟着燃料穿过星系盘的边界](https://sandboxphysics.com/zh/stories/ram-pressure-stripping/follow-fuel-across-the-disk-boundary/) [下一篇：全局颜色为什么需要一段恒星形成史](https://sandboxphysics.com/zh/stories/ram-pressure-stripping/why-global-colour-needs-a-history/) ## 来源与计算范围 1. [Köppen, Jáchym, Taylor & Palouš, Ram Pressure Stripping Made Easy, arXiv:1806.05887v1 (2018)](https://arxiv.org/abs/1806.05887v1) 第2.1至2.2节及5.4节用于缓慢压力、冲量极限和可回落气体。自有三分量势、等质量片层与耗尽气体另有明确设定；静态参照没有重现原文全部模拟和观测样本。 2. [Original fixed-slice and static-restoring-force materials](https://sandboxphysics.com/stories/ram-pressure-stripping/materials/ram-pressure-science-v1.zip) 自有五份精确六十四乘十三字段合成切片、共同初态数组、两种全局光历史/三尘幕/四年龄波段子集，以及独立Python静态峰值和位置、能量、颜色诊断。原轨迹和原生恒星谱卷积是此前的独立计算；公开离线包复算诊断与波段比。没有浏览器引擎、原FITS/谱、论文、作者代码或实测星系数据。