發現月刊

發現月刊 - 第148期 2008年12月

誰主浮沉? / 陳偉民(新莊高中教師)

200811月中美科學家合組的研究團隊在《科學》雜誌中發表了一篇報告,表示針對甘肅的石灰岩洞中的石筍所做研究顯示,亞洲季風(monsoon)確實和中國唐、元、明等朝代的衰亡有密切的關係,國內各大報對此均有顯著報導。


氣候變遷對人類歷史有很大的影響,從前讀黃仁宇的《中國大歷史》,最感興趣的就是他提到一個觀點:15英吋的等雨線影響中國的農業經濟與中國歷史。這條等雨線,劃出兩大族群。在它的東南,平均每年至少十五吋的雨量,因此農業茂盛,人口繁殖;在它的西及北,因雨量不足,無法以農桑為生,人們養殖牲口,為了尋水草,來往遷徒,形成游牧民族。中國東南的農民和西北塞外的牧人,長達兩千年的爭戰,不過為了爭奪雨量充足的區域罷了。因連年爭戰而客死他鄉的「可憐無定河邊骨」,可能到死都沒聽過「等雨線」,但大自然的力量卻在背後,默默推動歷史的巨輪。


氣候影響歷史的例證,是蒙古人兩次攻打日本,均因暴風雨而失敗,日本人認為是「神風」保護日本國,後來二次大戰末期的「神風特攻隊」就是以此命名。


這次在「科學」發表報告的是蘭州大學張平中教授等人和美國明尼蘇達大學合組的研究團隊,他們使用化學分析法,研究甘肅武都的石灰岩洞──萬象洞裡面一條118毫米長的石筍,這條石筍橫跨1,800年歷史,自西元190年至2003年,保留了漢末到現代的氣象資訊。


這個研究涉及了許多與化學有關的分析方法,值得為讀者們介紹。


正常的雨水本來就因溶有二氧化碳而有微酸性。當雨水下滲到土壤後,由於植物根部呼吸及微生物活動會釋出二氧化碳,使雨水的pH值更低,如果土壤下面是石灰岩,酸性的水就能溶解石灰岩中的碳酸鈣,形成碳酸氫鈣,碳酸氫鈣會溶於水,暫時硬水中的主要成分就是碳酸氫鈣。


 


當碳酸氫鈣水溶液繼續下滲到了洞穴,由於洞穴空氣中的二氧化碳含量比土壤中的低,根據勒沙特列原理,有利於上述反應式進行逆反應,於是水溶液中的二氧化碳就會釋出,導致溶液中的碳酸鈣沉澱,形成固體。這個逆反應,就像我們把暫時硬水煮沸得到鍋垢的反應一樣。水滴由上往下滴落洞穴的地面,由洞頂向下垂掛下來的沉澱叫石鐘乳,由地面向上生長的沉澱叫石筍,石筍與石鐘乳連接在一起就形成石柱。


研究者把石筍鋸開之後,必須決定每一層的年齡,這時他們會用到一項利器,稱為鈾-釷定年法(uranium-thorium dating)。所有的天然水中都溶有一定量的鈾,這些鈾最常以鈾(VI)的氧化態與氧形成帶正電的UO22+而溶於水中,因此天然水造成的沉積都含有痕量的鈾,大約幾個ppb到幾個ppm之間。相反地,釷並不溶於天然水中,因此,天然水造成的沉積通常都不含釷。隨著時間推移,沉積物中的鈾-238會衰變成鈾-234,鈾-234再衰變成釷-230。鈾-238的半生期為4.4683 x 109年,-234的半生期為244,550年,釷-230的半生期為75,381年。只要測量沉積物中各種同位素的比例,就可以推算出沉積物的年代。


接著要測出每一層沉澱發生時的溫度,這種地質溫度計來自氧的同位素。在一杯水蒸發的過程中,其中含不同氧同位素(16O17O18O)的水分子會以不同的速率蒸發,質量輕的H2 16O擴散速率快,蒸發也快,時間一久,留在杯裡的水相對的就比當初的水含有較多的H2 18O。地球上的海洋已歷經漫長的蒸發作用,因此海洋相對於陸地上的淡水含有較多的氧-17及氧-18;植物的葉子因蒸發作用,留在葉中的水含氧-18也較原來的水多。相反地,因為水蒸發時,含氧-16的水蒸發較快,一旦水蒸氣凝結降雨,雨水中也含有較多氧-16。科學家用下列公式來計算同位素比值的變化:



其中Rst代表標準情況時正常海水中的18O / 16O比值,通常取2.0052 x 10-3,而R則為樣品中實際測出的8O / 16O比值。石筍中18O/16O比值較低的時期,表示溫度高,蒸發旺盛,季風強,雨量充足;反之,石筍中18O/16O比值較高的時期,表示溫度低,蒸發少,季風弱,氣候乾旱。


研究人員用鈾-釷定年法把石筍各層的年代測出來後,以年代為橫座標;再把各層中δ18O作為縱座標,結果發現唐、元、明三個朝代的最後數十年,都正好是季風很弱的時期。來自印度洋的夏天季風吹到中國,如果夏天季風強,就能深入中國的西北部,這些潮濕的風帶來雨水灌溉農作物,農作物豐收,自然社會安定。如果季風轉弱,雨水就只能落在華南及華東,中國北部和西部地區雨量不足,這可能導致農作物欠收,引發社會動盪,最後帝國敗亡。


至於是何種因素影響季風的強弱呢?


由於太陽磁場會讓宇宙射線偏離地球,太陽活動較弱的時候,進入大氣層的宇宙射線就較多,宇宙射線與大氣分子碰撞,會產生較多的碳-14和鈹-10,所以利用石筍中各層中碳-14及鈹-10的同位素含量,可以重建過去太陽活動的強弱。研究顯示,太陽活動與季風強弱有明顯相關性,而且是主要因素。當太陽活動旺盛,北半球氣溫變高時,季風就會增強,反之,季風就會變弱。


研究者也比對了世界其他地區所做的研究,發現唐的滅亡,與馬雅文明的滅亡屬同一時期,而氣候變遷可能也是馬雅文明敗亡的原因之一。研究者比對亞洲季風與阿爾卑斯山冰河紀錄,也發現亞洲季風弱的時期與冰河向下延伸的時期符合,亞洲季風強的時期與冰河退卻的時期符合。原來,氣候的變遷早就「全球化」了。


我讀了這篇論文後,極感興趣,找出論文中所說的晚唐弱季風時期(横跨唐朝的後六十年與五代十個的前三十年,相當於西元850~940年),想看看有什麼大事,結果找到黃巢之亂(西元874~884年),這是中國歷史上最大民亂之一,也是加速唐帝國滅亡的主要原因。黃巢之亂發生於河北,兵力最高時達到六十餘萬眾,主要組成分子是餓民與流民,曾攻破富庶的江南,使唐帝國的經濟體制遭到破壞,從此一蹶不振。中國北方農作久收,社會不安,造成唐滅亡,似乎都與研究中所推斷的情形符合。


影響一國衰亡的因素很多,不能完全歸咎於氣候,只能說氣候變遷是個決定性的因素,但不是唯一的因素。例如研究同時顯示,北宋時間季風極盛,所以農產富饒,人口增加。不過依我讀歷史得來的印象,北宋對外作戰的紀錄,從來就沒有討到什麼便宜。可能那段時期西夏與金國等游牧民族也受季風之惠,正處於牛肥馬壯,人口殖多的時期吧!同樣氣候之下,各有興衰不同的命運,可見人為的努力也很重要。


這篇報告,引發我們一個省思。目前全球氣候劇烈變遷將帶給我們怎樣的影響?渺小的人類面對大自然的威力要如何因應?


 


參考資料:

1. Pingzhong Zhang, et al.Science 322, 940 (2008);

2. H. Chen, et al.Chemical Geology 169, 1-2 (2000);

3. Adel A. Dabous, et al.Journal of Arid Environments 50: 343-357 (2002)

4. Margaret M. Barbou, et al. Oecologia 138: 426–435 (2004)

【魔數Math-Magics專欄】「藝數方塊」趣味數學教學設計分享 / 彭良禎(台北市立麗山高中數學科教師)

〈藝數方塊(Hexa-Puzzle)〉的設計源自一道高中數學題目的圖示(圖一)。筆者高一時,對該圖傳達「正方體分割」的思維瞭然於胸,但自師大畢業,輾轉到高中教書之後,卻發現多數高中生就是看不出分割後的錐體造型。因此,筆者便嘗試自製大型教具,以為投影圖像與立體模型的解說對照,之後,在學生的操作過程中,意外地發現了〈藝數方塊〉組裝還原的趣味。本文即介紹筆者將正方形、正方體n等分概念串接整合後的教學安排,同時分享本教案用於數學營活動的課程設計與教學心得。



(圖一)將正方體(藍色框)分割成六個等底等高的三角錐(紅虛線)示意圖。


【教學目的】增進立體概念及空間思維;強化角錐體積公式的認知。

【教學內容】a. 認識並探討「n等分正方形」的數學思維。

      b. 推廣並研究n等分正方體」的數學切割。

      c. 藝數Fun手玩---〈藝數方塊〉DIY親體驗。

      d. 察覺並欣賞生活中的正方體切割設計。

教學對象國小中年級以上,分組上課,每組6人並給予編號(本教案以5組為例)。

【單元時間】90分鐘。

【操作教材】每位學員一份「四角塊拼版」、一張〈藝數方塊〉DIY


【教學流程】


0. 課前準備:a. 自製大型教具:〈藝數方塊〉模型。

      b. 細長的磁鐵棒40根或用軟磁板裁割的正方形框架10

      c. 製作教學ppt.檔。


1. 正方形2等分:教師先在黑板上以磁鐵棒或軟磁板擺出5個正方形框架(可依組別編號),然後要各組派一名學生上台將「正方形2等分」。


說明:本題屬「一題多解」的開放性問題設計,初始極為簡易,但由於學校的紙筆評量方式,習慣只出一個標準答案的題型(便於閱卷,也便於檢測某一數學認知或能力),故學生多半是想到一、兩個答案之後,便會自動進入休眠狀態,當被要求要擠出第3、第4或第n種答案時,常常會「黔驢技窮」。而當各類型的答案陸續出現之後,學生的感受又幾乎都是「原來這麼簡單,可是剛才怎麼都不會想?」


解答:本題的答案特徵是分割線一定要通過正方形的中心點(圖二),ab是經典的「標準答案」;c是本題最全面的思考類型,相較之下,ab的答案只不過是c中的兩個特例; de則分別是折線和曲線的變化。但由於題目的敘述非常精簡(並未交代可不可用折線、曲線),而大家都習慣直線分割(學校的數學課程範疇使然),故對學生而言,de皆屬開創性的思維。一旦思路開通之後,當然也少不了像f這種綜合be的變通答案,至於g這種只將面積2等分,而形狀並不全等的分割,教師可先給予肯定,並藉此解說兩者的差異,最後再帶大家聚焦回到形狀2等分的思考。



(圖二)正方形2等分的各類型答案。


建議:答對的小組加分,以下皆同,當各類型的答案出現之後,學生直觀上都可判別是否2等分,故教師可順勢引導「對稱」與「出入相補」的論證關係。當教師帶領學生將每一回合的答案分析完畢之後,可在黑板的上方整理、保留各種分割的代表,然後再空出正方形框架,讓下一回合的學生繼續呈現新的分割類型。當大家都欠缺靈感時,教師可適時給予提示。


在營隊活動的操作上,本題是課程的開始,為拉近學員與教師及數學課的距離,建議第一回合通通給分,但由於所見的答案類型通常都是圖二ab的對稱軸分割,故教師可在講解第一回合的分割概念之後,給與眾不同的答案特別加分,而在接下來二、三回合的解答裡,為刺激並活化學生的思考方向,則開始要求重複出現的類型不予計分,或對具開創性的分割特別加分。另為促進小組合作學習的氛圍,以及提升每位學生的參與感,教師可以丟擲骰子的方式,藉以決定每一回合各組上台呈現答案的人選。當然,為了避免發生學生腦袋空空卻要上台挫敗的窘境,宜給予適度的時間供小組成員相互討論、分享,而教師更應視各回合所剩的答案種類,斟酌可上台的人數,以此激發小組間的觀摩學習。


2. 正方形4等分:操作方法同上。


解答:本題是「正方形2等分」的延伸探討,但因上題已讓學生大開「思」界,故學生一得知問題內容便已文思泉湧(圖三),此亦可見「簡單但多元的思考」是數學思維中不可忽視的經驗。本題的答案特徵仍是分割線一定要通過正方形的中心點,ab是經典的答案;c是完美的概念(只要是在中心點互相垂直的兩直線,便可將正方形4等分),卻也是學生最不容易察覺的答案;de分別是折線和曲線的變化;fbe的綜合版。



(圖三)將正方形4等分的基本分割。


除了上述的基本想法,學生的答案通常還會出現一種「降階」的思維,即是將4等分的動作分成「先2等分,再2等分(42×2)」的兩階段策略,但多數學其實只是直觀給出這類答案,並未有深層的想法,因此,教師可將大家的答案圖四彙整,一併讓學生觀察、比較,最後點出其高妙之處,好讓學生深刻體會並欣賞此一高級思維的美感。



(圖四)將正方形4等分的「降階」手法。


3. 「四角塊拼版」:利用4片全等的「四角塊拼版」(圖五)拼出一個正方形。



(圖五)「四角塊拼版」。


說明:「四角塊拼版」零件的4個內角依序是銳角、直角、鈍角、直角,兩個直角各在四邊形的對角位置,由於銳角和鈍角都很接近直角,因此,若不知要區別(免測量工具即可判斷),都會覺得差不多。「四角塊拼版」的設計概念源自圖三c)的分割,此為其逆向操作,但多數人一拿到就是習慣性地嘗試錯誤,少有觀察和思考。建議使用兩面同色的卡紙製作(如牛皮卡紙),以確保其操作上的難度和趣味。



(圖六)「四角塊拼版」的正解(左)與插曲(右)。


解答:本題的挑戰目標是正方形,故其操作提示是「找4個直角」,然後將直角放在東北、東南、西北、西南的方位即可。圖六(左)是本題的標準答案,圖六(右)則是意外的正確答案,只需將同一零件中的兩個直角位置互換,即可互相變換。至於中間空出來的小正方形位置,坊間已見陶藝家的相關設計與應用。圖七(左)是台灣故宮販售的「多寶格」筆筒,當中間的小筆筒移開時,剩下的四個筆筒還可再組成一個密實的四角柱筆筒;圖七(右)是鶯歌陶瓷博物館雙年展的優選作品「羅曼史(Romance)」杯盤組,當中間的四個茶杯移開時,剩下的四個瓷盤還可再擺放成一個密實的大拼盤。



(圖七)「四角塊拼版」的生活應用。


4. 正方體6等分:操作方法同上。


解答:本題的答案極其豐富(略),重點在引出「先3等分,再2等分(63×2)」的降階思維即可,而接續的DIY操作,即是正方體6等分的一個特殊分割


5. 〈藝數方塊〉DIY利用圖八的兩個展開圖製成33個三角錐,然後組拼成一個正方體。


解答:〈藝數方塊〉的設計概念源自圖一的分割,此為其逆向操作。本題的挑戰目標是正方體,故其操作提示是「找正方形」。必要時,可先「挑選三個」,拼組出一個「三明治」。本挑戰的高級手法是先將6個角錐零件區分成「左腳和右腳」,然後只需兩根手指頭,依左腳、右腳、左腳、右腳、左腳、右腳的順序,抓住正方體的對角線(零件中最長的稜邊)即可。



(圖八)〈藝數方塊〉DIY的零件展開圖(各需3個)。


教學上,可利用〈藝數方塊〉的切割與拼組,幫學生實際經驗「錐體的體積公式:底面積×高×1/3」,完整的認知雖要等到高三學過積分之後,但此一特例的接觸,會讓學生有真確的感覺。筆者此一設計,最早曾作為2003國際益智玩具協會(IPP)的交換禮物,後於本校七周年校慶活動中,開發成紙製的DIY文宣(2006),今年則換裝改版成2009聽障奧運的DM圖九)。歡迎讀者利用圖八的展開圖,一起動手、動腦,體驗「藝數」DIY之樂。



(圖九)〈藝數方塊〉puzzle設計的生活應用。


【相關閱讀】本刊第68期魔數專欄〈童玩DIY之「11≠2〉另有錐體體積公式的相關介紹。

動動身體 學得快又好 / 洪蘭(陽明大學神經科學研究所教授)

最近有個高三生寫信給我,說越到高三,越知道升學重要,卻越對老師用參考書教學感到厭煩,學習欲望低落,不喜歡的科目也越來越多。她說她不明白,既然多數人都知道運動會增加大腦血流量,使腦神經活化,對學習有益,防止負面情緒產生(運動會產生多巴胺,使心情好),可降低壓力,為什麼反而不讓高三學生去運動,卻把體育課調來上英文、數學?


她說,每天十五個小時坐在書桌前,有讀沒有進,浪費時間。但是,只要站起來動一下,就馬上被老師罵:「已經高三了,還不趕快去念書。」讓她覺得自己好像讀書機器。她問:「當我只剩下動物本能,空洞的活著,像行屍走肉一樣時,活著還有什麼意思?」這封信文情並茂,看得我悚然心驚。我們該怎麼幫助這些可憐的學生呢?我想,或許可以這樣做:


第一,讓學生知道,考上大學,沒人管你念什麼高中;拿到博士,沒人管你念什麼大學。出了社會後,老板在乎的是你真正的能力,學歷或許在開始求職時會有幫助,但是現在大學大增,加分程度有限。譬如,我們實驗室就喜歡用自己會動手實作的研究生。許多成功人物都不是從明星學校畢業的。


第二,學習須有好情緒和動機,越緊張越讀不下,不如起來走一走、動一動,等心情放鬆了再去念書。在緊張時,人體會產生壓力荷爾蒙,身體運作立刻從原來的副交感神經變為交感神經:心跳加快,血液從大腦流到四肢去發出「準備逃命」警示;當腦中一片空白,讀書就沒效果了。做一件事,如果把成敗掛在心中,事情通常做不好。


第三,運動對即將面臨升學考的學生來說,甚至比數學、英文重要,因為只有身體在最佳狀態,念書才會事半功倍。如果運動可以紓解學生壓力,增進學習成效,老師為什麼不讓學生動一動呢?讀書絕不是坐在書桌前自然就讀得進去。所以,體育課千萬不能挪去上學科或補課,不但不能,還應該讓有大考壓力的學生,每上兩節課就做一下課間操,舒活筋骨,使頭腦清醒。


至於越念越不想念,是因為「飽和」(Satiation)作用:一直看同一本書會感到厭倦,大腦的記憶力會下降。在實驗上,如果一直給學生看花卉名稱,請他們記起來,連看三十幾個以後,回憶效果下降。這時,如果換看家具名稱,他們的記憶力又會好起來。所以,不要一直念同一本書;最好看跟主題相關的課外書,因為殊途同歸是最好的理解方式。從不同角度看同一件事,最能使我們掌握全貌。


另外,學習不一定只在教室進行。雲林有個高職夜間部後段班的老師,為了讓學生學習,想出一些好點子。老師把打瞌睡的全班學生帶到操場,作考卷填寫接力賽:第一個人寫完後,立刻飛奔將考卷和筆交給第二棒作答;第二棒做完後,再交給第三棒,最後比比看哪一組最早到終點、答案最正確,獲勝的由老師請吃披薩。這時,全班學生都醒來不打瞌睡了,他們焦急的解題,快步飛奔,很快就把該學的學會了。所以,對於已經彈性疲乏的學生,老師可以想別的方法來幫忙他們,但是最終還是要告訴孩子:人生很長,沒有輸在起跑點這回事;放寬心,天地自然大!


 


◎本文轉載自國語日報97/10/21家庭版

閃耀天際的流星雨 / 科學人

宇宙塵埃經過地球大氣層,為何會化身為耀眼的流星雨?從流星雨顏色、存在空中的時間,可以看出它們的哪些特性呢? 


文/楊嘉慧

審稿/天文科學教育館資訊研究組組長 陳岸立;前中央大學天文所教授 蔡文祥


在「追星族」眼中,最美麗的夜景莫過於流星雨。幾千年前,人們對於它的出處有諸多揣測,有一種說法認為它是地表某些物質受太陽照射後,上升至大氣層並燃燒的結果,也有人認為那是太陽餘暉在夜空中折射所造成的現象。直到19世紀人們才知道,原來流星雨是地球路過彗星軌道時所獲得的驚喜。


彗星塵粒化身美麗流星


太陽系裡,除了行星及其衛星外,還散佈著許多灰塵顆粒與碎冰塊,這些塵粒可能是從太陽系生成時就已存在,可能是彗星表面物質受太陽光照射而崩解,也可能是小行星被撞擊後產生的碎片。由於塵粒質量小,經過地球附近時,很容易受重力吸引而墜入地球,它們進入大氣層時因高速摩擦大氣而燃燒發光,就是流星,而這些塵粒便稱為「流星體」(meteoroid)。


大部份流星出現的時間並不固定,出現的位置也是隨機,但是每年總會固定在某些月份、某些方位出現大群流星,每小時可能有數十至上百顆流星,最密集時甚至高達上萬顆(此為1833年的記錄,近年來並未發生過),就是流星雨。較著名的流星雨包括1月象限儀座流星雨、8月英仙座流星雨、12月雙子座流星雨,以及被稱為「流星雨之王」的11月獅子座流星雨。


流星雨是否都來自彗星軌道上的流星體仍有爭論。台北市立天文科學教育館資訊研究組組長陳岸立舉例說,有一些科學家認為12月雙子座流星雨可能是直徑約5公里、軌道週期1.4年的小行星菲以頌(Phaethon)受到行星潮汐力拉扯、太陽輻射光壓或其他小行星撞擊,產生許多灰塵顆粒所造成的。然而,另有一些天文學家認為,小行星是由岩石組成的,並不像彗星能噴發出大量物質,他們根據軌道遺留的塵粒推論,菲以頌原先應該也是彗星,只是外層冰雪已經蒸發殆盡。


意外交會,劃過天際


流星雨壯觀與否,與彗星週期及彗星遺留在軌道上的流星體數量多寡有關。陳岸立表示,散佈在彗星軌道的流星體會受到太陽風、行星引力、流星體的碰撞而隨著時間擴散,所以地球每年運行到彗星軌道附近時,遭遇的流星體數量都不一樣。一般而言,當母彗星接近地球時,會再次帶來較多的流星體,產生的流星會比較多,例如獅子座流星雨的母彗星週期約33年,每33年便可看到一次壯觀的獅子座流星雨。


流星雨來臨期間,每天的流星數都不一樣,這是因為流星體的數量會隨著地球接近彗星軌道而增加、遠離而減少,理論上流星雨的極大值出現在地球最接近彗星軌道之時。此外,同一夜晚、不同時段的流星數量也有差異,下半夜看到的流星總是比上半夜多且精彩,原因是上半夜流星體是與地球同運行方向墜入地球,相對速度較慢,燃燒亮光較弱;但到了下半夜,流星體是迎面撞上地球,不僅數量多,相對速度也較快。這與在雨中開車,前面的擋風玻璃迎著雨勢,會有較多雨滴打到玻璃的道理是一樣的。 


陳岸立指出,欣賞流星雨時,觀測者可能會覺得流星雨是向四面八方散射開來,但如果觀測者將這些流星的路徑反向延伸,會發現它們都是從天空中某一個特定位置進入地球,此特定位置稱為「輻射點」。每一個流星雨的輻射點對應的星座位置是固定的,因此天文學上便依據輻射點所在的星座來命名。


絢麗多彩的秘密


流星劃過天空時,留下的光芒並非全都是相同亮度及顏色。前中央大學天文所教授、目前任職於美國GIM電腦公司的蔡文祥是國內第一個專攻天文觀測也是首度引進CCD天文觀測的學者,他表示,流星體以每秒11~72公里的高速進入大氣層,本身帶有很大的動能,並與空氣摩擦生熱,而在離地表80~120公里處開始燃燒發光。一般而言,質量大的流星體,燃燒的時間較長;而質量大、速度也快的流星體,產生的能量更高,流星也更亮,例如能產生耀眼光亮的火流星,就是質量超過數百克的流星體快速進入地球,與大氣摩擦的結果。


流星會放出各種不同顏色(波長)的光,是因為流星體的組成元素各不相同,高溫時空氣分子與流星體會變成帶正電的離子和電子,當電子和正離子重新結合時,便會以光的形式放出能量;不同元素會發出不一樣的光,流星體中常見的鈣、鎂、鈉、鐵等元素,通常分別會發出紫色、藍綠色、橘黃色、黃色的光,也因此為夜空帶來許多變化。


在知道流星雨的成因,以及亮度、顏色與流星體的關係後,下次熬夜等待流星雨時,不妨試著分析每顆流星的特性,就能對該次的流星雨有深入的了解。


躺椅上等候流星雨


台北市立天文科學教育館資訊研究組組長陳岸立指出,通常流星天頂小時率(zenithal hourly rate, ZHR)達50顆以上者,天文館就會建議民眾欣賞流星雨。ZHR是指沒有光害且輻射點在天頂時,觀測者每小時可以看到的流星數量,大型的流星雨ZHR通常可以超過100顆。


觀測流星雨的原則是找個空曠、沒有光害的地方,用肉眼觀察即可,因為使用望遠鏡反而會讓觀測視角變小。此外,光害也會影響觀測,所以若自行開車或騎車至觀測點時,應該及早到達,並把車燈關掉,而攜帶的手電筒等照明工具,也最好以紅色玻璃紙包住光源,用微弱的紅光照明。


欣賞流星雨必須長時間抬頭仰望天空,觀測者若能準備躺椅可避免頸部痠痛,也不會漏掉從各個方向來的流星。若想統計流星數量,可準備計數器或錄音工具,而更詳盡的觀測記錄則包括觀測環境、地點、觀測時間以及天候狀況等。


陳岸立表示,要拍下每個視角的流星雨,可以同時準備多台相機,讓鏡頭對準不同方位。不過,由於傳統相機曝光必須長達數分鐘以上,受地球自轉影響,背景恆星會在畫面上形成軌跡,這時可將攝影器材架設於赤道儀上,讓鏡頭隨著地球自轉的方向轉動,使天體看起來固定不動,拍出來的星空就能與眼睛所見一樣。在所有工具準備齊全後,最後就是耐心等候流星雨的到來。 


延伸閱讀

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〈光讓世界變彩色〉,《科學人》20085月號

《天文館期刊‧33期》〈流星雨〉,蔡文祥撰文

高一課本《基礎地球科學》

高三課本《地球科學》下冊


【欲閱讀完整的豐富內容,請參閱http://sa.ylib.com/saeasylearn/saeasylearnshow.asp?FDocNo=1286&CL=90

【科學
Easy Learn網路版‧行政院國科會補助案】