2014年12月11日 星期四

沒做實驗,怎能知道南北半球馬桶水流不一樣?



12/4泛科學一文順時鐘逆時鐘?南北半球的馬桶水流真的不一樣?在發文之後無論是網站底下本身的推文,或是facebook粉絲專頁上的迴響,皆有不少讀者覺得自己「沒有被說服到」或是覺得文章的某個部分矛盾。筆者認為最主要的因素,應該是對於物理尺度和物理量的混亂,雖然小弟在當大學生時,也很容易被普物課本催眠,但今天要完全理解科氏力在不同尺度下的規模,非得從尺度這件事切入不可!


「科氏力」不是力!
順時鐘逆時鐘?南北半球的馬桶水流真的不一樣?文最初舉的例子,其實科氏力就是在旋轉系統中,直線運動產生偏轉的現象,用以下的實驗便能說明(看過的可以先跳過)
此外還有幾個例子,包括長程飛彈(橫跨的緯度要夠大,同樣的緯度不致產生明顯的偏轉)、或是颱風氣旋,都是大尺度的現象(動輒上百公里),這些現象可以用下圖來表示。但重點是,這些觀察從頭到尾都不是以「力學」來探討,而是運動學上的結果。因此在大氣相關的文章或課本課文都會以一句「科氏力是一種『假想力』,是因為地球自轉產生的『錯覺』。」來定義科氏力。用力來表示是為了解決計算上的問題,實際上能觀測與測量的並非力本身,而是運動上的現象。


描述運動的物理量
要描述物體的運動,最直接的方式就是速度,而若把速度這個物理量再簡化,便是「距離」和「時間」,因為速度即等於距離除以時間,指的就是位移隨時間的變化量。而要把速度與力的概念結合,就是再把速度再除上時間,就會變加速度,只要再乘上物體質量,也就會變成力,實際上隨著橫跨緯度的增加,運動的方向也會呈拋物線的運動,也說明了隨著移動的緯度增加,物體偏移的程度也是指數增加,這也是為什麼會用科氏「力」來描述此現象。
看起來前面是一堆國高中對物理量的複習,但我們比較「馬桶系統」與「颱風系統」下科氏力的作用時,便可把科氏力對各種物理量造成影響的尺度列出來。有篇碩士論文便提到了以此為基準的做法:首先,馬桶或水盆的蓄水的半徑大約是10公分,而水從邊緣流向中心約為1秒的尺度;而颱風的話,氣流帶有旋轉現象的半徑以200公里來算,從邊緣到中心的運動時間以200公里,以平均風速20m/s並考量螺線旋入中心的效應,需時63000(2π*200km*20m/s=63000)
所以以科氏力對颱風影響的「距離」比馬桶多了約10的五次方,而影響「時間」比,則多了63000倍,所以一般水盆、馬桶受到的影響是十億分之一而已。再者,利用科氏力的推導算式(陳義裕,1998),代入水盆的參數算出的科氏力造成的流速變化為0.02cm/s,大概是水流平均速度的百分之一,要用肉眼看到也幾乎不可能。

那該怎麼證明科氏力對小尺度還是有影響?
但就算是再小的影響,也還是有影響,所以有前人Shapiro(1962)Trefethen et.al.(1965)利用大尺寸的水盆(直徑6),分別靜置24小時與18小時後,進行2080分鐘的排水,因為尺寸增大、排水時間增長,也比原先的尺度增加了1萬倍,因而在靜置後便可觀測到恆定的逆/順時針水流。而前面提到的碩士論文,則是將小水盆置於一個旋轉台,利用旋轉台對水盆的科氏力效應來進行實驗,達到縮小實驗演示的效果,其實驗設施雖然看起來一點都不厲害,但至少有效的做出可重覆性,並且符合理論結果。至於我們為什麼會說「南北半球的馬桶水流真的不一樣?」的答案還是否定的,因為以馬桶的水體尺寸、流速,科氏力的效應真的非常小,小到隨便一個參數的影響量都遠大於科氏力。假如科氏力足以影響水流,那無論足球、棒球的飛行路徑,都得要考量科氏力…你能想像梅西的射門、王建民的深卡球有受到科氏力作用的影響嗎?實際上球的旋轉效應才是真的主宰球的變化啊!


現在實驗有了、理論也有了,希望經由本文可以讓大家更容易理解科氏力以及物理尺度的概念~~

參考文獻與延伸閱讀:
強化水盆排水旋渦中科氏力的實驗,黃易瓏,2010,國立臺灣海洋大學碩士論文
陳義裕,1998,牛通的博士班入學口試,物理雙月刊二十卷六期,681-683



2014年6月22日 星期日

天時、地利,彩虹橋

6/13星期五的下午,雨停了;Facebook也被洗了板,洗板的不是大雨,而是彩虹。或許有些人對於小學自然或中學理化有些印象,知道與折射有關,也記得三棱鏡的實驗之類的…而印象再多一些的朋友,或許也還記得各種不同顏色的光,是來自於太陽不同波長的光,而七色光合在一起又會變成我們常見的白光。不過,或許比較少人可以說出,為何6/13那天僅只有台北、新北、桃園一帶可以看到彩虹,而像拱橋般彩虹其實也有特定會看到的時間,接著我們從陽光開始,探索「彩虹橋」!


電磁波段,圖片來自維基共享資源,作者為Philip Ronan,CC3.0授權


太陽光的秘密
其實也不能說是什麼秘密,太陽光本身就是許多電磁波波段的總合,如上圖所示,但我們肉眼所能看到的可見光波段僅僅只有400nm~700nm左右的波段,其它的部分僅能仰賴儀器偵測,而大多數的太陽輻射會被大氣層擋掉,也只有可見光、紅外線與紫外線等波段會到達地表。光譜上的不同顏色也不是只有一種單一的波段,而是一個區段,其邊界是模糊的,不是說紅光接著就突然變成橘光,所以我們無論以三棱鏡或是觀察彩虹,都會發現光譜是連續性漸變的。而提到光譜,就不得不說一下光譜對於天文學上的貢獻:進行恆星的研究與分類,譬如偏向藍色光的恆星溫度較高,而偏向紅色的恆星則較低;近一點如太陽,人類亦會利用不同波段的觀測方式去理解太陽產生的不同活動,如下圖所示。
圖片取自NASA網頁http://www.nasa.gov/mission_pages/sunearth/news/light-wavelengths.html
























彩虹的成因
其實以下面這張圖就可以簡單的說明虹的成因,上面兩個是白光進入水滴後,不同折射的方式,左上是霓,右上是虹,而下方則是觀測者從地面看虹與霓的樣子,可以想見的是,只要觀測者的位置一動,看到虹的光線路徑(圖中線條)也會不同,也就是說,我們人人看到的彩虹都不能算是同一條啊!由此便可以知道,由於折射反射次數增加,要看到霓的角度也會增加,我們看到的彩虹位置,其實是我們向上看出去的方向,和光線來的方向的交會點,光線又是從太陽來的,所以當太陽在不同位置時,我們看到的彩虹高度也不太相同。一般來說,下午的雨後,比較容易見到彩虹,隨著太陽越來越低,我們看到的彩虹也會逐漸升高,而正中午時,彩虹形成的方向在地平線以下,自然就看不到了。
彩虹成因,圖片來自維基共享資源,作者為Peo,cc3.0授權
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為什麼彩虹出現時,只有一些地方看得到?
在6月13日的徬晚時分,在臺北市、新北市和桃園一帶,有許多民眾都看到了彩虹,只是還有很多地方雖然也像台北一樣大雨剛過,但卻看不到彩虹,其實最大的差別就是在天氣呢!在13日的徬晚的衛星雲圖可以看到,那時臺灣中南部由於低氣壓產生的雲系靠近,雲層較厚,但北部地區正好是雨後時分,而且東側還有許多水氣存在,正好是看到彩虹的要素之一,另一個要素,則是陽光來自的方向,北部地區的西側海面上正好吹著北風,把大部分的水氣和雲給吹向南方,所以那時正好陽光可以輕易穿透北部地區,所以那時我們抬起頭向陽光的反方向看,便能看見彩虹。不過,只要我們往南一點點,或是往東一點點,雲層變厚時,陽光就不容易穿透,看到彩虹的機會也就大幅降低,也就是說,能不能看到彩虹,可以說是要看天氣、看時間和看位置呢!

底圖取自中央氣象局衛星雲圖



延伸閱讀:








2014年3月23日 星期日

懶惰的新聞媒體與懶人包文化

哎呀,又忍不住要罵媒體了...

從核能到多元成家,一直到服貿協定,新聞媒體在網路上表現的方式就是將許多細碎的資訊照單全收,然後試著畫重點,看yahoo奇摩新聞就很像是把電視新聞的內容用網路上的文字再整理一遍,差別只是下方會多了一堆鄉民黨工們的筆戰,我不認為這就是新媒體,畢竟這只是將過去那一套,用網路的方式再copy一遍而已。

至於媒體有受到網路的改變嗎?我相信是有的,像是每天從歐陽妮妮的Facebook上看有沒有撿到200塊、PTT有沒有什麼卦可以當作獨家…這些都是媒體的改變,還有就是用類似洗板的方式在經營新聞台,像你在觀察伏冒熱飲的新聞的時候,套用臺灣數位文化協會的執行長說的,就是就算一整天沒開電視,再打開會有種沒有落後進度的錯覺!我們會覺得媒體從業人員越來越懶,但這種懶,是我們慣壞的!

真正的新媒體,是像數位文化協會他們做的各項專案,或是關鍵評論網之類的文章,他們

新聞媒體也開始嘗試要做懶人包給我們看,但我從頭到尾都沒認為複雜問題可以用懶人包可以解釋,因為懶人包的製作者在嘗試簡化問題時,我們不曉得他們省略的是不重要的事,還是更重要的事?會不會因立場不同而有不同呈現?那回過頭來,新聞媒體做的也是一樣,大家常會說某些台是有政治立場的,那麼我們怎麼相信有政治立場的媒體不偏頗?再者,懶人包多採省略式的方法,我們需要的,只是淺白的詞句,讓專業的知識能讓一般人更好懂。

身為科學精神的推崇著,我老是用科學的面向來說:回到我學科學的本質上來看事情,科學沒有100%絕對的真理,也別輕易相信別人「餵」你的任何知識,除非有完備的立論支持。因此我寫科普時,總是會想辦法用最平易近人的詞句,一次講一件事,面對複雜的事情,就改用堆疊法,想辦法讓讀者的思緒更加清析,或許做的沒有很好,但這是我的目標理想。

其實我對於包括服貿議題等複雜議題,都期待有一系列的非懶人包式的整理資訊,讓我們能用這些整理好的資訊,更全面的了解這些事情。

我不會妄想用三分鐘或是一兩張圖就了解服貿,因為那是不可能的,反之我更期待有更聚焦、更淺顯的看法,字多無妨,重點是要貼近更真實的情況,而非單解讀法條或單臆測結果。如果你是真的懂的,請嘗試回答我,如果你同意我的想法,請幫我找到能回答我的朋友!

2014年2月25日 星期二

與其關心地震在哪,不如看看自己準備在哪?

今天(2014年2月24日)一篇聯合報社論《台北連續地震 真的無須緊張嗎?》(註:因為原文不在了,所以用ptt地科版的備份文代替)試圖點出社會與政府對地震防災概念的缺乏,其中不乏許多影響政府不重視防災的作為,可惜的是政府端確實還有努力的空間,但多半不是文中所提的問題,譬如【政府對地震震央位置的陳述,都捨棄諸如「中山路二段三十七號附近」的精確描述,而以「縣府西方十七公里處」模糊帶過,這當然是怕影響房價而遭到民眾抗議。】這段話其實並非事實,實際上在世界上沒有任何一位地震學家能精準的告訴你震央在多少公尺的誤差以內,這乃是由於地底下的構造並無如此精確的解析度,科學上本來就無法定出很確切的位置,甚至運用不同的測站也會定出不同的結果,然而最重要的防災資訊並非震央是否能縮在幾十公尺內,而是各地到底震度有多大、對災害到底會有多少危害? 

不過話說回來,這也突顯了地震知識在連結到大眾生活上,還有許多可著墨的地方,而上述的文章作者也算是立意良善,誤解是在自對地震知識的不足,因此本文還是以這樣對防災關心為出發點的精神延伸。
 
台灣地震分布,作者為維基用戶Hsu.shihhung
在這事件後,我有被問到過一個問題:「士林的地震規模有『四級』很大耶!但是我家這邊怎麼只有三級?到底是發生在哪一條斷層?」這其實對任何地震學者都難以回答,而這並非我或學者太執著於用詞的正確,而是我們難以確認問題的指涉方式。

所以,我們從這個問題再談一次規模和震度(畢竟總還是有人會搞混)。首先,一次地震的規模只會有一個值,代表的是地震的能量,在臺灣也不會寫「級」這個單位,為的就是和震度階的「級」作區分,唯有震度的級數才能呈現地表搖晃的程度,對於防災才有最直接的效果。至於斷層,從
201034日的地震、2011年發生兩次在南投的地震,規模都在6上下,但由於地表沒有產生破裂面,估計也是底下的盲斷層錯動。若找不到士林這次的地震破裂面,那麼我們又如何去將它定義為何種的斷層錯動?

至於氣象局的說法,什麼岩漿冷卻、正常能量釋放,到底是不是百分之百的正確原因?我想可以說是,也可以說不是。因為在科學上,即使經過了不斷的驗證,也無法確定原因,假如以目前的證據告訴你是原因A,但因為後來有新的數據而變成原因B,那麼當初說原因A的官方該怎麼究責?那麼這樣的說法,說到底不過是「安全說法」之一,話說2009年義大利有群官方的科學家(大概就如同我們的氣象局)因對地震前兆的誤判,令民眾輕忽了地震威脅,接著大地震來了,傷亡慘重,而科學家也因而被起訴、判刑。問題並不是在看不出前兆,而是科學家們用了糟糕的方式作了錯誤宣導,只請大眾不要擔心會有大地震,而不去考慮另一種可能。

從食安、疾病一直到防災,無論官方要提出何種說法,都會被放大鏡盯著看,有時可能還會有錯誤解讀,既要考慮到是否會引起恐慌,又要考慮到是否會低估情勢,甚至有時還不得不注意到政治正不正確。如此複雜的顧慮,呈現到我們眼前時,經常是走了個樣。我一直感到疑惑,擔心民眾、媒體、上頭的長官不懂,那麼為何不藉由像地震這樣的事件,教育社會大眾正確的觀點,這正是科學傳播宣導的最佳時機啊!

有太多的事情可以做卻沒做,像是有研究告訴我們大屯火山可能是活火山,也有許多學者在監測,但卻沒人能清楚的告訴我們,不同的情境下會有何種噴發與災情?該為這樣的災情作何種防範?同樣的,地震的發生潛勢為何無法公布,並非官方或科學家做不到,而是這樣做會影響到許多民生,且要教導大眾如何正面的去看待地震危害潛勢的資料,遠比建立資料庫的難度大的多。也或許也開始有人詢問地震險,別鬧了,保險業者不了解地震的情況下,要如何製定合理的地震險保費?沒有地震危害潛勢,當然也不知道哪裡是比較有威脅,又要如何因應不同的環境因素來核定保費呢?

常在說日本地震預警強,為什麼我們不做?我們不但有做,而且做的還不是普通的強,台大吳逸民老師除了是最初中央氣象局速報與預警系統的開發者之一,也持續的在進行地震預警的研究,其利用P波前三秒的波形就能進行預警,便是很重要的技術成就。那麼為何我們手機收不到預警訊息?我只要提兩個問題就好:第一,手機的傳輸並不是產生預警資訊的環節,而是傳遞的環節,必須要找的是通訊業者;第二則是收到訊息後我們是否能有所作為?或是能否接受誤報的可能性?或許有時我們嚷著防災公園不足,但我們卻還不了解自己住家附近是否有防災公園?或是任何可以作緊急避難處?


在上一則看見台灣更多的故事,文章末段我提了不少研究,包括了國土規畫、斷層研究、地震預警、地震科學平民化的推廣等等,目的就是想讓各位能藉由了解這些資訊,了解我們的現況、我們缺乏什麼,用理性的態度去理解防災的思維,災害無可避免,與災共生才是在這大地千變萬化的島嶼的生存之道!

延伸閱讀:
認識地震規模:地震規模變變變
震度與等震度圖:地震波,可能不是你想的那樣
我們距離預測地震有多遠?

2014年2月15日 星期六

回首2013:「看見台灣」更多的故事

2013年,「看見台灣」以台灣影史上秏資最高、票房也是最高的紀錄片,憾動了許多台灣人的內心,也在社會上發酵產生了許多效應。我從來自各方的聲音所得知的不同看法,不外乎是開始正視國土問題、周遭的環淨汙染等等;有的朋友認為政府應該帶頭做好,上行下效;也有的朋友認為,「不是沒看見,只是我們選擇視而不見。」當然也有人認為,即使票房再好,影片也無法為我們解決任何問題。

看過電影後,我不止一次嘗試問自己,我早就知道這些事,但我還能做什麼?在這之前我也有很多的無能為力,或許是太著眼在不能改變的現實,政策不落實、國土規畫爭議不斷、既得利益者對環境的危害等等,這些是你我的力量也推不動半寸的事情,即使是導演齊柏林,也無法改變這些事實。自從數週前開始回顧台灣過去一年來的相關時事新聞,我才漸漸的體會,齊導的「提醒」,可以讓我們從不同的角度,來認識台灣。對於在上位者我不敢說,但起碼對於人民與大眾,我想只要多認識,或許就會更明白人類在這塊土地上的真正定位,看的多,視野才遼闊,我們就來認識一下,你我都可能忽略的,台灣。



從海研五號的科學首航認識台灣的海洋研究
海研五號,友人詹政順提供之影像。
台灣既然是個四周環海的島,三不五時也常聽見「海洋立國」的政策宣言。不過實際上在一年前進行海研五號科學首航之前,台灣的海洋研究硬體實力仍十分有限。在海研五號下水之前,海洋研究機構的船艦只有近岸的層級,最大的海研一號也僅只有800頓,另外還有以漁業研究為主,1948噸的水試一號,因此2700噸級的海研五號加入研究船行列更加別具意義!

甲烷水合物@USGS
海洋研究船通常做些什麼呢?從海水表面一直到海底都是研究船的涵蓋範圍,包括海水的性質(海溫、海流、化學性質等等,有人說這用浮標和錨定觀測就好啦!幹嘛動用大船?其實這是很重要的參數,任何的海底地形、海洋地質探測,要不就是利用聲納,要不就是用震波測勘,兩者皆是透過分析發射與收回聲波的特性來得知海底的狀況,而海水的性質必然會影響到波在水中的傳遞速度,所以同時測量海水性質亦是必要的,在海洋地質的探測方面,我想可以分為兩種,一種是探礦,像是甲烷水合物之類的礦產,另一種就是構造上的研究,如海溝隱沒帶(台灣附近有兩個重要的海溝,一個是馬尼拉海溝,另一個則是琉球海溝)、海底火山等等,正好,在首航時就帶回成果,而持續的研究航次也仍持續進行中,有興趣可以上國家實驗研究院的網站看看。

海軍達觀號,友人詹政順提供之影像。
海底地形、海洋地質的探測,除了科學研究的貢獻,對於國防也有十分重大的意義,因此國軍也有另一艘海洋研究船:1601達觀號,是國內唯一大於3000噸的海洋研究船,主要任務是海底地形的測繪和軍事用途的水下探測等,不過畢竟是國防情報,手邊的資訊並不多,但達觀號蒐集的水文資料,對於反潛與各種水下作戰的幫助甚大,此外在2010年蘇花公路發生崩塌墜海事故時,海軍搜救的船艦中,也包括達觀號。

另外我個人覺得特別海研五號上的深海水下搖控載台(ROV),是最令我期待的一項科學載具,ROV就是一台水下機器人,可以在深海進行搖控水底攝影和各種水下的探測、深海儀器設備機安裝與維修等等,或許可以期待一下,從海底來「看見台灣」。
ROV,摘自維基百科


看見台灣的地下構造
「看見台灣」帶著我們看見了大地,那麼地下呢?其實說起來更多的危機,還是藏在看不到的地方。因為看不到,所以以為沒事?當然現在我們開始可以認識與了解地底下的情況,在延宕了14年後,地質法終於在2010年三讀通過、2011年開始實施,之後也陸續在增加許多配套方案,譬如地質敏感區劃定變更及廢止辦法 ,以及針對清境地區的地質敏感區公告解釋等等,而從中央地調所的網頁中,也可以查詢地質敏區,然而現在還有很多地方還沒公告,也期待地調所可以加緊腳步完成敏感區的調查與公布;此外,相信一般大眾仍對於許多地質的名詞與知識一知半解,未來敝人也會多加著手撰寫相關知識,也希望有更多的先進們也能投入宣導,在此分享一些過去一年來撰寫的文章:

十分、大華壼穴一帶地質景觀敏感區,截自經濟部中央地質調查所網站
另外,談到地質敏感區、清境等話題,也可能有人會聯想到國土規畫,到底沒有沒國土規畫呢?其實我們的國土規畫法還在「草案」中,也就是說,目前我們還缺乏最上位的國土規畫法,說起來令人憂心,但由於我對此領域涉獵不深,也不好多作論述,關心草案內容的人或許可以看一下這裡和以下這篇,了解如何「與災共生」:

鑑古知今,不斷學習
2013年的最後,台中科博館辦了一場富具意義的研討會:「從車籠埔斷層看過去現在與未來的地震」國際學術研討會,並開放一般民眾免費參加,在台灣,很少有類似這樣的活動,能讓第一線的研究學者與一般大眾對話,原本很慚愧的沒有好好為此演講作一系列的文章介紹,好在,在「知識大講堂」中,錄製了許多影片,在下面一一列出連結與簡介:

●     地震預警系統
            台大地質吳逸民教授可以說是台灣做地震預警的先驅,除了參與了氣象局速報、預警系統的建置,更開發了更低價且好用的儀器:P波3秒感測儀,而我印象中吳老師的paper數量也是超級驚人的多,從演講我們可以多認識預警的技術現況。

            中央地科的張中白老師是地科界有名的型男教授,也是少數擁有官方粉絲的教授之一(畫錯重點),這也是系列演講中最「科普」的一場了,讓你從完全不懂地科到了解台灣的地體構造!

            中正地環的李元希教授是我的恩師,1999年時他正在中央地調所服務,也從集集地震中學習到了很多過去不知道的知識,並因而投入學校教育。由於他是一位對地質領域總是興趣滿滿的老師,常會丟下學生自己衝去看重要的露頭,因此在演講中常會指著斷層之類說:「這個東西非常有趣。」還請大家不要太見怪。

            師大地科的陳卉瑄副教授,是個很非常有活力、熱血的老師,除了學校內的教學,也極力推廣科普教育,推廣地震學園,運用各種故事教材串聯,希望能讓地震科學能從小扎根起。

●     台灣地震模型
             中央地科的馬國鳳老師,師承於地震學界名師金森博雄,在1999集集地震後,參與TCDP台灣車籠埔斷層深井鑽探計畫並很快的將其研究成果發表在Nature期刊上,而在2012年老師的文章又登在Science期刊,為台灣傑出的女科學家之一。近期馬老師也積極推動整合各界的學術資源、推廣地震知識,建置了台灣地震模型的工作團隊,為的就是讓台灣地底下的模型,能夠更準確,以提升地震測報、預警的成效。

             東京大學的佐竹健治教授,相信不用我多說,大家應該知道日本的地震學在國際上也是數一數二的,佐竹老師的專長就是利用模擬斷層破裂生地震波後所造成的影響,來研究地震與海嘯,包括許多古海嘯的研究,像我在哇!災!講座中聊到孤兒海嘯的故事,他也是當時做這個研究的重要學者之一。

            台大地質的陳文山教授可以說是科普做最多的教授之一,除了很多科普著作,阿山的地科教室也是我高中時期經常造訪學習的網站,科博館竹山槽溝的園區的開挖主持人即是陳老師,是古地震研究的專家。

            中國地震局地質研究所的徐鍚偉副所長,十分幽默風趣、並富有科學精神,不會因政治立場而影響科學交流。其實中國大陸在地震前兆的研究投注的很多心力,正好也在系列演講中,提供了不同的角度,讓我們思索,我們到要怎麼看待地震?

            中央研究院地球科學所的許雅儒博士也是一位傑出研究員,在準備攻讀博士時即發生了921集集地震,而她的博士論文,正好就是研究同震變形的模式,由地表的變形來推測地底下發生了些什麼事,而這場演講,則是一場針對隱沒帶大地震,作總合性的知識演講,也正好是最後一場演講。
 
車籠埔斷層竹山槽溝,攝於車籠埔斷層保存園區
地球科學是一項與人類的生活息息相關的科學,也是一門日新月異的科學,要追求永續,與自然共同生存,這些知識有必要一點一滴的累積在腦海中,或許一次看這麼多的資訊,會讓你直接按END跳到這一行,但是或許將這些資訊分開來,一次看個一兩篇或一段影片,配個咖啡或點心就看完囉,當然買咖啡別忘了環保杯,因為我們都愛地球嘛!


其它的延伸閱讀:
TCDP台灣車籠埔斷層深井鑽探計畫







2014年1月17日 星期五

一閃一閃亮晶晶,克卜勒唱小星星?

寫這篇文章,還得感謝孫燕姿的新歌~~
孫燕姿:克卜勒


在高中時代時,「克卜勒」這三個字可能不那麼討喜,因為他的研究,提出了克卜勒行星運動定律,我們念書時也因而多了幾條公試要背、多了幾個不同的題型,又或許有不少人如我一般,高中畢業至今,三大定律的細節已忘的差不多了,僅記得橢圓軌道、半長軸的平方和週期有關係之類的…如今聽見孫燕姿唱「克卜勒」,或許會多了些朋友去拜見狐狗大神或維基大神,認識或重溫一下克卜勒。
克卜勒


克卜勒生長的年代,正好就在文藝復興時期的尾聲、科學啟蒙的開始,在哥白尼之後,克卜勒、伽利略分別從數學與觀測的貢獻,開啟了一連串科學的革命。在幾個世紀以來,西方世界一直保有古希臘時期哲學家的思想(這兒說的「保有」指的是沒有把過去的典藉抺殺,教會甚至還幫忙保留了一部分,另外還有十字軍東征時再度把這些過去知識再進口回來),從文藝復興開始,人們開始崇尚古典的文化,也開始探討古希臘的哲學與科學,最早的突破即是哥白尼提出了日心說,認為宇宙中心為太陽,而非古希臘天文學家托勒密所認為的地球為中心。


克卜勒也同樣的對此問題感到好奇,並且在求學過程中認識了哥白尼的學說,接著又從另一位天文學家第谷·布拉赫手中接下了珍貴的天文觀測資料。克卜勒雖然是天文學家,但他同時數學能力十分強大,結合了觀測資料與數學運算製作星表與研究天體運行,雖然繼承了哥白尼的理論,但也作了一些修正:


軌道不是圓形,而是橢圓的
其實,這也得從古希臘的哲學家談起,無論是哲學家,或是當代的科學家,多半都認為宇宙萬物之理是簡單的、和諧的。而用圓形來解釋行星的公轉軌道,無疑是符合簡單、合諧之理,然而在克卜勒計算火星軌道之時,也發現了以圓形來計算,與觀測總是有那麼一些誤差,也嘗試了把太陽稍微偏離圓心來計算,亦無法完美的解決誤差問題,這也花了他六年的時間研究。在1609年----正好是伽利略發表望遠鏡那年,他在先著作《新天文學》中提出了行星運動定律的前兩項,第一是行星的軌道是橢圓形,而太陽位於橢圓的其中一個焦點上第二則是行星運行的速率,要用行星與太陽連線所掃過的橢圓面積來計算,在一定時間內所掃過的面積是相等的。話說這可是一大創舉啊!要知道,從觀測資料,我們僅僅知道行星運行的速率不是百分之百恆定的,且誤差十分微小(8分,角度上度分秒的分),如果當時克卜勒沒有進一步的闡述這件事,說不定也會影響後來古典力學的發展。


影響甚大的第三定律
第三個定律是在克卜勒出版《和諧的世界》時,撰寫於書中的,定律內容就是「行星公轉的周期的平方與離太陽的平均距離的三次方成正比」簡單來說就是T^2/R^3=K。這項定律只將行星運動的現象化為一個簡單的數學式,只有兩個參數、一個常數,不過牛頓的萬有引力定律就由此開始,當然牛頓究竟是不是被iphone打到而激發靈感就不得而知了!(作者按:經網友黃鈺程提醒後在此註明,此T單位必須為年、R單位為A.U.時比值才會為1,克卜勒當時提出此定律是發現其比值為一常數K,當萬有引力常數G出現後才有公式的推導印證。)


當然,在那個年代還沒有萬有引力解釋行星運動:這裡不得不提到之前孫維新館長曾說過的:「科學工作者研究自然的歷史,就是一連串『認錯』的過程」,當時克卜勒致力於觀察和計算,而大家問他是什麼樣的力量造成了這樣規律的行星運行?他聯想到了當時科學界最火的「磁力」,這個錯誤後來也隨著萬有引力的發展而被修正了。然而這亦無損於他的發現,畢竟如孫館長所說,科學是一連串的認錯,再修正的過程,世上許多道理亦是如此。


其它的影響與貢獻
其實克卜勒的貢獻還挺多的,包括發現超新星SN 1604,當然在這之前他的師父第谷也發現了另一顆超新星SN 1572,數字代表發現年份,話說伽利略還用1604年的那顆超新星來和當時不接受日心說的人PK。至於為何叫「新」星,則是當時第谷給SN 1572描述時用的名稱,後來20世紀後人們才將它列入超新星中。
剛好一直提到第谷,也不得不提一下,他其實是支持托勒密的地心說,而且想藉由進行天文觀測,累積了大量資料,想證明地心說才是正確的,而克卜勒一直想說服第谷,但是,直到第谷死去時第谷還是堅信他自己的想法,還希望克卜勤能幫他發揚光大,但是克卜勒卻…好啦,起碼克卜勒堅持下來才有後來天文學的發展。
另外,NASA還有一顆太空望遠鏡,其命名為克卜勒,其主要任務就是觀測太陽系外其它恆星的行星系統,也有不少人在期待它能否發現另一個地球!
克卜勒太空望遠鏡



延伸閱讀:

維基百科:折射望遠鏡





2014年1月7日 星期二

要怎麼去相信放羊的孩子?

在澳洲屠夫事件之後,已經很久沒有寫媒體評論文了…
然後又看到Mobile這則:一個人。對抗全台灣的惡質媒體。
這則真的很棒,很多人都在推,不免俗也來推一下「感謝大大的分享XD
 
圖片來自維基「狼來了」條目,Project Gutenberg。
在這段時間,也曾做過一個月雜誌的行銷宣傳,
加上自己經常寫科學時事,因此對媒體的接觸也與日俱增,
逐漸的我發現,科普/科學新聞中媒體常犯的錯誤其實只是冰山一角。
簡單來說最大的問題就是不會把「真相」放在第一位,
就連我的前主管也是告訴我,產製要「快」,別人PO過的東西就不能PO了…
就算別人的翻譯品質不好、下錯重點也是一樣。
這樣的問題在主流媒體更是被放大!
即便是口口聲聲說在追查真相,但又深怕自己報導的比別人慢,
所以補風捉影、任意開槍、自行腦補之事層出不窮,
矇中了,就是大獨家,矇不中就隔天發個澄清的新聞就好。

我們先不管大家對齊柏林先生說的話有沒有興趣,但是…
~~奇怪,隔一天發一則,到底是怎麼樣?
不止中時,其實各家媒體也都是這樣的模式,
甚至有部分媒體只有報導其中一半的事實,那不如不報比較好。
也不是說不能犯錯,只是這類的事實,
只要提前去訪問或是詢問齊柏林,我相信就能避免掉這樣無謂的問題,
雖然這樣好像少了一篇「業績」,但一篇不是事實的報導,
在我眼中等同無用的報導一般。

小時候都聽過放羊的孩子,放羊的孩子是因為惡意說謊而自食惡果,
但…明知道這未必是事實還大聲張揚,只是為了引人注目,
這難道就不是「惡意」嗎?
但老實說,我還真想不到怎麼去改變這些現象,
無論是抵制不看、或是一人一信之類的我都覺得很難改變,
或許像01那則文章說的一樣,多看優質,拒看惡質,
並用利網路產生影響力,說不定有一天會有新的開創也不一定。
這也是我用網路寫東西的動力來源,
起碼我產製的內容以接近真相為宗旨,並且盡可能盡到查證義務。
前些日子的化石事件又是個例子…我很意外竟然一面倒的,
把學者和科研人員的話放在後面,
而素人科教人員(還不是科學家)的說詞放前面與標題,不誤解也難。

話說每次看到很爛的篇章,總是會有個想法:
你他媽的文筆和查證都爛透了還可以領薪水,
根本拖累一堆同年紀有能力的人!難怪人家只願意給22K
但好像也只能說,加油,好嗎?好好學作文、語文和閱讀吧!