[知識列車 – 永續發展之旅] 活動側寫:第三站 花蓮女中 劉康克 教授分享 『人類與海洋:誰改變了誰?誰需要誰?』

[2013 知識列車 – 永續發展之旅] 活動側寫報導

第三站 2013/4/24 國立花蓮女子高級中學
講師:中央大學水文與海洋科學研究所 劉康克教授
講題:『人類與海洋:誰改變了誰?誰需要誰?』

活動側寫:吳一晉 老師(國立花蓮女中教師兼教學組長)

用問題激起知識的火光

希臘哲學家泰利斯在推論世界構成的本質時,曾大膽地推測這個本質為水,因為水那容易被觀測到的氣態、液態及固態,讓哲學家深信這就是萬物的本源,水性質之迷人可見一斑。水的性質除了變化多端之外,在地球的存在也讓人難以忽視,在占了地球表面積百分之七十的大海面前,人顯得有如滄海一粟般地渺小,也因為有著浩瀚無際的海洋,地球因而有了存續生命的良好機制。水與海洋便是劉康克教授欲為學子闡釋的謎題。

劉康克教授在演講之初,便以一連串的提問來勾引學生的興趣。
「地球的表面有水,那太陽系的其他行星有水嗎?」

「火星的表面為什麼跟地球的表面一樣地坑坑洞洞呢?」

「若說隕石的撞擊會造成地貌的改變,那麼地球的表面為什麼沒有坑坑洞洞呢?」

「木星的衛星為什麼表面也是相對光滑的,而沒有坑坑洞洞的表演?」

在拋出了一連串的問題之後,劉教授一方面引導同學回答上述的問題,一方面則讓花蓮女中及花蓮高中的同學彼此對話,激盪出知識的火花,同時從上述的問題讓同學們思考一個概念:為什麼星體的表面有無水源顯得這樣的重要呢?水源的存在與否為何又會影響到星體表面是否會呈現坑坑洞洞的樣子。學子們在教授的引導之下,赫然發現水源會侵蝕地表,因此隕石撞擊的痕跡會受到沖刷的影響,最後歸於平坦,故今日僅有在沙漠地帶較容易發現久遠的隕石坑。

水,何以重要?

海洋,改變了世界。海洋由水所構成,水是氫氧化合物,但同樣是氧的化合物,氫氧化合物顯得與眾不同,水的沸點較高,比熱也比較高,正因為其不同,因此才產生了不同的意義,這個特殊的現象是怎麼來的呢?答案是「氫鍵」。可以這樣來思考比熱的問題,當物質內部的互動愈密切,則密度愈大,密度愈大,則愈難讓這些物質活動,也就是愈難加溫。那水的互動為什麼這樣子的密切呢?用一個比較有趣的比喻方式,就是跟劈腿有關。因為水本身會有劈腿的情形,除了自身的氫與氧會連結之後,氫與氧都會分別其他組的氫氧相結合,也就是會跟別人家的氫氧特別熟,正是因為太熟悉了,才靠得很密集,很難活動,所以比熱就才會如此之高,因為要讓水產生動能可是相當不容易的呢。

海洋:地球系統的恆溫器

當我們看到美洲的地圖時,或許心中會不期然地泛起疑問,美洲東岸跟西岸的氣候會相同嗎?例如美國西岸的舊金山跟美國東岸的諾福克,這兩座城市都在臨海地區,緯度相近,但每月平均溫度是否會有所不同呢?答案是肯定的。舊金山的平均溫度差異較小,但諾福克的平均溫度差距較大,換句話說,舊金山的氣溫保持在一個相對恆定的狀態,但諾福克則不然。造成這種現象產生的原因有兩個:一是風向,二是海洋。以風向而論,舊金山與諾福克都處在西風帶,換句話說這兩座城市的氣溫會受到它們西側地形的影響,舊金山位在西岸,因此西側是海洋,諾福克位在東岸,故西側為陸地。海洋的比熱大,所以氣溫保持相對穩定的狀態,因此舊金山的氣溫相對穩定,但諾福克受到大陸的影響,就難免會有冬日嚴寒與夏日炎熱的季節溫差大的現象了。海洋除了扮演恆溫器的功能之外,同時扮演著恆定器的功能,因為海洋有著經向對流,所以海流在高緯度的地方下沉,而在低緯度的位置上升,循環反覆,生生不息。大氣圈、水圈、岩石圈與生物組成了地球這個生物調節系統。

人類的未來?  

著名的科學家Paul Crutzen曾指出現今的世界為人類世,這樣的命名源自地理名詞而來,大約在一萬二千年前的世界進入了全新世,但工業革命發生之際則是人類世的開端。他認為這個世代是由有智能的人類來掌握世界,但人類也面臨大滅絕的可能性。在人類世的期間,開始發生許多前所未有的現象,例如海洋的油汙染。另外,人類也造成了許多劇變:人口的劇烈膨脹、溫室氣體超乎標準的上升、氮肥使用的質量超過了一般肥料、海岸營養鹽的大量湧入造成海洋死亡區的擴大,這些劇變均以超急加速的曲棍球曲線上升,人類走向了一個前所未有的局面。日益嚴重的全球暖化,日益增強的溫室效應,都將使海洋的水循環變大,造成更激烈的極端氣候。

海洋在面臨多次激烈的隕石撞擊均沒有毀滅,會是有人類毀滅海洋嗎?在討論這個問題之前,我們可先思考一個問題:在釀酒的時後,紅酒的酒精濃度是百分之十二至百分之十五,白蘭地的酒精濃度是百分之四十,若白蘭地的價格較高,為什麼不將所有的酒都釀成白蘭地呢?這是因為過高的酒精濃度將殺死酵母菌。那摩同理可證,人類會自取滅亡嗎? 或者該問的是:人類要自取滅亡嗎?謹用下面這句話來回答這個問題,也為這場演講作個總結。

「我們的生活方式將決定我們的命運!」

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