地球科學

氣象雷達(Radar)觀測(上)

氣象雷達(Radar)觀測(上)
國立台灣海洋大學海洋環境化學與生態研究所傅怡雯碩士生/國立台灣師範大學地球科學系許瑛玿教授責任編輯

台灣的氣象觀測始於1896年,日本殖民時期。當時為因應商船往來於台灣海峽的需要,於是在台北設立了第一個地面氣象觀測站。但無論是地面氣象觀測站或是高空觀測的方式,都無法對雲內部的結構及降水的變化過程有更詳細的了解。然而因應戰爭而發明的高科技儀器-雷達,於二次世界大戰時,軍隊的士兵第一次操作雷達,嘗試要藉無線電波找尋敵機的蹤影,卻意外發現無線電波很容易受到雨滴散射現象的干擾,而無法準確由雷達訊號發現敵機。此一發現卻讓氣象學家非常興奮,轉而將雷達應用於氣象上,意外地促進氣象觀測的進一步發展。

航海人(Navigater)的故事(下)

航海人(Navigater)的故事(下)
台灣師範大學地球科學所陳柏宇碩士生/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

汪洋中的一條船:
如果我們今天拿出哥倫布當時的航海路線來看,我們可以發現當時的人對於行星風系的了解已經有一定的程度了,他們可能不知道為什麼會有這個現象,但是他們已經知道哪些地方會吹什麼風,當哥倫布從歐洲出發,往西邊航行的時候他走的路徑是比較偏南方的航線,因為這條航線上有赤道東風帶的吹拂,所以對於一個航海家而言,這是一條通往西方的絕佳航線,他沿著這條路不斷向西方前進,最後抵達現在薩爾瓦多這個地方,薩爾瓦多的意思就是救世主的意思,當他們抵達他們所認為的「印度」之後,他們沿著西風帶回到了歐洲,所以當時的航海家已經知道要如何利用風來航行。

航海人(Navigater)的故事(上)

航海人(Navigater)的故事(上)
台灣師範大學地球科學所陳柏宇碩士生/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

東方夢:
在十三世紀的時候,一位義大利商人-馬可波羅從威尼斯出發,最後抵達了中國,當他抵達中國的時候,中國的富庶讓他覺得十分不可思議,光是中國在杭州進出的船隻,每年就達二十萬艘,這個數字可能比當時歐洲所有河川的船隻還要來的多,所以中國當時的經濟規模,是當時歐洲人所無法想像的,當他在回到義大利時,將自己的所見所聞寫成了一本「東方見聞錄」,雖然中國跟西方在很久以前就透過絲路有所來往,但是馬科波羅將自己的這趟旅程寫成一本書,許多歐洲人看了這本書之後,對於遙遠的東方激起無限的好奇。

航海人(Navigater)的故事(下)

航海人(Navigater)的故事(下)
台灣師範大學地球科學所陳柏宇碩士生/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

汪洋中的一條船:
如果我們今天拿出哥倫布當時的航海路線來看,我們可以發現當時的人對於行星風系的了解已經有一定的程度了,他們可能不知道為什麼會有這個現象,但是他們已經知道哪些地方會吹什麼風,當哥倫布從歐洲出發,往西邊航行的時候他走的路徑是比較偏南方的航線,因為這條航線上有赤道東風帶的吹拂,所以對於一個航海家而言,這是一條通往西方的絕佳航線,他沿著這條路不斷向西方前進,最後抵達現在薩爾瓦多這個地方,薩爾瓦多的意思就是救世主的意思,當他們抵達他們所認為的「印度」之後,他們沿著西風帶回到了歐洲,所以當時的航海家已經知道要如何利用風來航行。

古代的商人也會利用這股「貿易風」來進行海上航行,貿易風又稱做信風,每年都會在固定的時刻與固定的季節出現,所以這股風對於航海人而言就有如親如父母,哥倫布所利用的動力,也就是這股貿易風。從現代的角度來看,我們已經知道這是因為地球自轉所造成的科氏力與氣壓梯度力所達到的平衡。

航海人(Navigater)的故事(上)

航海人(Navigater)的故事(上)
台灣師範大學地球科學所陳柏宇碩士生/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

東方夢:
在十三世紀的時候,一位義大利商人-馬可波羅從威尼斯出發,最後抵達了中國,當他抵達中國的時候,中國的富庶讓他覺得十分不可思議,光是中國在杭州進出的船隻,每年就達二十萬艘,這個數字可能比當時歐洲所有河川的船隻還要來的多,所以中國當時的經濟規模,是當時歐洲人所無法想像的,當他在回到義大利時,將自己的所見所聞寫成了一本「東方見聞錄」,雖然中國跟西方在很久以前就透過絲路有所來往,但是馬科波羅將自己的這趟旅程寫成一本書,許多歐洲人看了這本書之後,對於遙遠的東方激起無限的好奇。

歲差(Precession)與天北極

歲差(Precession)與天北極
國立台灣師範大學地球科學系傅學海副教授責任編輯

地球像一支陀螺般自轉,一天一圈,永不止息。也像陀螺一樣自轉軸又繞著圈圈轉,而且大約要25800年才轉一圈,物理學將這種現象稱為「進動」(precession);地球自轉軸的進動稱為「歲差」。

遠在數千年以前,古人便觀察到太陽在群星間移動,一年繞一圈又回到原位;這一條視軌跡稱為黃道。黃道與天球赤道相交,有兩個交點,其中一個稱為春分(點),是太陽由南天進入北天時的交點(昇交點)。西方自古觀察太陽再黃道上的移動,以春分為參考點,太陽由春分繞一圈又回到春分,稱為一回歸年。黃道最南端的點稱為冬至,中國以冬至為參考點,作為回歸年的起始點;太陽由冬至起始,繞天一周(稱為周天)又回到冬至這一點,太陽剛好繞天一周,稱為一「歲」。

星星(Star)田徑賽

星星(Star)田徑賽
國立台灣師範大學地球科學系傅學海副教授責任編輯

田徑賽一直是體育競賽中,最引人注目的項目之一,跑得最快的人常成為運動明星。天上所有的星星竟然也在運動,相信一定讓許多人驚訝不已。其中最受矚目的當然是「看起來」移動的最快的一些恆星,目前已知最快的金牌、銀牌、銅牌分別為的當屬巴納德星(Barnard’s star)、凱普頓星(Kapteyn’s star)、古陸門布雷吉1830(Groombridge 1830,為了簡潔後文稱為「古氏1830」)。

人類進入文明以後,仰望星空也有數千年之久,一直都認為恆星是不動的,就像印在傘面上的圖案一樣。直到西元1718年,英國天文學家哈雷將自己在南半球的觀測數據與西元150年扥勒密星表比對,發現許多恒星彼此間的相對位置有變化,其中天狼、大角與南河三(Sirius、Arcturus與Aldebaran)的變化最明顯,超過半度以上,這才發現恆星是會運動的,稱為恆星「自行」(proper motion)。

沙羅週期

沙羅週期 (Saros Cycle)
國立臺灣師範大學地球科學研究所 陳柏宇 / 國立臺灣師範大學地球科學系 傅學海副教授 責任編輯

在2009年7月22日發生的日全食現象,臺灣地區只能看見日偏食現象,必須等到2070年在恆春半島才有機會觀賞日全食。

日食的形成原因是因為太陽、月球、地球剛好在同一條直線上,月球恰巧將太陽遮住,所以在地球上的某些區域無法看到太陽。
如果單從月相變化來看,每當月亮位於「朔」的位置,似乎就應該產生日食,但實際上卻並不是如此。原因就是地球繞太陽公轉的平面(黃道面)與月球繞地球公轉的平面(白道面)有一個大約五度的夾角,必須日、月兩者的位置相距在一度內,才能產生日食現象;所以並不是每次逢朔就會產生日食現象,必須等到地球繞太陽公軌道的位置,剛好位於白道面與黃道面的兩個交點(升交點、降交點)才有可能發生日食的現象,但並不是每一次月亮位於這兩個交點時都恰好位於朔的位置,所以必須符合這兩個條件才有可能發生日食的現象。

北極星與天北極

北極星 (Polaris)與天北極
國立臺灣師範大學地球科學系 傅學海副教授責任編輯

在孔子時代,認為北極星就代表著天北極。至少到了宋朝,已經很確定知道北極星並不在天北極的位置上。

在晴朗的晚上,只要有心,花上五到十分鐘,便可以觀察到星星在移動,尤其觀察在屋角或山邊附近的星星,更是明顯。所有的星星都與太陽、月亮一樣東升西降。利用照相機長時間曝光,則所有的星星都因為移動而呈現一條圓弧,圓弧的中心稱為天北極,正是地球自轉軸指向的方位。

2009年加一閏秒(Leap Second)

2009年加一閏秒(Leap Second)
國立台灣師範大學地球科學系傅學海副教授責任編輯

時間,暨具體又抽象。時間在每時每刻過的生活中流逝,似乎再具體不過了,卻又很難清楚說明時間是什麼。地球上的生物,基本上都依循著晝夜交替與季節變遷過日子,這關係著生物的作息與存亡,非常重要。因此,不論要怎樣計數時間的流逝,最後都需要回歸到季節的週期上。

人類很早就利用太陽的升起與落下的規律性計日,利用「野火燒不盡,春風吹又生」的季節規律來計年。總結來說,是利用周期性來描述時間,其中地球自轉的週期關係到日、時、分、秒的精確度,人類很早便發明各種計時器,日晷、水鐘都已有千年以上的歷史。在文藝復興時期以後。歐洲的科學與技術日益精進,發展出精確的鐘錶來計時,基本上都用能夠產生週期運動的物體,例如擺鐘、石英震盪錶等。

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