地球科學

大氣光影的變化一 (The Optical phenomena of Atmosphere ) (II)
國立臺灣師範大學科學教育研究所李亭誼研究生/國立臺灣師範大學科學教育研究所許瑛玿教授責任編輯

在大氣中，有許多現象會因為大氣的垂直結構或光線照射角度所影響，而形成不同的光影變化或特殊的景象，例如：幻日（sundogs）、暈（halo）、蜃 景（mirage）等等。有一些現象我們已在課本中見過，例如虹（primary rainbow）或霓（secondary rainbow），然而其實還有許多特殊的大氣現象你可能連聽都沒聽過喔，就讓我們來看看這些有趣的光影變化吧！以下介紹因為冰晶的反射與折射所造成的特 殊現象：

二、冰晶的反射與折射

• 日／月華(冕)（corona）

當日光或月光照射入含有小水滴的薄雲層時，光線會在小水滴上產生繞射，而形成如同在小水滴兩邊各為光源一樣，而這兩個新光源在小水滴的後面又相互干涉，於 是形成明暗相間的光環。當同時有很多的小水滴都產生上述繞射現象時，在雲層的後面會就形成彩色的光環，光環的顏色排序為內藍外紅，此光環即為 「華」（corona）。日華（圖1）和月華（圖2）的成因相同，在台灣月華較常見，日華相對較少見且也較難觀賞，因為在薄雲的情況下陽光顯得太過刺眼， 但在厚雲的情況下卻又不會看到日華，所以日華才較不常見。

圖1：日華。資料來源：洪秀雄(2010)。日月華。2011年6月28日，取自http://www.lib.ncu.edu.tw/~hong/atmhmpg/optics/coronas.htm

大氣光影的變化一 (The Optical phenomena of Atmosphere ) (I)
國立臺灣師範大學科學教育研究所李亭誼研究生/國立臺灣師範大學科學教育研究所許瑛玿教授責任編輯

在大氣中，有許多現象會因為大氣的垂直結構或光線照射角度所影響，而形成不同的光影變化或特殊的景象，例如：幻日（sundogs）、暈（halo）、蜃 景（mirage）等等。有一些現象我們已在課本中見過，例如虹（primary rainbow）或霓（secondary rainbow），然而其實還有許多特殊的大氣現象你可能連聽都沒聽過喔，就讓我們來看看這些有趣的光影變化吧！以下介紹因為水滴的反射與折射所造成的特 殊現象：

一、水滴的反射與折射

• 幻日（sundog）

有時在日出或日落的時候，會看到在太陽兩側和太陽相同高度的地方，有兩個像假太陽一樣的亮點或光斑，那兩個假太陽也就是所謂的「幻日」（圖1）。這種現象 通常發生在太陽仰角小的時候，也就是接近地平線的日出或日落時刻。當太陽的光照射到大氣中卷雲裡水平方向的六角型冰晶時，由於六角型冰晶的物理性質會讓陽 光照射冰晶後折射的角度被限制在最小角度的22°，所以幻日的位置也就通常在太陽左右兩邊大約22°出現（圖2）。

圖1：幻日。 資料來源：Weather Chat(2011). Sundog. 2011年6月27日，取自http://weathersavvy1.blogspot.com/2011/05/sundog.html

高次元空間
臺北市立建國高級中學蔡哲銘老師\國立臺灣師範大學地球科學系傅學海副教授責任編輯

圖片來源：sweetie187@flickr

對一般人而言，「空間」是日常活動的領域。而對數學家而言，「空間」則屬於數學中幾何學探討的領域。在幾何學中，線、面及立體之間的差異在於定義的次元數 不同。只能進行前、後移動的世界稱為一次元世界，在這樣的世界中，萬事萬物只被允許進行單一方向的移動；而在二次元的世界中，物質可以進行「前後」、「左 右」兩種方向的移動；至於在三次元的世界中，物質可以進行「前後」、「左右」、「上下」三種方向的移動。因此，在N次元的世界中，物質可進行N個方向的移 動。

什麼是天體真實的顏色？
臺北市立南湖高中地球科學教師 吳昌任/國立臺灣師範大學地球科學系傅學海副教授責任編輯

為了天文研究的需要，天文觀測時通常是使用天文專用單色CCD，搭配標準化的測光濾鏡組（例如：Johnson UBVRI濾鏡組），觀測天體在透過特定濾鏡後的亮度，作為天文學家比對天體亮度或資訊的標準。

ohnson UBVRI濾鏡組的透光特性。（圖片來源：http://www.sbig.com/sbwhtmls/online.htm）

但是，對於一般大眾或是學生而言，研究並不是唯一個觀測目的，有時顏色鮮明的天體照片比具有研究價值的單色影像更能達到推廣天文的目的。所以，我們在教學生分析天文CCD觀測影像的同時，也教他們如何將透過紅光、綠光、藍光濾鏡的單色影像合成成彩色影像，這樣不僅可以讓學生直接了解其他專業天文機構所發佈的彩色天文影像的可能合成方式，也在調整過程中發現到同樣的一組影像竟可以調整成截然不同的結果。

不過，這也衍生出一個我們每年都會被問到的問題：到底怎麼調整才能得到這個天體的真實顏色？

臺灣北部大屯火山群中安山岩與玄武岩之關係
國立臺灣師範大學張哲維博士生/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

一般而言地質學家將安山岩的可能成因區分成三種，第一種可能成因涉及基性(玄武岩)或超基性岩石(橄欖岩)的部分融熔(partial melting) ，基性岩或超基性岩經過減壓或增温的作用，產生少量的安山岩質岩漿。第二種可能成因為基性岩漿和含二氧化矽較高的酸性岩漿或沉積物的混合有關 (mixing or assimilation )，基性岩漿的二氧化矽含量較少，和含二氧化矽較高的酸性岩漿混合後，生成安山岩質岩漿。最後一種可能成因則與岩漿中礦物的結晶分化有關 (fractional crystallization)，基性岩漿結晶分化二氧化矽含量較少的礦物，使殘餘岩漿的二氧化矽含量越來越高，最後生成安山岩質岩漿。而參與結晶分化 的礦物種類，則依據研究的方法不同而有不同的組合。臺灣北部大屯火山群的火成岩涵蓋了基性的玄武岩和中性的安山岩，正可以提供研究岩石成因的絕佳素材。