物理科新聞辭典

 

流星不是「星」

  流星雨雖號稱像下雨,但近年來已難看得看到滿天流星的奇觀。根據歷史記載,一八三三年的獅子座流星雨再數小時內出現二十四萬顆流星,平均每分鐘都有數百顆流星,其實「星流如織,星隕如雨」的天文奇觀是可遇不可求的。

  其實流星並不是「星」,它是太陽系行星間的固體微粒進入地球大氣層時,與大器分子摩擦生熱產生的光芒,如果經過大氣層而沒有完全燃燒,落在地面的就成為隕石,流星雨即是大量微粒進入大氣層造成的奇觀,大量微粒最可能產生在彗星剛經過的途徑,例如今年八月英仙座流星雨就是彗星留下的碎片造成。大群微粒進入大氣層時,幾乎是平行朝同一個方向進行,觀測得到的軌跡會在飛行的反方向延伸,從地球上看來,好像流星都是從某一點輻射發出,就像平行軌道在遠處看起來會聚集在一點,而流星雨就是依據輻射點附近的星座或亮星而命名的。

  不過,最近出現滿天星雨的情形已是一百多年前的事,除了一八三三年的獅子座流星雨,一八七二年及一八八五年的仙女座流星雨都有每小時一萬五千顆至二萬顆流星的紀錄,今年八月的流星雨雖然可能只有每小時數百顆,已堪稱本世紀少見的景觀,同時也是英仙座流星雨千年來最清楚的一次。

(83.8.1聯合報5版 記者 李彥甫)

飛翼船 -- 非「船」非「機」省油、安全

 各國爭相製造「堮怪獸」

  飛翼船不是飛機,而是一種具有飛行翼,利用高速行駛船體底部與空氣產生的氣墊,離水面三十公分至三十公尺掠空飛行的飛行器。

  飛翼船在行駛加速時,是貼面航行,在時速達約七、八十公里左右時,產生氣墊後,就開始掠水面「飛行」,由於產生氣墊飛行,沒有接觸水面的阻力,使飛行器能以最省的油耗,達到最高的效能。

  飛翼船是一種介於船與飛機之間的交通工具,它可以達到飛機飛行時三、四百公里的飛行速度,但它亦可在水面巡航。因此,它在安全性上,具有相當的穩定性,飛行體若出現任何的機械故障,可以降落水面穩定的巡航。

  由於飛翼船的機械效率是飛機的五倍,在運輸時間相等的狀況下,高速飛翼船的單位重量運費只有越洋飛機的十分之一,由於經濟效益極高,目前由美俄合作及德國製造的飛翼船都已經陸續出爐,中國大陸也規劃投入建造飛翼船,德國的飛翼船並已在內陸運河、河流中作觀光船行駛載客。

          (84.10.8 中國時報 5 版 劉在武)

微衛星

  微衛星即是小型衛星,重量約在五0公斤,與一般兩百至四百公斤的中大型衛星有所區隔,兩者之差異性,就好比個人電腦與大型電腦之比較。微衛星可謂麻雀雖小、五臟俱全,可仿似一般衛星裝置酬載(Payload),執行衛星偵測、通訊等功能,但這種小衛星不能作為同步衛星,投射在任務軌道上,其通訊頻段僅及UHF,而不是KU或C頻段,所以頻段協調問題較小。

  目前英國、法國、泰國、巴西等均以發展微衛星做起,一顆微衛星作價約為新台幣兩千萬元至六千萬元,發射方式也很容易,通常都是隨同別的中、大型衛星要發射升空時,夾帶在火箭上一起拋射出去,所以適用於研究機構實作應用與培訓技術人才之用。

(85.6.26 工商時報4版 胡玉城)

DTH 科技

  美國目前有線電視的普及率約為百分之六十五,雖然略低於台灣目前的百分之七十七,不過,美國目前的有線電視網路大部分是靠類似 DTH 的直接傳送訊號盜收視戶家中的方式,日本的有線電視 NHK 也是透過接收器直接將訊號傳輸到收視戶家中。

  因此力霸集團也在積極研發一種直徑約八十公分的小碟子,適合放在收視戶家中,只要對準戶外即可接收到約三十個頻道的節目,預計該項科技將在一九九八年可以完成,一旦完成,國內的有線電視生態趨勢將重新洗牌。

  目前國內有兩家衛星公司從事這種高科技工程研發,包括了三光及飛利浦等兩家公司,上述兩家公司也積極與國內頻道商聯繫,以作為反制系統動不動就斷訊的作法。

86.1.5 中央日報 24 版 楊希文)

E.T.不單指外星人

  在科幻電影中出現的「E.T.」,一般人認為僅指外星人,實際上卻有更廣泛的涵義。

  「E.T.」及天文學上經常提及的「地球外生命」(Extraterretrial Life)一詞的簡稱,泛指地球以外存在的一切生物,包括最低等的生物,及可能在外星球上生存的超過人類的高等智慧生物。

  就最通常的意義而言,地球外生命的生存原則,應與地球生物截然不同,因此將拓展生命的傳統定義,並揭示生命本質的真諦。

  儘管迄今並無確實證據證實地球外生命的存在,但科學家相信,合適的溫度、水及大氣的存在,是外星球孕育生命的三個必不可少的條件。

(本報系資料87.04.23 民生報24版)

量子物理

  量子物理是所有二十世紀現代高科技的基礎,包括電學、生物學、化學等領域,只要涉及分子、原子、質子互相作用,都與量子現象有關。

  所有的粒子都有波動性質,就像乒乓球的跳動。粒子實際的運動都是由波在傳導,理論上波和粒子是相等的,這就是量子力學的主要理論基礎,而研究量子力學的學問就是量子物理。例如當粒子被侷限某一個範圍進行圓周運動就代表該粒子有一定的量子。

  理論上粒子間相互作用,量子都是整數,但是崔琦等人的研究,卻是首度突破整數的量子物理,將粒子間相互作用,實際上還包括了磁場作用等其他因素也納入,研究分數的量子物理,這就是其研究的獨特之處,可能對整個物理學的未來發展,都有舉足輕重的影響力。

87.10.14 中央日報 5 版 胡薏文)

類 星 體

  類星體是宇宙中最明亮的天體,一般天文學家相信是物質被牽引至星系中心的超大質量黑洞,因而釋放大量能量所致。這些遙遠的類星體被認為是在早期星系尚未演化至較穩定的階段時,物質被導入主星系中心的黑洞增添「燃料」而被「點亮」。

  類星體為宇宙中最難解的天體之一。在一個世紀以前,他們就已經出現在天文照片上,但看起來就像是普通的星星,沒有人感到好奇。一直到西元一九六三年,加州理工學院的Maarten Schmidt才了解到類星體那無法解釋的光譜,實際上代表了它們是截至目前所發現的最遙遠的天體。雖然他們距離遙遠但卻依然明亮,代表類星體一定是非常活躍的。

  多數類星體距離地球相當遠,可達到數十億光年之外,類星體所發出的光須經過數十億年才能到達地球,因此地球上望遠鏡見到的是比現在年輕數十億年的天體。

(87.12.31聯合報6版 李若松)

電磁相容性環境(EMC

  電磁干擾是一種「非游離輻射」不像輻射屋所產生的「游離輻射」這樣嚴重;電磁干擾只是電子在導體內移動所形成的現象,這種干擾不會殘存在人體內部。但是,這種「干擾」小至影響音響收訊品質,大至汽車的控制系統、心率調整器也會受到干擾。

  為排除電磁干擾的影響、創造出電磁相容的環境( EMC ),可循兩個方法,第一、讓電器產品的電磁干擾降低,第二、提高電器產品的電磁耐受性,前者「電磁干擾」為 EMI,後者「電磁耐受性」即 EMS。先進國家的作法是雙管齊下,一方面要求商品抑制本身的 EMI ,另一方面也要求商品本身提昇 EMS

  商檢局從八十六年元月一日起首先把影印機納入電磁相容管制清單,八十七年一月一日將電視機、影像監視器、錄放影機、電腦四十七項電腦資訊產品納入,八十九年七月一日是第三階段,所納入的產品包括音響、微波爐等一百三十項,全部是與民生相關的家電產品。

        (89.6.19 工商時報 14 版 于國欽)

 太陽黑子

  太陽表面光球層的活動現象,包括米粒組織、日珥、閃焰及太陽黑子,尤以後者活動最為明顯。

  太陽黑子就是光球層中的黑色斑點,通常其習慣成群出現,平均大小為地球直徑的兩倍,壽命持續數日至數週不等。

  太陽黑子的成因迄今仍未有完成的理論,多數學者認為與太陽的自轉與磁場有關。因為太陽本身是一個氣團,在緯度不同處其自轉速度亦不同,舉例來說,在赤道附近的物質走得比兩極快,磁力線因而沿著緯度線旋繞在太陽的低緯度處,而這種「緯度差」的擾動也使磁力線打結成團狀,而太陽內度對流層的擾流進一步將糾結的部分浮升致太陽光球表面進而形成太陽黑子。

  值得注意的是,太陽黑子的活動與太陽磁場的變化關係密切,透過光譜分析,多數的黑子群都是雙極性的,前導黑子與後續黑子的磁極性相反,南北半球黑子群的極性也恰巧相反。

        (中央日報89年7月15日 記者 楊永妙)

 白光 — 照明新科技

  未來能源新趨勢 — 白光,這項照明科技新里程,被產學業界稱為「繼愛迪生發明燈泡後,影響最重大的發現」。財團法人光電促進協會說,白光可節約能源,減少污染,堪稱是最環保、最有效率的照明設備,預計國內再五至十年後即可量產。

  白光 LED,其技術是先在 ZnSe 單晶基板上形成 CdZnSe 薄膜,通電後,使薄膜發出藍光,同時部分的藍光與基板產生連鎖反應而發出黃光,最後藍、黃光形成互補色而發出白光。

  目前白光較傳統白纖燈泡發光效率高出一倍以上,未來更可提高到十倍以上,由於白光是綠豆般顆粒狀的發光體,所以可塑性強,應可廣泛使用在各種燈具上;而它最具優勢的是,電力僅需一般燈具的十分之一,所以學者認為,如果百分之二十五的白纖燈泡及百分之百的日光燈泡被白光取代,那每年將可省下一百一十億度電力,大約是一座核能發電廠的年發電量。

         (89.7.28 青年日報 5 版 蔡怡萍)

鹽霧害

  核三電廠十八日凌晨發生「無放射性物質外洩」的第三類A級緊急事故,最早導因是南部「鹽霧害」,造成超高壓輸電線跳脫,核電廠停機。「鹽霧害」是指鹽分附著在輸電線與「礙子」上,破壞絕緣作用,導致輸電線跳脫。

  所謂「鹽霧害」,是台灣海島氣候的特有現象,常發生在每年三月春季南部地區以及十月秋冬季的西部彰化、雲林地區。

  高屏等南部地區在春季天氣轉暖,開始吹南風,帶來巴士海峽、太平洋有鹽分的水氣,鹽粒子容易附著在輸電線與「礙子」上,產生「鹽霧害」。彰化、雲林地區則是冬季東北季風帶來海上的鹽分。

  「礙子」長相如同白色的「磁碗」,仔細觀察電塔電線,可以發現他們的蹤影,一串串的白色「礙子」高掛在電塔上,主要用來隔離一條一條的輸電線,避免電線相互導電。如果「礙子」受到「鹽霧害」,鹽分會破壞「礙子」的絕緣效果,發生導電現象,電力將大部分「漏」到地面下。

  一旦「礙子」沒有作用,輸電線將會跳脫,電廠的電就送不出來。這次核三廠三A緊急事故,便是導因於南部十七日清晨「鹽霧害」,曾經造成核三廠到大鵬超高壓變電所及核三廠到龍崎超高壓變電所之間的電線路跳脫,核三廠一、二號機分別在十七日凌晨三時二十一分、三時二十三分自重力解聯、安全停機。

  為維護輸配電系統正常運作,台電公司需不定期清洗「礙子」,除了防「鹽霧害」,也防空氣灰塵附著。清洗「礙子」的方式,可以搭乘直昇機,用強力水柱沖洗;也可以採用人工清洗方式,讓人員爬上電塔,一個一個擦拭清洗。
                   (90.3.20 中華日報3版)

煙囪效應

  「煙囪效應」係指高樓火災時,低樓層火場高溫空氣向上竄升,上層冷空氣向下降,行程對流,若上層聚集的高溫空氣及濃煙無法排出,溫度越來越高,常常可達攝氏數百度以上,一遇到低燃點的物品,即可能起火燃燒,這些現象最易在管道、樓梯間(如樓梯、貨物電梯、直通樓梯)等密閉式空間發生,就好像是煙囪一樣。
                  (90.5.14聯合報3版 許俊傑)

流星暴

  從三年前獅子座流星雨的母彗星譚普.狄塔回歸以來,隨著獅子座流星雨於1998年進入絕佳觀測期後,國內民眾便不斷聽到「流星暴」這個字眼。直到昨天凌晨,守候在山區觀測的民眾,才知道什麼叫做「流星暴」,流星景致又有多麼壯觀。

  什麼是流星暴?多少的流星數量才能夠成流星暴?根據天文界的說法,每小時出現超過一千顆的流星,便是所謂的「流星暴」。2001年的獅子座流星天象,在各地天氣晴朗,高山又少光害等觀測條件下,民眾果然見到「流星像是下雨」一樣的炫麗壯觀景緻,當中又以2:00~3:00間最精采。

  國內於1998年掀起觀測獅子座流星雨熱潮,當時不少天文專家即預測,將會出現流星暴,全台民眾為之瘋狂,可惜雷聲大雨點小,流星並不捧場;1999年的獅子座流星雨,台灣再掀觀賞熱,但進入極大期時台灣天已亮,倒是非洲和歐洲出現數千顆的流星暴現象。

(90.11.20民生報B7/記者邱淑玲)

奈米科技又稱毫微科技

  近來流行的奈米科技(nanotechnology),其實不是什麼新發明的技術或事物,而是指研究奈米級大小的技術與產品,而統稱為奈米科技。

  奈米(nanometer)是尺寸大小的單位名詞,也有人稱為「毫微科技」,在中國大陸則稱為「納米科技」。奈米是nano(十億分之一)加上meter(公尺),直譯就是「十億分之一公尺,也就是十的負九次方公尺」。但要把它當成一個單位,當然需要取個簡單的名稱,因此有「微毫米」與「奈米」兩個稱呼。

  在科技中文裡,「毫」的定義是千分之一,「微」的定義是百萬分之一,而「微毫」正好是十億分之一。至於「奈」則是nano第一音節的音譯,本身並沒有微小的意思。

  前面說到毫與微,對應在長度單位上則是毫米(mm),也就是千分之一公尺,微米(um)則是百萬分之一公尺。在日常生活中,公尺大小可用動物貓、狗來比擬,百分之一公尺的東西可以昆蟲、真空管來想像。而進入到毫米階段,則有半導體元件、微機電及大腸菌等產品為主。尺寸再縮小到微米階段,則有病毒、基因鏈、記憶體(DRAM)、單電子元件等產品。而進階到奈米尺寸大小,則有氨基酸、奈米炭管等產品。如再小下去,則到分子及原子的階段,也就是物質最基礎的結構成分。

  奈米科技之所以在近期崛起竄紅,也就是在半導體進入微米階段後,在0.13微米製程往下研發,則會遇到一些製程技術瓶頸,而奈米科技是針對更細微的元件製程進行研發,如能突破,無異是對現在半導體業者一大福音。而對其他產業來說,奈米科技不僅把東西變小而已,更改變了其物理特性,產生出許多出乎意料的新結構及新用途,這點也是研究人員十分興奮的地方,也是奈米科技被稱為產業革命原動力的原因所在。

(91.1.22工商時報13版 徐仁全)

次微米X光動態透視顯微技術

  這是一項新的X光動態透視顯微技術,透過這項技術,可大幅提升傳統X光的解析能力,而且可以縮短曝光時間,達到動態觀察物體深層內部次微米、甚至奈米結構的要求,堪稱是X光照相技術的重要里程碑。

   除了電化學即時、臨場的研究外,超高解析度X光透視顯微術目前也已逐步應用在生物醫學方面,同時這項技術也可以使X光照相和斷層掃瞄所使用的幅射劑量大減。

(91.5.10青年日報6版 記者蔡怡萍)

奈米的由來

  最先提出人類有可能在奈米層級做各種應用的,是一九六五年諾貝爾物理獎得主費曼,他也是知名的科普作家,在一九五九年提出「將大英百科全書全部寫在一個針尖上」;以現在的科學觀點來看,只要縮小四千萬倍就行了。

  對物理學家而言,奈米級物質太小,很難觀察、控制;但對化學而言,奈米級物質卻太大,因為可以包含幾百個原子、分子,彼此間交互作用太複雜。一九七0年代末期,隨著科技進步,科學家發現,奈米級大小、介於巨觀和微觀之間的「介觀」物理現象,值得進一步研究。

  一九八0年代,電子掃描穿隧顯微鏡(STM)、原子力顯微鏡(AFM)、近場光學顯微鏡(SNOM)的出現,提供科學家觀測、操控奈米尺寸原子、分子的「眼睛」和「手指」;八0年代後期,已有大量科學家進入奈米相關基礎研究領域。

  首先由政府公開將奈米列為重點研究項目是日本,在一九九0年代初期投入大筆經費,「柰米(Nano Meter)」一詞就是在此時由日本提出;美國則因經費、人力充足,各方向研究包括奈米領域,一直都很多,也維持相當領先地位。

  台灣在一九九七年,開始有設立國家型計畫構想,隔年國科會規畫奈米尖端計畫,今年正式成為國家型計畫,吸引學術界大量投入;工研院也在去年正式成立奈米科技研發中心,朝奈米科技應用層面全力發展。

          (92.6.1聯合報A11版 記者李名揚)

奈米的應用

  奈米就是十億分之一公尺,若將台灣島縮小為十億分之一,大小約和一粒鹽差不多;原子直徑平均約零點二奈米,去氧核醣核酸(DNA)直徑二點五奈米,生物細胞一千奈米,打針時的針孔約一百萬奈米。


  同樣的物質在傳統大尺度與奈米尺度中,會表現出完全不同的透光、導電、導熱、磁性等物理性質,另外腐蝕、氧化等化學作用穩定性也不一樣;也就是說,進入奈米尺度後,所有物質都等於變成一種新物質,這也是奈米科技發展無可限量的原因。不過這些應用大都屬於高科技產業領域,坊間現有的奈米產品,仍以傳統產業為主,利用「微小」的特性加強原有產品性能。

  一般定義小於一百奈米的顆粒就是「奈米級」,製作出來的產品就是奈米產品,這種極微小顆粒可填平凹凸表面、透光性高(小就是薄)、可穿過皮膚以及人體容易吸收;還有就是微小物質的表面積比例較大,可提高遠紅外線物質、負離子物質、光觸媒的工作效率。

  舉例來說,以八塊小方糖和用八塊小方糖組成邊長兩倍的大方糖表面積有四十八面(每塊六面乘以八塊),而大方糖卻只有廿四面(每面為小方糖四倍,共六面),由此可知微小顆粒的表面積比例較大。

  由於遠紅外線物質、負離子物質、光觸媒都不太便宜,若是粒子太大、表面積比例太小,效率無法充分發揮,不符合成本效益,奈米科技正好能突破此一困境,這也是近年來相關產品能陸續上市的主因。

         (92.6.1聯合報11版 記者李名揚)

我國業界投入奈米民生產業現況

東洋藥品

微脂粒藥物

九鼎

奈米化中草藥

統一公司

高鈣高鐵牛奶

超基因科技公司

超基因健康食品

元紅科技

刮砂板

聖兒莉國際公司

奈米科技保養品

中華綠纖維科技

貼樂透、痘痘貼

紡織業

遠紡、中興、力麗、中華綠纖維科技

奈米遠紅外線、負離子纖維、布料、衣物

元台山、中華綠纖維科技

奈米口罩

元紅科技

奈米韻律服、泳裝

奈米材料

尚志造漆

奈米顏料、光觸媒

新美光

奈米顏料

永光

不反光玻璃

硅石生技

奈米縫合線、骨釘、生物可分解包裝薄膜

建材 / 家電產業

東陶

抗菌地磚

和成、東陶

衛浴設備

台灣日光燈

空氣清淨燈管

大同、聲寶、三洋

空氣清淨機

東元

奈米冰箱

運動器材

中國砂輪

高爾夫球桿頭

資料來源 / 工研院   製表 / 李名揚  電腦製表 / 游阿在  92.6.1聯合報)

            超導體 超突破

  藉著超導科技製造出來的「超導體」,最大特色是在低於一定臨界溫度時會失去「電阻」,讓電流傳送過程毫無損失。超導科技可以改善電力,並協助發展生物科技、無線通訊及磁浮列車等,應用層面非常廣。


  荷蘭科學家歐恩斯(H.K.Onnes)於一九一一年發現,當溫度低於某一臨界溫度時,某些金屬會失去電阻,導電性超佳,因此稱為「超導」。歐恩斯發現的超導材料是水銀,臨界溫度是四K(絕對溫度四度)。自從歐恩斯現第一個水銀超導體以來,科學家無不積極找尋其它的超導體,尤其是希望找到臨界溫度較高的超導體,以便應用更廣。一九七三年,人們發現了「鈮鍺」超導合金,其臨界超導溫度為二三.二K。這個紀錄保持了十三年。


  一九八六年,在蘇黎世IBM實驗室工作的科學家柏諾茲和穆勒,先發現鋇鑭銅氧化物是高溫超導體,將超導臨界溫度提高到三五K。緊接著,一九八七年二月十六日美國國家科學基金會宣布,科學家朱經武與吳茂昆兩人,發現臨界溫度為九三K的釔鋇銅氧化物超導體。


  朱經武及吳茂昆提出超導體可以用廉價的液態氮當冷卻劑,將超導研究門檻大為降低,實用性也大增。


        (92年8月12日中國時報A2 記者林志成)

              標準模型

  標準模型是一套用以解釋宇宙中最基本的組成分子,以及其間的交互作用力的學說。目前已知的基本粒子可以分為兩個家族一夸克(Quarks)和輕子(Leptons),而這兩家則又分別有六個成員,構成三個世代。第一世代的粒子質量最輕,而第三世代的粒子最重,此外還有四種媒介交互作用的媒介子(Mediator)用來傳遞粒子之間的交互作用力。目前世界現存的物質,主要便是由第一代的基本粒子所組成,而第二及第三世代的粒子,大多已經衰變成為第一代的基本粒子。標準模型已經歷將近三十年的考驗,然而有許多物理學者認為,標準模型只是現今狀況下的等效理論(Effective Theory),應該還有更基本的理論尚未出現。
        (92.8.14 青年日報6版 實習記者朱明華 )

             超對稱理論

     宇宙中所有基本粒子都可以找到一個超對稱粒子

  物質由粒子組成,反物質則由反粒子組成,粒子與其反粒子的許多特性如質量、半衰期都相同,但電荷、磁矩則剛好相反;粒子與反粒子一定同時形成,成為「成對創生」但創生後只要一接觸就會互相湮滅,化為能量。


  貝爾實驗原本是要找出正反粒子衰變路徑不同的證據,只要能證實有多一點點反物質會衰變為物質,即使數量少於十億分之一,但經過一百五十億年宇宙演進,就可能造成現在物質遠多於反物質的宇宙。


  這次台灣研究團隊測量到的數據,可能可以證實「超對稱理論」確實存在,所謂「超對稱理論」,就是宇宙中所有基本粒子,可以找到一個超對稱粒子,等於讓宇宙中基本粒子數目暴增一倍。


  和正反物質不同,超對稱粒子可以是完全不同的粒子,可是質量較大而且與已知粒子交互作用極微弱,因此難以觀測。


  宇宙中人類看的到的物質只佔百分之四,其他百分之七十為「黑暗能量」,百分之二十六為「暗物質」,黑暗能量和暗物質都超出目前人類理解範圍;但若「超對稱理論」為真,就可以用「超對稱粒子」解釋「暗物質」,而且也可解釋為何暗物質質量是已知物質的六偣多。
       

         ( 92.8.14 聯合報A7 記者李名楊 )

火星衝

  台北市立天文館表示,當火星、地球、太陽運轉成為一直線稱為「衝」,是一會合週期中火星最接近地球、亮度最亮最大時,今年火星衝不僅是週期「大衝」,更是幾萬年來與地球距離最近的近日點衝,這就是火星大接近。

  天文館指出,27日下午五時五十一分,火星距離地球僅五千五百七十六萬公里,視直徑大於二十五點一角秒,光度可達負二點八八等,八月二十九日凌晨一時五十九分為「黃經衝」,距地球五千五百七十八萬公里左右,亮度負二點九等,將是火星最亮的一刻。

  天文館表示,當火星運轉成與太陽的經度相差一百八十度、分別在地球兩側時稱為「衝」,是一會合週期中火星最接近地球、亮度最亮、視直徑最大時,且整夜均可觀測,為觀測火星的最佳時機。

  每二年又四十九天就有一次火星衝,由於火星軌道是橢圓形,每隔十五至十七年,火星衝恰好發生在火星軌道近日點附近時,是火星十五或十七年來最接近地球的「大衝」,也稱為「近日點衝」。

(92,8,28 青年日報 6版)

奈米炭管

  1991年飯島澄男教授在研究炭簇時偶然發現奈米炭管(Carbon Nanotube CNT),其為直徑只有數個到數十奈米(nm)的多層管狀炭材。此後國際上許多的單位若成長CNT及研究其特性。據了解,奈米炭管有相當優異的材料特性,非常適合應用在晶圓測試領域。舉例來說,奈米炭管之拉抗強度是鋼的三百多倍,可承受很大的反覆彎曲力量而不斷裂。

        (92年9月4日青年日報6版 記者方健龍)

MRI 可多角度掃描

  磁振造影 (magnetic resonance imaging,MRI) 是近年來在臨床診斷上相當重要的影像工具。

  顧名思義,磁振造影利用磁場原理,使儀器改變體內氫原子的旋轉排列方向,原子核就會釋放吸收的能量,能量激發後放出電磁波信號,就是一般看到的MRI影像。

  MRI對人體不具侵襲性,不會產生游離輻射,可多方向掃描,提供三度空間影像,又有高對比的解像力,是現代醫學不可或缺的診斷工具。

  早期,七至八成MRI檢查都是用在中樞神經系統,例如大腦、脊椎等,尤其是頭頸部構造複雜,相較於X光和電腦斷層,能夠多角度掃描的MRI更是診斷利器。近年來,MRI的運用越來越廣泛,不僅逐漸應用到骨骼神經系統、腹部及胸腔,也可以用於血管攝影及膽道攝影診斷。

  除了針對人體構造進行診斷,最新發展的功能性磁振造影檢查還可以觀察人體生理變化,例如可用於腦部探索心智功能,如了解過動兒的腦內生理異常之處、使用不同語言的腦部變化等;也有人著手研究結合MRI和電腦斷層 (CT) 等其他檢查技術,呈現體內虛擬影像,如果技術純熟,就可以進行虛擬內試鏡檢查。

(92,7,10 聯合報A10版 / 記者 魏忻忻)

超導體 超流體


  諾貝爾物理獎今天公佈得獎名單,得獎題目與超導體和超流體有關,所謂的超導體和超流體其實有些類似,主要是指導電中的電子移動或超流體的原子移動,幾乎都沒有阻力,所以黏滯係數為零,超導體無電阻,超流體也沒有阻力。

  根據天下文化所出版的「諾貝爾的榮耀-物理桂冠」一書顯示,導電的電子在超導體中移動,不受任何阻力,故超導體無電阻。同樣的,超流體中的原子移動,彼此之間無內阻,故流動的時候亦無任何阻力。因為黏滯係數為零,所以超流體能穿越一般液體無法穿越的毛細孔,甚至翻越杯緣而出。至於氦三超流體中的原子,則由其本身的鐵磁性所產生的磁作用使原子兩兩成對結合,這兩個成對的原子彼此繞著對方旋轉,而形成軌道角動量與自旋動量皆為1的原子對。

(92.10.8中華日報12版)

〈92.10.10 聯合報 A13〉

大陸太空發展史

  大陸太空科學起步於廿世紀五、六十年代。1970年4月24日,第一顆人造衛星「東方紅」一號在酒泉發射成功,使大陸成為世界上第5個發射衛星的國家。

   1975年11月26日,成功發射首顆返回式衛星,3天後順利返回;大陸成為世界上第3個掌握衛星返回技術的國家。

   30多年來,大陸共研製發射了15個種類型、51顆人造地球衛星,成功率達90%以上,初步形成4個衛星體系-返回式遙感衛星系列、「東方紅」通信廣播衛星系列、「風雲」氣象衛星系列、「實踐」科學探測與技術試驗衛星系列。

   1992年,大陸載人太空船正式列入國家計畫,進行研製,這項工程後來定名為「神舟號飛船載人航天工程」。

   1999年11月20日,「神舟一號」在酒泉衛星發射中心發射;此後中共分別在2001年1月10日、2002年3月25日、2002年12月30日發射「神舟」二、三、四號。2003年10月15日,「神舟五號」首艘載人太空船發射成功。

(92,10,16 民生報A3版 記者 王玉燕)

電磁波

 電磁波分為游離輻射電磁波及非游離輻射電磁波兩大類,前者會破壞生物細胞分子,例如X光、紫外線﹔後者又分為有熱效應跟無熱效應的非游離輻射,有熱效應的非游離輻射不會破壞生物細胞分子,但會產生溫度變化,如可見光、紅外線等﹔無熱效應的非游離輻射,則不會破壞生物細胞分子,也不會產生溫度變化,如無線電波(基地台電磁波、電力磁場)。

台灣使用非游離輻射安全標準

GSM 900Hz 頻段的建議值標準,需低於 每平方公分0.45毫瓦
GSM 1800Hz頻段的建議值標準,需低於 每平方公分0.9毫瓦
3G CDMA 800Hz頻段的建議值標準,需低於 每平方公分0.4毫瓦
3G CDMA 2000Hz頻段的建議值標準,需低於 每平方公分1.0毫瓦

美國FCC使用電磁波安全標準

GSM 900Hz 頻段的建議值標準,需低於 每平方公分0.6毫瓦
GSM 1800Hz頻段的建議值標準,需低於 每平方公分1.0毫瓦
3G CDMA 800Hz頻段的建議值標準,需低於 每平方公分0.53毫瓦
3G CDMA 2000Hz頻段的建議值標準,需低於 每平方公分1.0毫瓦

(92.10.28 聯合報A12)

黑鑽石 天然調濕劑

  人類最早將竹炭應用於工業的紀錄,是愛迪生的歷史性發明:燈泡。他使用竹炭做燈絲材料,發揮其低含水率、高導電度及適宜的電阻等特性,創造出相當於六十瓦、使用壽命達八百個小時的燈泡,改寫人類照明用電的歷史。

  竹炭是以四年生老竹為材料,採高溫炭化技術,以十多天燒製而成。因此炭質結構緻密、比重大、孔隙多,且礦物質含量豐富。在日本享有「黑鑽石」」美譽。

  竹炭為多孔質天然有機材料,每一克竹炭的表面積可達三百平方公尺以上,對硫化物、氮化物、甲醇、苯、酚等有害化學物質能發揮強大吸附分解作用,做為除臭、淨化水質、殺菌、過濾等用途。竹炭具有調節溼度功能,環境乾燥時能夠將水分散發釋放,所以廣泛應用為天然調濕劑。

  高度活化竹炭也有遠紅外線、阻隔電磁波功能,可做為高科技產品原料,應用在電子產業、運動用品與軍事國防等用途。

(92.12.1中國時報A7 高有智)

〈92.12.2 中國時報A11〉


     探 空 火 箭

  「探空火箭」是用來進行探測和科學實驗的火箭,主要探測範圍在離地表六十至三百公里的空間。

  一般為無控制系統的火箭 ,具有結構簡單、成本低廉、發射方便等優點,可用來研究電離層、宇宙射線、太陽紫外線、X射線等多種日地物理現象,也特別適合觀察短時間的特殊自然現象,如極光、日食和太陽風暴等。

  探空火箭的技術要求在保證飛行穩定,能達到預定的探測高度,並進量減少彈道落點的散佈,因為無控制系統火箭的飛行彈道受風影響較大,發射時需根據發射場的高空風資料,精密調整和確定發射角度,否則容易發射失敗或不理想。

  全球第一枚用於高空大氣探測的火箭,是美國一九四五年研究成功的小型火箭,到八0年代,已有二十多個國家發展或使用探空火箭,全球每年總發射量都高達數千枚。

  因發射衛星的火箭和飛彈技術通用,超過三百公里射程的火箭受國際飛彈公約管制,台灣首期太空長程計畫在排除發展遠程載具後,考量射程在三百公里以下的火箭,勉強在國際飛彈公約的規定範圍,太空計畫室在民國八十八年與中山科學院洽商合作,將天弓飛彈改造為射程為八十至兩百公里的兩截式固態火箭,作為科學研究的探空火箭用。

          ( 92.12.25自由時報6頁 記者郭怡君)

爆震波 (blast wave)

  當核子武器爆炸時,在數百萬分之一秒內,即形成一個溫度極高的大火球。當火球向四周擴散時,其表面會形成一個壓力極高的空氣層,此種空氣層擴散的現象即稱為「爆震」,所產生的高壓空氣則稱為「爆震波」。

(92.12.30青年日報6版)

冷陰極螢燈管 (CCFL)

  冷陰極螢燈管 (Cold Cathode Fluorescent Lamp) 簡稱CCFL,屬於低壓水銀放電燈,是在玻璃管內壁塗有一層螢光體,並在螢光燈內部封入少量不活性氣體及微量的水銀,此水銀原子放電中被電子衝擊而生紫外線,經螢光體轉變成為可視光。當電源加入、放電開始,由兩端直接加入高壓,使管內水銀電子與氣體原子相互衝擊產生紫外線,經由此外線碰到管壁螢光體轉為可視光。由於冷陰極燈管不使用燈絲,故無燈絲燒斷或摔斷問題,因此有非常可靠的使用壽命,成為各式掃描器、液晶背光及傳真機的光源。

(93.2.12 青年日報6版 記者 蔡怡萍)


太陽風撞地球 就是這個光


  太陽表面會不斷噴發帶電粒子和電漿,就是「太陽風」,太陽風會嚴重影響現代人使用電力、磁力的科技活動,幸好地球有磁場,在外圍形成一圈「磁層」,阻隔太陽風。

  但是磁層愈接近南北極,保護作用愈弱,因此高緯度地區比較容易受到太陽風攻擊,極光就是太陽風從南北極進入地球表面時,高速撞向大氣層中的氮和氧所造成。

  當高空氧原子被帶電粒子高速撞擊時,會發出淺綠色的光,因此極光大都呈現綠色;少部分能量較高的帶電粒子,會進入大氣層較低部分,撞到較低空的氮分子,發出粉紅色或紫紅色的光,若撞到氮原子,則發出紫藍色的光。

  因為磁場作用,南北極光一定會同步出現,若遇到太陽風強烈爆發,中低緯度地區也可能看到極光,最遠曾在接近赤道的新加坡看到。

            (93.5.14 聯合報 B6 李名揚)

向上閃電

  一般民眾看到白色閃電,都是從雲層朝下劈向地面,其實雲層也會發生向上閃電,地球的「大域電場迴路」才能平衡;這種高空發光現象包括紅色精靈、藍色噴流、巨大噴流及淘氣精靈。

  紅色精靈與藍色噴流都是1994年被人從飛機上首先發現,紅色精靈歷時僅約0.03秒,藍色噴流可維持超過0.3秒,是紅色精靈10倍以上。紅色精靈是從70公里高空,同時向上、向下放電,上到90公里、下到40公里;藍色噴流則是從15公里高的雲頂,向上放電到40公里。

  紅色精靈與藍色噴流的混合體會形成巨大噴流,歷時可長到0.7秒,是台灣「紅色精靈研究團隊」在2002年7月首度發現,成果還登上世界頂尖「自然(Nature)」雜誌。

(93.7.8聯合報B8 李名揚)

AMS可測宇宙反物質粒子

  反物質磁譜儀 ( Anti-Matter Spectrometer, AMS),也稱作為「阿爾發磁譜儀」(Alpha Magnetic Spectrometer),是丁肇中博士所主持的國際性大型太空計畫。計畫的主要目的是在探測宇宙中反物質粒子及暗物質,以驗證反物質、暗物質並證實反宇宙、反星系或反星球的存在。

(2004,7,12蘋果日報 A3版)

搜尋反物質 解宇宙之謎

  如果有一天人類真的找到跟目前物質世界相反的「反物質」世界,你可千萬別為了要表示友好而跟「反人」握手,因為根據物理定律,你跟反人一握手就會如電子和正電子相撞般,立即化成一道光芒和能量而雙雙消失。

  反物質顧名思義,跟我們熟知的物質外表看來一模一樣,只是物理性質全部相反,例如物質世界的電子帶負電,反物質世界的電子卻帶正電,當物質碰到與他對等的反物質,就會猛烈撞擊結合,既有的質量將全數化為高能光波。

  科學界目前最廣為接受的宇宙生成論「大霹靂學說」,描述宇宙是在一場大爆炸下誕生,科學家推論宇宙誕生初期,應該產生了數量相同的物質與反物質,此推論在高能物理模擬宇宙初始大爆炸的對撞實驗中,曾獲得初步證實。

  直到目前為止,人類在宇宙和自然界中從未觀測到反物質的存在,有一派科學家認為,當初宇宙誕生時產生的物質比反物質多了一些,物質與反物質相互湮滅後,剩下的物質就形成了現在的宇宙,另一派科學家認為,是大霹靂學說有缺陷不足以解釋反物質的生成。

  但以諾貝爾物理獎得主丁肇中為首的更多的科學家,認為僅是人類在地球上的科技,尚不足觀測到反物質而已,架在太空站上的AMS計畫,正是想捕捉宇宙間游離難測的反物質,以解開這一直懸而未決的科學世紀謎題。

 

(93,7,12 自由時報7頁 記者 郭怡君)

廣播電臺 大中小功率

  廣播電臺功率有大、中、小區分,大功率電台指發射功率三十千瓦以下,發射範圍涵蓋全國及金、馬外島;中功率電台發射功率三千瓦以下,發射半徑二十公里;小功率電台發射功率七百五十瓦以下,發射半徑十至十五公里以下。

  民國八十二年政府釋出廣播頻率,共十梯次、一百五十一家電台,僅一家為大功率電台,餘皆為中小功率。大功率電台覆蓋台澎金馬,以中廣流行網為例,在各地以十二個不同的頻率發射,以防同頻干擾。中廣流行網的大功率規模,至少等於十二家中功率電台串接。

  飛碟聯播網由中功率台北飛碟電台及各地方台聯播,總計有九個小功率地方電台組成,實際上只能做到都會區聯播,與公營全區大功率電台山巔、海濱都聽得到,效果還是差很多。小功率電台屬社區服務性質,多半經營困難,多以聯營、聯播依附中功率電台營運。

(93.08.04 聯合報A3 記者張文輝)

碘  片 核子事故保命丹

  一但核電廠發生事故,在撤離民眾之前,一般會先建議民眾採取室內掩蔽,而為對抗外洩輻射劑量,碘片被外界視為核子事故的保命丹。

  若發生核子事故,將會釋出浮物,其中最主要的成分是放射性碘,因在空中漂浮經由呼吸進入體內,易在人體的甲狀腺堆積,引發甲狀腺癌;而碘片即碘化鉀的通稱,含有穩定碘,若能及早服用碘片,只要有一百毫克的量,服用三十分鐘後,就可以阻止遭輻射污染的碘進入甲狀腺。

  因放射性碘由暴露環境吸入到人體甲狀腺約需十到十二小時,因此在吸入後三到四小時服用碘片,仍可以阻擋五十%以上的放射性碘進入甲狀腺內,但如超過十二小時才服用,就沒有任何的防護效果了。

  雖是核子事故的「保命丹」,碘片現在國內仍為處分藥,一般狀況下,只能適度攝取,不能過量。通常,服用碘片有很多注意事項,包括,碘過敏者不可服用,而有些人服用後會產生流涎、唾液線腫大、頭疼等副作用,最長持續服用期更不得超過十日,且應存放在陰涼、兒童拿不到的地方。

  到底碘片應該「集中」或「分散」存放,在國內一直存有爭議。根據原能會的資料顯示,在世界上擁有核能發電的二十多個國家中,目前僅瑞典、瑞士、芬蘭、捷克外,其餘多採集中儲存 專人管理的方式,不過我國在明年起,將改採分散存放,直接發放給家庭,交由民眾保管。

(93.9.23 中國時報C3版)

「夸克」源自烏鴉叫聲

  夸克(quark)是一九六三年時由美國物理學家蓋爾曼(Murray Gell-Mann)提出。

  蓋爾曼的理論是,數以百計的已知粒子是由三種基本粒子結合而成,它根據愛爾蘭作家喬伊斯一本小說中的詩句,將這三種粒子命名為「夸克」。

  喬伊斯的代表作《尤利西斯》,被公認為二十世紀英語文學中影響最大的作品之一。他的另一本小說《Finnegan’s Wake》當中的十三行詩,寫到「Three quarks for Muster Mark」。

目前有六種夸克

  「quark」原指烏鴉的呱呱叫聲,豈料蓋爾曼覺得三聲鴉叫,正適合比喻這三種基本粒子,於是便將他的新發現叫做quark(譯音「夸克」)。

  蓋爾曼最初的理論只有三種夸克,分別是上(u)夸克、下(d)夸克和奇異(s)夸克,但現已發展至六種,另外三種是燦(c)、頂(t)和底(b)。不過這些都只是名稱,並不具備「上」「下」等性質。

(2004.10.6.蘋果日報A18版)

核爆原理 核分裂與核融合

  能用來做核彈材料的是高純度鈽二三九、鈾二三三與鈾二三五,其中鈾二三五可以從自然礦提煉,其他兩種必須來自反應爐照射過的右二三八與釷二三二中提煉。

  目前核爆方式分成核分裂與核融合兩種,前者就是俗稱的原子彈,根據理論,只要有一公斤的鈾二三五完全核分裂,一百奈秒釋出的能量,即介於二次大戰廣島與長崎原子彈爆炸的威力之間,核爆當量約在十九KT(千噸級)。

  核融合形成的核爆就是氫彈,這種反應又稱為熱核反應,也是宇宙中恆星發出光與熱的方式,一公斤的氘鋰化合物可以釋出核爆的能量位七十五KT,遠過核分裂反應五十KT核爆當量的上限。

  擁有核彈,還必須有把核彈投射到敵國境內的能力,與核武相隨的「核武鐵三角」,就是戰略潛艦、戰略轟炸機與彈道飛彈三種載具,目前世界上的核武強國,大多同時具備三種投射方式,其中戰略彈道飛彈潛艦更是絕密中的絕密,由於潛艦可以無聲無息地航行到世界各海域,搭配的核子彈頭彈道飛彈可以確保第二擊能力。

  核武在冷戰時期形成了嚇阻理論,台灣朝野這幾年琅琅上口的「第一擊」?與「第二擊」」,實際上是核子戰略的專有名詞,由於核武為大規模毀滅性武器,核武強國必須具備如遭對方以核彈採取先制的第一擊,仍然擁有第二擊毀滅對方的能力,從而嚇阻對方不敢發動核戰。

(93.10.17自由時報第2頁記者許紹軒)

二00五世界物理年

  籌畫「世界物理年」(The World Year of Physics)這個概念,緣起於歐洲物理協會於二000年十二月在柏林召開的第三屆國際物理科學會議。「世界物理年」活動最初構想是想藉由此活動,提升世界民眾對物理及物理科學的了解與認識;另外,二00二年十月在國際理論及應用物理聯盟(IUPAP)的一次集會中,也全體一致無異議通過推動二00五年為世界物理年之提案,同時獲得聯合國教科文教組織的支持。

  至於為何選中二00五年為世界物理年?主要是因為在一九0五年時,愛因斯坦第一次發表的有關量子理論、布朗尼運動及相對論等舉足輕重的論文,對現代物理有深遠的影響。

  世界物理年的活動除了各國大規模的國家型計畫,眾多團體也將在地方舉辦年會的活動。此外,也有更多個人、科學博物館、物理系所、實驗室、社區團體及教師等加入籌辦活動,使活動可在全世界各地展開。

(93.11.25青年日報11版 記者蔣秋麟)

輕質骨材 隔熱耐震

  輕質骨材是指顆粒密度每立方公分一•八克的多孔粒料,主要用以替代混凝土碎石粗骨材。

  輕骨材質可分為天然、人造及工業廢料等三種,農業方面用於植物之栽培、土質改良;工業方面用於淨水過濾材料及填料;營建用於製成輕質骨材混凝土。

  台灣地區水庫淤泥多為具膨脹性的頁岩或黏土,相當適合燒製輕質骨材。而輕質骨材製作的混凝土,有質輕、隔熱、耐震、吸音等特性,非常適合應用於炎熱、多地震的台灣地區建築工程。

(93.11.26中國時報A6)

〈93.12.15 自由時報 第7頁〉

電壓驟降

  電壓驟降是指電力系統遭受無法預期的電擊、鹽害等天然災害或外物碰撞,造成輸配電設備或線路故障,這種因故障所引起的瞬間停電,或因故障電流流經鄰近線路所造成的電壓驟降,雖然不會對大多數民生用電戶造成影響,但對於半導體製造等高科技產業,可能會造成不同程度的衝擊。

  儘管現階段電業技術相當進步,但仍無法避免約一分鐘內的瞬間停電與約兩秒內的電壓驟降,因此不僅電力系統的供應端,必須努力維持電力供應的穩定,高科技用戶端以及工作母機設計等,也必須注意因應電壓驟降的問題。

  台電從2000年開始自美國引進SEMI F47-0200標準訂定電壓驟降忍受度標準曲線A、B、C、D區,A區代表電壓驟降持續時間小於0.05秒;B區代表機台供應商所設計的機台,應可接受程度較輕的電壓驟降,C、D區則表示機台可能受到影響,必須改善電力系統。用戶可根據SEMI F47-0200標準要求機台供應商提供的機器設備符合上述標準,降低電壓驟降可能造成的衝擊。

(93.12.20經濟日報A7 記者 林淑媛)

〈93.12.21 中國時報A10〉

何謂物質五態

  傳統物理學的物質三態為固態、液態和氣態,一般人熟知的冰、水和水蒸氣便是水的三態。

  一八九0年前後,科學家發現有些物質的狀態,介於液態和固態之間,分子結構排列不像固態那麼規則有秩序,又不像液態分子的雜亂無序,這種具有「柔性排列結構」的物質被命名為「液態晶體」,其呈現的物質狀態就稱為「液晶態」。

  生活中常見的布丁、果凍,人體的精液、鼻涕、膽固醇及導致白內障的混濁物質,都屬於液晶態,近年來大行其道的液晶顯示器則是善用「液晶態」材料的光電特性,作出省電輕薄顯示器。

  台大物理系副教授趙治宇用生物電子顯微鏡發現人類的細胞膜狀態,通俗來說是「比液體還稠、比液晶態還柔軟」,進一步探究,則是「分子間的關聯性與液態相同,排列卻具備液態所沒有的方向性」,明顯介於液態和液晶態之間。

  不過,「液晶態」一直到一九七0年,才透過各種研究被確立為物質的第四狀態,若要確立生物組織是以「物質的第五狀態」存在,可能還有十年、二十年的路要走。

(93.12.21自由時報A9記者 郭怡君)

彗星

  大多數人對彗星的印象,都認為彗星總是週期性往返,間隔雖有長有短,卻固定一段時間就會出現在世人面前;然而自一九九八年賣座電影「彗星撞地球」(Deep Impact)上映以來,世人便意識到彗星可能為地球帶來重大毀滅,紛紛投入研究這個會光臨地球的宇宙訪客。

  彗星是由冰凍的氣體、冰塊所構成,這些物質是太陽系行星行成後的殘餘物,而受太陽引力牽引,會形會循橢圓形軌道運行。科學家已獲知的彗星數目約一萬多顆,但他們預測真正的彗星數目可能有十億。

  天文學家依據公轉的週期時間,將彗星分成短週期彗星和長週期彗星,以兩百年為分界。人們最為熟知的彗星之一哈雷彗星,週期介於七十七年與七十九年間,人們一生中或許能見到一次,但若能再見到一次哈雷,也就堪稱長壽了,但在各種彗星中,哈雷的週期尚屬短週期。

  以上是屬於週期性彗星,不論週期長短,這種彗星時間一到終會來到地球。但有一種非週期性的的彗星。接近太陽一次後即不復反,2001年造訪地球的尼特彗星與立尼彗星,即屬此類彗星。

  天文學家研究彗星,企圖了解太陽系在數十億年前行成時的狀態。但近來另一項更重要的目的,可能就是了解「彗星撞地球」電影中的恐怖景象真實上演的可能性。

  美國新墨西哥州桑迪亞實驗室的科學家,曾模擬一枚直徑一公里的彗星撞擊上地球時的景況。顯示足以掀起與紐約已倒塌的世界貿易大樓的齊高的大海嘯,並引發氣候異常,遑論如同海爾-波普這種直徑達四十公里的彗星撞擊地球時的威力。歷史是否發生過彗星撞擊地球事件?六千五百萬年前,地球主宰者恐龍幾乎在一夕滅絕,科學家認為似乎只有隕石撞擊才能造成如此大的毀滅。

  坦普爾一號彗星目前正在接近地球當中,美國航空暨太空總署的「深撞號」探測船(與「彗星撞地球」的英文片名同名)台北時間十三日清晨順利發射升空,準備前往與彗星對撞。

(94.1.14青年日報六版)

電磁波

 電分為直流電與交流電,交流電每秒正負極六十次的變動,亦即磁場六十次的正、負方向變化,可使附近人體連帶產生電流波動,稱為電磁波。

 家庭使用的插座,都是交流電,只要是插電的電器,或是有線圈的電器,都有電磁波,它和光、熱一樣,都是一種能量。電磁波是以輻射或導體來傳送。

 電磁波又可分為游離和非游離兩種,游離輻射是由放射元素所形成,產生的能量通常較大,會改變或損壞生物細胞,導致病變,非游離輻射即家電用品或行動電話使用時放出的電磁波,電磁輻射太強會對人體有不良影響。

(94.3.25聯合報A7 記者 孟祥傑)

防範電磁波要訣

1. 遠離電化製品
2. 縮短使用時間
3. 選用電磁波較小製品
4. 年輕人與孕婦避免使用高電磁波產品
5. 自行測定安全距離
6. 避免停留在電器用品後方及兩側
7. 不用時插頭要拔掉
8. 睡覺時避免使用電器

資料提供:易善穠、黃敏亮 製表:孟祥傑 繪表:吳敏榮

家用電器電磁波平均值

項   目
距  離 30公分
距  離100公分
電 視
1.5-25mG
1.3-4.7mG
除 濕 機
19-89 mG
1.8-5.5mG
電 冰 箱
1-16 mG
0.1-2.2mG
電 熱 器
4.7-54 mG
0.5-3.4mG
微 波 爐
8-165 mG
1.2-37.2mG
吹 風 機
0.7-11.1 mG
0.2-2mG
電 磁 爐
7.4-82 mG
0.7-11.6mG
電 子 鍋
0.7-2.7 mG
0.2-1.9mG
電 鍋
0.5-3.6 mG
0.1-3.5mG
電 熱 水 瓶
0.6-6.1 mG
0.2-2mG
冷 氣 機
1-22 mG
0.2-13mG
吸 塵 器
7.2-143mG
0.5-17.2mG
洗 衣 機
3.6-88mG
0.4-11mG
電 風 扇
1.5-9.4mG
0.3-1.6mG
個 人 電 腦
2.3-4mG
0.4-1.8mG

資料來源:環保署 繪表:吳敏榮 (94.3.25聯合報A7)

閃燃 悶燒遇空氣引爆

  閃燃現象,俗稱「爆燃」〈英文Flashover〉,是指在密閉的火場內經長時間悶燒,可燃物已累積相當能量,加上熱氣散佈在密閉空間中,熱氣藉由傳導、對流或輻射方式,只要一遇燃點,或是突然開門,空氣進入,產生瞬間爆燃現象。

   一但有閃燃現象,火場內形同火海,溫度急速上升,可達攝氏一千多度,濃煙和熱氣激增,人若仍在室內,很難存活,是消防人員措手不及的致命殺手。

(94.3.26聯合報A3 林保光)

宇宙射線輻射量

飛趟洲際航班=照1次胸部X光

  宇宙射線是來自地球大氣層以外的粒子或原子核,主要包含質子、中子和α粒子等微粒。當這些粒子與地球大氣層的原子互相產生影響時,便會產生次級輻射。

  高度愈高與愈往南北飛行,所暴露的宇宙射線輻射量就愈大。飛越地球兩極的航班的輻射量是飛越赤道的航班的一倍,理由是兩極的大氣層較薄,以及地球磁場將宇宙輻射粒子移離地球的能力較差。飛行於一萬零五百公尺高度時,宇宙射線輻射量是在地面的五十倍到一百倍。洲際航班的宇宙射線輻射量,相當於接受至少一次胸部X光檢查。

  宇宙射線輻射量各地不同。搭機所曝露的輻射量要看起訖地、飛行路線、高度與當時太陽活動情況而定。太陽活動最高潮時,強大太陽磁場將部分輻射粒子移離地球,故此時的輻射強度最弱。

  輻射劑量的測量單位是「西弗」(Sievert),但西弗單位較大,故通常以其千分之一的「毫西弗」,或以百萬分之一的「微西弗」單位來計算。據國際輻射防護委員會的估計,搭機旅客每年輻射劑量上限為一個毫西弗。

  輻射對人體的危害在於經照射後細胞會產生變化,甚至可能致癌。某些航空公司機組人員會佩帶監測輻射累積計量的臂章。但國泰航空並未採取這種做法。一九九五年的一項調查顯示,經常飛高緯度的芬蘭航班的空姐罹患乳癌的機率,是非定期搭機女性的一倍。

(94.3.28自由時報第10頁 取材自南華早報)

晴空亂流 變化無常 無法預測 雷達無用

  晴空亂流是指,凡是不在雷雨、鋒面等對流雲中,或者人為爆炸,卻在晴空中產生的震盪;而晴空亂流產生主要原因,則是晴空中突然出現的上升或下降風切。

  晴空亂流的最小範圍,大約只有五哩,而且出現的地點及時間變化無常,前後兩架飛同一航線的飛機,雖然相距只有幾分鐘航程,對晴空亂流強度報告截然不同,而晴空亂流在冬季時出現的頻率最高、強度最大,夏季頻率最低、強度最小。

  晴空亂流依其強度分六個等級,任何高度都有可能產生,輕度時可能部份未固定物體被移動,重則飛機的機件結構發生損傷。晴空亂流不像其他亂流可以事先預測,每當發生晴空亂流時,由於事出突然,對乘客造成的損傷也較大。

  民航局長張國政指出,晴空亂流不止眼睛看不到,連雷達也看不見,因此無法預測,上星期在日本也發生過類似案例,美國上個月也有相同狀況,晴空亂流算是相當常見的情況,乘客若要保護自己,最好隨時繫上安全帶。

(94.03.29自由時報9頁 記者許敏溶整理)

汽電共生

  汽電共生系統是利用燃料或廢棄物同時產生電力及蒸氣的系統,一般設置在需要製程蒸氣的工業園區內。
  一般而言,在燃煤或燃油過程中,會產生高壓蒸氣,高壓蒸氣在達到一定熱高性能時,才可以發電,估計產生的蒸氣中有40%熱效可以發電,另40%蒸氣,則能提供需要製程蒸氣的產業使用,大幅提高能源使用效率。

  相較火力發電廠,僅能提供發電使用,剩餘的蒸氣未充分利用,單一發電功能的電廠,反而效率不及汽電共生。

  民國77年,經濟部鑒於台電因為環保等因素,開發電廠不易,導致國內限電危機,遂全力推廣汽電共生。因此,當年制定「能源管理法」第10條,明定能源用戶生產蒸氣達中央主管機關規定數量者,應裝設汽電共生設備,以鼓勵能源用戶設置汽電共生系統。

(94.4.15經濟日報A4 記者陳秀蘭)

可燃冰 固態天然氣

  可燃冰的學名為「天然氣水合物」,又稱甲烷水合物,是天然氣在0℃和卅個大氣壓的作用下,所結晶而成的固態天然氣,形狀類似冰塊,以此而得名。西方學者稱他為二十一世紀能源或未來能源。

  可燃冰裡甲烷約佔八○% 一 九九•九%,可直接點燃,燃燒後幾乎不產生任何殘渣,污染比煤、石油、天然氣都要小得多,但其對地球暖化的影響卻是「強效」。一立方米可燃冰可轉化為一六○立方米的天然氣和○•八立方米的水。

  科學家估計,海底可燃冰分布的範圍約四千萬平方公里,佔海洋總面積的一○%,海底可燃冰的儲量夠人類使用一千年。可燃冰的發現,讓陷入能源危機的人類看到新希望。

(94.5.25中國時報 A12 周敏煌)

水錘現象-樓越高越常見

  水錘〈Water Hammer〉,簡言之,意即遭水壓瞬間重錘。

  一般來說,當建築物內的管路水流急遽改變,間接導致管內水壓跟著急速升降產生變化時,並順著管線在建築物內往返傳遞,因而造成管線劇烈震動或發出異常聲響,即為「水錘現象」,情形嚴重者,不但影響抽水幫浦及管路配件使用壽命,同時也產生令人不適的刺耳噪音。

  專業管路施工人士說,越高樓層的建築物相對地越容易發生「水錘現象」,過去連知名的國營辦公大樓也受此困擾,尤其建物的水管通道均被設計在各樓層同一區域的管道間,上下相通,因此,若無足夠設備解決水壓問題,便很容易發生水錘現象。

  為了防止發生類似的水錘效應而造成水壓過大,影響住戶不便,目前建築業者已因應管路動線而發展出直型或彎頭型的水錘防止器或減壓閥來有效降低水管壓力,甚至透過管道的空氣力學來精密算出管線所能承受水錘壓力,再委由專業技師施工即可解決類似的水錘現象。

(94.5.25自由時報9頁 記者 林俊宏)

綠色能源價格機制

  「綠色能源價格機制」,意即將再生能源發電、燃煤、然器等不同發電方式對環境造成程度不一的負荷,所衍生的成本納入電價計算中。

  依能源局規劃,電價未來應合理反映內外部成本,其內部成本主要為國際燃料價格對點價的影響;而外部成本及因應不同的發電方式對環境、社會成本造成負擔時,也因計算在內,亦即建立「綠色能源價格機制」。
                   (94.6.21 工商時報2版)

近太空

  在距離海平面二萬公尺高的大氣層和低高度地球軌道之間,是所謂的「近太空」。近太空因為空氣稀薄,多數傳統飛機無法在此出任務,不需要其他飛行載具執行軍事任務,因此長久以來一直不具有軍事用途。不過由於它具有種種軍事上的優點,因此美國空軍已開始認真研究利用此一空間的可能性。

(94.7.6自由時報 A5編譯張其賢)


LED號誌

  LED是交通號誌的革命,傳統交通號誌燈採用專用白熾燈為光源,雖價格便宜,但壽命短且耗電量大,而且經有色濾光燈罩,會因長期曝曬或內部溫度高而變質。

  發光二極體LED交通號誌燈是利用太陽能板發電並且儲存電力,無需再由外界供電,而且產生自然的強光,本身即具有紅、綠與黃三種顏色,不需利用有色濾光燈罩產生號誌顏色,不受背景光源影響,具有壽命長,耗電量低的優點,因此歐、美、日等先進國家之交通號誌,積極以LED燈取代白熾燈。

  台中縣市交界重要路口也開始LED號誌設置計畫,縣府交旅局表示,縣內重要幹道約一百五十處路口之交通號誌改置為LED交通號誌燈,己於今年六月開工,預計於十二月底完工,既可提升交通號誌服務品質,也可以節省能源。

(94.7.14中國時報C5)

電磁脈衝

  電磁脈衝〈Electromagnetic pulse,EMP〉最早是在一九六○年代發現,一九五八年美國在太平洋進行原子彈試爆實驗時,瞬間爆發出來的伽瑪射線,在天空形成了巨大的電磁脈衝能量波,其能量影響到導航系統中斷工作達十八個小時,甚至導致遠至夏威夷的街燈完全爆裂。

  經過科學家的研究發現,核爆時所產生的大量伽瑪射線衝擊大氣層內的氧氣和氮氣,可以製造出高伏特的電磁脈衝現象,當電磁脈衝能量在空氣中擴散時,電子設備中的電路和配線就會像觸角一樣去吸收這些無形的能量波。

  電子儀器所受到傷害根據離爆炸現場的遠近與電磁脈衝能量的強度而有所不同,受影響的電子設備輕則暫時癱瘓,重則完全超載而被巨大的能量所摧毀。

(94.7.21自由時報A3)

〈2005.7.25蘋果日報A12〉

〈2005.7.25蘋果日報A12〉

〈94.7.28 自由時報 A6〉

〈94.7.28 聯合報 A14〉

〈94.7.31自由時報A5〉

〈2005•8•3蘋果日報AA4〉

1奈米 10億分之1米

  nanometer簡寫為nm,我國翻譯成奈米,是一種長度的單位,nanometer在希臘文的意思是「侏儒」,一奈米等於十億分之一米,可以想像一奈米的物體放到乒乓球上,就像一個乒乓球放在地球上一般,這就是奈米尺度的概念,因表面結構小,相對結構大的灰塵不易附著,又屬於奈米材料的光觸媒,若與光、氧氣產生作用,活性反應將造成抗菌效果,也是為何奈米普遍被稱之可抗菌、防塵等。

(94.9.20 中國時報B2 文:何旭如 資料來源:工研院)

〈94.10.12 聯合報 A13〉

阿基米德小檔案

生卒日期:西元前287年至西元前212年

出生地點:希臘西西里島敘拉古城

傑出成就:
☆ 創造機械學和流體靜力學

☆發現槓桿定律和浮力的原理「阿基米德原理」

☆發明阿基米德螺旋提水器、天文儀器、作戰機器等

☆確定許多物體表面積和體積計算方法

☆為微積分發展打下基礎,被稱為積分學之父及數學之父

資料來源:<蘋果>資料室 (2005.10.24蘋果日報AA3)

地網工程 將電能導入地下

  地網工程就是一般彈藥庫的避雷針和靜電棒的地下導電工程,功能在於把地面上因雷擊或是人體身上所附著的靜電傳導到地底下一塊銅製金屬板以避免彈藥庫受到直接雷擊而引發爆炸。

  地網工程本身並非特殊的軍事專案名稱,而是一般建築物興建時,都會進行把電能導入地下的工程。

(2005.10.25 自由時報B2 記者 許紹軒)

〈94.12.30 聯合報 C1〉

〈Sunday, January 15, 2006 The China Post Sunday Post 3〉

〈95.4.26 聯合報C8〉

〈95.5.3 聯合報 C8〉

煙囪效應

  台北縣消防局指出,「煙囪效應」是指大樓或公寓只有單一且空曠的出入口,一旦發生火災,熱空氣由此單一出口往上竄,下方空氣補入時,會將火場產生的高溫濃煙帶往高樓,形成一個空氣循環;但是當通道的出風口不夠大,濃煙與高溫無法排出時,高熱易引燃樓頂的易燃物,因此建議民眾不要在頂樓的樓梯口堆置易燃物,以免逃生不易。

濃煙火警逃生注意事項

★ 先確認起火位置。
★ 如起火點在上方,趕緊向下逃生。
★ 如起火點在下方,關門堵住濃煙並報警待救。
★ 以濕毛巾摀住口鼻、壓低身體逃生。
★ 切勿跳樓逃生。

濃煙火警逃生工具

煙霧偵測器:偵測火場煙霧警示。 700元
防煙面罩:耐高溫達攝氏320度,可過濾濃煙20分鐘,避免遭濃煙嗆傷。700元
濕毛巾:避免吸入濃煙。〈註:家用毛巾沾濕即可使用〉

資料來源:台北縣消防局

(2006.5.20 蘋果日報A1)

三大運動定律

  牛頓除了發現萬有引力之外,最為人知的就是三大運動定律。

  牛頓第一運動定律又稱為「慣性定律」,也就是「除非有外力加入,否則靜者恆靜,沿一直線作相同速度運動的物體,也會一直持續不停的跑下去」。例如車子剛起步時,人會往後仰,就是受到慣性的影響。

  牛頓第二運動定律簡稱為「運動定律」,當物體受外來力量影響時,會沿著這個力量的方向,加快速度運動;力量越大速度就越快。例如用手推動玩具車,越用力,車子跑越快。

  牛頓第三運動定律又稱為「作用與反作用定律」,每一個施加於物體的力量,都會同時產生一個大小相等且方向相反的反作用力。例如用力拍桌子,手也會感到痛。

(2006.5.20自由時報A5 記者袁世忠整理)
   

〈95.5.31 聯合報 C8〉

〈95.6.14聯合報C8〉

汽車DNA 奈米晶片防竊

  汽車DNA堪稱汽車防盜最新、最熱門、最頂級的科技,它是利用奈米科技 將DNA晶片大量噴灑於車身及高價值零件各處,DNA含有車身號碼,降低竊賊偷竊意願,也減低失竊風險。

  DNA晶片是價醇與多鹽基酸形成的高分子化合物,透過雷射顯微技術印製而成,以美國研發的高附著專利膠水黏附在車上,幾分鐘即可施工完成。施作之後,用肉眼看不出來,必須採用特殊螢光劑配合紫外線燈源,DNA才會顯現。

  一旦噴灑完成,即使車輛遭竊並遭拆解到只剩下一片玻璃、一個保險桿,警方依然可以循無法磨滅的DNA辨識車輛,找到車主,原理和警方運用人體DNA鑑識科技確認被肢解或已腐爛的屍體的身分作法一樣,精準而有效率。

(2006.6.27自由時報A9 記者 黃忠榮)

負離子 可讓空氣更清新

  電子和空氣中的分子碰撞產生離子,帶負電荷的離子稱為「負離子」或「陰離子」。

  換句話說,離子的形成過程,是許多微粒物質經過空氣摩擦,讓原子結構中的電子被迫轉移而形成帶電的離子。例如,瀑布高處的水往下落,會產生撞擊摩擦,因而離子化產生負離子,在離子化過程把空氣清新了。此外,綠色植物光合作用也會產生負離子。

  一般正常環境下,是正、負離子同時存在。但現代化的生活環境,包括建築物、地毯、汽車、冷氣、電視等電器設備,油煙及金屬物品、塑膠、尼龍製品等,均充滿帶正電的正離子;根據正、負電相吸之原理,室內的負離子被中和,使得環境中的負離子少、正離子多。

  正離子充斥的環境讓人感到悶熱,負離子多的環境則感覺空氣清新、舒爽。

(2006.7.18自由時報A9 記者 鍾麗華)


〈95.8.2聯合報C8〉

〈2006.8.25蘋果日報A6〉






〈94.10.4聯合報 C8〉

飛彈導引系統-研發最難 經費最多

  「飛彈」須具備控制飛行途徑、緊盯目標直到命中摧毀的能力。如果沒有導引控制,只能算是自由火箭;導引控制若故障,飛彈只不過是無主的大型「沖天砲」。

   針對不同的作戰目標、操作環境、各種精確要求,飛彈的導引控制方式,是各國投入大筆鈔票和大批優秀人才研發出來,但至今仍沒有國家找到十全十美的導引方法,所以近來有些飛彈會混合運用兩三種方法相互配合,以增加命中率。

飛彈系統的研發,最困難和最貴的,都是導引控制系統;飛彈性能良窳,命中精度,關係導引控制系統至巨。以美國為例,飛彈研發計畫中,花在導引控制的經費,約在40%至72%之間。

飛彈何時出現- 一次大戰 飛機改裝

  「飛彈」翻譯自外來詞彙,中國大陸則稱「導彈」,原文missile,意為「拋射物」或「長矛」,也是古代戰爭中投擲到敵陣中已殺傷敵人的一種武器。一次世界大戰出現了以飛機改裝的無人飛行炸彈,一般視作「真正」飛彈的濫觴,這也是「巡航飛彈」(或巡弋飛彈)的始祖。

   真正有效且被大量使用的飛彈,公推二次世界大戰末期納粹德國用於恐怖轟擊英國本土的V-1和V-2兩種戰略武器。V-1其實是無人飛行炸彈的進步版,它可像小飛機一樣飛到目標上空,依預定時間關閉發動機,失去動力後墜落地面,攜帶的炸彈爆炸造成傷害。V-2屬「彈道飛彈」,它以火箭投送升空並進入預設的拋物線路徑,掉落地面的飛行終點,就是它的攻擊目標。

   V-1和V-2出現太晚,沒有幫助德國打贏戰爭,但全世界強國都已看到飛彈的潛力和重要性。經過60多年的演化,飛彈已經族裔繁茂,成為不可或缺的戰爭機器。

(95.7.19聯合報 C8)

(95.7.19聯合報 C8)

〈95.10.25聯合報C8〉

〈95.11.29聯合報C8〉




〈95.12.6聯合報C8〉

〈95.12.13聯合報C8〉

電磁波對人體可能造成之影響

●導致基因染色體突變,甚至引發癌症。
●男性性機能下降,女性生理期混亂。
●心血管異常波動,引發心血管疾病。
●頭痛、噁心、免疫機能下降。
●眠障礙、心悸及記憶力減退等症狀。

【註】在國際學術論文中,也有發表指電磁波對人體不會造成任何危害

資料來源:林口長庚醫院臨床毒物科主任林杰樑、慈濟醫學中心血液腫瘤科主任高瑞和

(2007.3.8 蘋果日報A2)

史特林引擎

  1816年蘇格蘭牧師史特林發明一種非常特別的外燃引擎,後世通稱利用這種原理運轉引擎為「史特林引擎」。史特林引擎不必燃用汽油或煤燃燒驅動引擎,許多巧妙辦法可改變工作流體溫度,只要能燃燒產生熱能的東西,都可成為讓引擎轉動的燃料。

   現在很多家庭都有汽車,引擎發動後輸出功率,如果用發電機轉換成電力,可同時讓十幾戶人家享受最現代化生活。但目前1輛汽車只在有限時段用來代步而已。

   過去20年,先進國家投入大量人力、物力研發「史特林引擎」,希望找到各式各樣可替代汽油或煤礦的能源,以度過愈來愈嚴重的能源危機。

(96.4.9中國時報C4 林志成)

恆星的誕生

   根據維基百科,當由氫分子等星際物質組成的分子雲受到外來干擾,例如附近有星系誕生或超新星爆炸所造成的衝擊,令分子雲某些區域被壓縮,形成密度較高的區域,在引力作用下,最終形成一個球體,稱為原恆星(還不是恆星),外圍會被塵埃和氣體所包圍。

   如果原恆星的質量足夠大,其核心溫度會慢慢增高,最後引發核聚變產生能量,發出的熱力會將外圍的氣體驅散,這時一顆新的恆星便誕生了,並進入主序星的階段。

   從主序星階段開始,恆星核心的溫度與壓力足夠產生氫聚變,不斷將氫合成氦產生能量。核聚變所產生的輻射壓力平衡了自身引力,這時恆星便進入穩定狀態。

(2007.4.11自由時報A12整理:記者袁世忠)

活塞效應

   高鐵列車行進時會改變空氣流向形成壓力氣流,列車進入隧道,空氣更形成擠壓,密度和壓力都會增加,此一因列車在隧道內高速移動所產生的空氣流動現象稱為「活塞效應」。列車駛出隧道時,高壓氣流會瞬間衝向隧道口外,引發氣爆與振動,車速愈快產生的活塞效應就愈強,氣爆與振動的威力也愈大。

(96.4.7 聯合報 A13陳怡如)

漏斗雲與微暴流

 龍捲風剛從上下旋轉變為水平旋轉的氣流時,離地面還有一些高度,有時被垂直拉伸時,下端不會落到地上,這種情形稱為「漏斗雲」,較不會造成破壞。

 有一種也會對地上物造成破壞的大氣現象,稱為「微暴流」。因為熱漲冷縮,冷空氣體積縮小,密度較高、較重,在天氣不穩定區域,高空冷空氣會被上升氣流頂住越累積越多,若上升氣流減弱頂不住,大量冷空氣就會一下子下衝,衝到地面後就會向四面八方高速散開,造成破壞,不過這種破壞呈放射狀,和龍捲風在地面旋轉造成的漩渦狀破壞不同。

(96.5.16聯合報C4)

龍捲風的成因

 補教地球科學老師鄧聞指出,台灣發生龍捲風的機率很低,雖然大學學測考的機會不高,但是形成龍捲風的條件之一鋒面,則是幾乎每年都會出的題目。

 鄧聞表示,鋒面是兩性質不同的氣團接觸所形成,分為冷鋒、暖鋒、滯留鋒和囚錮鋒四種,一定會下雨。對台灣影響最大的是滯留鋒,梅雨就是滯留鋒造成,台灣有22%雨水來自梅雨,若梅雨季的滯留鋒面沒停在台灣地區上空,就是乾梅,會造成南部地區缺水。

 冷鋒則是冬天大陸冷高壓南下.推動冷鋒南移.經常會造成寒害;暖鋒通常出現在台灣的東方或東北方,不會經過台灣上空。當冷空氣南下,通常速度較快,使氣流快速升高,形成積雨雲,因此鋒面雷雨雨區比較窄小,但雨勢較大;若是南方暖空氣往北推,推動速度較慢,氣流也慢慢爬升,因此雨區較大,但雨勢比較緩和。

 學生要注意,台灣有四大災變天氣:春夏之間的乾旱、梅雨、颱風、寒潮,其中梅雨和寒潮都與鋒面有關。

(96.5.16聯合報C4)