科學部落

暖化

noreply@blogger.com (Locus) — Sat, 05 Apr 2008 08:43:00 +0000

現況

過去100年全球平均溫度無疑是100年來最高的, 而地球平均溫度在過去百年上升了0.6度
大氣中二氧化碳份量在過去100年來不斷增加, 在過去100年升了大約35%, 由280ppm升至380ppm, 這應該是人為的
二氧化碳是其中一種溫室氣體(水和甲烷也是), 所有因素相同情況下, 二氧化碳增加會令氣溫升高
地球正在暖化已經無用置疑。2008年3月測得大氣中二氧化碳的濃度394 ppm（1ppm＝百萬分之一），比過去65萬年任何一段時間的濃度都高。到了2050年，如果沒有強力干預，應該可以輕易超過500ppm現況

冰山融化實景

溫室氣體濃度

不同地區的碳排放量

近100年碳濃度直線上升

各國碳排放量

暖化模擬空照圖

京都議定書

國際能源機構的一項調查結果表明，美國、中國、俄羅斯和日本的二氧化碳排放量幾乎佔全球總量的一半。其中美國二氧化碳排放量居世界首位，年人均二氧化碳排放量約 20 噸，排放的二氧化碳佔全球總量的 23.7%。中國年人均二氧化碳排放量為 2.51 噸，約佔全球總量的 13.6%.目前美國沒有加入, 理由是認為這樣會傷害美國經濟，除非中國,印度等國也一體加入。

京都議定書（Kyoto Protocol）：1997年12月於日本京都舉行的「氣候變化綱要公約」第三次締約國大會（通稱COP-3）中，簽署了一項具有法律約束力的「京都議定書」，以規範工業國家未來溫室氣體減量目標及時程。該項協定包括：削減對象：以二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）、氫氟碳化物（HFCs）、全氟碳化物（PFCs）、六氟化硫（SF6）。前三種氣體以1990年作為基準年；後三種氣體以1995年作為排放基準年。目標年：2008年~2012年間五年的平均值。減量目標（如下表）所有被要求減量的國家平均削減5.2%。但因國情不同而有差別。

從1992年里約層峰會議所簽訂之世界氣候變遷綱領到1997的京都議定書，對於二氧化碳的管制算是有較為具體之措施。但是京都議定書目前尚不算是一個國際性質的公約。由於要使京都議定書成為強制性的公約則必須要有55以上的聯合國中之締約國承認該份議定書，並且這些承認國的排放量必須要能佔全世界在1990年時二氧化碳總排放量的55%。如此才能夠將京都議定書成為強制性之公約。

地球哪裡最暖化? 看地圖就知分曉

noreply@blogger.com (Locus) — Thu, 15 Nov 2007 07:04:00 +0000

哪裡製造的二氧化碳最多?

這裡查得到, 在地圖上還清楚標示嚴重性.

在Carma 可以查詢各區域二氧化碳含量.

亞洲看起來挺多的,

台灣呢? 看起來是工廠密佈較高的城市..

電生磁實作

noreply@blogger.com (Locus) — Sun, 21 Oct 2007 14:22:00 +0000

指北針在沒有通電的電線上時, 一般來說應會靜止. 找出北方位置後, 將指北針的紅點指向北方, 並平行電路.

電池裝入後, 一旦電流產生, 如果電流從指北針的北方流向南方 , 指北針應該會向哪一位偏轉呢?

反之, 如果電流從指北針的南方流向北方 , 指北針偏轉方向會跟上一步驟相同嗎?

上課的師生百態側影

noreply@blogger.com (Locus) — Sun, 21 Oct 2007 13:27:00 +0000

一班最多16人, 以自然科學實驗來說, 這樣的規模不算小了. 要能每個人動手操作, 培養互助合群的精神.

課程進行的流程, 從引起動機開始, 切入正題, 激發學生的研究興趣, 再藉由分工實驗, 小組討論, 最後再由學生自己發表研究發現, 課程結束後, 相信學生帶走的不會只有知識, 還有表達, 統整能力.

只不過, 聽課的模樣還是各有花招啊!

彈簧與虎克定律

noreply@blogger.com (Locus) — Sat, 13 Oct 2007 07:44:00 +0000

當我們把砝碼一個個放到彈簧的鈎子下面時發現，砝碼放得越多，彈簧越往下。

證據是彈簧還沒有掛上砝碼時，彈簧的一圈圈靠得比較近，掛一個上去，彈簧一圈圈的距離變長了，彈簧總長度也長了，再掛一個，更長了。所以重物掛得越多，彈簧拉伸越長。

如果拿尺來量一下, 可得知彈簧原長：12公分，掛一組砝碼100克，16公分，掛兩組200克，20.1公分。

依此推算,如果再掛上第三組資料，彈簧的長度可能會是多少？能夠用一個數學公式來表示嗎？

根據前幾次的實驗, 估算彈簧的總長度＝原長＋4N..不過,彈簧不可能可以無限制拉長的。

其實這就是虎克定律.

在彈簧的彈性限度內,彈簧所受的外力和彈簧的伸長量成正比的關係稱為『虎克定律』

電生磁磁生電

noreply@blogger.com (Locus) — Fri, 12 Oct 2007 04:08:00 +0000

生活中存在許多電磁應用, 到底電, 磁之間的關係如何呢?

首先想想看,指南針纏繞多圈漆包線後, 靜置一會兒, 指針會不會動?

答案是不會.

如果放個磁鐵在指南針旁, 那麼指南針會有什麼變化?

答案是指針會移動.

如果將漆包線通上電流, 指南針會有什麼變化?

答案是指針會移動.

由這個實驗可知, 磁場不只存在磁性環境, 在電力流動情況下也有磁力.

電生磁是於1820年，奧斯特 (H.C. Oersted,丹麥)從通有電流的導線會影響旁邊的磁針的現象, 改寫了原本被認為電磁之間無關連性的歷史.

電生磁的發現, 可參考這裡.

一七七七年，一位名叫奧斯特（H.C. Oersted）的人，出生於一個藥劑師家庭，後來到德國和法國遊學時，在上天造萬物必有其關係的哲學洗禮下，他堅信電現象和磁現象有著共同的根源。

一八二○年，奧斯特主持一個電磁的講座，當天晚上他正在講課時突然靈感一來：「如果將通電導線與磁針平行排列，磁針會有怎樣的反應？」結果小磁針會擺動，當改變電流方向時，發現小磁針會向相反方向偏轉，此一現象說明了電流方向與磁針轉動之間有著某種關聯，於是在一八二○年七月二十一日向科學界宣布了電流的磁效應。

他證明了電與磁之間是有關係的，也揭開了電磁學的序幕。後來人們為了紀念他，就把磁場強度的單位以「奧斯特」命名。

再透過安培右手定則,圖片及說明來源見此處.

1. 如圖所示,一載流長直導線,若電流為由下而上,則產生環狀磁場
2. 以右手握住載流導線,姆指指向電流方向,則餘四指纏繞方向為感應磁場方向
3. 由上往下看為逆時針方向
4. 在任一點的感應磁場方向為其切線方向
5. 離載流導線愈遠,所生的磁場強度愈弱

(所謂磁場方向即為磁針N極在磁場中的受力方向,亦為磁針N極在磁場中所指的方向)即：
磁場方向=Ｎ極受力方向=Ｎ極所指方向

所以現在來重現奧斯特的實驗,

在未通電的情況下, 指南針以南北方向平行導線裝置擺放. 這時指南針是不會動的.

一旦通電後, 會看到指南針往東西方向移動, 根據安培右手定則可知, 大姆指為電流方向,四指的方向則為磁場方向.

好了, 既然電生磁已被證實, 那麼磁生電呢? 這就要來介紹法拉第了.

『運動的電荷（電流）可以產生磁，那運動的磁能不能產生電呢？』法拉第問出這樣的問題。

因此在1831年，法拉第(Faraday,1791-1867)經過十年的實驗，終於實驗成功，證實運動的磁鐵，可以讓線圈產生電流。

關於法拉第的磁生電, 節錄如下.

米契爾．法拉第，一七九一年出生在一個鐵匠的家中，由於家境貧窮，他幼年並沒有受到完整的初等教育，在因緣際會之下進入了皇家學院實驗室，法拉第的科學生涯也隨之展開。

奧斯特的電磁效應論文發表後，法拉第的心中一直存著一個疑問，既然電與磁有密切聯繫，電能產生磁，那麼它的逆效應「磁能產生電」嗎？一八三一年的某一天，他在公園散步時突然想到，是否反過來利用磁的運動也可以產生電流，於是他急忙回到實驗室進行試驗，結果試驗成功。把一塊磁鐵放入金屬線圈中時，會使電流流入線圈，拿出磁鐵時，電流則反方向流動。

這一現象肯定了一個事實，電流不能無中生有，必須作功才能產生，於是他發現了電磁感應現象，這個現象的發現，奠定了日後電力工業發展的基礎。

這就是法拉第的磁生電裝置.

動物也會勸架?

noreply@blogger.com (Locus) — Thu, 11 Oct 2007 02:02:00 +0000

兩隻小兔鬧翻了, 互相追逐. 好鄰居雞大哥們看不下去了, 紛紛出來相勸

分別把兩隻小兔支開, 好言相勸.

會如廁的豬

noreply@blogger.com (Locus) — Thu, 11 Oct 2007 01:57:00 +0000

動物會上廁所, 雖然不是不可能, 不過, 真的看了影片, 還是覺得很有意思.

只是好奇的是, 牠是真的在"方便"? 還是只是配合主人, 做做樣子?

這些氣象術語, 你認識幾個?

noreply@blogger.com (Locus) — Mon, 08 Oct 2007 06:00:00 +0000

你知道什麼是冷氣團, 暖氣團, 高氣壓, 低氣壓嗎?

鋒面又是什麼呢?

氣團 (air mass) 指的是當一團空氣在一個地區上方長期停留，並受到該地區的影響，使得空氣的溫度、溼度具有該地區的特性，這團空氣叫做氣團。

暖氣團 : 氣團的溫度較其所在地面溫暖

冷氣團 : 氣團的溫度較其所在地面寒冷

如果冷氣團和暖氣團碰上一起時，會發生什麼現象? 那就形成了鋒面.

鋒面發生在氣團與氣團接觸處，這個和地面的接觸處叫做鋒面。

暖鋒 :當移動的暖空氣遇到冷空氣時，因為冷空氣比較重，暖空氣推不動，就會沿著傾斜的鋒面移到冷空氣的上面

代表暖鋒的符號

冷鋒 :當冷、暖氣團相遇時，冷空氣會帶著暖空氣走，而且在鋒面過境後，地面的氣溫會降低

代表冷鋒的符號

滯留鋒 :當兩個冷、暖氣團相遇，且強度相差不多時，鋒面沒有明顯的前進與後退，在同一地區形成滯留不動的現象

代表滯留鋒的符號

低氣壓 : 一個地區的氣壓若比周圍的氣壓低，就會形成低氣壓中心

在北半球, 地面低氣壓附近的空氣會依反時鐘方向，向低氣壓中心匯集，在中心附近造成上升氣流，容易形成雲雨，使天氣變壞。

高氣壓 : 一個地區的氣壓若比周圍的氣壓高，就會形成高氣壓中心。

在地面高氣壓中心的空氣會依順時鐘方向往外流動，而誘使高空的空氣下沉補充，天氣常常較為晴朗。

颱風 : 颱風是強烈低氣壓系統造成的暴風，越靠近颱風中心，強風暴雨的現象越明顯。在衛星雲圖中，颱風常呈現出圓形或螺旋狀。其四周低層的空氣，以反時鐘方向流入颱風中心附近。

原子彈威力有多大? 看看影片,便知分曉.

noreply@blogger.com (Locus) — Sat, 06 Oct 2007 16:26:00 +0000

原子彈爆炸後, 除了會出現閃光、火球、蕈狀原子雲等現象, 週邊環境也深受破壞.

爆炸威力所釋放的能量有多大呢?從這段影片中, 可以略知一二.

與我們生活關係密切的核分裂(Nuclear fission),核融合(Nuclear fusion)

noreply@blogger.com (Locus) — Sat, 06 Oct 2007 03:43:00 +0000

核能產生依循兩種可能的途徑，即核分裂(Nuclear fission)與核融合(Nuclear fusion)。

這些與我們的生活是息息相關呢!

目前核能電廠利用的是核分裂技術，好處是僅需少量即可產生巨大的電能，且降低因使用石油燃料而造成環境的污染，缺點是如果燃料無法妥善控制，會導致能量瞬間急速升高，反而造成失控，而且產生具輻射性的核廢料，不但難處理還會對環境造成永久性的傷害.

核分裂: 由較大的原子核（如鈾、鈽）分裂成較小的原子核, 釋出大量能量之反應

核融合: 由較小的原子核 (如氫及其同位素氘、氚) 結合成較大的原子核, 所產生能量. 太陽上的核反應就是核融合. 因為太陽的組成有98％是氫及氦（原子核第一及第二小的），所以要再分裂很不容易。

　　1H + 1H → 2H + e+ + ν

　　2H + 1H → 3He + γ

　　3He + 3He → 4He + 1H + 1H

在第一個步驟中，兩個氫核 (也就是兩個質子) 合併產生一個重氫核，並放出一個稱為正電子 (帶正電的電子) 的粒子，以及一個微中子 (neutrino，次原子的粒子，不具質量，並以光速運動)。在第二個步驟中，重氫原子核吸收另一個質子，並放出伽瑪射線，形成輕氦核。最後的步驟中，兩個輕氦核合併產生一個普通的氦核及兩個氫原子核。因為最後一個反應式中需要兩個輕氦核，所以第一及第二個反應式應該各發生兩次。全部的淨反應就是四個氫原子核變成一個氦原子核加上能量。

融合的反應使4個氫原子核結合產生氦原子核。因4個氫原子核比氦原子核重0.7%的質量，代表有質量在融合的過程中不見了。

　　4個氫原子核質量 = 6.693×10^-27公斤 (4個質子)

　　1個氦原子核質量 = 6.645×10^-27 公斤(2個質子，2個中子)

　　質量差異 = 0.048×10^-27公斤，約佔原質量的0.7%。

這些質量不是不見了，只是轉換為其它的形式。從 E = mc^2 的公式中知道質量與能量的相關性，若在特定的條件下質量可以轉換成能量，反之亦然。因此上面的0.048×10^-27公斤的質量並非憑空消失，而是轉換成能量了。我們可以從愛因斯坦提出的這個公式中看看到底轉換成多少能量：

　　E = mc^2
　　　= (0.048×10-27公斤) × (3×108公尺/秒)2
　　　= 0.43×10-11焦耳

這樣的能量其實非常小，所以必須有很多次的反應才能獲得足夠維持一顆恆星的能量。對太陽而言，若要維持穩定狀態，則需每秒鐘約1038次的這種融合反應；即約每秒五百萬噸的質量轉換成能量，才夠抵消太陽自身重力的收縮。

利用核融合發電其實擁有眾多優點,包含核分裂的優點, 而且還少了其放射性污染的顧慮，就算燃料停止供應，核反應將立即停止，因此核融合反應器並不會有核分裂反應器那樣失控的情況。

儘管如此, 核融合發電很難實現, 首先需將物質加熱成電漿態，還要提高電漿的溫度，方能使原子核相撞產生核融合。

以地球上最易引發核融合反應的「氘」與「氚」為例，若要引發核融合反應作為能源使用，必須將電漿加熱到攝氏一億度以上。如何使電漿能處於高溫，高密度，且熱不易散失的情形下穩定的進行核反應，成為科學家最重要的課題。

震憾的日本走山影片

noreply@blogger.com (Locus) — Fri, 05 Oct 2007 05:52:00 +0000

這一段走山影片, 讓人了解環境保護, 是一件很重要的事啊!

如果平時不做好水土保持, 濫挖濫墾, 最後大自然反撲, 也許一場風雨, 一個板塊運動, 就可能走山了, 吃虧的還是人類啊!

揭開樹木年齡的秘密 - 年輪

noreply@blogger.com (Locus) — Wed, 03 Oct 2007 14:58:00 +0000

年輪如何形成? 植物都有年輪嗎? 竹子有年輪嗎?

這要從植物的構造及功能說起.

植物的根﹑莖﹑葉內運輸水分的細胞排列成管狀，而運輸養分的細胞也上下排列成管狀，這兩者聚集成束狀，就稱為維管束，而葉部的維管束稱為葉脈。其中維管束運輸水分的構造叫做木質部，運輸養分的構造叫做韌皮部。

認識了木質部, 韌皮部之後, 再來了解一下植物的分類.

植物可為雙子葉植物：（種子內有兩片子葉）

單子葉植物：（種子內只有一片子葉）

單子葉植物莖的構造和雙子葉植物有很大的區別，最主要的區別就是單子葉植物的莖沒有形成層。

雙子葉植物在韌皮部和木質部之間夾著一層薄薄的形成層。形成層是最活躍的，它每年都會進行細胞分裂，產生新的韌皮部和木質部；而在單子葉植物的韌皮部和木質部之間，並沒有這一層活躍的形成層，所以，單子葉植物的莖幹只有在開始長出來的時候能夠長粗，到一定程度就不會長粗。

而竹子是屬於單子葉植物, 因此無法形成年輪。除此之外, 小麥、水稻、高梁、玉米等等都是單子葉植物。所以，也都沒有年輪。

樹木在春天到夏天這段時間內，樹皮內形成層的細胞快速地增加；秋天到冬天這段時間內，細胞增加減慢。所以，植物在春夏之間成長的部分比較柔軟，而且較寬厚；在秋冬之間生長的部分較窄而硬。隨著樹木一年年的長粗，也就這樣形成了年輪。

木質部細胞生長受氣候影響而不同，春夏生長季節初期，氣候溫暖﹑雨量豐富，細胞生長快速，所以細胞較大﹑顏色較淺；秋冬生長季節末期，氣溫下降﹑雨量減少，細胞生長緩慢，所以細胞較小﹑顏色較深。

由於木質部細胞的大小及顪色不同，在樹幹或樹枝橫切面上，會呈現深淺不同的環紋，稱為年輪。根據年輪，可以推算樹木或樹枝的年齡。樹木逐年生長後，形層層內側累積大量的木質部，即為俗稱的木材；形成層以外的部俗稱樹皮，韌皮部即包含在樹皮內。

形成層細胞分裂之後，向內形成木質部，演變成邊材，慢慢地擴大增粗樹幹；老化後的邊材則會慢慢形成心材

溫帶地區的樹木，冬季的生長情況和夏季比起來相差很多，所以年輪很明顯，而熱帶地區幾乎整年都是高溫多雨，一年四季樹木的生長速率都差不多，就沒有明顯的年輪。

如這棵沒有明顯年輪的樹,顏色深淺度差異不大.

以下為一個年輪形成, 樹木加粗的演示過程.

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巧奪天工的大自然精選作品-河川地形

noreply@blogger.com (Locus) — Mon, 02 Jul 2007 08:37:00 +0000

地球上有許許多多的地形, 是怎麼來的呢? 除了板塊運動, 還有風力, 水力等大自然的力量.

其中河流對地球上的地形形成, 扮演舉足輕重的角色.

河流的地表作用主要可分為, 堆積, 搬運及侵蝕.這些會塑造出什麼樣的地形呢?

看看圖片,便知分曉.

河流從高處往低處流, 為地表精雕細琢不少作品. 常見的地形有,

1. 沖積扇

2. V型谷

3.U型谷

4.瀑布

5.曲流

6.牛軛湖

牛軛湖怎麼來的呢? 其實是由曲流截彎取直後, 演化而來的.