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人體能夠流出多少汗?-《BBC知識》夏季專題Q&A

Q&A夏日專題封面

林東翰 譯

建造沙雕要怎麼做最好?

了解沙子與粒狀材料的行為在土木工程學上相當重要,但令人驚異的是,科學家直到近年來才對這問題比較了解。

在沙灘玩過沙子的小朋友都知道,乾的沙子頂多只能堆出椎狀沙丘,蓋不出什麼像樣的玩意兒,而溼的沙子則會一直坍掉。很顯然,沙子的含水量要恰到好處才能做沙雕。就在去年,荷蘭阿姆斯特丹大學的研究人員證明,做沙雕的「最佳含水量」大約只要1%。沙子只要含這麼一點點水,水分子便能連結沙粒之間的間隙,藉由毛細作用的引力把沙子黏在一起。

效果有多好呢?該研究團隊發現,用「含水量最恰到好處」的沙子來堆直徑僅四十公分的沙柱,可以堆到2.5公尺高還不會倒。若塑成有斜邊的傳統沙雕形狀,柱子還能堆得更高。所以呢,要堆好沙雕最好的方法,就是只加一瓢水到沙子裡混合。

住在炎熱地區的人脾氣比較火爆嗎?

一般來說,是這樣沒錯。諸多研究結果證明,某種程度上,在溫暖的氣候下暴力犯罪率會升高。在美國,氣溫上升到大約攝氏二十六度時犯罪率會上升,但達到攝氏三十二度左右時犯罪率又開始下降。炎熱的天氣會令人更焦慮不安,這會使人腎上腺素升高,變得較無法理性思考。而且天氣炎熱時人們也比較常在室外活動,和他人互動的機會就更多了。

如果把全球的殺人案比率畫在地圖上,會發現暴力罪行最多的國家大多集中在赤道附近(俄羅斯是明顯的例外),但這也和熱帶地區國家物資匱乏密切相關。

為什麼夏天在太陽底下會晒黑,在冬季卻不會?

在溫帶地區,冬季時太陽在天空的位置比其他時候低得多;這代表陽光會以較斜的角度照射地面,光線的強度會分散給較廣的區域,再加上陽光穿透大氣層的路徑會更長,所以被空氣和汙染物吸收掉的陽光就更多。而且冬天我們待在室內的時間通常也比較多。不過冬天還是有可能晒黑甚至晒傷,例如滑雪時。在高海拔地區長時間待在戶外,由於高山空氣較乾淨,加上白雪反射陽光,會像在沙灘日光浴一樣,使你的臉晒黑。

為什麼海水的聲音令人感到放鬆?

海水的聲音可能具有撫慰人心的效果,這一點毋庸置疑。實際上,整個「療癒系」錄音產業都靠它吃飯。只不過這個問題目前還找不到讓人心悅誠服的解釋。有個線索是海水聲聽起來類似白雜訊;也就是說,海水聲混合了各種頻率的聲音。白雜訊是目前已知能夠讓人放鬆的一種聲音,有可能是因為它能夠壓過其他擾人的噪音,甚至可能占據夠多的大腦活動,排除掉大腦中不需要的思緒。像海浪拍擊在布滿卵石的海灘這類重複的聲音,也可以讓人放鬆。也許是因為我們已經適應或習慣這些聲音所以才有這樣的效果,然而其他像水龍頭滴水這種重複的水聲因為我們沒辦法掩蓋它,可能就會令人抓狂;造成這種差異的原因至今仍不清楚。另一個可能性,則是海水的聲音會令我們聯想到在海灘度過陽光假期的快樂回憶。最後一點,演化心理學家認為,人類的祖先演化出親水的特性,而且要靠水來求生,所以聆聽海水聲會使人自然而然感到安全。

credit: CC by Borislav Dimitrov @flickr

credit: CC by Borislav Dimitrov @flickr

動物也會得到花粉熱嗎?

人類也是動物, 有的人會得到花粉熱,所以這問題的答案:是的!不過若你問的是其他動物,那麼確實有些動物會對草和樹的花粉出現過敏反應。大部分的動物都沒有問題,畢竟牠們的演化過程和生存環境裡一直有這些會產生花粉的植物。過敏最嚴重的例子是家貓、家犬,牠們可能會因為經過人工育種或是豢養在沒有花粉的室內環境,早已喪失天生對花粉的免疫力。牠們有些症狀和人類很像,像是皮膚和耳朵發癢、眼睛不斷流淚。甚至畜養的牛群也出現過對花粉過敏的現象。

火星上的夏天是什麼樣子?

火星的自轉軸以25.2 度角傾斜,和地球自轉軸傾角非常接近,因此火星也有和地球相當類似的四季,不過因為一個火星年大約是687個地球日,所以它的每個季節差不多是地球的兩倍長。火星的公轉軌道是橢圓形,這使它的四季變得更複雜,造成北半球的氣候比南半球溫和。在火星的南半球,夏季炎熱且短暫,冬季漫長且寒冷;在南半球的夏季,白天最高溫可達攝氏二十度,到了夜晚卻能降到攝氏負八十度。即使如此,火星上並沒有什麼「天氣」可言。除了兩極冰帽大小變化、夏末比較常有沙塵暴,以及氣溫變動之外,它沒有什麼可用以判斷季節轉換的氣候變化。

人體能夠流出多少汗?

運動的時候,大部分的人每小時流的汗不會超過1.4 公升。流汗速度最快的紀錄是馬拉松選手阿貝多‧薩拉薩爾(Alberto Salazar)在1984年創下的每小時3.7 公升。除非你有喝東西補充流失的水分和電解質,否則一旦你流掉的汗水達體重的25%左右,心臟就會衰竭。以七十公斤的成人來說,這大約是17.5 公升的汗水,不過還不用流到這麼多汗你就會先跑不動了。

坐在窗戶旁會被晒傷嗎?

晒傷是陽光中的紫外線B(UVB)輻射所造成的,這種紫外線的波長落在280至315 奈米之間。大多數的窗戶玻璃可以阻隔大約90%這個波長範圍內的光線。玻璃的效果相當於防晒係數SPF 10的防晒乳,而且不會被「擦掉」,也不用遍塗全身。然而躲在玻璃後面做日光浴,幾乎阻擋不了波長315 到400奈米之間的紫外線A(UVA)。所以這麼做有利有弊:你待在玻璃後面是可以晒黑,但你的皮膚仍會因日晒而老化,例如起皺紋、鬆垮。

電腦過熱會發生什麼事?

個人電腦裡的處理器是精心測試過的系統,能讓電子通過矽晶片的窄小通道。過熱會過度激化電子,造成電子太過劇烈地移動,電腦會因此出現更多錯誤,開始跑得更慢。接著電腦會開始當機而且無法開機。一旦晶片真的超過負載,電腦就會完全掛掉。

credit: CC by Rob Stites@flickr

credit: CC by Rob Stites@flickr

為什麼蜜蜂會嗡嗡叫?

蜜蜂和其他新翅下綱(Neoptera)昆蟲並不是直接拍動翅膀,而是由飛行肌肉拉動有彈性的胸腔壁,使它內外振動砰砰作響。此外,蜜蜂光是一次神經脈衝就能讓肌肉收縮很多次。這些調整作法使蜜蜂的翅膀每秒能夠振動達兩百至兩百三十次,這種振動在我們聽來像嗡嗡聲。蜜蜂不飛的時候也會發出嗡嗡聲,那是為了把花朵上的花粉抖落在牠們身上。

炎熱的天氣下比較可能滋生愛苗?

陽光普照時,人們墜入情海的情形可能會比較多。最近法國做了一項實驗,安排了五名二十歲的男性去接近獨自在街上行走、看來年約十八至二十五歲的女性,向她們要電話號碼。有陽光的時候,22%的女性會給電話號碼,而陰天時只有14%的女性會給。燦爛的陽光會降低褪黑激素(影響睡眠的荷爾蒙)濃度,並且使大腦的血清素濃度增加,讓人心情更好。所以很可能是陽光燦爛時男女雙方都覺得更興高采烈,而且更想要碰碰運氣。實驗的日子雖然不同,但氣溫都差不多,所以造成這種效應的因素比較可能是太陽,不是熱。

太陽熱能發電廠是怎麼運作的?

太陽熱能發電背後的概念非常簡單:利用反射鏡將太陽的熱能反射到裝滿水的鍋爐,然後把產生的蒸汽導入渦輪機來製造電力。這種方式不但乾淨又環保,而且遠比太陽能電池更有效率,能把大約35%到50%的太陽能轉換成電能;反觀太陽能電池,則只能轉換約15%的太陽能。這種方法要貯存收集到的能量也相對容易得多:把白天收集的熱能用來融化鈉鹽與鉀鹽,這些化合物再凝固的時候會再慢慢釋出熱能。

這一切聽起來教人眼睛一亮,只不過還有一些重大的技術難關要克服。第一點,太陽的熱能相當分散,所以太陽熱能發電廠占地勢必要非常廣闊。全球最大的太陽熱能發電廠目前還在美國加州伊凡帕(Ivanpah)附近興建,涵蓋了十五平方公里的沙漠,然而發電量只會達到加州電力需求的千分之一而已。而且反射鏡必須追著太陽的方向,才能產生最大的能量,這讓成本增加不少,伊凡帕就耗資超過二十億美元。由於太陽能電池越來越便宜了,現在大家也重新認真思考這種技術經濟上是否合算。

Steve Jurvetson

伊凡帕電廠完工之後,會是全球最大的太陽熱能發電廠。
(photo: Steve Jurvetson, CC)

為什麼有太陽時頭髮和指甲長得比較快?

這很可能是因為在太陽下曝晒會讓皮膚所製造的維生素D的量增加,而維生素D會促進毛髮與指甲生長。過去七十多年來對於人類手指甲、腳趾甲生長速度所做的研究顯示,在1938年,拇指指甲生長速度為一個月平均三毫米,而現在是加快到一個月3.55毫米,這有可能是我們現在的飲食品質較好的關係。所以我們攝取的維生素(包括由日晒而製造的維生素D)可能會產生不同的結果。

不過有一份關於毛髮細胞生長的實驗室研究顯示,曝晒在紫外線中會傷害毛髮細胞,甚至會殺死毛髮細胞。因為牽涉到這麼多因素,所以晒太陽最好還是適可而止。

燒烤食物真的對身體有害?

肉類含有肌酸,這是一種能幫助補充肌肉細胞所需能量的有機酸。烹煮肉類時,肌酸會產生化學反應變成多環胺類(HCA)的化合物,而且有證據顯示,吃下高濃度的多環胺化合物有致癌的可能。煎肉和烤爐鐵架烤肉都會產生多環胺類化合物,但是燒烤(barbecue)需要更高溫,而且很多人擔心肉沒烤熟所以會把肉烤到有些焦黑,如此一來多環胺化合物濃度就變更高了。

另外,燒烤和烤爐鐵架烤肉不一樣,是從下方直火烤肉。因為油脂會滴到底下的炭火上燃燒,燃燒後飄上來的煙又會附在肉上。這種煙含有許多從燃燒不完全的油脂產生的多環芳香烴化合物(PAH)。多環芳香烴是另一類已知會致癌的化合物。

但目前大多數對於多環胺類、多環芳香烴與癌症關係的研究都是在實驗室階段,用老鼠與高劑量化合物來進行。大部分的人吃燒烤的次數不致於頻繁到對健康產生明顯的危害。倘若你每個週末下午都在陽光下享受啤酒和漢堡,那麼酒精與膽固醇對你健康所造成的威脅,恐怕都比多環胺類與多環芳香烴要高得多。

不過若你還是擔心,《哈佛健康學報》(Harvard Health Letter)報導過的一份研究報告建議,用微波爐把肉類預先加熱兩分鐘,然後只要在燒烤架上調味後短暫烤過,就可以讓這些致癌物的濃度減少達90%。

 

譯者:林東翰 繁體中文版《劍橋插圖天文史》整稿、審訂,專事科普編譯工作。

本文選自《BBC知識國際中文版》第25期(2013年9月號)。版權所有,轉載請註明出處。

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