雨中的因材施教

下過雨後，天空藍得透明。這個自然現象，衍生出成語雨過天青，比喻情況由壞轉好。雨過天晴也有同樣的意思，不過仍以雨過天青較為正式。閒話少說，讓我們造兩個句吧。

這事挽救及時，現已雨過天青。

雨過天青，您的事可以放心了。

這個成語還有個故事呢。有一種瓷器，稱為雨過天青，起源於五代‧後周柴世宗。某日臣子請示，皇家瓷器要燒成什麼顏色？柴世宗隨手批示：「雨過天青雲破處，這般顏色作將來。」工匠經過多次實驗，終於燒製出來，這就是有名的「柴窯」。由於沒有作品傳世，柴窯的真面目已無從查考。

談到這裡，該談談這個成語的意涵了。大雨過後，天空為什麼藍得透明？這是因為空氣中的灰塵隨著雨下降下，空氣較為潔淨的關係。喜歡打破沙鍋問到底的小朋友或許還會問：為什麼空氣潔淨、天就較藍？

這要從天空為什麼呈藍色說起。空氣的成份，主要是氮氣和氧氣。晴天的時候，射到地球上的陽光碰到空氣中的氮分子或氧分子，會引起散射作用。藍光的波長較紅光短，散射得較厲害，看在我們眼裡，天空就成為藍色的。

這個道理看起來好像很簡單，但是人類明白這個道理是 19 世紀末的事。1873 年，英國物理學家瑞利是第一位看天看出名堂的人。他的散射理論——瑞利散射，破解了天色的秘密。

在陽光的七種色光中，紅、橙、黃光的波長較長，藍、靛、紫光的波長較短。空氣中的氧分子、氮分子，大小恰好可以散射波長較短的藍光，藍光散了一天，天空當然呈藍色的。

到了傍晚，夕陽西下，陽光打斜裡射過來，較接近地面，而地面的空氣含有較多的水氣和灰塵，粒子比氧分子、氮分子大得多，較容易散射波長較長的紅光、橙光或黃光，艷麗的晚霞就是這樣散射出來的。

如果天上懸浮著小水滴，也就是雲，那又是另一種景象。小水滴比灰塵大得多，各種波長的色光都能被它散射，結果雲就成為白色的。如果雲層較厚較密，陽光穿不過去，就變成了灰色或黑色。白雲蒼狗，不過是陽光玩的把戲而已！

當雲聚成雨滴的時候，顆粒就更大了，大得具有稜鏡的作用。倘若一邊已出太陽，一邊還在下雨，陽光穿過雨滴，就會形成彩虹。噴泉和瀑布上也可以出現彩虹，原理是一樣的。

澳大利亞北領地的 Tanami 沙漠，有一個叫做 Lajamanu 的偏遠小鎮。2023 年 2 月 19 日晚間，突然下起驟雨。^[1]直至隔天早晨，累積了 61.4 毫米的雨量。^{[2, 3]}降雨期間，魚群也跟著從天上落下。^[1]

動物雨的種類

英文俚語「raining cats and dogs」，以「降下貓狗」形容大雨滂沱。^[4]19 世紀的英國畫家 George Cruikshank，還拿這個比喻當題材，創作虛構作品（上圖），抱怨糟糕的天氣。^[5]事實上回顧歷史，其他動物比較常由空中砸下來。早在西元前 1 世紀，羅馬博物學者老普林尼（Pliny the Elder）就曾記錄魚和蛙，隨著暴風雨墜落。文藝復興時期開始，更不時有版畫描繪此類事件（下圖）。除了與上述雷同的情形，也有蛇或鼠的個案。 ^[6]19世紀以降的文獻，則增加了蜘蛛、螞蟻、蝸牛、淡菜（貽貝）、寄居蟹，以及各色蠕蟲等千奇百怪的案例。^[7]

許多動物雨的紀錄，要不是歷史悠久，死無對證；就是鄉民口述，人微言輕。信者恆信；質疑者則當是鄉野奇談，嗤之以鼻。然而，若有科學家挺身背書，那就不一樣了。1947 年 10 月 23 日，美國路易斯安那州野生動物與漁業局的生物學家 A.D. Bajkov，在該州的 Marksville，親身體驗奇妙的自然現象。他事後撰文，投稿《科學》（Science）期刊，^{[8, 9]}興奮之情躍然紙上：

「那天早上 7、8 點之間，2 到 9 英吋（約 5 到 23 公分）的魚落在樹梢和院子裡」，使這個南方小鎮的居民困惑之餘，群情激昂。當時他和妻子正在餐廳裡享用早餐，一聽服務生說魚群從天而降，便立刻跑去蒐集。Marksville 銀行的總裁 J.M. Barham 表示，起床就發現數以百計的魚落在自家院子裏，鄰居太太家也是。7 點 45 分，1 名該銀行的員工和 2 個商人的路途，則遭魚群阻斷。^[8]

「離餐廳半個街區外的銀行附近，平均每平方碼（約 0.84 平方米）就有一條魚。」有的慘遭車輛輾壓；有些則落在房子的屋頂上。「牠們屬於在地的淡水魚類…」這名生物學家如數家珍地，列舉了一堆名字。然後說他將撿來的魚，全部裝成一罐，泡福馬林，要「分送數個博物館」。^[8]

水龍捲

根據美國國會圖書館的介紹，動物雨的肇因或許不只一種：許多科學家將矛頭指向，形成於陸地，並行經水域的水龍捲（waterspouts）。其最高風速為每小時 100 英里（約 161 公里），中央低壓渦漩（vortex），會像吸塵器般，吸入周圍的水、空氣，以及包含生物在內的小東西。水龍捲移動的過程中，因為逐漸失去能量，沿路容易掉東掉西，造成動物雨等現象。美國普渡大學的 Ernest Agee 教授，「曾見過小池子的水，整個被路過的龍捲風淨空」，所以覺得天上要是砸下幾隻蛙，也算頗為合理。^[10]不過，如果水龍捲夾帶的，不是動物，而是石頭，就可能變成危險的石頭雨。這種情形，有時會被誤認為來自外太空的隕石雨。^[6]

上升氣流

南伊利諾大學的 Doc Horsley 教授等科學家，認為上升氣流（updrafts），也會導致動物雨：暖空氣由地表高壓處，向上升到較冷的低壓處。在暴風雨中，能超過每小時 60 英里（約 97 公里），幾乎與中等水龍捲相當，所以擄走小動物的潛力，也不遑多讓。^[10]

一起掉落的物種

水龍捲和上升氣流，都是從路經之處，任意搜刮。既然被帶走的東西包羅萬象，為何同時落於一處的，卻是相近的物種？美國華盛頓大學的 William Hayden Smith 教授解釋：當風力漸減，重的東西，會比輕的先掉下來。於是，尺寸和重量雷同的個體，便一起墜落。^[10]

魚還活著…

講了半天，所以那些澳洲沙漠裡的魚，後來怎麼了？當地的議員 Andrew Johnson Japanangka，告訴 ABC 新聞臺，有些魚落地後倖存。「被孩子們撿起來，保存於瓶罐裡。」同樣的事件在 1974、2004 和 2010 年，亦曾發生過，部份居民甚至記得當年的情景。總之，這在該小鎮，雖然罕見，但算是正常。^[1]

參考資料

1. Allison C, Trevaskis L, Barwick A. (21 FEB 2023) ‘Fish ‘rained from the sky’, outback community says, in freak weather event’. ABC News.
2. ‘Lajamanu, Northern Territory – February 2023 Daily Weather Observations’. Australian Bureau of Meteorology. (Accessed on 24 FEB 2023)
3. ‘Notes to accompany Daily Weather Observations’. Australian Bureau of Meteorology. (Accessed on 24 FEB 2023)
4. Cambridge University Press. ‘It’s raining cats and dogs!’ Cambridge Dictionary. (Accessed on 23 FEB 2023)
5. George Cruikshank. ‘Very Unpleasant Weather, or, the Old Saying Verified “Raining Cats, Dogs, & Pitchforks.”!!!’. Yale Center of British Art. (Accessed on 23 FEB 2023)
6. Franza A, Morelli M, Faggi D, et al. (2021) ‘To be or not to be, that is the question: The Marsala meteorite (Italy, 1834) and the role of the doubtful meteorites in the history of meteoritics’. Meteoritics & Planetary Science, 56(5): 922-943.
7. Berenbaum MR. (2015) ‘Who’ll Stomp the Rain?’. American Entomologist, 61(3): 133–135.
8. Bajkov AD. (1949) ‘Do Fish Fall from the Sky?’. Science, 109(2834): 402
9. Dennis J. (2013) ‘6. It’s Raining Frogs and Fishes’. In: It’s Raining Frogs and Fishes: Four Seasons of Natural Phenomena and Oddities of the Sky. Diversion Books.
10. Science Reference Section. (19 NOV 2019) ‘Can it rain frogs, fish, and other objects?’. U.S. Library of Congress.

夏日雨季來臨，下雨前及正在下雨時，總能聞到一股特殊的氣味，濕濕的又有點清新，但大多時候卻不太喜歡，聞起來反而像霉味，甚至臭臭的，而我們總說那是「雨味」。

你是否也曾好奇過，這個形容不出、抽象的「下雨的味道」，究竟是怎麼產生的呢？

最美的的英文單字 —— Petrichor 的由來

在經過漫長的乾旱季後，雨水落在乾燥土壤上時，混雜新鮮泥土與青草的氣味，這股聞起來令人愉悅舒爽的初雨清香，就叫 —— Petrichor。

撇除這樣優美浪漫的文學意涵，Petrichor 本身是個術語，專指下雨的氣味。

Petrichor 一詞首次出現在 1964 年的《自然》（Nature）期刊中，由兩位澳洲的 CSIRO（聯邦科學與工業研究組織）研究人員 Isabel Joy Bear 和 Richard G. Thomas 所創造。

該單字是由兩個希臘字「petra」以及「ichor」所組成；其中 petra 為岩石、石頭，而 ichor 則為希臘神話中神的血液。（聽起來就超厲害的！）

「岩石的血液」實際上是被大地吸收的植物油脂

而在該篇論文中，Bear 與 Thomas 揭露了令世人好奇許久「雨味」的來歷。顧名思義，Petrichor 一詞表明了此氣味來自於岩石內的液體，源自於兩人在實驗中證實，這個味道就是植物在乾旱期間分泌出的油，隨後這些油則被泥土、岩石吸收了。在乾旱時，油脂與泥土、岩石表面的其他化學物質相互發生作用，等到雨季來臨時，多種組合物的氣味被釋放出來。

只要是泥土、岩石、石頭等，這些地面上物質的縫隙都有機會吸收植物所分泌的油，在下雨時也就有可能散發出此味道。中文則將 Petrichor 譯為「潮土油」。

然而礙於當時技術尚未發展成熟，兩人尚未分解出該植物油脂的組成成分。

隔年（1965 年）Bear 與 Thomas 在《自然》上發表了另一篇關於 Petrichor 與植物生長的論文。

在長期處於乾旱或沙漠條件的地區迎來降雨時，植物種子萌發的反應會較迅速。因此兩人以此觀點帶入假設：該氣候條件普遍有利於 Petrichor 的累積，並從黏土（有黏性的泥土，內含多種礦物與金屬元素）和其他矽酸鹽礦物中釋放，兩者作為土壤的成分，似乎有可能伴隨著 Petrichor 內的一些物質，其可能對種子萌芽產生有利的影響。

然而，根據兩人實驗觀察，發現並非如此。

根據實驗結果所示，從礦物中提煉出的 Petrichor 顯著延遲了水芹、芥菜等種子的發芽和生長。此外，發現播種在濕潤後、原先為暴露在溫暖乾燥大氣條件下之材料的種子，與播種在未暴露或使用前已先經蒸氣蒸餾和烘乾之材料上的種子相比，發芽需要更長的時間、生長的速度更慢。

雨的味道其實細菌也有出一份力

在 Petrichor 一詞還未出現時，當時人們把下雨的味道形容為「泥質的氣味」（ argillaceous odour） ，以表達下雨時所散發出的味道是來自土壤。

泥土中除了植物分泌的油外，還有細菌，也為「雨味」做了貢獻。

在土壤中的放線菌（Actinomyces）和鏈黴菌（Streptomyces），他們的代謝副產物——二甲基-9-烷醇（Dimethyl-9-decalol），該化學物質存在於孢子表層，並帶有泥土氣味，稱為土霉味（geosmin）或土臭素。那麼我們又是怎麼聞到土霉味的呢？

放線菌在長時間的乾旱時，代謝活動的速度會較慢；而在乾燥的環境下，細菌則製造孢子以利生存。當下雨前空氣轉為潮濕，泥土也變得濕潤，這能讓放線菌的代謝活動加速，因此也產生更多土霉味；等到下雨的時候，孢子因雨滴彈到空氣中，潮濕的空氣攜帶孢子飄散，便使我們聞到了土霉味。

孢子落在潮濕的土中則會變成菌絲的形態，土壤乾燥後又形成孢子，下雨時又再一次發生上述的過程，如此循環。

2010 年，麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology , MIT）研究雨滴對土壤的影響時，也進一步分析出了 Petrichor 的產生機制 。實驗觀察後發現，當雨水落在土壤時會釋放被困在液體中的氣體——氣溶膠（aerosols）粒子，而這些粒子會與前面提及泥土中的放線菌等細菌、植物分泌的油相互作用，在雨滴衝擊下，進而迸發出我們所聞到的下雨的味道。

閃電分解氧氣形成臭氧也是其中一個味道來源

還有臭氧，也是影響下雨時空氣氣味的因素之一。

閃電的高能量會將大氣中氧氣（O2）分解成獨立的氧原子（O），其中一些重組為一氧化氮，接著又與其他大氣中的化學物質發生反應，有時會產生由三個氧原子組成的分子——臭氧（O3）。因雷暴^[1]的下沉氣流將臭氧從高處帶到接近地面的高度，使我們能聞到淡淡的、像是漂白水的臭氧氣味（也有人形容像青草味），預告著大雨來襲。

除此之外，弱酸性雨水和地面物質發生反應、雨後植物揮發的精油等，與雨滴、空氣相互作用後，都是產生氣味的來源。

雨的味道可能暗示著某些訊息嗎？

這些被天氣攪動所產生的氣味，都可能傳遞著某些訊息。

有微生物學家認為，土霉味可能可以幫助駱駝找到通往沙漠綠洲的路，而駱駝則作為放線菌孢子的載體，幫助其散播。

至於人類，昆士蘭大學的人類學家對澳洲西部沙漠中原住民的文化做了調查研究。在當地，夏季之前來的第一場雨相當重要，濕潤的空氣混合了潮濕的樹葉油脂、尤加利樹、動物糞便和灰塵的氣味，而雨水能為袋鼠、鴯鶓^[2]等動物解渴，沙漠也增添了幾分綠意。對他們而言，雨的氣味與綠意、生機有關，被認為是保護和清潔，也將世人與祖先聯繫著；學者將此稱之為「文化聯覺」（cultural synesthesia）。

在心理學上對於人類對下雨味道的喜好也做了解釋。心理學家觀察到，儘管人類似乎對這些氣味沒有天生的反應，但我們確實會將之與自身的經歷聯繫起來。大雨可能帶來了潮濕、發霉的回憶，便不太喜愛雨味；對另一部份的人而言是淨化和提神的，從炎熱的天氣中解脫，大地也因雨水洗滌而有了生機、煥然一新。

下雨時的味道不單單只由一個事件構成，它很複雜、很多元，每個單獨氣味的背後都有著一套機制，說起來，不單單只有生物學，還搭配著物理學、化學、心理學等，在多方交織下而有了豐富的解釋和體驗。

待下次下雨時，你就可以和身旁的人問起：「你知道下雨的時候為什麼會有味道嗎？」

註解

註 1：雷暴指一種產生閃電及雷聲的天氣現象，通常伴隨著滂沱大雨。
註 2：鴯鶓（Dromaius novaehollandiae），別名為澳洲鴕鳥；是現存世上第二大的鳥類。僅分布於澳洲，為國徽上的動物之一。from wikipedia

參考資料

1. 潮味、土味、青草味 有沒有聞到下雨的味道？——科學月刊
2. Nature of Argillaceous Odour
3. Petrichor and Plant Growth
4. Aerosol generation by raindrop impact on soil
5. Why you can smell rain
6. Storm Scents: It’s True, You Can Smell Oncoming Summer Rain
7. Why Does Rain Smell Good?
8. 為什麼下過雨之後，地上會有個怪味？