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百年戰爭演化史:坦克大進擊!—《知識大圖解》

知識大圖解_96
・2016/09/21 ・3121字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 555 ・八年級

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重裝戰爭再進化―自第一次世界大戰至今的機械創新

古希臘重裝步兵手持盾牌,齊步向前、漢尼拔迦太基大軍以戰象迎敵,洞悉未來的達文西則在 1487 年畫下一輛武裝戰車。雖然坦克車的概念──能制霸戰場的武裝戰車──幾乎與人類的戰爭史一樣古老,但一直要到一百年前,無堅不摧的坦克車才正式上場服役。

以吱嘎作響的改裝浴缸為前身,坦克車自第一次世界大戰開始便一直是軍隊克敵致勝的祕密武器,而且這種戰車的角色十分多元。從突破防線、摧毀堡壘,到偵查敵情、作為支援火力,坦克車的角色千變萬化。為了順利完成任務,坦克車有三大基本要素:火力、行動力與保護力。坦克車的火力集中,能衝破敵軍陣線,還能在任何地形上快速前進、深入敵軍陣營;重裝盔甲更能保護士兵,讓他們能無後顧之憂地勇敢完成任務,在前線以更專業、有效的方式迎敵。

坦克車首次上戰場時身負眾望,前線戰士期盼從此不必再陷入壕溝戰的僵局。隨後,坦克車逐漸進化為重裝系統,成為主導戰場的決定性武器。現今,坦克車既是潛在的致勝關鍵,也可能是已經過時的昂貴機器。無論如何,坦克車的技術演進與對戰爭的影響確實讓人歎為觀止。

毫無疑問,坦克車光是存在,就足以繼續影響所有戰事的決策以及各種陸上保衛戰。因此在可見的未來中,坦克車依然會穩坐軍隊頭號資產寶座。

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坦克的過去與現在

坦克車的設計如何因應現代戰場需求

在第一次世界大戰之前,其他領域的研發工作已為坦克車的設計帶來許多實際效益。例如,當時履帶已用於某些重型牽引機上,效果比輪胎好,而且當時大家認為「功率重量比」對於戰車的移動力與效能表現影響極大。

經過全面性的研究,研發人員打造出基本的內燃機,並在牽引機或底盤上方鉚接鋼板外殼。機組人員可以勉強透過觀察孔查看外部狀況,並以操作桿組操控方向。原本供步兵與砲兵用的機關槍與大砲也經改良後裝上車體。

馬克 1 號 打破壕溝戰僵局的首輛坦克車

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第一次世界大戰陷入膠著的壕溝戰,當時大家極力希望突破僵局,因此催生出世界上首輛主戰坦克車──英國的馬克 1 號(Mark I)。當時的英國海軍大臣是溫斯頓.邱吉爾,他在 1915 年設立了陸舟委員會(LandshipCommittee),並負責製造盔甲戰車,馬克 1 號坦克戰車就此誕生。

馬克 1 號僅重 28 噸多,使用福斯特-戴姆勒六汽缸引擎作為推進系統。當時共打造了兩款,雄型款搭載兩架霍奇克斯六磅重機槍,雌型款搭載兩架維克斯重型機關槍。兩款戰車皆另外配備三架輕型機關槍。單艙內共乘載八名機組人員。英國陸軍於 1916 年二月訂購 100 輛馬克 1 號,並於索姆河戰役首次啟用,其中幾輛雖於戰中損毀或動彈不得,仍展開了現代戰爭之序幕。

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雖然現代的一般步兵若是遇上坦克車,幾乎是兇多吉少,但早期的坦克車卻是笨重、動不動就故障的滑稽機器。那時的引擎根本無法推動沉重的機身前進,過熱的引擎發出陣陣濃煙,燻得操控人員動彈不得。第二代重裝車輛則從一次大戰的經驗中汲取教訓,將戰時開發出的多項新技術投入第二次世界大戰中使用。車底盤已依用途改良,柴油引擎與汽油引擎馬力提升,並且從飛機製造業借引擎來使用。機關槍與大砲接上可旋轉砲塔、盔甲升級,車間通訊則以可靠的無線電取代過去的信號與方向旗。

二十世紀後半葉之後,科技日新月異,坦克車因此改頭換面,成為現代機械戰爭中的制霸武器。有了 GPS 導航系統,車間通信協調有如神助。技術成熟的遠紅外線目標獲取與穩定系統,讓坦克車能同時追蹤多個目標,即便在移動中也能精準發射武器。推進系統亦採用最新科技,使用包覆了複合盔甲的渦輪引擎,此款盔甲比鋼板來得更輕、更堅固,大幅提昇速度與安全性。

挑戰者 2 號 英國步兵的主戰坦克車

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許多軍事分析師讚譽英國的挑戰者 2 號為當今全球最優良的主戰坦克車。挑戰者 2 號於 1986 年至 1991 年間開發而成,雖然與前身(挑戰者 1 號)的名字相同,但其實兩者相容的設備不到 5%。

挑戰者 2 號是精良的主戰坦克車,重量不到 70 噸,而且是二戰以來,首款由隸屬於英國航太系統公司的軍火供應商「陸地系統分部」獨家設計、研發並量產的坦克車。挑戰者 2 號的主要武器為口徑 120 公釐的 L30 CHARM 戰車砲,塔台與槍身透過固態電子系統操控。車上也配有小型武器,包括一挺口徑 7.62 公釐的 L94A1 同軸機關炮與一挺口徑 7.62 公釐的 L37A2 指揮官機關槍。有了第二代查布漢(Chobham)複合裝甲的保護,挑戰者 2 號在伊拉克戰爭中戰績特別輝煌。

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現代戰場

進可攻、退可守,坦克車功能大解密

自初上戰場至今,坦克車在戰爭裡擔任過各種角色。世界重要軍事組織對於坦克車的潛力評估各有所見,有人積極開發,有人看壞前景,坦克車在此同時則發展出各種角色、積極分工。

有的坦克車搭載了重裝盔甲與武器,戰力驚人。有的坦克車則設備精簡,追求速度與操控能力。早在坦克車歷史初期──也就是第一次世界大戰期間──英國的步兵便已開始同時使用重裝的馬克 4 號與馬克 5 號,以及相對敏捷輕巧的「惠比特」小靈犬坦克車(Whippet)。重裝坦克車用以突破德軍壕溝防線,為輕裝坦克車開路,以利長驅直入,強攻敵軍陣營。

重裝坦克車擲出猛烈砲火,輕裝坦克車則有如現代騎兵。此種戰略一直沿用至第二次世界大戰,由輕、中、重裝三種坦克車延續前代的分工。坦克戰變得越來越普遍,而隨著任務越來越多元,裝甲坦克車的樣式也越來越繁複,有些甚至專用於摧毀敵軍的坦克車。

從冷戰至 21 世紀間,為了節省開支,加上科技進步,出現了主戰坦克車。主戰坦克車擁有推進力十足的高效能引擎和複合裝甲,速度也更上一層樓。不同類型坦克車間的效能差距也因此縮小。現代主戰坦克車結合了各種早期設計,整合為齊一且致命的戰爭機器。

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未來重裝戰

坦克車隨著科技進步不斷演化,能夠碾壓爆破、突破重圍的坦克車,已然成為 20 世紀戰爭的代表。而未來,也許一切將有所不同。有些分析師認為重裝坦克的黃金時期不再,有些則認為坦克車會不斷演化與適應,繼續稱霸明日戰場。

科技持續改造坦克車與反制武器。裝載了地獄火飛彈的阿帕契直升機能在短短幾秒內快速鎖定目標,粉碎敵軍坦克車。無人飛行器亦具相同性能。即便不考慮科技進步,陸軍也能以肩射武器朝坦克車快速發射彈藥,再馬上躲回藏身處。

在此同時,坦克車也因科技創新增添不少新戰力,可進入狹巷中與叛亂者對戰,或在荒漠中鎖定敵軍身影。火力強大的武器與特製彈藥無堅不摧,複合裝甲更提供了空前的保護。反制系統則能阻擋並擾亂所有逼近的「智慧型」武器。

未來戰場上,坦克車再也不是昔日跛行於荒原、不斷噴射火焰的古怪機器,而將成為革命性的戰鬥系統。隱形科技能逃過雷達與熱成像系統偵測,自動無人坦克車的操縱者也不須再親赴前線。如「機器獵豹」(Cheetah)這類的精密機器人系統也在不斷發展,目前正由美國國防部評估效能。有了劃時代科技,坦克車仍將馳騁戰場多年。

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混合坦克車的優勢

運送一名士兵與相關設備,一天約需 80 公升燃料。燃料效率將是未來軍事應變計畫中的關鍵要素,而混合坦克車正符合此趨勢。經過多年研發,英國航太系統公司與諾斯洛普.格拉曼公司(NorthropGrumman)發表了心血結晶「地面戰鬥載具」(GCV),使用混合電子推進系統,燃料效率比起早期裝甲戰車,提昇高達 20%。鋼板外殼下,保護著共三名機組人員與九名備戰步兵。然而沉重的車體目前仍是一大挑戰。


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本文節錄自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第24期 〈2016年09號〉

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地震之島的生存法則!921地震教育園區揭開台灣的防災祕密
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/09/20 ・4553字 ・閱讀時間約 9 分鐘

為什麼台灣會像坐在搖搖椅上,總是時不時地晃動?這個問題或許有些令人不安,但卻是我們生活在這片土地上的現實。根據氣象署統計,台灣每年有 40,000 次以上的地震,其中有感地震超過 1,000 次。2024年4月3日,花蓮的大地震發生後,台灣就經歷了超過 1,000 次餘震,這些數據被視覺化後形成的圖像,宛如台北101大樓般高聳穿雲,再次引發了全球對台灣地震頻繁性的關注。

地震發生後,許多外國媒體擔心半導體產業會受影響,但更讓他們稱奇的是,台灣竟然能在這麼大的地震之下,將傷害降到這麼低,並迅速恢復。不禁讓人想問,自從 25 年前的 921大地震以來,台灣經歷了哪些改變?哪些地方可能再發生大地震?如果只是遲早,我們該如何做好更萬全的準備?

要找到這些問題的答案,最合適的地點就在一座從地震遺跡中冒出的主題博物館:國立自然科學博物館的 921地震教育園區。

圖:跑道捕捉了地震的瞬間 / 圖片來源:劉志恆/青玥攝影

下一個大地震在哪、何時?先聽斷層說了什麼

1999年9月21日凌晨1點47分,台灣發生了一場規模7.3的大地震,震央在南投縣集集鎮,全台 5 萬棟房子遭震垮,罹難人數超過 2,400 人。其中,台中霧峰光復國中校區因車籠埔斷層通過,地面隆起2.6公尺,多棟校舍損毀。政府決定在此設立921地震教育園區,保留這段震撼人心的歷史,並作為防災教育的重要基地。園區內兩處地震遺跡依特性設置為「車籠埔斷層保存館」和「地震工程教育館」。

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車籠埔斷層保存館建於原操場位置,為了保存地表破裂及巨大抬升,所以整體設計不採用樑柱結構,而是由82根長12公尺、寬2.4公尺、重約10噸的預鑄預力混凝板組成,外觀為曲線造型,技術難度極高,屬國內外首見,並榮獲多項建築獎。而地震工程教育館保留了原光復國中受損校舍,讓民眾親眼見證地震的驚人破壞力,進一步強調建築結構與安全的重要性。毀損教室旁設有由園區與「國家地震工程研究中心」共同策劃的展示館,透過互動展示,讓參觀者親手操作,學習地震工程相關知識。

國立自然科學博物館地質學組研究員蔣正興博士表示,面積上,台灣是一個狹長的小島,卻擁有高達近4000公尺的山脈,彰顯了板塊激烈擠壓、地質活動極為活躍的背景。回顧過去一百年的地震歷史,從1906年的梅山地震、1935年的新竹-台中地震,到1999年的921大地震,都發生在台灣西部,與西部的活動斷層有密切關聯,震源位於淺層,加上人口密度較高,因此對台灣西部造成了嚴重的災情。

而台灣東部是板塊劇烈擠壓的區域,地震震源分佈更廣。與西部相比,雖然東部地震更頻繁,但由於人口密度相對較低,災情相對較少。此外,台灣東北部和外海也是地震多發區,尤其是菲律賓海板塊往北隱沒至歐亞板塊的隱沒地震帶,至沖繩海槽向北延伸,甚至可能影響到台北下方,發生直下型地震,這種地震因震源位於城市正下方,危害特別大,加上台北市房屋非常老舊,若發生直下型地震,災情將非常嚴重。

除了台北市,蔣正興博士指出在台灣西部,我們特別需要關注的就是彰化斷層的影響,該斷層曾於1848年發生巨大錯動。此外,我們也需要留意西南部的地震風險,如 1906 年的梅山地震。此兩條活動斷層距今皆已超過 100 年沒活動了。至於東部,因為存在眾多活動斷層,當然也需要持續注意。

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我們之所以擔心某些斷層,是因為這些區域可能已經累積了相當多的能量,一旦達到臨界點,就會釋放,進而引發地震。地質學家通常會沿著斷層挖掘,尋找過去地震的證據,如受構造擾動沉積物的變化,然後透過定年技術來確定地震發生的時間點,估算出斷層的地震週期,然而,這些數字的計算過程非常複雜,需要綜合大量數據。

挑戰在於,有些斷層的活動時間非常久遠,要找到活動證據並不容易。例如,1906年的梅山地震,即使不算久遠,但挖掘出相關斷層的具體位置仍然困難,更不用說那些數百年才活動一次的斷層,如台北的山腳斷層,因為上頭覆蓋了大量沉積物,要找到並研究這些斷層更加困難。

儘管我們很難預測哪個斷層會再次活動,我們仍然可以預先對這些構造做風險評估,從過往地震事件中找到應變之道。而 921 地震教育園區,就是那個可以發現應變之道的地方。

圖:北棟教室毀損區 / 圖片來源:劉志恆/青玥攝影

921 後的 25 年

在園區服務已 11 年的黃英哲擔任志工輔導員,常代表園區到各地進行地震防災宣導。他細數 921 之後,台灣進行的六大改革。制定災害防救法,取代了總統緊急命令。修訂了建築法規,推動斷層帶禁限建與傳統校舍建築改建。組建災難搜救隊伍,在面對未來災害時能更加自主應對。為保存文化資產,增設了歷史建築類別,確保具有保存價值的建築物得到妥善照料。

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最後,則是推行防災教育。黃英哲表示,除了在學校定期進行防災演練,提升防災意識外,更建立了921地震教育園區,不僅作為教育場所,也是跨部門合作的平台,例如與交通部氣象署、災害防救辦公室、教育部等單位合作,進行全面的防災教育。園區內保留了斷層線的舊址,讓遊客能夠直觀地了解地震的破壞力,最具可看性;然而除此之外,園區也是 921 地震相關文物和資料的重要儲存地,為未來的地震研究提供了寶貴的資源。

堪稱園區元老,在園區服務將近 19 年,主要負責日語解說工作的陳婉茹認為,園區最大的特色是保存了斷層造成的地景變化,如抬升的操場和毀壞的教室場景,讓造訪的每個人直觀地感受地震的威力,尤其是對於年輕的小朋友,即使他們沒有親身經歷過,也能透過這些真實的展示認識到地震帶來的危險與影響。

陳婉茹回憶,之前有爸媽帶著小學低年級的小朋友來參觀,原本小朋友並不認真聽講,到處跑來跑去,但當他看到隆起的操場,立刻大聲說這他在課本看過,後來便聚精會神地聽完 40 分鐘的解說。

圖:陳婉茹在第一線負責解說工作 / 圖片來源:921地震教育園區

除了每看必震撼的地景,園區也透過持續更新策展,邀請大家深入地震跟防災的各個面向。策展人黃惠瑛負責展示設計、活動規劃、教具設計等工作。她提到,去年推出的搜救犬特展和今年的「921震災啓示展」與她的個人經歷息息相關。921 大地震時的她還是一名台中女中的住宿生,當時她儘管驚恐,依舊背著腿軟的學姊下樓,讓她在策劃這些展覽時充滿了反思。

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在地震體驗平臺的設計中,黃惠瑛強調不僅要讓觀眾了解災害的破壞力,更希望觀眾能從中學到防災知識。她與設計師合作,一樓展示區採用了時光機的概念,運用輕鬆、童趣的風格,希望遊客保持積極心態。二樓的地震體驗平臺結合六軸震動臺和影片,讓遊客真實感受921地震的情境。她強調,這次展覽的目標是全民,設計上避免了血腥和悲傷的元素,旨在讓觀眾帶著正向的感受離開,並重視防災意識。

圖:地震體驗劇場 / 圖片來源:921地震教育園區

籌備今年展覽的最大挑戰是緊迫的時間。從五月開始,九月完成,為了迅速而有效地與設計師溝通,黃惠瑛使用了AI工具如ChatGPT與生成圖像工具,來加快與設計師溝通的過程。

圖:黃惠瑛與設計師於文件中討論設計/ 圖片來源:921地震教育園區

蔣正興博士說,當初學界建議在此設立地震教育園區,其中一位重要推手是法國地質學家安朔葉。他曾在台灣指導十位台灣博士生,這些博士後來成為地質研究的中堅力量。1999年921大地震後,安朔葉教授立刻趕到台灣,認為光復國中是全球研究斷層和地震的最佳觀察點,建議必須保存。為紀念園區今年成立20週年,在斷層館的展示更新中,便特別強調安朔葉的貢獻與當時的操場圖。

此外,作為 20 週年的相關活動,今年九月也將與日本野島斷層保存館簽署合作備忘錄(MOU),強化合作並展示台日合作歷史。另一重頭戲則是向日本兵庫縣人與自然博物館主任研究員加藤茂弘致贈感謝狀,感謝他不遺餘力,長期協助園區斷層保存館的剖面展品保存工作。

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右圖:法國巴黎居禮大學安朔葉教授。左圖:兵庫縣立人與自然博物館主任研究員加藤茂弘
/ 圖片來源:921地震教育園區

前事不忘,後事之師

盡力保存斷層跟受創校舍,只因不想再重蹈覆徹。蔣正興博士表示,921地震發生在車籠埔斷層,其錯動形式成為全球地質研究的典範,尤其是在研究斷層帶災害方面。統計數據顯示,距離車籠埔斷層約100公尺內,住在上盤的罹難率約為1%,而下盤則約為0.6%。這說明住在斷層附近,特別是上盤,是非常危險的。由於台灣主要是逆斷層活動,這一數據清楚告訴我們,在上盤區域建設居住區應特別小心。

2018年花蓮米崙斷層地震就是一個例證。

在921地震後,政府在斷層帶兩側劃設了「地質敏感區」。因為斷層活動週期較長,全球大部分地區難以測試劃設敏感區的有效性,但台灣不同,斷層活動十分頻繁。例如 1951 年,米崙斷層造成縱谷地震,規模達 7.3,僅隔 67 年後,在 2018 年再次發生花蓮地震,這在全球是罕見的,也因此 2016 年劃設的地質敏感區,在 2018 年的地震中便發現,的確更容易發生地表破裂與建築受損,驗證了地質敏感區劃設的有效性。

圖:黃英哲表示曾來園區參訪的兒童寄來的問候信,是他認真工作的動力 / 圖片來源:921地震教育園區

在過去的20年裡,921地震教育園區不僅見證了台灣在防災教育上的進步,也承載著無數來訪者的情感與記憶。每一處地震遺跡,每一項展示,都在默默提醒我們,那段傷痛歷史並未走遠。然而,我們對抗自然的力量,並非源自恐懼,而是源自對生命的尊重與守護。當你走進這座園區,感受那因地震而隆起的操場,或是走過曾經遭受重創的教室,你會發現,這不僅僅是歷史的展示,更是我們每一個人的責任與使命。

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來吧,今年九月,走進921地震教育園區,一起在這裡找尋對未來的啓示,為台灣的下一代共同築起一個更堅固、更安全的家園。

圖:今年九月,走進921地震教育園區 / 圖片來源:劉志恆/青玥攝影

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