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科學寶可夢 #28 穿山王:意料之外的超高速強者

Rock Sun
・2016/10/30 ・2630字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 472 ・五年級

身為一名訓練師,你真的了解你的寶貝們嗎?寶可夢圖鑑讀熟了沒?

其實圖鑑告訴你的比想像中的還多喔!國外玩家建立了這個 Scientific Pokedex 網站,來跟大家分析這些寶可夢們是如何使用科學力來戰鬥的。

每個星期周末跟著 R 編一起來上一門訓練師的科學課吧!

永遠躲不好第一名 #28 穿山王

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圖/pokemon wiki

何謂「畫蛇添足」?不只神奇寶貝,很多怪獸圖鑑、電影設定籍都很常出現一種情況,就是自作聰明的幫原本已經很完美的角色加上一些詭異的特性,一開始看似不怎樣,但深思之後會發現這些特性只會造成更多「笑」果(註1)。例如這一次要提到的穿山王,就是一個很好的教材。

穿山王居住於沙漠、乾旱地區,身體上覆蓋了甲殼和脊刺,有利爪,具有相當高的攻擊和防禦力,和現實生活中的穿山甲一樣能捲縮成一顆球。圖鑑自然也不忘提醒大家這些,幾乎每一個版本都跟利爪、脊刺和球有關(註2),除了一個以外:

「為了躲藏自己,他會以高速奔跑捲起沙塵暴。」 (金、心金版)

第一眼看似沒有太大的問題,但稍微冷靜一下,你會馬上冒出很多問號……

穿山王是這麼快的寶可夢嗎?

是要多快才能捲起沙塵暴?

既然你要躲,找個洞不就好了,幹嘛捲起沙塵暴?

這那裡叫躲藏了?根本攻擊招式啊!

我想沒有一種動物認為這是一個躲藏自己的好方法(圖/Crystalinks)
我想沒有一種動物認為這是一個躲藏自己的好方法。圖/Crystalinks

要了解穿山王這個招式,首先得從了解沙塵暴的定義開始。

在台灣,沙塵暴並不常見(海灘上的滾滾黃塵不算),但在其他國家這可是相當嚴重的問題,不只影響能見度,也可能傷害國民健康。

如據成因和規模的不同,沙塵暴可以被分為兩種——宏觀和微觀的沙塵暴。宏觀的沙塵暴是當冷鋒與高溫、荒涼的地面接觸的時候,較低溫的空氣從貼近地表的地方將沙塵往上空抬升產生,這類沙塵暴通常涵蓋範圍極廣,迎面而來的黃沙大牆可以延伸到超過 1000 公里長,並吹出時速 80~160 公里的強風,這差不多是中颱的程度。

較微觀的沙塵暴(Haboobs,譯為哈布沙塵暴),相較於前者較為常見,儘管規模小,但它難以預測的特性造成的傷害可不比大型的沙塵暴還輕微。它時常出現在北美或中東地區,這類沙塵暴與暴風雨有很大的關連,當強大積雨雲產生的強風、局部鋒面貼著乾燥、荒涼的地面吹拂時,作用就像冷鋒一樣。在沒有沙塵的情況下,這類風的風速通常需要超過每小時 80 公里,才足以產生沙塵暴,而沙塵暴本身風速則是稍慢,差不多為時速 50 公里(註3)。

(圖/CBS News )
收服穿山王「實況」大概長這個樣子。圖/CBS News 

圖鑑並沒有說它是如何奔跑的,所以我們姑且假設穿山王是以繞圈的方式奔跑,颳起沙塵暴(註4)。

現在我們知道了要產生一個沙塵暴需要多快的風速(時速 80 公里,這裡先轉換成秒速 22 公尺方便之後計算),我們可以藉著個回推穿山王需要跑多快。

先假設穿山王為一個長寬皆 30 公分、高 1 公尺的立方體(註5),並以其中一軸(也就是手臂,不是身體中心)為軸心轉動,這個立方體每轉一圈就會將圓柱體內 1 x (o.3)2 π 立方公尺的空氣搧出,而此圓柱體的側面積(不包含上下底的表面積)為 1 x 2 x 0.3π ,我們唯一不知道的東西就是穿山王到底每秒轉了幾圈。整理一下公式如下:

風速(m/s)=

穿山王攻勢

=穿山王攻勢2

經過計算之後,穿山王需要每秒轉 146 圈,才能刮出秒速 22 公尺的風。

但穿山王應該是不會像跳芭蕾舞一樣捲起風暴,所以現在假設牠是沿半徑 1 公尺圓的外圍奔跑,這樣的情況下牠還要達到每秒 146 轉的話,牠需要跑出秒速 917 公尺(時速 3300 公里,音速的 2.6 倍,其他比較可以參照之前分析比雕的文章)。

(圖/pokemon wikia)
想像一下這個大肚子、短腿的傢伙跑出2.6馬赫…..。圖/pokemon wikia

現實世界的穿山甲根據紀錄時速最多只有 5 公里,當你在看動物星球頻道的時候也從來沒有看過穿山甲站起來跑步。現在他在寶可夢世界的表親竟然可以以 660 倍快的速度奔跑,穿山王在陸地上的速度,已經比之前提過得比雕(2 馬赫)還快,連戰鬥機都望塵莫及(註6)。

所以我想現實就是,當你在寶可夢世界看到一陣沙塵暴時,馬上就能想到是誰惹的禍,而牠只是想躲起來而已。但你千萬不能嘗試去收服穿山王,因為只要你一靠近,會被衝擊波無情撕裂,被直接撞上的話,包準魂歸西天。

搞了半天,原來穿山王是超高速神奇寶貝啊~

(圖/wiki)
啊不是很會跑??快跑啊~。圖/wikipedia

編註:

  1. 熟悉《空想科學讀本》的粉絲可能會記得裡面有做過一篇研究有關怪獸的弱點,裡面很多狀況與此類似。例如各式各樣的「自己的絕招自己承受不了」、「改造失敗」、「承受不了地球大氣壓力」、「怕被人攻擊」……等,相較之下,穿山王的原本是弱點的速度反而被推翻了。
  2. 穿山王的圖鑑內容是我看過同質性最高的內容之一,介紹如「以驚人的速度挖洞」、「爪子或甲殼斷掉,一天內就能長回來」、「擅長用利爪撕裂敵人」、「受到威脅的時候會捲成一顆球」、「捲起身體撞向敵人」一直重複出現。但除了本文的敘述外還有一個特別的敘述是綠寶石版的「捲起身體抵禦敵人,同時也可以在溫度升高的時候抗旱抗高溫」,這位大大不是天生在這種地方生活的嗎?
  3. 這類沙塵暴通常持續 3 個小時左右。這裡有一個很微妙的考慮是穿山王到底要躲藏多久呢?如果只要幾分鐘的話牠只要跑一下就好了,如果要好幾個小時大概就會像圖片中那樣。
  4. 牠也可以用直線跑步的方式掀起沙塵,但這完全跟躲藏相違背,根本是在用電光一閃,而且人就跑在前頭,根本藏都藏不住。
  5. 穿山王身高 1 公尺,體重 20 公斤左右,稍微測量一下決定以 30 x 30 公分為牠的橫截面,話說 20 公斤以他的身高來講還蠻重的,大概是牠的甲殼吧~
  6. 有些人可能會想問這樣穿山王怎麼知道他在那裡的?事實上現實世界的穿山甲視力本來就很差,所以有沒有被沙塵遮住應該一點差別都沒有,他也不需要看到前面,只要一直跑就行了。

參考資料

  1. Pokemon Database
  2. How Stuff Works
  3. Pangolin.com
  4. Wikipedia(沙塵暴穿山甲風速
  5. 《空想科學讀本3》

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文章難易度
Rock Sun
62 篇文章 ・ 428 位粉絲
前泛科學的實習編輯,曾經就讀環境工程系,勉強說專長是啥大概是水汙染領域,但我現在會說沒有專長(笑)。也對太空科學和科普教育有很大的興趣,陰陽錯差下在泛科學越寫越多空想科學類的文章。多次在思考自己到底喜歡什麼,最後回到了原點:我喜歡科學,喜歡科學帶給人們的驚喜和歡樂。 "我們只想盡我們所能找出答案,勤奮、細心、且有條理,那就是科學精神。 不只有穿實驗室外袍的人能玩科學,只要是想用心了解這個世界的人,都能玩科學" - 流言終結者


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你聞過下雨的味道嗎?讓我們一同探究它是怎麼產生的吧!

椀濘_96
・2022/05/04 ・3083字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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?

夏日雨季來臨總能聞到一股特殊的氣味,我們總說那是「雨味」。圖/Pixabay

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。

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。圖/Pixabay

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。

閃電也是影響下雨時空氣氣味的因素之一。圖/Pexels

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。

在心理學上對於人類對下雨味道的喜好也做了解釋。圖/Pexels

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?

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椀濘_96
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喜歡探索浪漫的事物; 比如宇宙、生命、文字, 還有你。(嘿嘿 _ 每天都過著甜甜的小日子♡(*’ー’*)