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30年老資料新發現!天王星可能還有兩顆衛星

臺北天文館_96
・2016/11/21 ・1417字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 535 ・七年級

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哈伯望遠鏡 2003 年 8 月拍到的天王星影像,包括天文星環和部分的衛星。 圖/NASA/Erich Karkoschka
哈伯望遠鏡 2003 年 8 月拍到的天王星影像,包括天文星環和部分的衛星。
圖/NASA/Erich Karkoschka

美國航太總署(NASA)航海家 2 號太空船於 30 年前飛掠天王星,但科學家迄今仍持續從當初蒐集的老資料裡獲得新發現。一項由愛達華大學(University of Idaho)Rob Chancia 和 Matt Hedman 等人的最新研究成果顯示:

在近天王星 2 個光環附近,很可能還有兩顆尚未被發現的小衛星。

想知道航海家1號、2號從1977年出發後,現在在宇宙的哪裡了嗎?可以到NASA網站中看看「航海家號在哪裡?」。圖/NASA
想知道航海家 1 號、2 號從 1977 年出發後,現在在宇宙的哪裡了嗎?可以到 NASA 網站中看看「航海家號在哪裡?」。圖/NASA

Chancia 在檢視航海家 2 號於 1986 年拍攝的天王星光環影像時,注意到其中的 Alpha 環邊緣物質量會週期性的變化。Alpha 環是數個天王星環中最亮的光環之一。同樣的,在鄰近的 Beta 環的相同位置也有類似的狀況。當沿著光環觀察不同處的物質聚集型態時,會發現其波長也不同,顯然沿著光環有某種因素不斷在改變,破壞了光環原本的對稱性。

他們兩人在行星光環物理學領域都算頗有成就,這次不僅研究 NASA 卡西尼號太空船送回的土星環觀測資料,以便瞭解光環如何形成,同時以新思維、新方式來檢視研究航海家 2 號的天王星資料。特別是航海家 2 號飛掠天王星時的電波掩星資料,就是太空船發送的無線電波訊號穿透天王星環後至地球的狀況,另一種是掩星資料,即用太空船上的儀器測量遠方恆星所發出的光穿透光環後的結果。這些測量都可以用來估算光環中的物質含量。

結果發現天王星環中的物質聚集型態類似於土星環中與衛星有關的結構,即所謂的「小衛星痕跡(moonlet wakes)」。這意味著,天王星環中很可能有以前還沒發現的小衛星。他們估計這些假設存在小衛星的直徑約為 4~14 公里左右,和土星某些已知衛星差不多大,但卻比任何已知的天王星衛星小很多。 天王星衛星的表面大多被暗色物質覆蓋,所以一般很難觀察拍攝到。Hedman 表示,我們迄今尚未觀測到這些衛星,但至少知道了:要形成這些天王星環特徵的衛星應該都很小,所以很難發現它們的蹤跡。航海家號的影像提供了絕佳的機會來尋找並觀察這些小衛星。

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土星環與他的牧羊犬衛星。圖/By Kevin Gill from Nashua, NH, United States - The Rings & Shepherd Moons of Saturn, CC BY-SA 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=42599241
土星環與他的牧羊犬衛星。圖/By Kevin Gill from Nashua, CC BY-SA 2.0, wikimedia commons.

天王星環和寬闊明顯的土星環相較之下,顯得非常窄;自 1977 年開始,許多動力學家們便不斷地探究天王星環為何能保持細窄樣貌的問題。如果 Hedman 和 Chancia 等人的研究為真,那麼,這個問題便有了有利而近乎完美的解決之道。因為如果真有這些小衛星,那麼它們很可能如土星環中的「牧羊犬衛星(shepherd moons)」一樣,能維持光環,使其不至於擴散。天王星已知 27 顆衛星中的 2 顆——天衛六(Cordelia)和天衛七(Ophelia)就是維持天王星 ε 環的牧羊犬衛星。

確認這些小衛星存在與否的工作,可以透過望遠鏡或太空船所拍攝的影像來達成,不過 Chancia 和 Hedman 不打算找出這些小衛星的真身,而是將這個工作留給其他科學家來進行。他們想要做的事,是繼續研究檢視天王星環的型態和結構,看看能不能發現更多的天王星秘密。

資料來源:Uranus May Have Two Undiscovered Moons, NASA JPL, 2016.10.21, KLC

本文轉載自網路天文館

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臺北天文館_96
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臺北市立天文科學教育館是國內最大的天文社教機構,我們以推廣天文教育為職志,做為天文知識和大眾間的橋梁,期盼和大家一起分享天文的樂趣!

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純淨之水的追尋—濾水技術如何改變我們的生活?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/17 ・3142字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 BRITA 合作,泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎?

如果你回到兩百年前,試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水,可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐,氣味刺鼻,甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」,當時的人們雖然知道水不乾淨,但卻無力改變,導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」(圖片來源 / freepik)

幸運的是,現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物,但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰,哪些技術真正有效?

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19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展,面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊,甚至未經處理的地下水,導致傳染病肆虐。

1854 年,英國醫生約翰·斯諾(John Snow)透過流行病學調查,發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關,這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度,促使公衛政策改革,加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初,英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒,成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率,這一技術迅速普及,成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾,尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後,惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年,後藤新平出任民政長官,他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設,對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題,他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓(William Kinnimond Burton) 來台,規劃現代化的供水設施。在雙方合作下,台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年,全台已有 16 座現代水廠,有效改善公共衛生,為台灣城市化奠定關鍵基礎。

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圖片來源/BRITA

進入 20 世紀,人們已經可以喝到看起來乾淨的水,但問題真的解決了嗎? 科學家如今發現,水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物,甚至微量的內分泌干擾物,這些看不見、嚐不出的隱形污染,正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此,濾水技術迎來了一波科技革新,活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透(RO)等技術相繼問世,各有其專長:

活性碳吸附:去除氯氣、異味與部分有機污染物

離子交換樹脂:軟化水質,去除鈣鎂離子,減少水垢

微濾技術逆滲透(RO)技術:攔截細菌與部分微生物,過濾重金屬與污染物等

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這些技術相互搭配,能夠大幅提升飲水安全,然而,無論技術如何進步,濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯,決定了水質能否真正被淨化,而現代濾水器的競爭,正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是,最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能?

濾芯的壽命與更換頻率:濾水效能的關鍵時刻濾芯,雖然是濾水器中看不見的內部構件,卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例,其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂,能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質,並過濾鉛、銅等重金屬,同時軟化水質,提升口感。

然而,隨著市場需求的增長,非原廠濾芯也悄然湧現,這不僅影響濾水效果,更可能帶來健康風險。據消費者反映,同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯,顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全,建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯,避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙,正面則可看到 BRITA 商標,以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計,底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節,才能確保濾芯發揮最佳過濾效果,讓每一口水都能保證潔淨安全。

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濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計 (圖片來源 / BRITA)

不過,即便是正品濾芯,其效能也非永久不變。隨著使用時間增加,濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞,導致過濾效果減弱,濾水速度也可能變慢。而且,濾芯在拆封後便接觸到空氣,潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯,不僅會影響過濾效能,還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質,形成「過濾器悖論」(Filter Paradox):本應淨化水質的裝置,反而成為污染源。為此,BRITA 建議每四週更換一次濾芯,以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題,BRITA 推出了三大智慧提醒機制,確保濾芯不會因過期使用而影響水質:

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈:即時監測濾芯狀況,顯示剩餘效能,讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒:掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間,自動提醒何時該更換,減少遺漏。

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3. LINE 官方帳號自動通知:透過 LINE 推送更換提醒,確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天,濾芯已不僅僅是過濾裝置,更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備,成為了健康生活的關鍵。

人類對潔淨飲用水的追求,從未停止。19世紀,隨著城市化與工業化發展,水污染問題加劇並引發霍亂等疾病,促使濾水技術迅速發展。20世紀,氯消毒技術普及,進一步保障了水質安全。隨著科技進步,現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術,去除水中的污染物,讓每一口水更加潔淨與安全。

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(圖片來源 / BRITA)

今天,消費者不再單純依賴公共供水系統,而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如,BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求,從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題,去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%,並通過 SGS 檢測,通過國家標準水質檢測「可生飲」,讓消費者能安心直飲。

然而,隨著環境污染問題的加劇,真正的挑戰在於如何減少水污染,並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具,更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備,它象徵著人類與自然的對話,提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利,更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源,且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

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