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【GENE思書軒】天氣指南書

Gene Ng_96
・2018/12/08 ・2633字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 503 ・六年級

台灣天氣變化很大,「出門先看天氣」是日常作業,否則過了半天忽然大變天,那就尷尬了。

可是不是每個地方出門都要看天氣。從前在加州唸書時,幾乎不需要天天看天氣預報,要看也是看長期的,天氣很少是茶餘飯後的話題,因為變化實在不大;馬來西亞天氣大致也只有兩種,有午後雷陣雨和沒有午後雷陣雨。

氣候變化,地球最知道

自從人類瘋狂燃燒大量的化石燃料,大氣中的二氧化碳屢創新高,雖然美國保守派屢次否認甚至試圖封鎖科學數據,但氣候變化愈來愈詭異,並不是總統是誰就能無視的事實。即使人類沒有改變氣候,地球上不同地區本來就有極多樣的天氣型態,其中有許多種對人類來說堪稱酷刑,但對大地之母來說正常得很。倚老賣老的人總愛說「什麼大風大浪沒見過」,但是在地表上見識過真正的大風大浪還活到今天的,只有地球自己吧。

地球上不同地區本來就有極多樣的天氣型態,在地表上見識過真正的大風大浪還活到今天的,只有地球自己吧。
圖/pixabay

為了充分介紹多變的天氣,圖形傳記作家蘿倫.芮德妮斯(Lauren Redniss)在筆會/E.O.威爾遜文學科學寫作獎得獎作品《雷與電:天氣的過去、現在與未來》Thunder & Lightning: Weather Past, Present, Future)這部圖文並茂的作品中,用精彩的插畫和生動的文筆,引領讀者一個奇幻的旅程。她在原文書中還設計了稱作「Qaneq LR」的字型(還好原文不是中文,要不然⋯⋯)。

我長大後其實很少讀圖文書了,但讀《雷與電》的感覺很奇妙,蘿倫在充滿想像力的表達中穿插了故事和科學,讓閱讀本身就像在實際面對風雨飄搖或迷霧茫茫的體驗一般,很有藝術效果。

我們只在一部份的天氣狀況中生活著

正常來說,地表上任何地方,大多只能體會到少部分天氣狀況。例如馬來西亞是熱帶,甭說看雪或住冰屋,連長袖上衣都很少有機會穿。一直到近年,我還被高學歷的台灣朋友問我們那裡冬天有多冷 ── 對我們來說,問題不是「冬天冷不冷?」,而是「冬天是什麼意思啊?」難道沒人知道地球上有一條紅紅的線叫做赤道嗎?農曆新年時更有意思,千家萬戶播的新年歌苗讚頌春回大地,可是我們從沒冰封過啊!

我某年年底去泰國曼谷參觀大皇宮,風趣的英語解說員說玉佛寺裡價值連城的佛像已換上冬裝袈裟,我們這些在攝氏 33 度大太陽下流汗的外國遊客吐槽他這算哪門子冬天?他立馬回說夏天是攝氏 40 度以上 ── 攝氏 33 度果然是冬天啊!和台灣平地的城市人一樣,我從前也覺得冰雪好浪漫,但自從冬天上過幾次山和到過下雪的城市,才體認到冰雪真是令人頭疼的東西。

讓人頭痛的天氣

《雷與電》中提到一個靠近北極的斯瓦巴群島(Svalbard),因為冬季土壤的冰結膨脹循環,連埋葬棺木都成問題,差點立法禁止死亡。但長年的冰天雪地有助人類保存千百年精心培育的各種作物種子,留給後世子孫珍貴的遺傳資產。雖然主權屬於挪威,但那裡允許各國公民從事資源開發和經濟活動,兩千多個居民居然來自四十四個國家。

除了冰天雪地,《雷與電》也帶讀者到智利的阿塔卡馬沙漠(Atacama Desert),觀看沙漠一旦降雨會如何生機勃勃;亞熱帶和熱帶多雨,傾盆大雨在梅雨季節更是家常便飯,有時候還伴隨著雷電交加,《雷與電》書中提到一位雷擊倖存者成立了雷擊與電擊生還國際組織,出版了許多雷擊案例,令人嘆為觀止。

讓人感到困惑的天氣還有霧,對岸許多大城市已晉升霧都,霧霾瀰漫依「官方說法」是很健康的,但那不正常啊。海上突如其來的大霧,也會讓經驗豐富的海員險象環生,過去長期依賴燈塔的明燈指引,但現在科技帶來更多精確定位的方法,燈塔成了博物館。

每到夏天,颱風就接連而來,苦命的上班族偶爾能用其實不該是假期的颱風假小確幸一下。但沒有風可能會要人命的,《雷與電》提到沙烏地阿拉伯的伊斯蘭教聖城麥加,幾百萬人在最熱的季節擠在卡巴聖殿(Kaaba)朝聖,工程師最大的挑戰就是在戶外製造空調。有時候人類確實用知識把環境改造得更舒適,例如在百萬人朝聖時製造微風,但有時候則是控制慾太強,森林裡有小火就撲滅,讓枯枝落葉累積能量,反而會引發不可收拾的大火,我們需要在錯誤中學習到教訓。

圖/pixabay

用天氣風險來投資吧!

瞬息萬變的天氣有時甚至決定了誰是戰場上的贏家和政治局勢,天氣或長期氣候已非自然科學的領域而已,我們的社會深受其影響。人類早期開壇求雨,頂多像諸葛孔明那樣裝神弄鬼,但是今天我們奢求改造天氣;雖在某些條件下,造雨已經行之有年,但我們仍不可能依我們的意思改造氣候,倒是可以退而求其次地在炎炎的夏日喝冰涼的飲料,《雷與電》訴說百年多前天然冰就是門非常有利可圖的生意,做這門生意甚至還搭船行經萬里。懂得投資的人,天氣的風險本身就是門好生意。

《雷與電》談科學又有故事,也不忘政治議題,是本趣味性很高的好書,用了一個很少見但頗成功的方式來介紹嚴肅的科學知識和議題,真是老少咸宜!

本文原刊登於閱讀‧最前線【GENE思書軒】,並同步刊登於 The Sky of Gene。


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文章難易度
Gene Ng_96
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來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋


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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’*)