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找出太陽的主成分──佩恩誕辰│科學史上的今天:5/10

張瑞棋_96
・2015/05/10 ・1097字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 589 ・九年級

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photo credit: wikipedia

太陽的龐大質量主要是由氫組成,因此才能提供源源不絕的燃料讓太陽數十億年來持續發出光和熱,孕育出生機盎然的地球。不過直到一九二○年代之前,天文學界從未想過太陽蘊含如此豐富的氫。力排眾議,指出此一事實的竟是一位初出茅蘆的年輕女性。

十九歲的西西莉亞·佩恩(Cecilia H. Payne, 1900-1979)進入劍橋大學就讀時,原本主修物理、化學與植物學,但在聽了愛丁頓爵士來校演講,講述他如何遠赴非洲觀測日蝕時的恆星位置,以驗證愛因斯坦的廣義相對論後,即轉而鍾情於天文學。當時劍橋大學雖然允許女性就讀,卻不授予學位,因此她修完四年的課程後,隨即於 1923 年轉往相對開放進步的美國攻讀博士。

當時透過分析太陽光譜的暗線(夫朗和斐線)已經知道太陽由那些元素組成,但是並不確定這些元素各佔多少比例。理論上,某一元素的比例越高,它的譜線強度也應該越強,只要分析比較譜線強度就能得知元素多寡。但是複雜的夫朗和斐線乍看並無異樣,加上當時普遍認為既然太陽系的天體形成時間都差不多,遵循的物理原理也一樣,也就直接認定太陽的元素比例與地球應無二致。

但聰穎的佩恩已經掌握波耳十年前提出的量子理論,得知光譜上的暗線是電子吸收特定波長的光而躍遷到較高的能階。再應用印度物理學家薩哈(Meghnad Saha)的電離理論,正確指出不同恆星的夫朗和斐線互有差異並非元素成分不同,而是恆星的不同溫度造成元素離子化的程度不一樣所致。

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佩恩據此分析太陽與其它恆星的夫朗和斐線後,發現它們的組成元素幾乎全部一樣。更匪夷所思的是,氫與氦占了絕大部分(分別是 71% 與 27%),其它元素總共占不到 2%。這完全違背了當時的認知。她的指導教授特地徵詢當時的天體光譜學權威羅素(Henry Russell),得到的回覆是這結果「顯然不可能」;於是佩恩只好在博士論文最後備註自己的計算「幾乎可以肯定與實際不符」,以讓論文順利過關,而於 1925 年取得博士,成為哈佛大學史上第一位天文博士。

四年後,羅素從不同方向著手也計算出與佩恩同樣的結果,另有兩位天文物理學家也驗證了佩恩的理論,從此天文學家才相信恆星主要由氫與氦所組成;她那篇論文也被譽為天文學領域最重要的博士論文。那個年代,女性在天文學這個領域僅能擔任助理;佩恩的成就證明女性也能獨當一面,提升了女性的地位,也鼓舞更多女性投入天文學研究,她也在 1956 年成為哈佛有史以來第一位獲永久聘書的女教授,稍後又成為哈佛史上第一位女性系主任。

 

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

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張瑞棋_96
423 篇文章 ・ 980 位粉絲
1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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如何靠溫度控制做出完美的料理?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/06/21 ・2705字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 Panasonic 委託,泛科學企劃執行。 

炸雞、牛排讓你食指大動,但別人做的總是比較香、比較好吃?別擔心,只要掌握關鍵參數,你也可以做出完美料理!從炸雞到牛排,烹調的關鍵就在於溫度的掌控。讓我們一起揭開這些美食的神秘面紗,了解如何利用科學的方法,做出讓人垂涎三尺的料理。

美味關鍵 1:正確油溫

炸雞是大家喜愛的美食之一,但要做出外酥內嫩的炸雞,關鍵就在於油溫的掌控。炸雞的油溫必須維持在 160 到 180℃ 之間。當你將炸雞放入熱油中,食物的水分會迅速蒸發,形成氣泡,這些氣泡能夠保證你的炸雞外皮酥脆而內部多汁。

水的沸點是 100℃,當麵衣中的水分接觸到 160℃ 的熱油時,會迅速汽化成水蒸氣。這個過程不僅讓麵衣變得酥脆,也能防止內部的雞肉變得乾柴。

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如果油溫過低,麵衣無法迅速變得酥脆,水分和油脂會滲透到食物中,使炸雞變得油膩。而如果油溫過高,水分會迅速蒸發,使麵衣變得過於硬或甚至燒焦。

油炸時,麵衣水分會快速汽化。 圖/Envato

美味關鍵 2:焦糖化與梅納反應

另一道美味的料理——牛排。無論是煎牛排還是炒菜,高溫烹調都會帶來令人垂涎的香氣,這主要歸功於焦糖化反應和梅納反應。

焦糖化反應是指醣類在高溫下發生的非酵素性褐變反應,這個過程會產生褐色物質和大量的風味分子,讓食物變得更香。而梅納反應則是指醣類與氨基酸在高溫下發生的反應,這個過程會產生複雜的風味分子,使牛排的色澤和香氣更加迷人。

要啟動焦糖化反應和梅納反應的溫度,至少要在 140℃ 以上。如果溫度過低,無法啟動這些反應,食物會顯得平淡無味。

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焦糖化反應


焦糖化反應與梅納反應。圖/截取自泛科學 YT 頻道

油溫與健康

油溫不僅影響食物的風味,也關係到健康。不能一昧地升高油溫,因為每種油都有其特定的發煙點,即開始冒煙並變質的溫度。當油溫超過發煙點,會產生有害物質,如致癌的甲醛、乙醛等。因此,選擇合適的油並控制油溫,是保證烹調健康的關鍵。

說了這麼多,但是要怎麼控制溫度呢?

各類油品發煙點 。圖/截取自泛科學 YT 頻道

科學的溫度控制

傳統電磁爐將溫度計設在爐面下,透過傳導與熱電阻來測溫,Panasonic 的 IH 調理爐則有光火力感應技術,利用紅外線的 IR Sensor 來測溫,不用再等熱慢慢傳導至爐面下的溫度計,而是用紅外線穿透偵測鍋內的溫度,既快速又精準。

而且因為紅外線可以遠距離量測,如果甩鍋炒菜鍋子離開爐面,也能持續追蹤動態。不會立即斷開功率關掉,只要鍋子放回就會繼續加熱,效率不打折。

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好的溫度感測還要搭配好的溫度控制,才能做出一流的料理。日本製的 Panasonic IH 調理爐,將自家最自豪的 ECONAVI 技術放進了 IH 爐中。有 ECONAVI 的冷氣能完美控制你的室溫,有 ECONAVI 的 IH 調理爐則能為你的料理完美控溫。

有 ECONAVI 的 IH 爐不只省能源、和瓦斯爐相比減少碳排放,更為料理加分。前面說了溫度就是一切的關鍵,但是當我們將食材投到熱鍋中,鍋中的溫度就會瞬間下降,打亂物理與化學反應的節奏,阻止我們為料理施加美味魔法。

所以常常有好的廚師會告訴我們食物要分批下,避免溫度產生太大變化。Panasonic IH 調理爐,只要透過 IR Sensor 一偵測到溫度下降,就能馬上知道有食材被投入並立刻加強火力,讓梅納反應與焦糖化反應能持續發揮變化。而當溫度回到設定溫度,Panasonic IH 調理爐也會馬上將火力轉小,透過電腦 AI 的迅速反應,掌握溫度在最完美區間不劇烈起伏。

不僅保證美味關鍵,更不用擔心油溫超過發煙點而導致油品變質,讓美味變得不健康。

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透過 IR Sensor 精準測溫並提升火力。圖/截取自泛科學 YT 頻道
IH 調理爐完美控溫 。圖/截取自泛科學 YT 頻道

舒適的烹飪環境

最後,IH 爐還有一個大優點。相比於瓦斯爐,因為沒有使用明火,加熱都集中在鍋具。料理過程更安全,同時使用者也不會被火焰的熱氣搞得心煩意亂、汗流浹背,在廚房也能過得很舒適。而且因為熱能集中,浪費的能源也更少。

因為沒有使用明火,料理過程安全又舒適。圖/截取自泛科學 YT 頻道
Panasonic IH調理爐火力精準聚集在鍋內。圖/Panasonic提供

為了更多的功能、更好的效能,我們早已逐步從傳統按鍵手機換成智慧型手機。一樣的,在廚房內,如果你想輕鬆做出好料理,同時讓烹飪的過程舒適愉快又安全。試試改用 Panasonic IH 爐,一起享受智慧廚房的新趨勢吧!👉 https://pse.is/649gm5

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