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英國Gardom’s Edge巨石可能具天文意義

臺北天文館_96
・2012/04/10 ・1150字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 487 ・五年級

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英國諾丁漢特倫特大學(Nottingham Trent University)的研究者Daniel Brown等人組成的研究團隊發表研究成果,認為知名的Gardom’s Edge巨石(monolith)可能具有天文用途。

這塊Gardom’s Edge巨石年齡約4000年左右,外形約成直角三角形,高約2.2公尺,位在英國曼徹斯特附近的峰區國家公園(Peak District National Park)內,根據測量結果,發現其三角形不僅向地理南方傾斜,而且這塊石頭的朝向和斜面傾斜角度恰好指向仲夏時的太陽高度。因此,這些研究者相信:這塊巨石擺置此處可能是希望透過隨季節變換而使被陽光照射面隨之改變的現象來顯示某些象徵意義。

這個研究團隊已經針對巨石周圍地表進行微地形勘查(microtopography survey),調查結果顯示這塊巨石的基底處有石質填料,或稱填石(packing stone),證明它是被小心放置在此處,而不是隨意的石塊。Brown等人也利用電腦3D模擬,看看過去4000年間,地球傾斜角相對於黃道面的改變下,巨石被陽光照射面隨季節而改變的狀況。

這塊巨石的周圍有許多古老遺跡,例如青銅器時代圓屋(Bronze Age roundhouses),是個屬於新石器時代晚期的圓形建築,而其他遺跡也都顯示此處曾長期有人類居住的痕跡。因此Brown等人相信這塊巨石應該也是新石器時代晚期設立的,大約建於西元前2000年左右。

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Brown等人認為:鑑於這塊位在國家公園內的遺址非常敏感,這個研究團隊無法直接探查巨石下方的土壤。不過透過微地形勘查,已經發現巨石一側有高密度填石,所以這塊巨石顯然是刻意朝向某個特定方向的。

Illustration of solar positions and a seasonal sundial (Daniel Brown et al.)  3D模擬結果顯示在冬季的那半年內,巨石的斜面方向始終處在陰影下,在夏季那半年內,僅早晨和下午可被陽光照射,只有在仲夏前後,才能整天都被陽光照亮。這個研究團隊目前正在收集相關的樹影資料來做驗證。

Brown表示:「這塊巨石應該是個季節性社交聚會的標記物,但並不是用在精確計時這方面,所以跟日晷不同,而比較類似紀念碑。我們認為這塊巨石應該用在標示它的所在位置,就像是某些宗教建築會向某一特定方向對齊,以彰顯其宗教上的意義。

這個研究團隊希望這個新證據能支持在此地進行更全面的考古工作。因為在這個時期,利用紀念碑的陰影做某些用途的案例非常稀少,不過並非完全無前例,例如愛爾蘭的New Grange古墓,或是蘇格蘭東北方的一些石頭陣(Clava cairn)等,現在都已證明是故意建立,取其陰影做特別用途。這兩處遺址都是利用循環不已的光與影變化,來彰顯墓地主人的永恆不朽。由於鄰近有新石器時代圓屋,而這片區域又可能具有重要的儀式性質,那麼說Gardom’s Edge巨石是另一個類似的場所或許也不足為奇。

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資料來源:KLC

  1. Evidence stacks up that monolith at Gardom’s Edge is astronomically aligned, 2012.03.27
  2. Researchers Say Gardom’s Edge Monolith Is Astronomical Marker, 2012.03.29

轉載自台北天文館之網路天文館網站

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臺北天文館_96
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如果天空少了月亮,地球會怎麼樣?——《有趣的天文學》
麥浩斯
・2022/04/25 ・1477字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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如果天空少了月亮?文學家應該會很難過,音樂家也會少了創作的題材,沒有中秋節就少了月餅,也沒有烤肉。不過夜晚少了一個大光害,天文學家絕對會很高興!

潮汐變小、一天變短

地球上的潮起潮落,主要是月球繞地球運行造成的。太陽也會影響地球的潮汐,不過對地球的潮汐力只有月球的 46%。如果沒有月球的話,造成地球潮起潮落就只剩下太陽,滿潮和乾潮的幅度就會變小。

月球讓地球產生的潮汐,使地球愈轉愈慢。數十億年前,地球剛形成時,地球自轉的速度比現在快許多;因為月球的潮汐力,讓地球自轉的速度漸漸變慢,慢到現在的一天 24 小時。如果沒有月球,地球的一天可能不到 10 小時。

月球讓地球產生的潮汐,使地球愈轉愈慢。圖/Pexels

左搖右晃的地球

月球就像是走鋼索的人握的平衡桿,讓地球自轉軸保持穩定,如果少了月球這個平衡桿,地球自轉軸左搖右晃的幅度就會變大。

目前地球自轉軸相對於公轉平面的傾斜角是 23.4 度,因為月球的存在,這個傾角的變化幅度不大,大約在 22.1 度和 24.5 度之間。傾角讓太陽直射地球的位置在北回歸線和南回歸線間移動,讓地球出現四季變化。

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如果沒有月球,地球的自轉軸變動的幅度就會變大,自轉軸的變動會對我們有什麼樣的影響?假設兩個極端的例子,地球的自轉軸傾角是 0 度和 90 度。

如果地球傾角是 0 度,太陽永遠直射赤道,地球上不會有北回和南回歸線,地球將不再有四季變化。

如果地球傾角是 90 度,太陽直射的區域會從北極到南極,也就是北回歸線位在北緯 90 度(也就是北極點),而南回歸線在南緯 90 度(南極點)。這種情況下,地球四季變化會非常劇烈,北半球夏天時,北極不會結冰,溫度比現在還高,南半球冰凍的區域比現在還大,這種極端氣候絕對不利現在地球上生物的生存。

未來人類可能先在月球建立基地,作為人類前進火星的跳板,在月球上測試火星裝備和訓練太空人,準備完成後再前往火星。如果少了月球的整備演練,要一步登陸火星將會困難重重。圖/麥浩斯出版

月球替地球擋子彈

月球是地球的衛星,一直以來它都保護著我們的地球。用望遠鏡看月球,會發現月球上有許多坑洞,這些坑洞幾乎都是隕石撞擊後形成的隕石坑,表示月球在早期受到許多的撞擊。如果少了月球擋下這些隕石,這些隕石可能就會撞上地球。

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隕石撞擊對地球的生命影響很大。6600 萬年前,一顆 10 公里左右的隕石撞擊地球,造成恐龍滅絕。恐龍滅絕後,哺乳類才能興起,人類才有機會出現在地球上。

那些沒有被月球擋下的隕石,如果撞上地球,可能會改變地球物種的演化,人類說不定就不會出現在地球! 最後,如果沒有月亮,阿姆斯壯和另外 11 名阿波羅太空人也就無法登陸月球。人類少了探索月球的寶貴經驗,要直接踏上其他行星表面(例如火星),難度會高許多,甚至變得不可能!

——本文摘自《噢!原來如此 有趣的天文學》,2022 年 3 月,麥浩斯出版

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如果月亮消失了,對地球會有什麼影響?
言蓁
・2020/07/22 ・1189字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 519 ・六年級

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月亮時圓時缺,抬頭望去初一十五不一樣,偶爾也有隱沒的時候,但你能想像有朝一日,月亮真的「消失」會怎樣嗎?

地球北半球所見,剛過滿月的月球。圖/WIKI

可能影響一:潮汐變弱!漲退潮不再洶湧

地球上之所以有潮汐漲退,主要便是由月球引力再加上一點點太陽的引力所造成的。地球繞太陽公轉所產生的離心力,和月球引力配合地球自轉相互消長之後的合力,成就了潮汐。

而潮汐變化中,大潮和小潮的更迭也會受月亮相對位置的影響而改變。如果月亮消失,潮汐便會一同衰微,一來人類生活習慣必得隨之改變,二來也可能增加陽光對地表生物的傷害。

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地球不同區域下,受月球影響的重力方向、與自身地心引力圖示。箭頭指向處為月亮的位置。圖/WIKI

可能影響二:自轉速度加快!一天不再有二十四小時

在很古早很古早的過去,地球自轉的速度比現在快很多,一天的存在甚至不到 6 個小時。

那為什麼地球現在的速度慢了這麼多呢?罪魁禍首便是我們今天的主角──月球。月亮的潮汐力消耗了很多地球自轉時的能量,因而降低了地球自轉的速度。

所以說,如果月亮消失了,少了個扯後腿的傢伙,地球自轉可能會加快許多,人類的一天也就會少於 24 個小時。

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另一方面,月球現在的公轉速度其實在慢慢加快,讓地球越來越抓不住它,每一年,月球都以 3.8 公分左右的速度離我們遠去,所以說,現在的地球,正在越轉越慢喔。

時間變得好快好快,一天不到 24 小時啦!圖/GIPHY

可能影響三:地軸傾斜改變!四季變得混亂不明

地球之所以有春夏秋冬四個季節,是因為地球自轉的軸心傾斜。

目前,地球自轉和公轉的平面之間,夾了一個約 23.5 度的角度。這個角度可不是固定的,它可能會隨時間推移、太陽系間的作用而改變。那麼,為什麼現在會是這個剛剛好能創造出四季的角度呢?這是因為月球將地球牽制住了,才能讓地球的傾斜角度保持穩定,不至於產生巨大偏移。

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如果月亮消失,那麼,南極或許會陷入永晝,北美、歐洲則會陷入永夜,四季就此變得紊亂也不一定。

春分時,從太陽出發所見到的地球軸心、傾角和軌道平面。圖/WIKI

以上種種情境聽起來十分驚人,難道月亮一旦消失,地球的季節、計時標準就會馬上崩潰嗎?並不是!

上述的效應可能都需要長達十億年才能發揮作用。如果明天月亮就消失了,二十四小時和春夏秋冬四季的現況,依然會保持原狀很長時間,只有潮汐的改變會明顯一些。所以,也不用過於擔心喔!

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資料來源

本文編譯自 Paul Sutter 所撰寫之科普報導 What If the Moon Disappeared Tomorrow?,刊載於 Live Science ( July. 23, 2016)

言蓁
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喜歡貓但不敢紮實去摸,像對所有喜愛的事物,嚮往也懼怕。依賴文字,生存於不被看好的文組,走著忽焉變成資訊的雜食動物。

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人造的光合作用有可能成真嗎?以人造葉嘗試開啟的「氫經濟」——《drawdown 反轉地球暖化100招》
聯經出版_96
・2019/02/28 ・2095字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 533 ・七年級

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編按:此為《drawdown 反轉地球暖化100招》最終章,作者提出一些「明日新亮點」,期待可以減緩全球暖化的現象。

生質能源效率低落:高耗能的能量轉換過程

數十年來,一群科學家致力以人造樹葉取代自然光合作用並且直接從大氣之中創造燃料,能量則來自陽光。

收益很明顯。幾乎所有能源都來自太陽,其中大部分源自於光合作用。(我們取得能源的形式,包括由植物而來的食物,以及植物的衍生物,例如石油、瓦斯、泥炭、煤、木頭與乙醇)。

植物的光合作用。圖/pixabay

光合作用看似簡單:水、陽光、吸收二氧化碳並排出碳水化合物與氧氣。然而,單憑自然光合作用想要滿足世界對於能源日漸增長的需求,則是不可行的。

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為了生產生質燃料而種植玉米、白楊或是柳枝稷,就能源效率而言,不利條件顯而易見。植物能毫不費力地轉換陽光,但是如果要將光子轉化為可使用的儲存能源,效率值僅 1%

以玉米作為生質燃料效率並不佳。圖/pixabay

以玉米為例,農夫必須以石油供能的拖曳機犁地、使用除草劑抑制雜草、以打穀機收割作物,並以卡車將作物載運至好幾英里外加工。玉米在加工廠內被研磨成泥,與酶和阿摩尼亞混合,煮熟以殺死細菌,液化後放入酵母發酵數日,將糖分轉化為乙醇。接著蒸餾並且分離物質。固體被分離出來,液體進入分子篩。二氧化碳被截取並且出售給飲料製造商。添加變性劑使它無須被課稅且無法飲用,接著進入儲存槽,之後被放入油罐車載往精煉廠,然後加入汽油之中。

業界稱之為再生燃料,實際上是過度延伸再生燃料的定義。

因為整個過程相當依賴柴油、石油、汽油、電力與補助。計算下來,以玉米為基底的乙醇,生產的能源只比製造過程所需能源多出一些。如果把使用土地時產生的排放、地下水的耗費、生物多樣性的喪失以及氮肥的衝擊計算進去,對於大氣層是否有益,就有爭辯的空間了。玉米最符合效益的用途是作為人們飢餓時的主食,而不是作為推動跨界休旅車的乙醇

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試想如果可以略過農場、肥料、拖曳機、卡車、加工廠與補助,無論你與水源身處何方,都可以直接從水與二氧化碳中製造燃料。這就是丹尼爾.諾賽拉(Daniel Nocera)20 多年前發起人造葉計畫的目標。

擺脫能源效率不佳窘境:人造葉計畫

丹尼爾.諾賽拉(Daniel Nocera)致力研究將水分離為氫與氧。圖/聯經出版

諾賽拉是哈佛大學能源科學的教授。 1980 年代早期,身處加州理工學院研究所的他便致力研究將水分離為氫與氧。他的計畫是想促進氫經濟

該科技的原始版本使用矽片,其中一面鍍有鎳鈷催化劑,當矽片放入水中後,將在其中一面的表層產生氫,另一面產生氧。早期媒體讚揚並誇大該科技可能的影響。諾賽拉預言該科技將對窮人有益。他表示氫氣可以用來煮飯,或是藉由燃料電池轉化為電力。但是一罐氫氣對於窮人有什麼用?沒有⋯⋯除非他們有燃料電池,而這是一項昂貴的科技。科技上的突破卻在經濟上沒有可利用性。

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氫氣是世界上最輕的物質,如鬼火般稍縱即逝。雖然 1 磅氫蘊含的能量比汽油多 3 倍,但是要取得 1 磅氫的過程相當棘手,並且需要高壓槽與壓縮機等設備。要生產足夠 1 個家庭使用的能源,需要 1 個膠合板大小的矽片,以及 3 個浴缸大小的儲存槽。

諾賽拉專注於如何提供窮人平價的能源,卻很少想過窮人可以如何生產電力。儘管如此,他下定決心要想出一種人人都能享用的能源與科技,他將這個概念比喻為 1970 年代的「死忠粉絲」(Deadhead)。死之華樂團(e Gratefal Dead)在數十年前就提出音樂共享這個最終摧毀產業的概念。該樂團允許並且鼓勵人們錄製他們的演唱會,至今仍有網站致力分享與交換這些歌曲。這樣的概念有可能適用於能源科技嗎?

諾賽拉認為如此。

他相信專注於那些對最貧困之人有益的科技,受益最多的將是整個社會。許多年來,他回應質疑的方式,就是指出如果投入人工光合作用的金錢與投資於電池的一樣多,突破將來得更快。

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突破確實發生了。 2016 年 6 月 3日,諾賽拉與他的同事潘蜜拉.席爾瓦(Pamela Silver)宣布,他們結合了太陽能、水與二氧化碳,成功製造出蘊含高能量的燃料。他們採用兩種催化劑,從水中免費製造出氫,用於餵養能合成液態燃料的鉤蟲貪銅菌(Ralstonia eutropha)。用純二氧化碳餵養這種細菌,過程將比光合作用有效率 10 倍。如果二氧化碳取自空氣,效率也多出 3 至 4 倍。

諾賽拉與同事結合了太陽能、水與二氧化碳,成功製造出蘊含高能量的燃料。圖/聯經出版

直到最近,諾賽拉持續關注從無機化合物中產生氫氣。他與哈佛團隊不將氫視為提供給人類的能源,而是用來餵養細菌的能量原料,因此朝向原始目標邁進了一大步:利用太陽與水製造便宜的能源。對了,還有細菌。也許經濟上可行的人工光合作用,到頭來也不是完全人造的。

——本文摘錄自《drawdown 反轉地球暖化100招》,2019 年 1 月,聯經出版

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聯經出版_96
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聯經出版公司創立於1974年5月4日,是一個綜合性的出版公司,為聯合報系關係企業之一。 三十多年來已經累積了近六千餘種圖書, 範圍包括人文、社會科學、科技以及小說、藝術、傳記、商業、工具書、保健、旅遊、兒童讀物等。