2019 年最值得關注的5個天象

本文與 Panasonic 合作，泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享，不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上，「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水，但過不了幾天，馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑，甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢（黏質沙雷氏菌）。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」，讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看，世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制，並非打造完全不沾染髒污的材質，而是調整表面的物理與化學屬性，使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力，透過日常水流沖刷，便能輕易地將髒污帶走。

為什麼污垢「黏不住」？ 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」，我們得先像偵探一樣，拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇：

1. 水垢與礦物沉積*1：我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時，這些離子會逐漸結晶析出，變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
2. 生物膜與有機物*2：包含尿液中的無機鹽、油脂殘留，以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物，所組成的黏滑防禦大本營。

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」，前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼，材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢？答案就藏在「表面能（Surface Energy）」與「濕潤性（Wettability）」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時，水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠，還是迅速攤平開來？這取決於表面的特性：

• 疏水路線（Hydrophobic）*1：具備低表面能的疏水表面，能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠，當水珠滾動滑落時，就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走，這就是著名的「自清潔效應」。
• 親水路線（Hydrophilic / Superhydrophilic）*2：相反地，極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子，在材料最外層形成一層薄薄的「水化層（Hydration Layer）」。這層水化層就像是實體的液體盾牌，讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底，只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻：傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆，髒污就像攀岩者，需要找到落腳點並用力撐住才能攀附；而我們做的是抽掉把手點，或是在把手上塗上潤滑油，讓髒污找不到施力點，自然難以停留。

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢，下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢，在微生物學中被稱為「生物膜（Biofilm）」。細菌並不是孤立生長的，當單顆細菌落在表面後，如果覺得環境舒適，它就會開始分泌胞外聚合物（EPS），這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起，並築起堅固的防禦堡壘，這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出，要阻止生物膜形成，除了化學上的抗菌，材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論（Attachment Point Theory）」：

1. 粗糙與微孔洞表面：如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞，細菌（體積通常約 1 到 3 微米）就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點，還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
2. 極致平滑與微結構表面：相反地，如果材料表面做到極致平滑，完全沒有微米級的缺陷；或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構，細菌的足跡構造（如鞭毛或纖毛）就無法在表面找到穩固的「接觸附著點（Contact Points）」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時，它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外，現代衛浴結構在設計時，也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角，等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何，我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系：【材料層（低附著力）】+【結構層（無縫平滑）】+【動態流體層（泡沫與水流剪切力）】= 高效清潔！

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例，就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表：

1. 材料層：有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」（以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料，這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩）。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性，水滴不易長時間攤平停留；材質堅固、不易破裂，耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試，這種素材配合泡沫洗淨，在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌，從源頭阻斷細菌定殖。

2. 結構層：無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上，A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計，減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫，並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計：

• 泡沫防護：在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層，有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺；
• 外圍防護：馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔，防止液體延著外壁滴落至地板；
• 測漏防護：便座與馬桶本體採用不外露的防護設計，避免液體從縫隙飛濺滲漏。

3. 動態流體層：雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時，A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污，再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙，徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著，配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」，利用旋轉產生的流體剪切力，一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外，Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技，釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污，維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆，但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計，到微觀幾何的附著點控制，再到流體力學的水流沖刷，一座現代抗污馬桶的演進，縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而，A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破，展示了材料科學的另一種聰明思維：不靠強酸強鹼硬打，而是透過物理與化學邏輯，將「污垢固著」的機率降到最低。

當材料科學與現代衛浴技術結合，刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持，我們得以從繁重的家務勞動中解放，享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文：A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文：Brushing up functional materials

你有跟朋友們一起上山追流星雨的浪漫經驗嗎？

我們所位在的北半球每年都有所謂的「三大流星雨」：象限儀座流星雨、英仙座流星雨和雙子座流星雨，而每當流星雨出現時，總會吸引大批的民眾前往高山或是較少光害的地方迎來這浪漫的天文景象。

• 延伸閱讀：英仙座流星雨要怎麼看？

從每一年都有流星雨這件事，我們可以推測並得知，這些看似隨機出現、一閃而過的流星其實是有規律可循的！無論你是想要對流星許願，抑或你是熱愛追星的天文迷，只要抓準時間，都可以完成「一直流星一直爽」的夢想！

流星，太空碎片的炫麗火焰

在看似空曠的太空中，其實遍布著各式各樣的小碎片，我們統稱這些小碎片為「流星體」^註1，當這些流星體靠近地球並被重力吸入大氣層後，會因高速摩擦地球大氣而燃燒、發光，成為我們肉眼所看到的流星。

• 延伸閱讀：彗星、小行星和流星，到底有啥不同？

由於各種塵埃和碎片分散在太空各處，因此在一般的狀況下，大部分流星都是在不同地點、不同時間「隨機」地出現。然而，當地球經過彗星、小行星的公轉軌道時，一切都不一樣了！

彗星和小行星的繞日軌道上遍布著密集的塵埃和碎片，有些是受太陽照射而成，有的則是被撞擊後產生的碎石，當地球經路過這個區域時，眾多的流星體就會進入地球大氣並摩擦燃燒，形成絢麗的流星雨。

寶瓶座流星雨跟「寶瓶座」有什麼關係？

在新聞中我們時常可以聽聞：「ＯＯ座流星雨在今天最大期！」，這到底是什麼意思呢？

雖然我們多以星座來稱呼各大流星雨，但其實流星雨跟星座實際上一點關係都沒有！以今年（2021年） 為例，五月時，我們就可以看到美麗的寶瓶座流星雨，而寶瓶座流星雨並不代表流星來自寶瓶座，也不代表流星出現在寶瓶座的月份。

流星雨的命名方式，其實跟人眼的視差有關係！

不知道大家有沒有去過有廢棄軌道的景點（或是站在一條很長很長的走廊底端也可以），當我們站在廢棄軌道中間往前看時，我們會發現廢棄軌道的兩側在遠方好像逐漸地靠近，離我們越遠，兩側軌道就越靠近，其實這就是人眼視差的影響，而這也正是流星雨命名方式的原因。

當流星雨從太空落下時，其實它是從離我們很遠、很遠的地方落下，也因為如此，當我們的眼睛追溯回流星落下的方位時，我們會發現，流星好像都是從一個「點」所落下。

在天文學界中，便將我們眼睛看到的點稱作「輻射點」，而流星的命名，正是看輻射點所位在的星座而命名，所以寶瓶座流星雨並不是代表流星與寶 瓶座的關係，而只是我們看到覺得「流星看起來像是從寶瓶座的方向掉下來」的！

如何看到「以自己星座為名」的流星雨？

以每年 12 月出現的雙子座流星雨為例，從前文中，我們可以知道它的名字代表流星們會從雙子座的方向開始落下，但其實我們也可以從流星雨的名字推測出「流星雨發生的時間」唷！

一般來說，如果你的生日落在 5 月中到 6 月中之間，應該就是「雙子座」的人，這代表著「你出生的時候，太陽座落在雙子座前面的位置」，也就是說，雙子座會在白天太陽高掛的時間出現！由此可知，我們無法在 5 月中到 6 月中的夜晚看到屬於雙子座的星星，因為晚上時，雙子座其實正在我們的地平面之下！

若想要看到屬於自己星座的星星，請將生日日期再加上 6 個月後，就可以得到最適合觀測該星座的時間！以雙子座為例，就是將 6 月加上 6 個月的 12 月，此時我們才可以在天空看見雙子座的星星們，以及看似從雙子座方向落下的雙子座流星雨。

一起去看流星雨吧！

想要看一場又美麗又壯觀的流星雨，除了要知道流星雨什麼時間會出現外，懂得 ZHR 值也是一件很重要的事情！

ZHR 值指的是在沒有光害的情況下，每一個小時可以看到幾顆流星落下，五月的寶瓶座流星雨 ZHR 值大約是 50 左右，而如果等到八月的英仙座流星雨，ZHR 值可以高達 100！

另外，「光害」也是觀測流星雨需要注意的事情，除了人造的光源外，其實天空中最大的光害就是月亮！如果今天流星雨剛好在滿月或是下弦月時出現，那可以觀測到的流星數目將會大大減少，但如果今天流星雨是在新月時出現，少了天空中最大的光害，便可以觀賞到美麗的流星雨了！

扣除年初的象限儀座流星雨外，今年還有五月的寶瓶座流星雨、八月的英仙座流星雨和十二月的雙子座流星雨，而英仙座流星雨因為剛好是新月之夜前後，更適合觀測！趁著還有一段時間，請開始排開時間，準備來一趟又熱血又浪漫的流星雨之旅吧！

註解

1. 科學家並未明確定義流星體（meteoroid）的大小，泛指小至沙塵，大至巨礫的碎片。

參考資料

1.American Meteor Society : METEOR SHOWER CALENDAR 2021-2022

2.地球科學文教基金會，蔡文祥（1999），流星雨的成因。

看英仙座流星雨需要做哪些準備呢？什麼時間、地點最適合呢？

什麼時間？

根據國際流星組織的資料，英仙座流星雨發生的時間從 7 月 13 日到 8 月 26 日，將近一個半月的時間，這段時間都可以看見英仙座流星雨。不過英仙座流星雨的極大期則是 8 月 13 日前後幾天，觀測條件好的地方，每小時最多可看見大約一百顆的英仙座流星！

流星雨幾乎都是下半夜才會進入高峰，這時流星雨的輻射點較高，可以看見從輻射點向四面八方輻射的流星。

什麼地點？

看流星雨其實不需要到高山上人擠人，找一個空曠、光害較少的地方就可以。

什麼設備？

眼睛最適合用來觀看流星雨，看流星雨不需要任何望遠鏡或昂貴的設備，不過一些簡單裝備可以讓你欣賞流星雨更輕鬆。

抬頭看流星，時間久了脖子就會痠痛，帶一把躺椅會讓你舒服很多。也可以帶睡袋或在地上鋪毯子，直接躺在上面觀看流星。

夏天的夜晚，蚊子還是很多，防蚊的東西不能少。記得要多帶衣服，尤其是前往高山看流星雨，入夜後會變冷。

觀看流星時，要注意觀星禮節。沒有必要的燈要關閉，手電筒或手機的燈要往地上照，不要把燈光往人照。如果附近有人在拍攝流星雨，更要注意燈光，不要影響拍照的天文同好。

往哪個方向看？

流星會出現在哪裡？這是無法預測的，唯一知道的是，英仙座流星雨的流星都是從英仙座的頭頂附近輻射出來的，流星會出現在天空中的任何角落。

怎麼拍？

用手機相機或一般數位相機拍流星雨，難度相當高，建議使用數位單眼相機比較可行。

單眼相機要架在穩固的三腳架上，廣角鏡頭拍攝的範圍較大，捕抓到流星的機會較高。盡量把光圈開到最大，鏡頭進來的光愈多，就能拍到愈暗的流星。另外，把相機 iso 值提高到 1000 以上，這樣可以拍到較暗的流星，不過 iso 愈大，拍起來的影像雜訊也愈多，試試不同的 iso 值，看看影像中雜訊的狀況。

把相機改為手動對焦，再把焦距調到無限遠，或對準一顆亮星，把影像中亮星大小調到最小。曝光的經驗值是 20mm 鏡頭約 10 秒，35mm 鏡頭約 6 秒，這樣影像中的星點會是圓的，不會拖出長線。

不要忙著拍照而忘了親身感受流星雨，用電子快門線設定每幾秒拍一張後，就讓相機自己去拍攝，回到家後再檢視拍照的結果。如果拍到流星，記得分享流星的美麗照片！

祝 流星滿天，觀星愉快

延伸閱讀：英仙座流星雨怎麼來的？

本文轉載自作者部落格「屋頂上的天文學家」，原文為〈英仙座流星雨要怎麼看？〉