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《遠古神話巨人族: 夸父到底行不行!?》——2019數感盃 / 國中組專題報導類佳作

數感實驗室_96
・2019/05/14 ・2298字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 558 ・八年級

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數感盃青少年寫作競賽」提供國中、高中職學生在培養數學素養後,一個絕佳的發揮舞台。本競賽鼓勵學生跨領域學習,運用數學知識,培養及展現邏輯思考與文字撰寫的能力,盼提升臺灣青少年科普寫作的風氣以及對數學的興趣。

本文為 2019數感盃青少年寫作競賽 / 國中組專題報導類佳作 之作品,為盡量完整呈現學生之作品樣貌,本文除首圖及標點符號、錯字之外並未進行其他大幅度編修。

  • 作者:蕭楷諺

山海經,一部具有歷史價值的著作。

學者認為《山海經》不一定是神話,而且是遠古動物、植物、地理、民俗的探勘紀錄,包括一些遠古氏族,神妖故事。內容或許半真半偽,但是卻寄託了天地初始、華夏先民奇幻瑰麗的想像。

其中,有個耳熟能詳的故事……

相傳北方山上住著一個巨人,名叫夸父,這夸父,身比山高,神力無窮,力氣足以拔山河!當他看到熊熊燃燒的太陽,心中起了雄心壯志,他發誓要把太陽捉下來,讓北方大漠不再寒冷。

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於是,他跨開巨足狂奔,剎時煙霧漫天、飛沙走石、風雲變色…

光想到這裡,我的生物魂又燃燒起來!

一個巨人,要追上太陽,到底是要多快多巨大呢???

來來來!我們先把地表最快的人類、神一般的飛毛腿「閃電波特」請出場!

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牙買加人尤塞恩‧波特,在2009年(世界田徑錦標賽)以9秒58創下男子100 m的世界紀錄!至今紀錄依然高懸。他每跨出一步的距離達2.44 m。(資料來源:維基百科)

哥白尼發現地繞日轉後,我們知道地球自轉速度為465.17m/s

也就是夸父若要追上太陽,必須大於等於地球自轉速度465.17m/s才行!

如神一般的夸父,我們也配上神一般、地表最速人類-波特的極速:百米9.58秒

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波特百米跨步數:100÷2.44=40.98

波特狂奔時跨距:40.98÷9.58 = 4.28(跨步∕秒)

夸父欲追上太陽,一步必須大於:  465.17÷4.28 = 108.68(m∕步)(神如夸父,當然如波特一般每秒4.28步!)

於是等比放大得:108.68(m∕步)÷2.44(m∕步)= 44.54 倍

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意即:夸父的腳長是波特的44.54倍


夸父
的腳長則為:
波特身高:196cm,腳長:103.88cm。

1.0388×44.54=46.268152m

回推身高:

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46.268152×1.923=88.9737m(人體工學中,平均成年男子身高與腳長的比值為:1.923)

他的身高,我們以一層樓平均3.2 m來看的話,我們站在28樓大約可以跟夸父齊頭(89 m),所以夸父根本不能跟山比,大約只跟圓山大飯店一樣高而已(87 m)。還原出大略的身形後,撒腿狂奔中的夸父將會以大約1.6馬赫,等同F-35戰鬥機怒火狂飆!那會是多麼震撼的場景!…如果夸父剛好「路過你家門前」…首先,我們會被地震和音爆的轟然巨響嚇得奪門而出,在還沒看清楚如同披著白色音爆雲的巨大身影前,就被音爆震波給震暈,接著被氣壓改變,所捲起的漫天飛沙走石給活埋…天啊!!!這也太悲催了吧…

雖然姿態威猛,夸父卻注定像悲劇人物薛西弗斯一般,追逐著永遠無法達成的目的,而不自知。故事繼續,此時的夸父覺得好熱、好渴,跑到黃河、渭水(今渭河)邊,喝光裡面的水(當然是杜撰),依然無法止渴,撐起身子往北方大澤找水。不料半路上,筋疲力竭的巨人終究承受不了,死在逐日的路上。

看到這,我的好奇心再度蠢蠢欲動;

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渭水是黃河的支流之一,所以我推斷夸父應該是在兩河交匯點喝水:約是今日陝西省的風陵渡口位((對!沒錯,就是射鵰英雄傳郭襄落跑的那個風陵渡口)。而山海經提到的這個大澤,考證約在今天的雁門山以北附近,而從風陵渡口到雁門山北方的直線距離約114.28 km。

夸父一分鐘可以跑:465.17 m∕sec ×60 = 27910.2m∕min ( 27.91km∕min )

相除可得

114.28÷27.91 = 4.094min≒4min

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代表夸父雖然那時喝了黃河、渭水的水,用盡全力奔向北找水,還是堅持不了最後的4分鐘….

到底夸父是怎麼死的呢?讓我這個一日法醫來剖析一下:

臨床醫學指出:強度過大與過量的運動,肌肉會嚴重受損,肌肉中的肌球蛋白會滲漏出來溶入血液中,進入血液中並隨後出現在尿中(呈深褐色)。當肌球蛋白量超級多時,會形成結晶阻塞腎小管,進展成急性腎衰竭!也就是傳說中的「橫紋肌溶解」!

通常在治療上必須給予大量的液體!液體!液體!

現場看來,即便夸父補充了好多好多的水,水分最終來不及進入身體、滲透入細胞。

所以,我判斷夸父的死因是橫紋肌溶解所導致的急性休克。

夸父死了後,手中的木杖化成了一片森林,軀體變成一座大山(應該是小山丘而已啦)。

夸父你人真好,屍身腐敗沒入地底,千、億年過去,還化作煤、石油、天然氣等石化燃料造福蒼生。我不禁開始思索,如果夸父沒有天真地逐日的話,能夠幫人類做什麼事呢?

一般男性平均手掌長寬為18.9×8.4 cm,也就是說,夸父的手掌約:

(18.9×44.54)×(8.4×44.54) = 8.42 m×3.74m≒31.5㎡

根據交通部車輛規格規定:

大客車長度不得超過12.2m,寬度不得超過2.5m

12.2×2.5=30.5㎡

夸父的手掌面積約等於一台公車頂面積那麼大,想像一台重型機具有夸父的手那麼大的鏟斗與力量,鑿井、清淤、救災、建設、運送、幫忙都更,效率應該hen不錯!

還有還有…

一般男性平均每天平均拉出200克的大便,代表夸父會拉出:

200×44.54 = 8908克∕每天 =8.9公斤∕每天,

而一年的話就有:

8.9×365 = 3248.5公斤∕每年 = 3.249噸∕每年,

換算可以利用的重量:

3.249噸×40% = 1.3噸(糞便的利用率約40%)

夸父的排遺可發酵出沼氣::

1.3噸×25立方公尺 = 32.5立方公尺(每噸大便可以生產25立方公尺的沼氣)

夸父的排遺發酵成的沼氣可發:

32.5m3×1.5 = 48.75kWh(每立方公尺的沼氣可以發1.5kWh的電)

而台灣每天每戶的用電量為13.8度,所以夸父一年大的便,夠台灣一家人用

48.75÷13.8 = 3.53

三天半…

嘿,別喪氣!夸父屬於一個巨人族,想像全族使盡全力、不辱使命的完成發電大業,這有始有終的精神,茶餘飯後之餘,夸父的故事還是令人敬佩的……(笑)

更多2019數感盃青少年寫作競賽內容,歡迎參考 2019數感盃特輯、數感實驗室官網粉絲頁喔。

文章難易度
數感實驗室_96
60 篇文章 ・ 40 位粉絲
數感實驗室的宗旨是讓社會大眾「看見數學」。 數感實驗室於 2016 年 4 月成立 Facebook 粉絲頁,迄今超過 44,000 位粉絲追蹤。每天發布一則數學文章,內容包括介紹數學新知、生活中的數學應用、或是數學和文學、藝術等跨領域結合的議題。 詳見網站:http://numeracy.club/ 粉絲專頁:https://www.facebook.com/pg/numeracylab/

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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