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突然出現說你好?尼歐懷茲彗星觀測攻略

EASY天文地科小站_96
・2020/07/21 ・2398字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 509 ・六年級

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六月的日環食才結束沒多久,沒想到七月的天空又出現了十分難得的驚喜,這次是一顆頗亮的彗星:尼歐懷茲彗星(NEOWISE)。這顆彗星有哪些特別之處?又要如何才能看到他呢?就讓我們一起一探究竟吧!

NEOWISE彗星。圖/WIKIPEDIA

尼歐懷茲彗星:從乏人問津到世界矚目

今年三月,NASA 負責巡天觀測小天體的廣域紅外線巡天探測衛星(英文縮寫:NEOWISE)找到了一顆彗星,而這顆彗星也就以「尼歐懷茲」(NEOWISE) 命名。不過這顆彗星剛被發現時沒有受到太多的關注,一方面 NEOWISE 衛星本來就是在尋找彗星、小行星這類小天體的任務,發現新彗星並不是什麼大新聞,另一方面今年稍早大家對彗星的關注,也比較多放在當時最亮的阿特拉斯 (ATLAS) 彗星上。

然而原本備受期待的阿特拉斯彗星,在四月初意外崩解成許多小碎片就隨之變暗了,反倒是一直很邊緣,沒什麼人關注的尼歐懷茲彗星在七月三號順利通過近日點後逐漸變亮,沒幾天後它的視星等來到 1 等左右,一舉成為北半球自 1997 年海爾波普彗星後最亮的彗星!這也代表它成了目前為止「北半球 21 世紀最亮的彗星」,因此也有許多媒體更紛紛為他冠上了「世紀大彗星」之類的響亮稱號

雖然許多報導的形容有些誇大吹捧,不過對北半球的天文迷而言,的確已經等了好久都沒遇到大彗星了,因此尼歐懷茲彗星還是引起不小的轟動與熱潮!

海爾波普彗星。圖/WIKIPEDIA

在台灣要怎麼觀測到尼歐懷茲彗星呢?

七月上旬要在台灣觀察這顆彗星其實還蠻辛苦的,因為它大約凌晨四點才從地平線升起,然而緊追在後的是越來越亮的曙光,大概四點半左右天色就已經太亮,不容易觀察與拍攝了。筆者自己在那段時間追彗星的感想大概就是:每天都在跟時間和太陽賽跑,夾縫中求生存。

而七月下旬還有最後觀察拍攝尼歐懷茲彗星的機會喔,還想看的千萬別錯過了!不過這裡有一個好消息和一個壞消息,好消息是:由於彗星運行的位置,接下來彗星在日落後就可以觀察了,要看彗星不必再凌晨四點起床啦!而壞消息是:彗星因為逐漸遠離太陽,預期亮度會一天比一天暗,按照預報大約七月底至八月初,可能就沒辦法再用肉眼看到了,因此要看就要趕快囉!

七月下旬的尼歐懷茲彗星每天會在日落後出現在西北方低空,而每天同一時間的仰角會一天比一天高。要如何快速找到彗星呢,給大家一個約略的參考,7/18~7/25 的 19:30 左右,可以利用指北針輔助往方位角 315 度,仰角 15~25 度(伸直手臂所看到一個拳頭大約是 10 度)的地方觀察或拍攝。

目前 (7/17) 這顆彗星的亮度大約是 3 等,已經不如七月初亮但仍然可以觀察到,建議大家往光害少,西北方視野開闊的的地方,如果能搭配雙筒望遠鏡或利用相機拍攝會更容易抓到彗星的蹤影。

而根據筆者在 7/19 的觀察,直接用相機對那片天空大約曝光三秒就能找到明顯有彗尾的彗星,是最容易找到彗星的方式。而用肉眼或雙筒看,則看起來像是稍微模糊的星星,如果在城市中挑戰性會比較高一些。

彗星的亮度怎知道呀?彗星亮度預報準確嗎?

前面提到尼歐懷茲的亮度將越來越暗,但到底如何預估一顆彗星的亮度呢?讓我們就先從影響彗星亮度的幾個因素談起吧。

當彗星接近太陽時,由於彗核逐漸被加熱,加上太陽風帶電粒子的吹拂,彗星內許多物質會昇華、噴發,形成環繞彗核周圍的「彗髮」與拖曳呈長條狀的「彗尾」,彗星噴發的塵埃與氣體越多,光度就會越亮,而彗星的彗髮與彗尾的發展,也就是影響彗星亮度最重要的因素。

彗星構造。圖/ WIKIPEDIA

另一方面,彗核的大小對於一顆彗星能多亮也相當有影響力,畢竟如果彗核本身就很小,也不太可能噴發出太多氣體和塵埃。而本文前面所提到著名的海爾波普彗星,就擁有目前已知最大的彗核喔!

最後,和所有天體一樣,相同光度的東西離我們越遠,它看起來就會越暗,因此彗星離地球多遠當然也是一個決定所見彗星有多亮的因素。然而除了這些之外,還有更多不確定因素也影響著彗星的亮度,比如彗核的崩解或是彗星本身的組成等等。

然而當我們發現一顆彗星,要怎麼知道它的彗核有多大,又會噴發多少氣體塵埃,長出多大的彗髮,多長的彗尾呢?答案是,這些我們全都不知道⋯⋯!因此天文學家初步也只能藉由觀測彗星的目前亮度,搭配彗星軌道的計算,透過公式預期彗星未來的亮度發展,所以估出來的亮度預報其實不可能非常精確。不過大部分的情況下,彗星預報仍是具有參考價值的,而亮度預報也會隨著實際的觀測情況不斷地修正。

不過就如前面所說的種種不確定因素影響,彗星「脫稿演出」也時有所聞。

像是 2013 年曾有一顆艾桑 (ISON) 彗星亮度預報來到驚人的 -14 等,這可比滿月還亮。若預報成真,這顆彗星將連白天都可以看到!然而當彗星逐漸接近太陽,它的亮度卻遠遠不如預期,最大視星等只有六等左右,足足比原本預期的暗了一億倍⋯⋯另外還有一個例子是 2007 年,編號 17P 的霍姆斯彗星,它則是在完全沒有預期的情況下,因為彗髮突然的膨脹,數十小時內亮度變亮五十萬倍呢!

由於彗星不穩定又難以預測的特性,明亮的彗星總是能帶來許多驚奇與轟動,所以別猶豫了,趁尼歐懷茲彗星離開前趕快去看看,並為它留下記錄吧!

註解

  • 2007 年有一顆 C/2006 P1 (McNaught) 亮度是 21 世紀最亮的彗星,觀測到最大亮度比今年 NEOWISE 彗星目前觀測到的亮了大概 400 倍!但主要只有南半球能看到完整的彗星,也因此筆者才覺得其實 NEOWISE 距離「世紀大彗星」這樣的稱號似乎還有點遠。

參考資料

  1. COBS-Comet Observation Database
  2. Daniel W E Green, Brian G Marsden, Charles S Morris (2001). Brightness Predictions for Comets. Astronomy & Geophysics, 42(1), 1.11–1.12.
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EASY天文地科小站_96
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EASY 是由一群熱愛地科的學生於 2017 年創立的團隊,目前主要由研究生與大學生組成。我們透過創作圖文專欄、文章以及舉辦實體活動,分享天文、太空與地球科學的大小事

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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【2022 年搞笑諾貝爾工程學獎】旋鈕大小與手指數之間的完美關係:轉動音量鈕需要用到幾根手指?
linjunJR_96
・2022/09/29 ・1644字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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旋鈕多大才好轉?誰知道啊!

有些問題是生活中不斷遇到,卻從來不會加以思索的。像是當你在開車時調整車上的冷氣溫度,還有聽音樂時調整藍芽音響的音量與音色。此時,指尖所操控的旋鈕該做多大,才是最好轉的呢?

「誰知道啊!」你心裡這麼想。

這種日常體驗的問題看似微不足道,但其實就是產品設計和工業設計這類領域最關注的焦點,甚至能幫你贏得搞笑諾貝爾獎!

本年度的搞笑諾貝爾獎頒獎典禮在線上舉辦,表揚世界各地的研究者如何用專業能力探討奇妙的問題。今天要介紹的工程學獎,頒給了日本千葉工業大學的松崎元教授,以及他扎實的研究論文《如何用手指操控柱狀旋鈕》。透過實驗室中的實際測量,松崎教授紀錄了人們使用各種大小的旋鈕時,如何下意識地將不同手指放在不同位置來操作。

圖/Pexels

當我們看見一顆旋鈕,我們會透過目測其大小,來決定該用怎麼樣的手勢轉它。如果是直徑一公分左右的小旋鈕,我們會選擇只用拇指和食指來操作,更多的手指只會徒增不便;但如果是快十公分的大旋鈕,就需要動用四五根手指。這個決定不單純只是個人偏好,而是跟人類手掌和手指的構造有關聯。只有某種握法才是最舒服方便的。

此外,通常看到旋鈕就直接給它轉下去了,不會在旋鈕上面嘗試並修正來達成「最佳觸感」。也就是說,這個決策過程從小多次練習後,已經完全變成下意識的過程,只能透過實際測試結果來描繪。

下意識的選擇,只有做實驗才知道

在實驗室中,松崎教授的透明桌面上平放一個白色的圓形旋鈕,並請 32 名受試者順時針旋轉這個旋鈕,並從桌面下的攝影機捕捉人們手指的位置。旋鈕的直徑從七毫米到十三公分,總共 45 種。結果顯示,當旋鈕越大,動用的手指數量越多(一如預期)。只要旋鈕直徑超過五公分,大多數受試者便會開始使用五根手指。

根據所有受試者的統計結果,松崎教授整理出了上方這個十分優雅的圖表。標靶一般的同心圓代表各種大小的旋鈕。圖下半的粗黑直線是基準線,所有測試結果的拇指位置統一對齊這條線,以利進行比較。上方的四條曲線,由左到右分別是食指到小指的位置,虛線則是統計標準差(當然,實際上的實驗結果應該是一個一個離散的點,這裡簡單地用二次曲線進行擬合,比較好看)。

圖/參考資料 3

這張圖總結了不同旋鈕大小的情況下,人們手指位置如何變化。有趣的是,隨著旋鈕變大,四根手指的位置並非簡單地輻射向外,而是呈現螺旋狀。猜測是跟手掌張開並旋轉的方式有關。這種細微的趨勢不做實驗還真猜不到。

不是為了搞笑,每份研究都超認真

這份研究其實在 1999 年就已經發表,時隔二十多年獲得搞笑諾貝爾獎。儘管中文翻譯是「搞笑」諾貝爾獎,但是包括松崎教授在內的所有獲獎者,可是從來沒有要搞笑,而是以非常專業的態度在做他們的工作,這些研究成果也都發表在正式的期刊。自 1999 年的旋鈕研究之後,松崎教授又相繼研究了提袋握把和雨傘握把,可說是精通抓握之道的男人。

雖然得到搞笑諾貝爾獎,但研究內容都是超認真。 圖/GIPHY

松崎教授表示,他很樂見這個獎項讓更多人開始關注設計工程的領域。這門學問專注於探索人與物品之間的關係,並藉此創造最舒適的使用體驗,打造出實用的工業產品。

更多有趣的研究,請到【2022 搞笑諾貝爾獎】

參考資料

  1. Japanese professor wins Ig Nobel prize for study on knob turning
  2. Japanese researchers win Ig Nobel for research on knob turning
  3. 松崎元, 大内一雄, 上原勝, 上野義雪, & 井村五郎. (1999). 円柱形つまみの回転操作における指の使用状況について. デザイン学研究, 45(5), 69-76.
linjunJR_96
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清大理工男。不喜歡算數學。喜歡電影、龐克、和翻譯小說。不知道該把科普當興趣還是專長,但總之先做再說。

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燕麥奶為什麼這麼好喝?如牛奶般微甜、絲滑的口感是怎麼來的?——解析燕麥奶的加工原理
Evelyn 食品技師_96
・2022/09/25 ・3649字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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你喝過燕麥奶了嗎?相信很多人第一時間都會想到 Oatly,它原先流行於歐美咖啡界,後來因全球興起植物性飲食,加上具有健康、永續等訴求,使得燕麥奶的風潮也迅速吹進臺灣來。

燕麥奶背後代表的健康與永續等訴求,讓風潮在這幾年間快速傳開。 圖/GIPHY

現在知名連鎖咖啡店星巴克與 Cama 的燕麥奶拿鐵皆使用 Oatly 製作;路易莎與 85 度 c 則採用愛之味研發的咖啡師燕麥奶;後來連鎖超商的現煮咖啡也紛紛跟進,如今「燕麥奶拿鐵」已成為咖啡廳菜單上必喝的飲品之一。

但是你有沒有想過,充滿膳食纖維的燕麥,做成飲料感覺應該是口感稠厚,並且有顆粒和渣渣感,然而這個新型態的植物飲品燕麥奶,喝起來卻有如牛奶一般,具有微甜、絲滑的口感,到底是如何辦到的呢?

燕麥有多營養?內含 β-葡聚醣幫助保健

那麼就先從「燕麥」這個原料開始談起。

燕麥(Avena sativa L.),因其果實外穎先端芒尖分叉如燕尾狀而得名,為溫帶地區一年生的作物[1]

燕麥果實外穎先端芒尖分叉如燕尾狀。圖 / 參考資料 1

燕麥穀粒結構一般可簡單分成胚芽(germ)、胚乳(endosperm)及麩皮(bran)三個部分,胚乳主要成分是碳水化合物與蛋白質,也是製造成燕麥奶最主要的來源;纖維主要存在於麩皮;而礦物質及維生素多存在於胚芽及麩皮中[2]

燕麥營養價值高,為蛋白質和膳食纖維的良好來源,其蛋白質含量約為 15-20%,燕麥球蛋白(avenalin)是最主要的蛋白質(約佔 70-80%),在穀類中被視為優良蛋白質的來源之一[3]

而 β-葡聚醣( β-glucan)是燕麥最具保健功效的水溶性膳食纖維,在遇水後會膨脹,形成人體無法吸收的膠狀體。故可延緩食物消化吸收的速度,延長飽足感,也具有降低血液中的低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein-cholesterol ; LDL-C)與血糖含量等益處[4]

燕麥穀粒結構。 圖 / 參考資料 3

改善燕麥糊化後變稠的關鍵——酵素水解

燕麥的主要由澱粉組成,具有高溶脹(high-swelling)的特性,在加熱過程中會快速吸水膨潤,於攝氏 44.7-73.7 度間(糊化溫度)糊化產生高黏稠性米白色漿體,甚至可達到如凝膠狀態的稠度[2]

這樣不但限制燕麥的添加比例,也增加製造過程中的操作與清洗難度。為了讓它保持流動性,有一道「酵素水解」的程序(酵素又稱為酶),可將澱粉分解成小分子以提升流動性,在加工過程中就能夠順利流動[2]

延伸閱讀:烘焙系動畫利用米做麵包——淺談米的科學與應用

而燕麥因澱粉含量高,需使用澱粉酶(amylase)進行水解,一般廣泛應用於澱粉水解的酵素有兩種,為 α-澱粉酶與 β-澱粉酶。

α-澱粉酶(α-amylase)是一種內切型葡萄糖苷酶,可任意切斷 α-1,4 糖苷鍵(glycosidic bond),生成大小不一的分子,包括直鏈和支鏈寡糖、麥芽糖、葡萄糖及糊精等產物,因反應完後產物黏度會急劇下降,故又稱「澱粉液化酶」。

β-澱粉酶(β-amylase為外切型葡萄糖苷酶,從澱粉的非還原端逐次以一分子麥芽糖為單位,切斷 α-1,4 糖苷鍵,產物為麥芽糖、少量糊精或葡萄糖,因此又稱「澱粉糖化酶」[5]

另外有研究指出,燕麥在水解過程中若單一使用 α-澱粉酶或 β-澱粉酶,無法使燕麥水解液兼具黏度降低與產生麥芽糖的優點,兩者混合使用的效果最佳[2]

微甜又絲滑的燕麥奶是怎麼來的?

既然澱粉酶是製造燕麥奶的關鍵,那到底是如何加工的?

首先,將燕麥加水浸泡軟化,研磨成燕麥漿,接著升溫至澱粉酶適合的作用溫度,加入澱粉酶進行水解。燕麥漿會從濃稠狀逐漸轉變為流動狀,並產生許多麥芽糖或少量葡萄糖等,甜度也會因此而提高。

水解結束後,將燕麥漿加熱至攝氏 90 度以上使澱粉酶失去活性(即蛋白質變性),然後進行過濾,去除無法水解的纖維和殘渣,獲得澄清的米白色液體,為燕麥水解液[2]

再將燕麥水解液與水、植物油、食鹽、磷酸鹽類或是其他營養成分混合,例如:可添加碳酸鈣,彌補燕麥奶缺乏鈣質的缺點;添加膠體以提升飲品穩定性;或是添加香料來增添風味。

將上述原料混合後進行均質(homogenization)[注 1],形成質地穩定的飲品,這樣就完成微甜(來自麥芽糖或葡萄糖等)又絲滑(來自植物油)的燕麥奶,即可進行殺菌、包裝來販售囉!

如此一來,我們熟悉的好喝燕麥奶就完成了。 圖/envato.elements

β-葡聚醣不見後,燕麥奶又為什麼能打成奶泡?

然而這樣的加工方式有個遺憾的缺點,那就是在後段進行過濾去除殘渣時,容易造成 β-葡聚醣損失。

因 β-葡聚醣大部分存在於大粒徑的殘渣中(麩皮),這些殘渣多為不溶性膳食纖維,故不會被澱粉酶水解[2],所以若想要補充 β-葡聚醣,建議直接沖泡燕麥片來食用會較容易達到保健的效果。

此外,燕麥奶之所以能打成綿密的奶泡,是因為燕麥含有的「蛋白質」具有起泡性。

燕麥奶打入空氣後,蛋白質展開,吸附到氣體與液體之界面處包住氣泡,蛋白質的疏水端隨之移動到氣泡內,親水端則移到氣泡外,與液體相互作用形成液體膜層,氣泡就被這個膜保留住,形成綿密的奶泡。

而起泡性會受到 pH 值、離子強度和糖質種類的影響,一般而言,添加鹼性材料可增加泡沫體積;添加糖質可增加泡沫安定性[5]

故一般市售燕麥奶均會添加磷酸鹽類(鹼性材料);糖質來自燕麥水解液本身的產物,即麥芽糖或葡萄糖等,就不需再額外添加。

燕麥奶本身含有的蛋白質,與添加磷酸鹽類,都可以幫助燕麥奶打出綿密的奶泡。(本圖僅供示範,請勿浪費食物!) 圖/GIPHY

為什麼燕麥奶的成份表沒有標出「酵素」?

不過,仔細看市面上燕麥奶的成份標示,似乎都沒有標出「酵素」或「澱粉酶」等字樣,依《食品添加物使用範圍及限量暨規格標準》,酵素屬於食品添加物[注 2],不是應該要標示出來嗎?

因為法規特別規定,食品添加物若在食品加工製造使用,在終產品完成前,經過中和、去除或以其他方法使其失去活性,對終產品無功能者,得免予標示[注 3]

上述分享了這麼多燕麥奶的小知識,是因為隨著友善環境與健康意識的抬頭,植物基產品已成為現代人的食尚新選擇,而「燕麥奶」便是新型態植物基飲品的最佳代表。

燕麥奶不但能打發出綿密細緻的奶泡,適合搭配咖啡或茶,最近還發展出更多元的料理方式,像是製作成燕麥奶吐司、燕麥奶甜點,甚至還能入菜,做成燉飯或是燕麥奶火鍋等,提供素食者更多友善低負擔的美味餐點[8]

相信未來會有愈來愈多人來一同響應這股蔬食趨勢,甚至成為新的飲食型態。

相信未來會有愈來愈多人喜歡上這股新形態的飲食風潮。  圖/GIPHY

註解

1. 均質(homogenization),利用高壓所產生的剪切力,將大小不一的脂肪球撞碎成大小均一且細小的脂肪球,使脂肪球能均勻散佈在水中,形成穩定且均勻飲品,才不會產生油水分離的現象。

2. 酵素在《食品添加物使用範圍及限量暨規格標準》中,被歸於第 (十七) 其他類別的食品添加物[6]

3. 食品安全衛生管理法施行細則第九條第二項指出,食品添加物若對終產品無功能者,得免標示之[7]

參考資料

1. 莊溪,2000。燕麥。認識植物。

2. 陳愉婷,2020。燕麥應用於植物性飲品之研究開發。食品工業 52:07,49-54。

3. Chu, Y. and Blatner, D. J. 2016. The Whole Grain Picture: Sharing the Science Behind Oats. International Journal of Food Science and Nutrition 1: 6 1-10.

4. Deswal, A., Deora, N. S. and Mishra, H. N. 2013. Optimization of Enzymatic Production Process of Oat Milk Using Response Surface Methodology. Food and Bioprocess Technology 10.1007/s11947-013-1144-2

5. 顏國欽,2020。最新食品化學。臺中市:華格那出版有限公司。

6. 食品藥物管理署,2022。食品添加物使用範圍及限量暨規格標準。衛生福利部。

7. 食品藥物管理署,2017。食品安全衛生管理法施行細則。衛生福利部。
8. 經濟日報 新聞部編輯中心,2021。台灣首發「燕麥奶入菜」 美味復「蔬」計劃正式啟動。聯合報系。

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Evelyn 食品技師_96
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一名食品技師兼研發專員,對食品科學充滿熱忱。有鑒於近年發生許多食安風暴,大眾對於食品安全的關注越來越高,網路上卻充斥著不實資訊或謠言。希望能貢獻微薄之力寫些文章,讓更多人有機會認識食品科學的正確知識!想獲得更多食品營養資訊可追蹤作者的粉絲專頁喔!https://www.facebook.com/profile.php?id=100066016756421