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時區和時差——那些消失的日子,都去了哪裏?│環球科學札記 (3)

張之傑_96
・2020/12/02 ・2266字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 451 ・四年級
  • 文/張之傑

日本位於東九時區,時間比我們早一小時,所以飛機降落東京,第一個動作就是將手錶撥快一小時。

我們 4 月 20 日在橫濱上船,當晚離開橫濱。23 日,《船內新聞》發佈調整時差的消息:「今晚臨睡前,或即將進入深夜 12 點時,請將手錶、時鐘調慢一小時。」這意味著我們進入東八時區了。

世界時區圖。美國中央情報局繪製,2012年頒布。圖:wikipedia

時區的劃分——和地球自轉有關,但各國不一定遵守

由於地球自轉,不同經度的國家,日出、日落的時間不同,這就是時差。在農業社會,世界各地各自訂定自己的時間。十九世紀隨著長途鐵路運輸的發展,有人提議劃分時區。1883 年,美國鐵路部門正式將美國東岸到西岸劃分為五個時區。1884 年召開的華盛頓國際經度會議,通過時區劃分,從此有了時區。

時區怎麼劃分呢?以通過英國格林威治天文台的經線(本初子午線)為零度,向東為東經,向西為西經,東西經於 180 度相遇。劃分時區時,從經線零度向東或向西,每十五度為一個時區,亦即相差一小時。從經線零度到 180 度,跨越十二個時區。我們台灣位於東八區,就是經線零度以東的第八個時區。

本初子午線的位置。圖:Wikipedia

我們搭乘的郵輪 4 月 23 日抵達香港,30 日晨抵達新加坡,根據《船內新聞》,當天日出時間為 6 時 51 分,日出得好晚啊。查看新加坡所在的時區,位於東七區,可是我們並沒調慢一小時啊!5 月 2 日晨,抵達檳城,日出時間為 7 時 06 分,更晚了,依然沒調時間。這是怎麼回事?

原來各國的時間,並不一定遵照時區。舉例來說,中國大陸跨越五個時區,但全國都以北京時間(東八區)為準。新加坡位於東七區,馬來西亞也有一部份位於東七區,卻與北京時間一致。從世界時區圖來看,類似的情形還真不少呢。

缺了一天的報紙——跨過換日線,日子居然會憑空消失?

5 月 2 日夜晚 9 時許離開檳城。5 月 3 日《船內新聞》標頭下有一反白專欄:「時差調整日」,今夜 12 時,將時鐘調慢一小時。早餐時桌上也放著提醒調整時差的標示。這是離開日本後第二次調整時差。由於一路往西,此後不時收到調整時差的通知。6 月 7 日船到紐約(位於西五區)時,已和台北時間(東八區)相差了整整十二個小時。

6 月 19 日,通過巴拿馬運河進入太平洋。27 日抵達復活節島。6 月 7 日抵達大溪地。一再調整時差自不在話下。7 月 10 日,《船內新聞》標頭下有一反白專欄:「因為跨越換日線,明日的日期將變更為 12 日。」11 日平空消失了!

這消失了的一天還有個小插曲。環球之旅 8 月 1 日結束,7 月 31 日整理《船內新聞》,預備返台後釘成一冊,怎麼找都找不到 7 月 11 日的。當我們找遍每一處可能的地方時,才猛然想起來,7 月 11 日因跨越換日線而消失了嘛,哪來的這天的《船內新聞》!

在東經、西經180°附近的國際換日線。圖:Wikipedia

我們從東一路往西,所以跨越國際換日線增加一日。如果從西一路往東呢?跨越國際換日線就會減少一日。世界名著《環遊世界八十天》的最後翻盤,就是因為他們一路往東,跨越換日線時減少了一天。如果您沒看過這部世界名著,就讓我簡單的介紹一下吧。

一路向東,最終完成一場賭注:《環遊世界八十天》

英國有位名叫福克的紳士,家境富有,為某俱樂部會員。福克以兩萬英鎊與俱樂部同仁打賭,可在八十天內環遊世界,於是帶著法籍僕人帕斯巴德踏上征途。主僕二人從倫敦啟程,七天後到達蘇伊士運河,遇到英國刑警費克斯。費克斯認為福克與倫敦的一宗銀行劫案有關,於是緊隨福克主僕,並試圖阻撓他們的行程。

接著他們以十三天時間來到孟買,搭火車前往加爾各達,鐵路中斷了一段,福克買了一頭大象,穿越叢林時救出被迫殉夫的王妃娥妲。福克一行再次搭上火車,到達加爾各達全程耗時五天。從加爾各達啟航,十三天後到達香港。

費克斯見拘捕令遲遲未到,於是在碼頭附近酒館將帕斯巴德灌醉,並讓他吸鴉片,致使帕斯巴德昏睡三小時後,迷迷糊糊地被抬上船,因而未能通知主人船隻提早啟航的事。福克只好雇了艘快艇送他到上海,輾轉到了橫濱,花了他六天時間。

在日本,福克和帕斯巴德重逢,兩人帶著娥妲繼續上路,利用二十二天到達舊金山,再轉乘火車前往紐約。途中遇到野牛群擋路、印地安人搶劫火車,和印地安人槍戰時,帕斯巴德被俘。等到救出帕斯巴德,火車已經開走,只好雇用風帆雪橇,在雪原上又遇到狼群。一共花了七天才到達紐約。

然而從紐約到英國的船已開船,福克毅然搭上一艘開往法國波爾多的船,並強迫船主將船駛向利物浦。渡過英吉利海峽,抵達利物浦,卻被費克斯逮捕,扣押幾個小時後證實無罪開釋。

從利物浦搭火車回到倫敦,發覺已經超過時限,這時帕斯巴德卻發現他們提早一天回到倫敦,因為他們一路往東,越過國際換日線減少了一天。福克娶娥妲為妻,並贏得兩萬英鎊。

《環遊世界80天》插圖,繪英國紳士福克與俱樂部會員打賭,可於 80 天內環球一週。
Alphonse de Neuville 與 Léon Benett 繪,1872 年。圖:wikipedia


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張之傑_96
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張之傑,字百器,出入文理,著述多樣,其中以科普和科學史較為人知。


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你聞過下雨的味道嗎?讓我們一同探究它是怎麼產生的吧!

椀濘_96
・2022/05/04 ・3083字 ・閱讀時間約 6 分鐘

夏日雨季來臨,下雨前及正在下雨時,總能聞到一股特殊的氣味,濕濕的又有點清新,但大多時候卻不太喜歡,聞起來反而像霉味,甚至臭臭的,而我們總說那是「雨味」。

你是否也曾好奇過,這個形容不出、抽象的「下雨的味道」,究竟是怎麼產生的呢?

夏日雨季來臨總能聞到一股特殊的氣味,我們總說那是「雨味」。圖/Pixabay

最美的的英文單字 —— Petrichor 的由來

在經過漫長的乾旱季後,雨水落在乾燥土壤上時,混雜新鮮泥土與青草的氣味,這股聞起來令人愉悅舒爽的初雨清香,就叫 —— Petrichor。

撇除這樣優美浪漫的文學意涵,Petrichor 本身是個術語,專指下雨的氣味。

Petrichor 一詞首次出現在 1964 年的《自然》(Nature)期刊中,由兩位澳洲的 CSIRO(聯邦科學與工業研究組織)研究人員 Isabel Joy Bear 和 Richard G. Thomas 所創造。

該單字是由兩個希臘字「petra」以及「ichor」所組成;其中 petra 為岩石、石頭,而 ichor 則為希臘神話中神的血液。(聽起來就超厲害的!)

「岩石的血液」實際上是被大地吸收的植物油脂

而在該篇論文中,Bear 與 Thomas 揭露了令世人好奇許久「雨味」的來歷。顧名思義,Petrichor 一詞表明了此氣味來自於岩石內的液體,源自於兩人在實驗中證實,這個味道就是植物在乾旱期間分泌出的油,隨後這些油則被泥土、岩石吸收了。在乾旱時,油脂與泥土、岩石表面的其他化學物質相互發生作用,等到雨季來臨時,多種組合物的氣味被釋放出來。

只要是泥土、岩石、石頭等,這些地面上物質的縫隙都有機會吸收植物所分泌的油,在下雨時也就有可能散發出此味道。中文則將 Petrichor 譯為「潮土油」。

然而礙於當時技術尚未發展成熟,兩人尚未分解出該植物油脂的組成成分。

只要是泥土、岩石、石頭等,這些地面上物質的縫隙都有機會吸收植物所分泌的油,在下雨時也就有可能散發出此味道。圖/Pixabay

隔年(1965 年)Bear 與 Thomas 在《自然》上發表了另一篇關於 Petrichor 與植物生長的論文。

在長期處於乾旱或沙漠條件的地區迎來降雨時,植物種子萌發的反應會較迅速。因此兩人以此觀點帶入假設:該氣候條件普遍有利於 Petrichor 的累積,並從黏土(有黏性的泥土,內含多種礦物與金屬元素)和其他矽酸鹽礦物中釋放,兩者作為土壤的成分,似乎有可能伴隨著 Petrichor 內的一些物質,其可能對種子萌芽產生有利的影響。

然而,根據兩人實驗觀察,發現並非如此。

根據實驗結果所示,從礦物中提煉出的 Petrichor 顯著延遲了水芹、芥菜等種子的發芽和生長。此外,發現播種在濕潤後、原先為暴露在溫暖乾燥大氣條件下之材料的種子,與播種在未暴露或使用前已先經蒸氣蒸餾和烘乾之材料上的種子相比,發芽需要更長的時間、生長的速度更慢。

雨的味道其實細菌也有出一份力

在 Petrichor 一詞還未出現時,當時人們把下雨的味道形容為「泥質的氣味」( argillaceous odour) ,以表達下雨時所散發出的味道是來自土壤。

泥土中除了植物分泌的油外,還有細菌,也為「雨味」做了貢獻。

在土壤中的放線菌(Actinomyces)和鏈黴菌(Streptomyces),他們的代謝副產物——二甲基-9-烷醇(Dimethyl-9-decalol),該化學物質存在於孢子表層,並帶有泥土氣味,稱為土霉味(geosmin)或土臭素。那麼我們又是怎麼聞到土霉味的呢?

放線菌在長時間的乾旱時,代謝活動的速度會較慢;而在乾燥的環境下,細菌則製造孢子以利生存。當下雨前空氣轉為潮濕,泥土也變得濕潤,這能讓放線菌的代謝活動加速,因此也產生更多土霉味;等到下雨的時候,孢子因雨滴彈到空氣中,潮濕的空氣攜帶孢子飄散,便使我們聞到了土霉味。

孢子落在潮濕的土中則會變成菌絲的形態,土壤乾燥後又形成孢子,下雨時又再一次發生上述的過程,如此循環。

2010 年,麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology , MIT)研究雨滴對土壤的影響時,也進一步分析出了 Petrichor 的產生機制 。實驗觀察後發現,當雨水落在土壤時會釋放被困在液體中的氣體——氣溶膠(aerosols)粒子,而這些粒子會與前面提及泥土中的放線菌等細菌、植物分泌的油相互作用,在雨滴衝擊下,進而迸發出我們所聞到的下雨的味道。

閃電分解氧氣形成臭氧也是其中一個味道來源

還有臭氧,也是影響下雨時空氣氣味的因素之一。

閃電的高能量會將大氣中氧氣(O2)分解成獨立的氧原子(O),其中一些重組為一氧化氮,接著又與其他大氣中的化學物質發生反應,有時會產生由三個氧原子組成的分子——臭氧(O3)。因雷暴[1]的下沉氣流將臭氧從高處帶到接近地面的高度,使我們能聞到淡淡的、像是漂白水的臭氧氣味(也有人形容像青草味),預告著大雨來襲。

除此之外,弱酸性雨水和地面物質發生反應、雨後植物揮發的精油等,與雨滴、空氣相互作用後,都是產生氣味的來源。

閃電也是影響下雨時空氣氣味的因素之一。圖/Pexels

雨的味道可能暗示著某些訊息嗎?

這些被天氣攪動所產生的氣味,都可能傳遞著某些訊息。

有微生物學家認為,土霉味可能可以幫助駱駝找到通往沙漠綠洲的路,而駱駝則作為放線菌孢子的載體,幫助其散播。

至於人類,昆士蘭大學的人類學家對澳洲西部沙漠中原住民的文化做了調查研究。在當地,夏季之前來的第一場雨相當重要,濕潤的空氣混合了潮濕的樹葉油脂、尤加利樹、動物糞便和灰塵的氣味,而雨水能為袋鼠、鴯鶓[2]等動物解渴,沙漠也增添了幾分綠意。對他們而言,雨的氣味與綠意、生機有關,被認為是保護和清潔,也將世人與祖先聯繫著;學者將此稱之為「文化聯覺」(cultural synesthesia)。

在心理學上對於人類對下雨味道的喜好也做了解釋。心理學家觀察到,儘管人類似乎對這些氣味沒有天生的反應,但我們確實會將之與自身的經歷聯繫起來。大雨可能帶來了潮濕、發霉的回憶,便不太喜愛雨味;對另一部份的人而言是淨化和提神的,從炎熱的天氣中解脫,大地也因雨水洗滌而有了生機、煥然一新。

在心理學上對於人類對下雨味道的喜好也做了解釋。圖/Pexels

下雨時的味道不單單只由一個事件構成,它很複雜、很多元,每個單獨氣味的背後都有著一套機制,說起來,不單單只有生物學,還搭配著物理學、化學、心理學等,在多方交織下而有了豐富的解釋和體驗。

待下次下雨時,你就可以和身旁的人問起:「你知道下雨的時候為什麼會有味道嗎?」

註解

註 1:雷暴指一種產生閃電及雷聲的天氣現象,通常伴隨著滂沱大雨。
註 2:鴯鶓(Dromaius novaehollandiae),別名為澳洲鴕鳥;是現存世上第二大的鳥類。僅分布於澳洲,為國徽上的動物之一。from wikipedia

參考資料

  1. 潮味、土味、青草味 有沒有聞到下雨的味道?——科學月刊
  2. Nature of Argillaceous Odour
  3. Petrichor and Plant Growth
  4. Aerosol generation by raindrop impact on soil
  5. Why you can smell rain
  6. Storm Scents: It’s True, You Can Smell Oncoming Summer Rain
  7. Why Does Rain Smell Good?
  8. 為什麼下過雨之後,地上會有個怪味?

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椀濘_96
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喜歡探索浪漫的事物; 比如宇宙、生命、文字, 還有你。(嘿嘿 _ 每天都過著甜甜的小日子♡(*’ー’*)