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史匹哲太空望遠鏡發現可能比地球小的系外行星

臺北天文館_96
・2012/07/26 ・1174字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 525 ・七年級

美國中佛羅里達大學(University of Central Florida)Kevin Stevenson等人透過史匹哲太空望遠鏡(Spitzer Space Telescope)的觀測資料,偵測到一顆體積可能僅約地球2/3大的系外行星(exoplanet)。這顆系外行星候選者編號為UCF-1.01,距離地球約33光年,若經證實確實為系外行星,那麼這將是比地球小的系外行星中最接近太陽系的。

系外行星指的是太陽系以外、環繞其他恆星公轉的行星。迄今已知的系外行星中,僅有少數小於地球。史匹哲太空望遠鏡透過凌日法(transit)研究過數個已知的系外行星,不過UCF-1.01卻是這架太空望遠鏡首度自行發現的系外行星;這項發現讓史匹哲太空望遠鏡的觀測角色更近一層,未來將可協助發現可能適合居住的地球級行星。

UCF-1.01的發現其實在是個意外。Stevenson等人原本利用史匹哲太空望遠鏡正在研究海王星級的系外行星GJ 436b,這顆已知的系外行星環繞GJ 436這顆紅矮星公轉。從史匹哲觀測資料,Stevenson等人注意到這顆恆星在紅外波段的星光略微下降,但這個星光亮度下降的現象並非是GJ 436b造成的。他們重新檢視之前的GJ 436觀測資料,發現這種亮度些微下降的現象是週期性的,顯示GJ 436應該擁有GJ 436b以外的另一顆行星。

這項利用凌日法尋找系外行星的技術,用得最徹底的就是克卜勒太空望遠鏡(Kepler space telescop)。凌日法的優勢就是可在系外行星行經恆星前方、造成星光亮度下降的過程與時間點來估算這顆系外行星的大小和與母星的距離等基本特性。在UCF-1.01案例中,它的大小直徑約8,400公里,相當於地球直徑(約12800公里)的三分之二;UCF-1.01公轉軌道離GJ 436很近,大約僅有地月距離的7倍(地球到月球平均距離約為384400公里),繞GJ 436公轉一周僅需1.4地球日,這麼靠近母恆星的後果,使得UCF-1.01的表面溫度接近攝氏600度。

如果這個被幾乎烤焦的系外行星曾經一度擁有大氣層,也早就被蒸發殆盡了。所以,這顆系外行星現在的模樣,應該類似水星,是個佈滿坑洞、早已沒了地質活動的死寂星球。甚至,如此高溫烤灼之下,這顆行星的表面已經呈現融化狀態,換言之,整個行星表面覆滿了熾熱的岩漿。

除了UCF-1.01之外,Stevenson等人還懷疑GJ 436可能有第三顆行星,UCF-1.02;這些科學家估計GJ 436這兩顆新發現的系外行星,質量僅約地球的三分之一而已。史匹哲可能已經各自觀測到這兩顆系外行星好幾次,但是即使最靈敏的儀器都還是無法測量它們的精確質量。要證實它們確實為系外行星,確認質量這點很重要,如果沒有確認它們的質量,則僅能稱為「系外行星候選者」。

克卜勒太空望遠鏡已經發現約1,800顆恆星確定有或可能有行星系統,不過僅確定其中3顆系外行星比地球小,而在這3顆中則僅有一顆比UCF-1.01和UCF-1.02小,相當於火星大小(直徑約為地球的57%)。因此,史匹哲的這項發現,顯示史匹哲用以發現火星大小的系外行星不是問題。雖然史匹哲已在太空中工作9年之久,卻仍能開發新而重要的研究領域,相當難得。

資料來源:Spitzer Finds Possible Exoplanet Smaller Than Earth[2012.07.18]

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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臺灣也有摩西分海?——澎湖奎壁山的秘密
Mia_96
・2021/01/26 ・3248字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 558 ・八年級

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相信許多人小時候都聽過摩西分海的故事,在《出埃及記》中記載到,當摩西率領大批的猶太人準備逃離埃及時,面對前方紅海的阻隔、後方法老王的追兵而進退不得。

正當摩西與猶太人感到絕望時,上天指示摩西一條逃出生天的路,摩西將其拐杖指向紅海的瞬間,紅海一分為二,海水退到兩側,露出一條道路讓摩西與猶太人前行,當摩西眾人順利橫跨紅海後,海水立刻恢復原狀,將在後方追趕的法老王追兵淹沒於茫茫大海中。

雖然我們難以去斷定摩西分海的真相,但可以知道的是,在臺灣的澎湖,竟然也出了如同摩西分海的情境——就在澎湖奎壁山的沙灘與赤嶼島之間!

礫石步道連接著兩邊奎壁山與赤嶼島,當大海被一分為二時,遊客便能踏上神奇的分海道路,前往幾分鐘前還在海的另一側陸地。

究竟什麼時候這條神奇的分海道路會出現呢?以下就讓我們來一探究竟!

摩西分海的秘密,其實你早就知道了!

形成臺版摩西分海的秘密,就是大家在國高中地球科學課一定會聽過的「潮汐現象」!潮汐作用指的為海水進行週期性的升降運動。

其實,造成奎壁山沙灘與赤嶼島會偶爾露出礫石道路的最主要原因,就是當海水逐漸退潮至乾潮時,水面最低,因而露出中間較高的地面,此時,奎壁山沙灘與赤嶼島中間便會露出道路,而當海水逐漸漲潮升起至滿潮時,淹過多數的地面便會形成平常我們所看到的海洋。

然而,為何海面會有週期性的升降運動呢?

關於潮汐現象,大家最常聽聞的成因就是——引潮力,而引潮力與萬有引力、向心力息息相關,我們可以將引潮力寫成一個簡單的公式:

引潮力= 萬有引力 — 向心力

讓我們來依序破解向心力、萬有引力!

一開始我們必須先釐清,地球與月球之間的「向心力」。

雖然口語中我們時常以「月球繞著地球公轉」來描述月球公轉的現象,但其實更為準確的說法是:「月球繞著地月共同質心進行公轉」註1

地、月繞著共同質心旋轉。原圖/Wikimedia common

舉一個簡單的例子,常見的電影情節中,時常會有男主角拉著女主角的手轉起圈圈,想像一下,當今天男主角是個體型壯碩的帥哥,女主角是位小鳥依人的美女,這個圈圈誰會轉的比較大?一定是女主角嘛!但此刻問題來了,男主角是完全沒有在移動嗎?還是只是移動的不如女主角明顯呢?

相信各位的腦中已經有了答案,男女主角同時都在旋轉,只是旋轉的大小不同,同時也代表著,這是旋轉的質心應該是位在男女主角之間,可能比較靠近男主角,但一定不會在男主角身體的正中心吧!

地球和月亮就像是浪漫電影裡的男女主角(但是地球的體重多了很多很多)。圖/giphy

其實在這個舉例中,男主角就是地球,女主角就是月亮,所以月球也並非繞著地心進行公轉,而是繞著地月共同質心進行公轉,但因為地球的質量遠大於月球,所以地月共同質心的位置位於地球內部,且為靠近地表之處。

回到向心力的概念,當月亮與地球對著共同質心公轉時,所需的向心力都指向了共同質心,因此地球上任一點的向心力都指向了共同質心。(可以參考上方「地、月繞著共同質心旋轉」的圖。)

在影響引潮力的第二個原因「地心引力」中,離月球越近的地點,其受到月球的萬有引力越大,離月球越遠的地點,其受到月球的萬有引力越小。

當萬有引力扣除向心力過後,就形成了我們所知的引潮力。

為什麼我的水杯不會漲潮?

但聽到這裡,大家或許會產生一個疑問:

既然引潮力可以把海水整個拉起來,那為什麼世界上其他的水體、物體並不會每天「漲潮」、「抬升」兩次呢?

在引潮力的解說中,我們很容易誤以為是引潮力將地、月連線的海水「抬升」,產生漲潮,然而這些中學課本學過的潮汐成因,只是「簡化」的說法。

黑色箭頭為將地心引力扣除向心力後,地球呈現的引潮力(黑)分布,而引潮力可以分為切線(綠)與向心(紅)分量。原圖/Wikimedia common

上圖就是地球引潮力的分布圖,我們可以將黑色引潮力再分為兩個分量,分別是綠色的切線分量、紅色的向心分量,而A、B、C、D僅有向心方向的引潮力。

倘若你想像海水是被引潮力抬升、下降,那可就不太正確了!事實上,向心引潮力的作用很小、很小、很小,僅僅是地球重力的一千萬分之一,因此我們不可能依靠引潮力將海水吸起來、抬起來,或是向下壓扁,因為向心引潮力早就被地球的重力所抵消了。

比起朝向地心的引潮力,更嚴重影響海水升降的因素是「水平分量」的力,這些切線方向的力會把海水推向B、D的方向,造成海水相對隆起。

切線引潮力的作用遠大於向心引潮力,其原因有二:

  1. 海水主要分布在地球表面,其水平衍伸遠大於其垂直的延伸
  2. 垂直引潮力會與地球引力相互抗衡(而且引潮力遠小於地球引力),但水平引潮力不須和引力抗衡。

許多海洋科學的專書都指出,水平分量的引潮力才為推動海水、造成潮汐現象的真正原因。

過去所學的潮汐成因只簡單描述垂直引潮力產生潮汐,但其實垂直引潮力的作用遠小於水平引潮力的作用,科學的知識總是一環牽著一環,重要的往往不是背誦知識的結果,而是在理解過程中產生問題後,不斷反思形成的能力才是研究科學的精神!

不只引潮力,地形也有關係!

除卻上述講解的潮汐作用外,奎壁山沙灘與赤嶼中間的礫石道路,也是造成摩西分海其中一大原因。

澎湖赤嶼其實是一座與陸地相連的島嶼,因此在地形學中我們會將赤嶼視為「陸連島」,而連結奎壁山沙灘與赤嶼中間的道路即稱為「連島礫灘」。

因島嶼與陸地相連,海浪作用力相對減弱,更容易在連島礫灘產生堆積作用,當海浪逐漸接近岸邊時,同時受到海底地形與赤嶼島地形所產生的偏折現象,海浪帶來的砂石不斷在奎壁山與赤嶼島中間碰撞堆積,而逐漸堆積形成礫石道路。

一起踏上宛若摩西分海的神祕之旅吧!

最後一點提醒大家,適合前往赤嶼島的時間,並不是在水位最低的時候,畢竟水位最低的乾潮過後,便代表要開始漲潮了!

如果要欣賞摩西分海的現象,建議大家查詢中央氣象局網站,網站上會公布每天的滿乾潮時間,澎湖知識服務平台也有寫下前往赤嶼島步道開放的時間,只要動手 google 一下,便可以挑選到最適合的時間前往赤嶼唷!

備註

  1. 雖作者以簡單舉例敘述地球、月球繞皆繞著地月共同質心旋轉,但實際上地球繞著地月質心旋轉時是進行圓形的平移運動,並非過往我們所理解的地球自轉現象。

參考文獻

  1. 李名揚 (2009) 。潮起潮落,引力何來。科學人,116-118。
  2. 余海峯 (2020) 。https://hfdavidyu.com/2020/12/28/explanation-of-tides/
  3. 郭鴻基。《海洋潮汐力》。臺灣:國立臺灣大學大氣科學系 http://kelvin.as.ntu.edu.tw/Kuo_files/Sci/doc/Tide.pdf
  4. Chiu-king Ng。海洋潮汐成因

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重力理論的演進與環繞黑洞的恆星
科學大抖宅_96
・2020/05/26 ・2647字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 524 ・七年級

十七世紀末,牛頓提出的萬有引力理論象徵現代天體力學的開始;人們利用物理原理來描述天體運行,並藉由天文觀測逐步修正理論或計算方法的缺失。以天王星的發現為契機,科學家開啟了一連串對行星軌道的研究;這些事件不但成為天體力學發展史的重要標誌,最終竟促成重力理論的演進,甚至延續到現今,反應在我們對黑洞的觀察上。

這一切,都要從 1781 年,英國天文學家赫雪爾(William Herschel,1738-1822)在自家庭院,從望遠鏡中看到一顆彗星說起……

天王星的詭異行徑

在赫雪爾將發現回報給皇家學會後,其他科學家也紛紛對這顆彗星進行調查。很顯然的,它似乎沒有彗星尾巴,而且運行軌跡較接近圓形,不像其他彗星以非常扁的橢圓軌道繞行太陽;與其說是彗星,它更像是在土星軌道之外環繞太陽的行星──這就是天王星的發現。

儘管已驗明正身,天王星仍然困惑著接下來數十年的天文學者:它的實際軌道和牛頓萬有引力理論的預測並不相同。這是牛頓理論的失敗嗎?還是觀測錯誤了呢?1846 年,法國天文學家勒維耶(Urbain Le Verrier,1811-1877)利用數學計算提出預測:存在某個未知星體影響了天王星的運行,造成理論和觀測的差異;他也指出該星體的軌道、質量和位置大約為何。

一陣子之後,柏林天文台收到勒維耶的報告,便馬上著手進行未知星體的搜尋工作;只花不到一個小時,海王星就被找到,與勒維耶預測的位置相差不到一度──史上第一次,單純憑藉數學計算發現新行星[1]

奧本‧勒維耶(圖片來源

水星的運行軌道也存在異常

隨著海王星的發現,牛頓萬有引力理論可說獲得空前勝利。然而,天文學家拿重力理論來推估行星運行的嘗試並未到此為止。1859年,勒維耶再度出擊,聲明水星軌道的進動也跟牛頓萬有引力理論的計算有所出入。

在理想狀況下,依據牛頓萬有引力理論,水星環繞太陽的運行軌道應該要固定不變;然而在實際上,因為受到其他行星的重力拉扯(和另外一些次要因素),水星軌道的近日點(以及軌道本身)會緩慢產生變化──這稱為水星的近日點進動。

不止水星,其他行星也都會有進動;只是水星距離太陽最近,進動效應最明顯。圖為地球繞行太陽的軌道進動示意;進動效應被刻意放大。(圖片來源

勒維耶分析了從 1697 年到 1848 年的水星觀測資料,發現水星的近日點進動,與用牛頓萬有引力理論考慮其他行星的影響所算出來的進動數值,每世紀差了三千六百分之三十八(38/3600)度[2]──這是多麼微小的數值,卻又真實存在!

因為之前海王星的成功經驗,勒維耶猜想:介於太陽和水星軌道之間,可能存在未曾發現過的星體,影響了水星的運行;他將其命名為瓦肯星(Vulcan)[3]

無奈地,這一次任憑天文學家花費幾十年尋找,甚至勒維耶也已去世良久,瓦肯星始終不見蹤影;而水星近日點進動問題便懸而未決,延續到二十世紀。在 1915 年,愛因斯坦才利用廣義相對論成功將此問題劃上句點。

愛因斯坦在1915年的論文中,運用廣義相對論解決了水星的近日點進動問題。(圖片來源

根據我們目前所知,水星的近日點每世紀會移動約 574/3600 度,其中牛頓萬有引力效應佔了 532/3600 度,而廣義相對論造成的效應幾乎剛好就是兩者之差。廣義相對論針對牛頓萬有引力定律所描述的重力,做出了細緻的修正──這個修正在大多數狀況下,微小到可以忽略;只有在水星近日點進動這樣的例子,差異才會顯現出來。可以說,水星近日點進動問題的解決,是幫助廣義相對論得到世人認可的重要原因之一。

廣義相對論的黑洞測試

科學家拿星體運行來測試重力理論的故事就到此為止了嗎?非也。既然原本得到廣泛驗證的牛頓萬有引力定律,因水星近日點進動現象而被找到缺陷,那麼現在大獲全勝的廣義相對論,自然也有可能在某種特殊環境下暴露弱點──科學家於是把腦筋動到了黑洞頭上。

黑洞堪稱宇宙裡數一數二極端的天體,龐大的重力吞噬一切,無疑是測試重力理論的理想選擇。就像水星繞行太陽會產生進動,是否,繞行黑洞的星體,其軌道也會有進動現象呢?又是否完全可以用廣義相對論來解釋?

針對廣義相對論的正確性問題,一群科學家團隊花了二十七年,觀測環繞無線電波源人馬座A*(Sagittarius A*)運行的恆星S2,並於今年(2020)四月,在《Astronomy & Astrophysics》期刊發表最新成果

人馬座A*位於銀河系中心,距離地球約兩萬六千光年,質量估計為四百多萬倍太陽質量,據信極可能是超大質量黑洞;環繞於外的 S2 具有十多倍太陽質量,與人馬座A*的最近距離是十七光時(海王星到太陽距離的四倍),軌道週期為 16 年(海王星軌道週期是 165 年)。研究發現,S2近心點(pericenter,最靠近重力中心的點)的進動約為每軌道週期 12/60 度,與廣義相對論的預測相符──即使在重力如此強大的環境,廣義相對論依舊通過試煉。

藝術家描繪的S2繞行人馬座A*示意圖;為了清楚顯現 S2 軌道因為進動而逐漸改變位置,進動效應被特意放大。(ESO/L. Calçada

本次研究的意義

儘管沒有發現廣義相對論的破口,這次的成果仍然別具意義:它是人類第一次確認以黑洞為中心的進動現象;再者,若人馬座A*附近存在某些看不見的物質(如暗物質,或其他小型黑洞等等),科學家也能依據數據給出嚴格的質量上限。可以肯定的是,隨著觀測技術的發展,我們對於宇宙、或者黑洞的理解,將持續進步;說不定哪天,還真能發現廣義相對論的問題呢。

參考資料

註釋

  • [1] 實際上,勒維耶計算出的海王星軌道,與真正的海王星軌道仍有一些差距。但這並無礙於發現海王星的偉大成就。
  • [2] 多年後,其他科學家重新評估牛頓萬有引力理論和實際觀測的差距,得出每世紀三千六百分之四十三(43/3600)度的數值,跟現代觀測吻合。
  • [3] 就跟《星際爭霸戰》(Star Trek)裡的瓦肯星同名。不過可以確定勒維耶並不是因為看了《星際爭霸戰》才這麼命名的。
科學大抖宅_96
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在此先聲明,這是本名。小時動漫宅,長大科學宅,故稱大抖宅。物理系博士後研究員,大學兼任助理教授。人文社會議題鍵盤鄉民。人生格言:「我要成為阿宅王!」科普工作相關邀約請至 https://otakuphysics.blogspot.com/

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你真的知道夏天為什麼比冬天熱嗎?兼談邏輯與分析的重要性
賴昭正_96
・2019/09/26 ・3037字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 529 ・七年級

受過良好教育的公民是我們作為自由人民生存的至關必要條件。

——托馬斯.杰斐遜(Thomas Jefferson),美國獨立宣言初稿作者

歲月匆匆,炎熱的 2019 年夏天轉眼又將一逝永不回地從身邊溜過!註1不管你是喜熱怕冷或好冷惡熱,相信每個人都感覺到熱天的時間似乎是越來越長了!

夏天一去不復返啦!圖/pixabay

全球暖化的物理一文裡 (泛科學,3/22/2019) ,筆者就提到了本應該是陰冷的 12 月中旬,台灣卻天高氣爽,好像春天早已光臨寶島!這快速越來越熱的原因,目前大部分的科學家均認為是因為人類大量製造二氧化碳的結果,可是……早在有人類之前,夏天就比冬天炎熱多了,你知道為什麼嗎?

不知道應該不會太丟臉,因為在 1987 年一項對世界頂尖之哈佛大學畢業生訪問時,製片人發現在隨機取樣的 23 位畢業生中,只有兩位真正知道為什麼夏天比冬天炎熱!

迷思一:地球繞日軌道是橢圓形的,夏天比較靠近太陽

筆者記不得是什麼時候首次被問到和想到這個問題,但卻清清楚楚地記得當時直覺的答案是:因為地球繞日的軌跡是橢圓,當地球最近太陽時,當然就是夏天。相信這也是一般人最常見的答案(參見上面所提到之哈佛大學訪問紀錄片)。

因此科普作家、諾貝爾物理獎得主雷德曼(Leon Lederman)在「上帝的粒子(God Particle)」一書中,在提到上面那一調查的結果後,立即謂「順便說一下,答案並不是因為地球在夏天最近太陽」!

為什麼大部分人都犯了這樣的錯誤呢?除了「直覺地想當然耳」外,這可能要歸咎於報導科學的報章、雜誌、及書籍了:為了強調地球繞日的軌跡不是圓的,它們大都將橢圓形狀過度誇大了。例如下圖就是由「互動百科」地球绕太阳公转一文中拷貝下來的地球繞日軌跡註2

圖/互動百科

英文的「Wikipedia」 Earth’s orbit一文中誇張得更厲害了:

圖/Wikipedia

雖然文章中提醒讀者謂「該圖顯示了地球軌道的誇張形狀;實際軌道不像圖中那麼偏心」,但一般人是不會注意,只對圖形留下深刻的印象!事實上說地球繞日的軌跡是圓的可能還比較恰當:離太陽最近是冬天的一月,為 1.47 億公里;最遠時反而是炎夏的七月,但也只有 1.52 億公里──遠了不到 4%註3

迷思二:地球自旋軸傾斜讓北半球接近太陽

網路上的答案幾乎全謂是因地球的自轉軸是傾斜的關係(見下圖),然後解釋說:當北半球朝向太陽傾斜時,因為最接近太陽,所以最熱,即北半球的夏天;冬天則正好相反,南半球朝向太陽傾斜註4,故南半球較熱(該地的夏天)。

從圖中我們可以看出,在北半球是夏天時,北半球確實是比較靠近太陽的,但相差有限(地球的直徑才13,000 公里而已)!前面說過,距離相差 0.05 億公里的繞日軌跡上兩點都不會造成冬夏之分,這微不足道的有限距差,怎會造成地球的四季呢?因此這一解釋是不對的!

解答在此:自轉傾斜,影響了太陽光照的角度

當光線垂直照射在地球表面時(表面與光線垂直),單位表面面積所接收到的能量強度將最大;如果表面與太陽光線成 45° 相交時,單位表面面積所接收到的能量就只有前者的 71%而已!從上圖我們可以看出,在夏天時,北半球表面大約有 1/3 的表面在中午時都是與太陽相當直角,而南半球則全在太陽斜照下!

這正是雷德曼的解釋:「地球的旋轉軸是傾斜的,所以當北半球朝向太陽傾斜時,光線更接近於垂直的表面,一半的地球因此享受到夏天; 另一個半球得到斜射線——冬天。 六個月後情況發生逆轉。」這種正確的解釋也出現在少數的網路文章裡。

圖/needpix

但是筆者認為這只是部分因素,迼成夏冬溫差那麼大可能還有另一原因,那就是夏天時北半球受到陽光照射的時間比冬天長得多:例如北極整天都是白天(冬天時整天都是黑暗),舊金山日光照射的時間 15 小時(冬天 10 小時),台北市白天的時間 14 小時(冬天 11 小時)。但因為這些多出來的時間大多是太陽斜射,所以筆者就不知道是不是比較重要(有興趣的讀者不妨研究一下)。

科普的重點不是知識,而是邏輯與分析能力

雷德曼之所以提到哈佛大學的問卷結果,是因為有感於科技與日常生活越來越密切,在一個民主國家裡,如果民眾缺乏科學知識,如何能當國家的主人,參與政策的決定呢?相信所有「泛科學」的讀者都跟筆者一樣,完全同意這一看法!但你答對了嗎?說來慚愧,自認為是科普知識廣博的筆者,直覺的第一個答案竟然是錯的!

筆者一直鼓勵學生學習數學與物理,事實上一點都沒有希望每一個人都成為科學家,而是認為數理可以訓練邏輯思考與分析的能力。在這一科技飛速發展的時代裡,唯有具有這樣的能力才不會被淘汰。具有廣博科技知識是很好的,但如果缺少分析能力,是很容易被「花言巧語」辯倒的!

可悲的是,在越來越急功近利的社會裡,公司要找的新血常是要有經驗的畢業生(使得大學越來越像是一個職業訓練中心),而不是有基礎、肯學習及具分析思考能力的本科生。還有,筆者也一直鼓勵學生應該多多寫作:你可以完全「不負責任」地回答考卷,但要「白紙黑字」地寫下來註5,那可得深思,確定每個論點的正確性!

圖/pixabay

備註

  1. 投稿的時候是夏末,現已過了秋分。
  2. 因地球繞日,太陽直射在赤道上面時,就是「春分」及「秋分」。春分後,直射點便慢慢往北移動,到北迴歸線時稱為「夏至」,開始往南迴歸,經過秋分點,到達南迴歸線──稱為「冬至」──後,又折回開始往北迴歸。如此生生不息,造成地球的四季。
  3. 單位表面面積所接收到的能量與距離的平方成反比,因此最遠所受到的能量為最近的 92%。這一差距是造成南半球夏天時間比北半球夏天時間短的原因。
  4. 北半球冬天(南半球夏天)時,圖中的光線將由左邊射到右邊;春、秋兩季的光線則分由圖面上、下射到對面。
  5. 筆者在「科學月刊」發表「電動汽車值得發展嗎」(2013年7月)一文,經台灣立報轉載後,行政院環境保護署空氣保護及噪音管制處處長謝燕儒即投稿該報謂「電動汽車絕對應該發展」。在一個民主國家裡,這種討論不但是正確的,事實上還應該受到歡迎與鼓勵!但卻有一位讀者在網絡上留言謂筆者應回到專業,不要隨意發表門外漢意見(有關電動汽車是否值得發展的各種論點,請參考「我愛科學」,華騰文化有限公司,2017年12月出版)。請注意:這裡討論的是科普的範圍與國家政策的問題,而不是製造電池和汽車的專業知識!在一個健康的社會裡,人人都應該、且有能力參加這樣的討論!如果只有專家才能發表專門意見,那門外漢的筆者可以告訴你,依各行專家的意見,結論必定是:電動汽車一定要發展,核能電廠一定要建,原子彈一定要擁有,燃煤一定不能廢棄,藥一定要吃,刀一定要開,手機、電子香煙、阿片類藥物、5G等等絕對安全……。哦,差點忘了:筆者是學化學的,因此依筆者專家(?)的意見,化學一定要學!讀者請用邏輯分析一下:專家是靠什麼吃飯的?老王賣瓜,能不說瓜甜嗎?!
賴昭正_96
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成功大學化學工程系學士,芝加哥大學化學物理博士。在芝大時與一群留學生合創「科學月刊」。一直想回國貢獻所學,因此畢業後不久即回清大化學系任教。自認平易近人,但教學嚴謹,因此穫有「賴大刀」之惡名!於1982年時當選爲 清大化學系新一代的年青首任系主任兼所長;但壯志難酬,兩年後即辭職到美留浪。晚期曾回台蓋工廠及創業,均應「水土不服」而鎩羽而歸。正式退休後,除了開始又爲科學月刊寫文章外,全職帶小孫女(半歲起);現已成七歲之小孫女的BFF(2015)。首先接觸到泛科學是因爲科學月刊將我的一篇文章「愛因斯坦的最大的錯誤一宇宙論常數」推薦到泛科學重登。

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史匹哲太空望遠鏡發現可能比地球小的系外行星
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・2012/07/26 ・1174字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 525 ・七年級

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美國中佛羅里達大學(University of Central Florida)Kevin Stevenson等人透過史匹哲太空望遠鏡(Spitzer Space Telescope)的觀測資料,偵測到一顆體積可能僅約地球2/3大的系外行星(exoplanet)。這顆系外行星候選者編號為UCF-1.01,距離地球約33光年,若經證實確實為系外行星,那麼這將是比地球小的系外行星中最接近太陽系的。

系外行星指的是太陽系以外、環繞其他恆星公轉的行星。迄今已知的系外行星中,僅有少數小於地球。史匹哲太空望遠鏡透過凌日法(transit)研究過數個已知的系外行星,不過UCF-1.01卻是這架太空望遠鏡首度自行發現的系外行星;這項發現讓史匹哲太空望遠鏡的觀測角色更近一層,未來將可協助發現可能適合居住的地球級行星。

UCF-1.01的發現其實在是個意外。Stevenson等人原本利用史匹哲太空望遠鏡正在研究海王星級的系外行星GJ 436b,這顆已知的系外行星環繞GJ 436這顆紅矮星公轉。從史匹哲觀測資料,Stevenson等人注意到這顆恆星在紅外波段的星光略微下降,但這個星光亮度下降的現象並非是GJ 436b造成的。他們重新檢視之前的GJ 436觀測資料,發現這種亮度些微下降的現象是週期性的,顯示GJ 436應該擁有GJ 436b以外的另一顆行星。

這項利用凌日法尋找系外行星的技術,用得最徹底的就是克卜勒太空望遠鏡(Kepler space telescop)。凌日法的優勢就是可在系外行星行經恆星前方、造成星光亮度下降的過程與時間點來估算這顆系外行星的大小和與母星的距離等基本特性。在UCF-1.01案例中,它的大小直徑約8,400公里,相當於地球直徑(約12800公里)的三分之二;UCF-1.01公轉軌道離GJ 436很近,大約僅有地月距離的7倍(地球到月球平均距離約為384400公里),繞GJ 436公轉一周僅需1.4地球日,這麼靠近母恆星的後果,使得UCF-1.01的表面溫度接近攝氏600度。

如果這個被幾乎烤焦的系外行星曾經一度擁有大氣層,也早就被蒸發殆盡了。所以,這顆系外行星現在的模樣,應該類似水星,是個佈滿坑洞、早已沒了地質活動的死寂星球。甚至,如此高溫烤灼之下,這顆行星的表面已經呈現融化狀態,換言之,整個行星表面覆滿了熾熱的岩漿。

除了UCF-1.01之外,Stevenson等人還懷疑GJ 436可能有第三顆行星,UCF-1.02;這些科學家估計GJ 436這兩顆新發現的系外行星,質量僅約地球的三分之一而已。史匹哲可能已經各自觀測到這兩顆系外行星好幾次,但是即使最靈敏的儀器都還是無法測量它們的精確質量。要證實它們確實為系外行星,確認質量這點很重要,如果沒有確認它們的質量,則僅能稱為「系外行星候選者」。

克卜勒太空望遠鏡已經發現約1,800顆恆星確定有或可能有行星系統,不過僅確定其中3顆系外行星比地球小,而在這3顆中則僅有一顆比UCF-1.01和UCF-1.02小,相當於火星大小(直徑約為地球的57%)。因此,史匹哲的這項發現,顯示史匹哲用以發現火星大小的系外行星不是問題。雖然史匹哲已在太空中工作9年之久,卻仍能開發新而重要的研究領域,相當難得。

資料來源:Spitzer Finds Possible Exoplanet Smaller Than Earth[2012.07.18]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

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