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頭暈後,你發現震度分級更改了嗎?

Mia_96
・2021/04/28 ・2335字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 548 ・八年級

4/18 日晚間大約十點左右,連續發生兩個「感覺有點晃」的地震,中央氣象局在震後不久也立刻發布地震報告圖,清楚列出地震的芮氏規模以及各地的震度分級。眼尖的你或許會發現,最大震度所位在的花蓮縣水璉,震度分級為「6 弱」,這是台灣新制震度上路後,第一次測得 6 弱的震度。

其實,在去年元旦起,中央氣象局便已經採用新制的震度分級了!不過,舊的分級用了這麼多年,好端端的為什麼突然說換就換呢?這就要從地震的「震度」開始說起!

110/04/18 時的地震報告,花蓮縣水璉震度分級為 6 弱。圖/中央氣象局

「震度」決定你家晃不晃

當地震發生時,最常聽到的兩個名詞就是「規模」和「震度」。

規模指的是地震所釋放的能量多寡,因此無論今天我們所在的位置與震央距離多近或多遠,規模並不會因此而改變,同一個地震,各地所測得的規模都是一樣的。

震度不一樣了,它指的是當地震發生時各地的搖晃程度,簡單來說,今天我們距離地震發生的位置比較近,我們的震度就有可能比較大;而我們距離地震發生的位置比較遠,我們的震度就有可能比較小。(這裡說的都是「有可能」!因為影響震度的原因不僅僅是距離,底下岩層性質等其他因素也有可能造成震度的改變)

也因此,地震發生時,各地所測得的震度便會產生差異,在民國 109 年以前,我們將震度分成 8 級,從 0 級完全沒有感覺到 7 級感受到劇烈搖晃,區分震度大小最主要的方式,就是看地震發生時的地動加速度[註1],透過地動加速度的大小來決定震度的分級!

為什麼需要更改震度分級呢?

在舊制的震度中,決定震度的是地震發生時的地動加速度,其考量到的僅是瞬間感受到的地表震度,有可能瞬間地表加速度很大,但因為地震波的周期太短,我們根本還沒感受到搖晃的感覺地震便結束了。

地震發生後,相關單位會透過各地的震度大小,決定救災時需要派駐的人力與提供的物力,如果今天發生一個小地震,但卻發出了高震度的情報時,便會造成救災人員的混淆而無法立即且確切地進行救災與應對,不僅造成相關單位的困擾,我們的日常生活也會受到影響。

當大地震來襲,我們同時希望第一時間知道哪一個區域震度最大、災情最嚴重。

再者,舊制的震度分級在 5 級以上的震度其含括的範圍過大,也就是從 5 級到 7 級中間的地動加速度包括太多,而沒有像 0 級到 5 級時分的較小與詳細。當大地震發生時,可能許多地方同時測得介在 6 級的地動加速度,而這些地區都會被標註為震度 6 級。

如果在地震發生時,有很大一個區域都是相同震度,救災單位就必須在震度相同的區域大範圍的搜索與了解災情,造成救災的延遲與不便。

大地震發生時,相關單位會在第一時間前往震度最大的地區救災。圖/Pixabay

新制分級幫助我們找到第一時間最需幫助的地方!

新制的震度分級改善了舊制分級所面臨的問題,希望帶給位在頻頻發生地震的台灣居民更完善且更安心的保障。

除了分級中原本的地動加速度外,新制分級在震度 5 級以上還增加了地動速度的標準,當地震發生時,有可能因為地震波的周期的長短而產生不同的地動速度,同時將地動加速度與速度納入考量,可以更明確的知道地震發生時搖晃程度的大小。

除此之外,新制分級還將震度5 級和 6 級區分為 5 強 5 弱和 6 強 6 弱!

透過 5 強 5 弱和 6 強 6 弱的區分,將原本大範圍的震度分的更加詳細,在面對較大規模的地震時,相關單位也能透過更為詳細的地震分級去進行救災,區分不同區域受到地震影響的程度。

過去的地震震度僅考慮瞬間地動加速度,新制的震度分級增加了地動速度。圖/中央氣象局

震度的更改始終來自需求

分別利用新舊震度分級繪製的 921 地震震度圖。圖/中央氣象局

以 921 地震為例,舊制的震度分級只知道台灣中部一帶的震度皆為 7 級,但幾乎包括了整個中部山區,而新制的震度分級將 7 級的區域變小,也更詳細的區分5強5若和6強6弱的區域,在救災時便可以先針對震度最大的區域進行救援,不僅可以了解搖晃程度最大的區域,也可盡量推測災情可能較為嚴重的區域。

震度的更改並不是專家突發奇想而產生的變動,而是希望透過對於判斷震度大小以及震度分級的修正,讓震度和災害有更高的關聯性,同時也預防如果真的發生大地震,可以在第一時間掌握到更為準確的資料,讓我們應對地震時更為順利與快速。

註1:地動加速度 (gal=cm/s2):地震引起地表搖晃時產生的加速度,以 921 地震為例,測得最大的地動加速度為 989gal,相當於一個重力加速度 (=981gal)。

參考資料

  1. 台灣網路科教館:台灣的新地震震度分級制度
  2. 震識:那些你想知道的震事
  3. 中央氣象局

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Mia_96
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喜歡教育又喜歡地科,最後變成文理科混雜出生的地科老師


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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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