0

2
0

文字

分享

0
2
0

那個月亮,那個喜鵲,七夕的 Google Doodle 看起來不太科學

余海峯 David
・2022/08/11 ・1435字 ・閱讀時間約 2 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

七夕是牛郎織女每年一會的浪漫日子。在這麼浪漫的日子,最適合的話題當然是科學了。

多少喜鵲才夠跨越銀河?

牛郎織女在每年的七夕,即農曆七月七日,於鵲橋相聚。所謂鵲橋,就是由無數喜鵲搭建而成的橋梁,牛郎和織女各自從兩邊走到鵲橋中間,浪漫不已。

喂,等等,動保團體都去哪裡了?這不是明目張膽的虐待動物嗎?

稍安毋躁。能夠飛越銀河的當然不會是一般鳥類,可以在真空的宇宙空間中飛行的必定是神鳥啦!神鳥應該不在凡人立法規管的保護範圍內,就算真的要管也是天庭的事吧。

(謎之音:究竟真空中要翅膀有鳥用啊!)(再謎之音:究竟真空為什麼要橋梁啊!)

聽故不要駁故。我們有興趣的是究竟每年一次牛郎織女相聚要勞動多少隻神鵲呢

假設神鵲的大小與地球上的普通喜鵲相若,而且假設鵲橋只有一層(沒有鵲踏鵲的情況出現),我們就能算出每年天庭需要出動多少隻神鵲。地球上的喜鵲(Pica)有幾個不同的種,其中歐亞喜鵲(Eurasian magpie)身長若 45 公分(其中一半是尾巴的長度):

歐亞喜鵲(Eurasian magpie)。圖/Wikimedia

那麼銀河呢?在地球上望出去,我們見到的是銀河的垂直切面,因此牛郎織女跨越的其實並不是銀河的闊度,而是銀河的厚度。銀河其實就是我們身處的銀河系的圓盤,擁有千億顆恆星,從銀心到圓盤的邊緣直徑大概 5 萬多光年,但厚度卻只有 1 千光年

1 千光年即是光線也要飛 1 千年才能跨越的距離,我們就暫且不要深究為何牛郎織女能在一個晚上橫跨這個距離了。光速等於每秒跑 299,792.458 公里,因此 1 千光年就等於 9,454,254,955,488,000 公里。神鵲排排隊,1 公里就能排 222,223 隻。所以,我們需要 9,454,254,955,488,000 × 222,223 = 2,100,952,898,973,409,824,000 隻神鵲才能橫跨 1 千光年的距離。

噢不,由於牛郎織女有兩隻腳,因此實際上需要 2 倍數目的神鵲,即是大概 42 萬億億隻神鵲才足夠。

攝影師到底在哪裡為牛郎織女拍攝 Google Doodle?

呃,我相信天庭會好好慰勞那些神鵲的。現在我們來看看 2020 年七夕時,Google 發佈的 Doodle 作品:

2020 年七夕(8 月 25 日)的 Google Doodle。圖/Google

大家發現問題了嗎?

農曆屬於陰陽曆,即是其曆法同時基於太陽和月球的運行。農曆的月份必定始於新月(初一),中間是滿月(十五),終於新月(廿八)。七夕是農曆七月七日,因此月球此時應該是半月,但在這幅 Google Doodle 裡面卻是滿月!這令很多人大惑不解,有些人甚至嘲笑 Google 工程師的無知。

雖然我並沒有受薪於 Google,但基於科學精神,且讓我來嘗試為 Google 解圍:真的有可能在七夕拍攝得到牛郎織女在鵲橋上相聚,而背景是滿月的照片嗎?

答案是肯定的!秘訣就在於「Easy 天文地科小站」提到的「我們不能用凡夫俗子在地球上的角度看事情」。

由於牛郎、織女、神鵲們都是神仙,我們合理假設攝影師也是神仙。既然攝影師是神仙,那當然不會局限於凡人的攝影角度吧。因此,我們看看下圖,就知道這幅 Google Doodle 是如何拍攝的了。

神仙攝影圖解。圖/余海峯

如果你看到這裡,恭喜你,你跟我們這些科學家一樣很閒。

文章難易度
余海峯 David
18 篇文章 ・ 17 位粉絲
天體物理學家。工作包括科研、教學和科學普及。德國馬克斯・普朗克地外物理研究所博士畢業。現任香港大學理學院助理講師。現為《立場科哲》科學顧問、《物理雙月刊》副總編輯及專欄作者、《泛科學》專欄作者。合著有《星海璇璣》。

1

1
0

文字

分享

1
1
0
在被澳洲喜鵲猛烈攻擊前,跪求交友!
胡中行_96
・2022/07/25 ・3085字 ・閱讀時間約 6 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

在臺灣被國寶級的藍鵲巴頭,是無上的榮耀;[1] 但在澳洲遭喜鵲攻擊,卻是送醫的前奏。[2] 每年 7 月到 11 月,[2] 澳洲喜鵲的季節性暴力行為,以及當地居民的壯烈犧牲,總是貢獻不少素材給國際新聞版面。[3, 4] 為確保筆者生命安全與本專欄的續存,以下整理了預防澳洲喜鵲襲擊的專業建議,順便跟將來有興趣赴澳旅遊、留學或打工度假的讀者分享。

  

正在對自行車騎士發動攻勢的澳洲喜鵲。圖/GPLama (Shane Miller)

  

澳洲喜鵲的攻擊行為

澳洲喜鵲(學名:Cracticus tibicen)是澳大利亞極為常見的鳥類[5] 平時待人親和,但一到繁殖季節,地域性就變得特別強烈。[6] 鳥巢附近方圓 100 到 150 公尺內的自行車騎士,是最頻繁的攻擊目標;[6] 其次為行人;再來則是跑者。 [7] 具侵略性的多為公鳥,且僅佔澳洲喜鵲總數的 9% ;[2] 然 而每年仍有數以千計的人受害,其中近 15% 受傷,[7] 包含少數被狠啄耳朵或眼睛[2] 2021 年澳洲全國有超過 5,300 例的相關通報案件。[7] 媒體報導有一名 5 個月大的女嬰,從倉皇躲避的母親手裡墜落,最後死於頭部重傷。[4, 8]

研究顯示喜鵲認得超過 100 張人臉,一般傾向把陌生人當作威脅。值得注意的是, COVID-19 疫情期間,澳洲鳥盟(BirdLife Australia)的專家 Sean Dooley ,擔心有些封城地區的防疫政策,會造成更多人類受害。因為澳洲喜鵲若是認不得戴口罩的熟面孔,或許會展開一視同仁的無差別攻擊。[9]

  

新聞報導澳洲喜鵲攻擊兒童。來源:7NEWS Australia on YouTube

  

「喜鵲警報」民營通報系統

2013 年的時候,一名騎自行車被澳洲喜鵲攻擊的網站工程師,察覺沒有全國性的通報系統,可以舉發喜鵲的惡行,便自行架設一個供大眾使用。[7] 如今,他的「喜鵲警報」(Magpie Alert)網站,每年發佈統計數據,並成為博物館與媒體不時引用的資料來源。[4, 6, 7] 若比較該網站近年的圖表,某幾州的攻擊次數,在 COVID-19 疫情期間的確有成長的趨勢。[7] 然而,這到底是因為民眾戴口罩,或是網站愈來愈熱門,還是大家突然比較有時間上網通報,就不得而知了。

  

進入澳洲喜鵲攻擊範圍的警告標誌。圖/Cfitzart on Wikipedia(CC BY-SA 3.0)

  

各種失敗的預防方法

澳洲有個非常厲害的單位,叫做「聯邦科學與工業研究組織」(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation,簡稱CSIRO),曾研發出 WiFi 、塑膠鈔票,還有連英國女王都用過的 Aerogard 防蚊液。[10, 11] 2010 年的時候,某隻兇猛的澳洲喜鵲,搬到國立澳洲大學和 CSIRO 黑山園區之間的通道上。該喜鵲不顧先來後到,便鳩佔鵲巢,還唯恐別人侵門踏戶。牠居高臨下鳥瞰新居周圍的疆域,敏捷地驅逐任何過境者。讓 CSIRO 的科學家們逮到機會,進行了一個非正式的動物實驗。[12]

興高采烈的幾位 CSIRO 科學家們自告奮勇,以千奇百怪的造型騎著自行車,接近這隻澳洲喜鵲;一邊再由同事錄下整個過程,作為是否遭受攻擊的證據。他們測試的重點以戴或不戴自行車安全帽,還有應該增添何種安全帽配件為主,例如:在上面黏假眼睛、綁毛根(絨毛鐵絲)或束線帶、綑上兩台攝影機、裝上假喜鵲、蓋上誇張的假髮,甚至完整露出灰髮稀疏的禿頭,期望喜鵲寬待長輩等。[12]

雖然上述裝扮大多不具實質效果,純粹把騎士搞得像隻花俏的驚弓之鳥,其中倒是有幾個嘗試略顯成功:一是整頭真髮,不戴安全帽;二是在騎乘途中脫帽,暴露禿頭;三則是在安全帽外包上非洲捲假髮,以致完全看不到帽子。[12] 總之,好像外表看起來沒有安全帽,反而能倖免於難;但要是假髮滑動影響騎士視線,或是倒楣發生車禍,頭部卻缺乏保護,那豈不是更加危險?

假如真的不幸碰上澳洲喜鵲攻擊,自行車騎士該做的就是下車,步行離開牠的勢力範圍,並用帽子、眼鏡和雨傘保護自己的頭部與眼睛。[2] 不過千萬也別跑得太快或是反擊,否則會導致情勢惡化。[6]

  

CSIRO 科學家被澳洲喜鵲驅逐的紀錄短片(上)。來源:gib395 on YouTube
CSIRO 科學家被澳洲喜鵲驅逐的紀錄短片(下)。來源:gib395 on YouTube

  

化敵為友

既然連國家級的智囊團介入都無效,難道人類就只能任憑澳洲喜鵲追著跑嗎?澳洲新英格蘭大學的動物行為學榮譽教授 Gisela Kaplan ,可不這麼覺得。根據 Kaplan 教授的說法, 80% 順利繁衍後代的澳洲喜鵲,住在人類社區[13] 牠們的平均壽命約在 25 到 30 歲之間[6, 13] 基於喜鵲擅長認人又有良好的記憶力,人類不妨近水樓台,化敵為友,跟牠們培養長期的親善關係。[13]

友誼是雙向的。對人類來說,能保障人身安全,還有無須照顧的喜鵲陪玩,簡直比養寵物還划算。然而,牠們何必跟我們攀關係?針對這個問題, Kaplan 教授解釋,澳洲喜鵲有置產壓力,偏偏適合的育幼環境有限,造成嚴重的市場競爭。多數的喜鵲 5 歲以前,無法鞏固屬於自己的勢力範圍,而最終能成功繁衍後代的成鳥也僅佔 14% 。所以,與澳洲喜鵲交友的方法很簡單,完全沒有必要用食物利誘,光是當個人畜無害的鄰居,就別具吸引力。[13]

一旦澳洲喜鵲認證您是位和平的人類,牠們可能會正式把自家的孩子介紹給您認識,允許牠們在周遭玩耍。此外,還會就近觀察您的一舉一動,並積極模仿。比方說, Kaplan 教授的喜鵲朋友,就曾趁她不注意,偷敲鍵盤,再看看螢幕上出現什麼結果;或是當她在院子裡除草時,於一旁跟著堆土。[13] 人類與動物本來就不一定得相互敵對,如果哪天真遇上了澳洲喜鵲,不妨花點時間彼此瞭解,試著交個朋友吧!

  

一隻澳洲喜鵲攜家帶眷地,來跟這名澳洲女子做朋友。來源:The Dodo on YouTube

  

參考資料

  1. 台灣藍鵲護巢巴學生頭 文大教授拍下精彩一刻(中央通訊社,2021)
  2. Stay safe from swooping magpies (Queensland Government – Department of Environment and Science, 2021)
  3. 澳洲「恐怖之鳥」今年傷人特別多 疑與口罩有關[影](中央通訊社,2021)
  4. Baby dies in Australia after magpie swooping attack (CNN, 2021)
  5. Australian Magpie (BirdLife Australia, accessed in 2022)
  6. Why do Magpies swoop? (Australian Museum, 2021)
  7. Magpie Alert (Jon Clark, 2022)
  8. Parents of baby girl who died after magpie attack thank community for ‘overwhelming kindness’ (ABC News, 2021)
  9. Magpie-swooping season could be worse in Victoria this year as face masks confuse birds (The Guardian, 2020)
  10. We Are CSIRO (CSIRO, 2022)
  11. Aerogard (CSIROpedia, 2011)
  12. You make me wanna swoop: dispelling magpie myths (CSIROscope, 2015)
  13. Magpies can form friendships with people – here’s how (The Conversation, 2019)
所有討論 1
胡中行_96
46 篇文章 ・ 16 位粉絲
曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

2

6
4

文字

分享

2
6
4
我們的失眠和喜鵲的失眠有什麼地方不一樣?
胡中行_96
・2022/05/12 ・2031字 ・閱讀時間約 4 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

輾轉反側,徹夜難眠的時候,您幾點起床?就算醒了,工作效率是否異常低落?
在此,請您非但別只想到自己,還要拿出一點同理心:因為被剝奪睡眠的澳洲喜鵲,也深受困擾。

徹夜難眠很可能會影響工作效率。圖/Pixabay

捉野生喜鵲來做失眠相關的實驗

2022 年 4 月的《科學報告》期刊,有一篇標題冗長的論文,叫做〈失眠削弱澳洲喜鵲的認知表現並改變其歌曲產出〉[1]。其第一作者澳洲 La Trobe 大學博士候選人 Robin Johnsson,認為歌唱的時辰與類型,對於喜鵲的社交生活相當重要,並以此做為研究主題[2]。且不論在 COVID-19 疫情之前,有些人就已經沒什麼社交生活,更不要談呼朋引伴一起歡唱 KTV,人家喜鵲可是隨時都過得多采多姿。

喜鵲齊聲合唱。影/Youtube

於是,牠們就被科學家抓去做實驗了。

首先,研究團隊架設陷阱,用起士誘捕野生喜鵲。為牠們戴上標有序號的腳環之後,再關進裝有監視器的房間裡。接著,為了測量腦電波圖(electroencephalogram, EEG)與肌肉電位圖(electromyogram, EMG),科學家把無辜的喜鵲抓來開刀。於其腦部表面和頸部肌肉,植入電極貼片(electrodes),方便之後記錄睡眠狀態[1]

然後,喜鵲們就去接受特訓。

反覆訓練後篩選符合資格的喜鵲來做失眠實驗

研究團隊準備了一種木製食器,左右各挖一個淺槽。其中一個槽裡,盛裝少量起士和麵包蟲。第一次食物直接攤在眼前,不加以掩飾;第二次猶抱琵琶半遮面;第三次開始蓋子完全擋住凹槽,令喜鵲啥也看不見。在訓練的初期,全部的食器都採用灰色蓋子。直到最後的「聯想學習」(associative learning),蓋子被換成黑色或白色。喜鵲掀開特定顏色的蓋子,發現下面藏有食物。這樣重複 15 次,讓牠們不把「食」、「色」的關係兜在一起也難[1]

認知測試的教具,澳洲喜鵲執行聯想或逆向學習任務。圖/參考資料 1

結訓後,研究團隊把食器裡的獎勵換成「不會動的麵包蟲冷盤」(chilled, unmoving mealworms),為喜鵲舉辦驗收成果的模擬考。除了執行「聯想學習」的覓食活動,科學家也期望牠們展現「反轉學習」(reversal learning)的能力。將蓋子的顏色調換,要喜鵲嘗試選出有食物的凹槽。這個階段有一些評分要點[1],例如:

  1. 喜鵲做出第一次選擇時,是否有延遲的行為。緩慢的反應,代表注意力不集中,或動機下降。
  2. 喜鵲得經過幾回,才能達到連續 12 次嘗試中,有 10 次正確的及格分數。
  3. 喜鵲選擇正確瓶蓋的比率。

凡是順利通過模擬考的喜鵲們,便能晉升至下一關。

在實驗的主要階段,喜鵲們被劃為三組,分別體驗下列三種睡眠模式之一:無干擾睡眠、6 小時睡眠剝奪,以及 12 小時睡眠剝奪。研究人員防止喜鵲睡著的花招,包括:迫近或拍打鳥舍、發出噪音,或是輕撫充滿睡意的喜鵲[1]。如同可憐的臺灣中學生,明明前晚都沒睡飽,隔天還得參加考試。研究人員存心要看失眠的喜鵲,怎麼失常。

人類跟喜鵲一樣會被睡眠影響行為

正式測驗的結果不出所料,沒睡飽的喜鵲容易犯錯,而且要花較長的時間,才能選出正確答案。有些喜鵲甚至失去參與測驗的動機,傾向找機會補眠。其實以前的研究便顯示,失眠也會降低人類的認知表現。諸如參與動機、清醒程度(alertness)、注意力、警戒等級(vigilance)等,都會受到負面影響[1]

除了喜鵲考試的成績,科學家也記錄了牠們社交行為的變化。失眠的喜鵲寧可睡覺,也不要唱歌。最後就算唱了,單曲的長度卻意外地延展。原本的晨曲改在中午演出,頻寬變得狹窄,內容相較貧乏,顫音也明顯減少。這與人類的口語溝通,大同小異。當一個人睡眠不足,說話的速度會緩慢下來,咬字不如平常清晰,語句重覆的機率提高,甚至可能妨礙聽眾理解講者所要傳達的訊息[1]

澳洲喜鵲有複雜的家族。牠們用歌聲來劃定疆域,分辨敵友,並建立「鳥」際關係。失眠不僅會害喜鵲把歌唱得七零八落,也會進一步危及其社交生活。既然以往的人類睡眠實驗結果,與喜鵲有那麼多的相似處,下次在抱怨疫情害自己沒朋友之前,我們是不是應該先睡飽,再來思考怎麼社交呢?

睡飽再來社交比較不會被睏意影響思考。圖/Pexels

備註:此實驗結束後,參與受試的澳洲喜鵲,均在 2019 年 7 月被野放。

參考資料:

  1. Sleep loss impairs cognitive performance and alters song output in Australian magpies (Scientific Reports, 2022)
  2. Researchers find what magpies lose from hitting snooze (Brisbane Times, 2022)

所有討論 2
胡中行_96
46 篇文章 ・ 16 位粉絲
曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

0

1
0

文字

分享

0
1
0
2020世界地球日,一起玩 Google doodle 遊戲學蜜蜂小知識!
PanSci_96
・2020/04/22 ・1366字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 527 ・七年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

玩過今天的 Google Doodle 了嗎?為了慶祝世界地球日 50 週年,Google Doodle 以蜜蜂 (bee) 做為遊戲主角,讓大家體驗沾花粉與授粉的過程,並提供關於蜜蜂的小知識,就讓我們來了解一下吧!

大眼瞪小眼,此眼非彼眼

蜜蜂具有一對複眼 (compound eyes) 與三個小小的單眼 (ocelli)。其中,位於頭部兩側、又大又明顯的複眼是由許多的「小眼」(ommatidia) 單元所組合而成,每一個小眼上都具有角膜鏡 (corneal lens) 和晶錐 (crystalline cone),能夠將光線集中並聚焦在數個延長、環狀排列的網膜細胞 (retinula cell) 上,而在小眼的中央則具有能夠接受光的感桿 (rhabdom) 構造。

由於小眼環狀排列的一叢視網膜細胞外圍被一圈吸光的色素細胞(pigment cell)所包圍,導致每個小眼獨立成像,並與相鄰的小眼分開來,而當所有小眼的影像加在一起時則可提供全景式的影像,便是所謂的聯立影像眼 (apposition eyes)。

圖/slideplayer, after Snodgrass, 1935 / Wilson, 1978 / CSIRO, 1970 ; Rossel, 1989

至於在頭頂上、複眼之間則具有排列成三角形的三個小單眼,其最外層的透明表皮覆蓋在同樣透明的真皮細胞上,因此光線可以透過去並到達由許多感桿組成的網膜細胞上,然而由於進入單眼的光線聚焦在感桿之後,所以視網膜只能接收到模糊的影像

單眼主要會整合大視野範圍的光線,對低強度的光或光的細微改變相當敏感,但並不具有高解析力,故通常作為飛行時控制上下左右搖擺的水平儀,和記錄與白晝行為節律相關的光強度週期變化。

女王大人高高在上

真社會性 (Eusociality) 高度發展的蜜蜂蜂群中通常會有蜂后 (queen)、工蜂 (worker)、雄蜂 (drone) 三個角色。蜂后與工蜂皆為雌性,蜂后體型較大,能夠產卵甚至抑制其他工蜂的生殖能力;而工蜂則負責建造蜂巢蜂室、搜尋獵物、守衛蜂巢與餵食幼蟲,至於雄蜂則會與蜂后交配,提供精子,由於其交尾器會在交尾後撕裂,雄蜂便會因而死亡。

圖/IRISH BEEKEEPERS ASSOCIATION CLG, after Winston, 1987

誰知盤中飧,蜜蜜皆辛苦

外出的工蜂會採集花蜜,並將其收集在腸胃 (proventriculus or honey stomach) 當中。當工蜂回巢後,便會將花蜜吐出 (regurgitate) 並傳給內勤的工蜂,接著內勤的工蜂便會將花蜜消化並反覆的吸入再吐出,製造泡泡來增加表面積,好讓原先花蜜中高達 70~80% 的水分能夠慢慢蒸發,並藉由消化酵素將蔗醣水解為葡萄醣與果醣,同時分解掉其他澱粉與蛋白質,增加酸度。之後便會將蜂蜜存於巢中,藉由巢中的高溫與搧風,使得水分降低至 18% 左右,讓糖份濃度過飽和而能避免發酵 (fermentation) 後,便會以蜂蠟封存起來。

圖/Pixabay

除了上述以外,Google Doodle 還提供了更多有關蜜蜂本身的知識,以及蜜蜂對自然生態的不可或缺,像是全世界有三分之二的農作與 85% 的開花植物都需要仰賴他們授粉,以及蜜蜂被科學家視為關鍵物種 (keystone species),如果沒有他們的存在則可能整個生態系統將徹底崩潰等等,可見其無可取代的重要性。

那麼,在世界地球日 50 周年的今天,你對維持生態的蜜蜂們更加了解了嗎?

資料來源

PanSci_96
1006 篇文章 ・ 967 位粉絲
PanSci的編輯部帳號,會發自產內容跟各種消息喔。