3D有趣的實驗：大氣壓力的力量
國立臺北教育大學自然科教育系 周金城副教授
前言
一莫耳的水18克，體積約18毫升，100℃的水加熱變成100℃的水蒸氣，體積可達30586毫升，體積膨脹1700倍。當我們在奶粉罐裡加入少許的水加熱使其沸騰，此時將鐵罐密封起來，水在沸騰後變成水蒸氣時體積膨脹最高可達1700倍。相反的，當水蒸氣變成水時，體積縮小1700倍。於充滿水蒸氣的鐵罐外澆冷水讓奶粉罐降溫，裡面的水蒸氣因為降溫凝結成水，體積也縮小1700倍，體積瞬間縮小，導致奶粉罐外的大氣壓力的擠壓，使瓶內往內收縮而變形。
實驗影片
3D 有趣實驗:神奇的大氣壓力，上傳Youtube網站，
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大氣壓力 (Atmospheric pressure) 與大氣壓 (Atmosphere, atm)
國立臺灣大學化學工程系碩士生吳宗澤/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
大氣壓力 (Atmospheric pressure) 來自於大氣層中空氣所產生的重力，大氣壓 (Atmosphere)，為描述大氣壓力大小的單位之一，通常以縮寫「atm」表示。
在較低海拔時，由於其上的氣體量比高海拔處多，故具有較大的大氣壓力；反之，高空的空氣較稀薄，大氣壓力也就隨著海拔高度而逐漸下降，其關係可以由以下的關係式來說明：
P：壓力，P0：海平面上的平均壓力，z：高度，H：尺度高 (Scale height)。
尺度高不是常數，會受到溫度影響。空氣熱脹冷縮，當溫度升高時，空氣密度變低，相同面積的土地其上方的空氣也就較輕，所以高溫地帶的大氣壓力較低。同理，溫度越高尺度高越大；對於相同的P0以及z來說，H越大，則會造成P越小。
由於不同地方的海拔高度不同，也因此我們需要一個標準大氣壓值為參考標準，國際參考壓力值定義地球海平面上的平均壓力為101325 Pa，也就是1 atm。下表為其他大氣壓力單位和大氣壓的轉換關係。
氣壓計(Barometer)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
氣壓計(Barometer)，氣象學中用於測量大氣壓力(Atmospheric pressure)的一種科學儀器；利用水、水銀等測量大氣的壓力。由於氣壓可能會影響到某些實驗的結果，因此在實驗室內，有時會有氣壓計的蹤跡。
義大利物理學家托里切利(Evangelista Torricelli, 1608 – 1647)於1643年發明的水銀氣壓計，是科學史上最早的一種氣壓計，又稱為托里切利氣壓計(Torricellian barometer)。氣壓計為一端密封之長玻璃細管，管內裝滿水銀後將其倒扣於一裝著水銀的容器中（圖一）。托里切利觀察到當細管倒扣於容器中時會有部 份的水銀從管中流出，剩下的水銀管柱高度隨不同的天氣狀態略有升降，然而其高度大致維持在76公分(760 mm)附近。
圖一、托里切利氣壓計
全球的大氣排放 (atmospheric emissions) 和空氣污染發展趨勢 (air pollution trends)
美國Stony Brook University王瑜君物理學博士/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題:
1. 發展中國家的許多大城市目前遇到那些空氣汙染的問題?
2. 那些空氣汙染問題過去得到改善? 那些問題繼續惡化?
二氧化硫（SO2），氮氧化物（NOX）和可吸入顆粒物（PM10）
空氣污染的趨勢因為區域的不同而有變異。以二氧化硫和氮氧化物排放為例，歐洲和北美洲比較富裕國家的全國排放總量自1987 年以來一直呈下降趨勢。最近，歐洲除了關注有法規管制的陸源硫污染物排放，也注意到國際航運帶來的不受法規約束的硫化物排放的問題。而亞洲工業化國家在過去20年間，污染物排放量已經持續增加，有時增長幅度非常大。例如，2000 — 2005 年，中國的二氧化硫排放量大約增長了28%，而其氮氧化物的排放量在1996—2003年增長了50%。這種變化引起的後果就是，與1990年相比，全球二氧化硫和氮氧化物的排放量呈現持續增長的趨勢。其他工業不是特別密集的地區（非洲、拉丁美洲和加勒比地區）則有小幅度增長。
圖一：全球特定城市市區污染物的年均濃度變化趨勢 （圖片來源：GEO-4 p.52）
空氣污染物 (air pollutants) 的特性和對人類健康的影響
美國Stony Brook University王瑜君物理學博士/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 主要的空氣污染物的特性為何？
2. 空氣污染的主要成因為何？
3. 開發中國家的城市住民要承擔哪些健康的風險？
空氣污染是人類生存和環境保護必須面對的挑戰。這個挑戰也不只是一個特定區域的現象，而是會引發全球關注的公眾健康議題。除了對於人體健康產生的影響，空氣污染還會對農作物產量、森林生長、生態系統的結構和功能、材料以及空氣能見度等產生負面影響。空氣污染物一旦釋放到大氣中，就可以借助風力與其他污染物混和，發生化學變化，並最終沉降在各種物質的表面。
大氣中水氣含量的觀測
國立台灣師範大學附屬高級中學地球科學科洪逸文老師/國立台灣師範大學地球科學系陳正達教授責任編輯
由於水氣的變化是天氣現象的重要主角，因此對大氣中水氣的觀測一直是一個重要項目。傳統上，是利用探空氣球，然而其施放時間與空間上的限制，讓我們無法對水氣分布具有整體的了解。後來種種的遙測儀器與載具陸續發展出來，例如氣象雷達與衛星；遙測技術也日新月異，利用可見光、紅外線與微波頻道，近幾年更可利用 GPS 訊號反推大氣的水氣含量。
圖片所有:：F. Hasler et al., (NASA/GSFC) and The GOES Project
圖片來源：http://www.phys.ncku.edu.tw/~astrolab/mirrors/apod/ap990904.html
改變大氣成分，是否可讓地球冷卻下來？–地球工程 (Geo-engineering)面面觀
國立臺灣師範大學附屬高級中學地球科學科洪逸文老師/國立台灣師範大學地球科學系陳正達教授責任編輯
「全球暖化」已經是一個超越科學的議題，不僅一般社會大眾與政治人物紛紛提出各式因應之道，就連科學家也構想出許多大膽解決暖化的方法。這些藉由人為手段，有目的、大規模地改造地球環境的方法，就稱為「地球工程」(geo-engineering) 方案。這些方案都是為了讓地球冷卻下來，其中包括：在太空放置大量的反光裝置，以降低地球接受到的太陽輻射；將海水噴注到低層大氣，形成水霧甚至進而蒸發氣化，以求在海洋上空的對流層形成大量的雲層來反射太陽輻射；將鐵化合物倒入海中幫助浮游生物成長，以求透過浮游植物的生物泵(biological pump)，吸收並減少大氣中的二氧化碳；直接將要排放到大氣中的二氧化碳捕獲，並封存在不同的儲存庫，如礦場、地殼與海洋等，這種技術簡稱為碳捕捉與封存（Carbon Capture and Sequestration，CCS）。
火山噴發對大氣的影響
國立臺灣師範大學附屬高級中學地球科學科洪逸文老師/國立台灣師範大學地球科學系陳正達教授責任編輯
2010年冰島艾雅法拉(Eyjafjallajokull)火山爆發，不只癱瘓歐陸航空交通，也引起人們對「末日說」的恐懼。但是若從地球科學的觀點出發，我們倒是可以思考本次冰島火山噴發對於全球影響會有多嚴重呢？首先要取決於火山噴發的規模，如果火山噴發物得夠多，且高度夠高，在進入平流層後，很快地會隨大氣環流散布到全球，就像西風帶將火山灰擴散到大部分的歐洲。然而火山灰擴散時間越久，沉降的越多；擴散範圍愈大、濃度也會愈低。但是全球氣候會有什麼樣的影響，還要看火山噴發物的種類與高度，及後續在大氣中會進行哪些化學反應。
天氣預報新技術 (New Technological Development of Weather Forecast)
國立臺灣師範大學科學教育研究所李亭誼研究生/國立臺灣師範大學科學教育研究所許瑛玿教授責任編輯
在夏秋兩季，主要影響台灣的天氣系統為颱風(typhoon)，所以關於颱風的天氣預報就顯得相當地重要。颱風預報內容除了包括風速、颱風移動速度及方位外，還有一項重要的預報要素就是降水量，是由於颱風影響台灣時，常帶來豐沛的雨水，雖可舒緩水庫缺水危機，但過多的降水有時造成土石流發生或發生嚴重的水災，造成經濟、社會與生命安全等損失與危害，故颱風的降水預報就顯得十分地重要。