地球科學家的故事

地質學家、海洋學家、氣象學家、天文學家

現代人造雨之父─Irving Langmuir

現代人造雨之父 — Irving Langmuir
國立臺灣大學大氣科學系蔡宜君博士

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Irving Langmuir (圖片來源:維基百科)

科學家歐文·朗繆爾(Irving Langmuir,1881-1957)出生於美國紐約,1906年於德國Georg-August-Universität Göttingen完成博士學位,師事1920年諾貝爾化學獎得主瓦爾特·能斯特 (Walther Nernst,1864-1941)。朗繆爾是物理及化學家,專精於物質表面現象,例如蒸發、吸附等,他所發現的單分子吸附層理論亦被命名為Langmuir isotherm;1932年因其在表面化學的貢獻卓越,獲得諾貝爾化學獎。但朗繆爾更廣為人知的事蹟,則是他返回美國後,在通用電器公司實驗室(General Electric research laboratory,GE)任職期間(1909-1950年),對於人造雨方法上的創新。

所謂人造雨(種雲),就是人為加速降水發生的過程,因此想要讓人造雨有效果,必須對於成雲致雨的物理過程有清楚的瞭解,才知道如何選擇適合的種雲催化劑。現代人造雨方法主要分為冷雲種雲(0oC以下,以冰晶為主)以及暖雲種雲(0oC以上,以水滴為主)兩種類別,可以說都是站在雲物理學的基礎上所做的應用。1946年朗繆爾指導文森‧舍弗(Vincent Schaefer,1906-1993)從事過冷雨滴的實驗,但冰箱的溫度卻一直降不下去,舍弗決定把乾冰 (固態的CO2)加到冰箱,意外發現乾冰可以把溫度降到-40oC,促使冰晶同質核化過程發生,產生大量冰晶。同年稍晚,他們從飛機上對一片位於4公里高度、溫度約-20oC的層雲灑下乾冰,大約5分鐘後,雲內大量冰晶形成並下落,在雲下下落了約1公里才蒸發。舍弗發現乾冰種雲的技術,也啟發了同樣任職於GE的伯納德·馮內古特(Bernard Vonnegut,1914-1997),在1947年提出碘化銀種雲的技術,而這兩種種雲劑目前在人造雨實驗上仍被廣泛使用。

航海人(Navigater)的故事(下)

航海人(Navigater)的故事(下)
台灣師範大學地球科學所陳柏宇碩士生/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

汪洋中的一條船:
如果我們今天拿出哥倫布當時的航海路線來看,我們可以發現當時的人對於行星風系的了解已經有一定的程度了,他們可能不知道為什麼會有這個現象,但是他們已經知道哪些地方會吹什麼風,當哥倫布從歐洲出發,往西邊航行的時候他走的路徑是比較偏南方的航線,因為這條航線上有赤道東風帶的吹拂,所以對於一個航海家而言,這是一條通往西方的絕佳航線,他沿著這條路不斷向西方前進,最後抵達現在薩爾瓦多這個地方,薩爾瓦多的意思就是救世主的意思,當他們抵達他們所認為的「印度」之後,他們沿著西風帶回到了歐洲,所以當時的航海家已經知道要如何利用風來航行。

古代的商人也會利用這股「貿易風」來進行海上航行,貿易風又稱做信風,每年都會在固定的時刻與固定的季節出現,所以這股風對於航海人而言就有如親如父母,哥倫布所利用的動力,也就是這股貿易風。從現代的角度來看,我們已經知道這是因為地球自轉所造成的科氏力與氣壓梯度力所達到的平衡。

航海人(Navigater)的故事(上)

航海人(Navigater)的故事(上)
台灣師範大學地球科學所陳柏宇碩士生/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

東方夢:
在十三世紀的時候,一位義大利商人-馬可波羅從威尼斯出發,最後抵達了中國,當他抵達中國的時候,中國的富庶讓他覺得十分不可思議,光是中國在杭州進出的船隻,每年就達二十萬艘,這個數字可能比當時歐洲所有河川的船隻還要來的多,所以中國當時的經濟規模,是當時歐洲人所無法想像的,當他在回到義大利時,將自己的所見所聞寫成了一本「東方見聞錄」,雖然中國跟西方在很久以前就透過絲路有所來往,但是馬科波羅將自己的這趟旅程寫成一本書,許多歐洲人看了這本書之後,對於遙遠的東方激起無限的好奇。

地質學明星之一–詹姆斯.赫登(James Hutton)

地質學明星之一–詹姆斯.赫登(James Hutton)
高雄市瑞祥高中地球科學莊福泰教師/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

詹姆士.赫登(James Hutton MD;1726/6~1797/3) 出生於英國被認為是地質學明星之一,他在地質學的主要理論包括火成論(plutonism )和均變說(Uniformitarianism)

詹姆士.赫登於1726年6月出生於英國愛丁堡一個五個孩子的家庭,父親在他幼年時便去世,母親擔負教育責任,讓他進入愛丁堡高中就讀,高中時,赫登對數學和化學極有興趣,14歲時,以人道學生(student of humanity)的身分進入愛丁堡大學,17歲時,曾擔任律師學徒,但他對法律工作的興趣不大,18歲他擔任醫師助理,並在愛丁堡大學攻讀醫學,1749年,於荷蘭雷登(Leyden)獲得醫師學位,獲得學位後,赫登回到英國,並於1750年夏天回到故鄉愛丁堡,24歲的赫登繼承父親的農場,並開始研究農業改良以及土壤的問題,並讓他開始對氣象和地質產生興趣,他開始研究地球表面包含岩石、土壤等,並於1764年和George Clerk Maxwell開始進行蘇格蘭北部的地質旅行。

華特‧孟克(Walter Heinrich Munk)的故事

華特‧孟克(Walter Heinrich Munk)的故事
國立臺灣師範大學海洋環境科技研究所王儷樵碩士生/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

Water Heinrich Munk(1917~)生於奧地利維也納,小時候父母離婚,他的外祖父(Lucian Brunner,1850~1914)是一位傑出的政治家兼銀行家。為了幫助家中事業,Munk在15歲時即被送到紐約的一所預備學校念經濟。接著 Munk在哥倫比亞大學念了3年,發現自己對銀行業務沒有興趣,故轉往加州理工學院(California Institute of Technology)的物理系就讀,畢業於1939年。Munk在史克力普海洋學院(Scripps Institution of Oceangraphy)申請到了暑期工作的機會,並於隔年成為史克力普校長Harald Ulrik Sverdrup(1988~1957)的博士生。

亨利‧史托梅爾(Henry Melson Stommel)

亨利‧史托梅爾(Henry Melson Stommel)
台灣師範大學海洋環境科技研究所 彭書憶碩士生/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

Henry Melson Stommel 美國物理學家。1920年9月27日出生於 Wilmington, Del.;過世於波士頓,年71歲。

1942年畢業於耶魯大學,歷任耶魯大學教員(1942-1944),Woods Hole 海洋研究員(1944-1959、麻省理工學院(1959,1963-1978)和哈佛大學(1960-1963)教授,1961年起為美國科學院院士,後期為Woods Hole海洋研究所高級研究員。

伊斯蘭曆 ( Islamic Calendar)

伊斯蘭曆 ( Islamic Calendar)
台灣師範大學地球科學所陳柏宇碩士生/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

伊斯蘭曆主要是回教國家所使用的曆法,全世界大約有數千萬的人使用這種曆法,許多伊斯蘭教的國家進行包括祭祀、到麥加朝聖、以及許多宗教的活動都必須使用伊斯蘭曆,雖然現在主要的曆法依據是以西方國家的曆法為主,但是伊斯蘭曆對於宗教上仍然具有相當的影響力。

伊斯蘭曆主要的依據是看月亮的圓缺而定,裡面規定一年有十二個月,每個月大約有29或30天,除了十二月例外,每個月的開始就是以新月那天為一個月的開始,其週期是大約30年間最變化的,以求立法與月相能保持一致。伊斯蘭曆與中國夏曆不同的地方,在於伊斯蘭曆並不設閏月,而於閏年時在十二月後面再加一天,因此伊斯蘭的曆法中每個月的季節是不固定的,一年有三百五十四天,與現行的西方曆法大約相差了十一天,因此大約三十多年會有一個循環。因此雖然伊斯蘭的節日很多人都知道,但是都不確定他確切的時間到底發生在哪一個季節。