大氣光影的變化一 (The Optical phenomena of Atmosphere ) (I)
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

在大氣中，有許多現象會因為大氣的垂直結構或光線照射角度所影響，而形成不同的光影變化或特殊的景象，例如：幻日（sundogs）、暈（halo）、蜃 景（mirage）等等。有一些現象我們已在課本中見過，例如虹（primary rainbow）或霓（secondary rainbow），然而其實還有許多特殊的大氣現象你可能連聽都沒聽過喔，就讓我們來看看這些有趣的光影變化吧！以下介紹因為水滴的反射與折射所造成的特 殊現象：

一、水滴的反射與折射

• 幻日（sundog）

有時在日出或日落的時候，會看到在太陽兩側和太陽相同高度的地方，有兩個像假太陽一樣的亮點或光斑，那兩個假太陽也就是所謂的「幻日」（圖1）。這種現象 通常發生在太陽仰角小的時候，也就是接近地平線的日出或日落時刻。當太陽的光照射到大氣中卷雲裡水平方向的六角型冰晶時，由於六角型冰晶的物理性質會讓陽 光照射冰晶後折射的角度被限制在最小角度的22°，所以幻日的位置也就通常在太陽左右兩邊大約22°出現（圖2）。

圖1：幻日。 資料來源：Weather Chat(2011). Sundog. 2011年6月27日，取自http://weathersavvy1.blogspot.com/2011/05/sundog.html

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大氣現象大哉問！(Questions about the atmosphere)
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

偶爾仰望天空，看得見天空之美，但心中不免浮起一些疑問，例如天為何藍？又雲為何白呢？這些有趣的問題，就讓我們今天一一來說個分明吧！

1.為什麼白天時天空是藍色的，黃昏時偏橘紅色呢？

在晴朗無雲的時候望向天空，映入眼簾盡是一望無際的蔚藍。然而我們心中不免有些疑問，為什麼天空是藍色的呢？但又不是整天都是藍色的，接近傍晚日落時天空卻呈現橘紅色，這是為什麼呢？在此我們就來解答吧！

作者 Hsiung/d6478coke @ flickr

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透地雷達(Guound Penetrating Radar)
新北市立石碇高級中學地球科學科黎逸偉老師/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

圖片來源：http://en.wikipedia.org/wiki/Ground-penetrating_radar

透地雷達（Guound Penetrating Radar，簡稱GPR）是一種以高頻電磁波為波源之地球物理探勘方法，可以有效的提供高解析度地下構造之形貌，為近代極為重要的地球物理探勘工具，可廣泛應用在淺層地質調查、考古調查、冰層探勘、工程調查等方面。 Continue reading →

關於大氣的故事 (Story of atmosphere)
臺北市立建國高級中學地球科學科 江豪章老師/國立臺灣師範大學地球科學系 陳正達教授責任編輯

今日我們把呼吸當作是理所當然的一件事，若回到地球剛形成之初，呼吸這件事就會變成不可能的任務了；想想宇宙中的元素，氫氣 (Hydrogen) 和氦氣 (Helium) 佔最高比例，直覺上來說，地球的大氣應該也要以氫氣和氦氣為主才是啊，但又為何現今的地球大氣是以氮氣 (Nitrogen) 和氧氣 (Oxygen) 為主呢？ Continue reading →

黃道第13宮
臺北市立南湖高中地球科學科吳昌任教師/國立台灣師範大學地球科學系傅學海副教授責任編輯

使用西元記年以及一年12個月日期系統的社會中，多少都會聽到以黃道12星座為基礎的占星術。
一般所謂的你是什麼星座的人，指的僅是占星術中的太陽星座，當然，因為從地球看起來，太陽的光與熱主宰了許多事，占星術認為太陽星座對人的影響最大也是很正常的事。 Continue reading →

高次元空間
臺北市立建國高級中學蔡哲銘老師\國立臺灣師範大學地球科學系傅學海副教授責任編輯

圖片來源：sweetie187@flickr

對一般人而言，「空間」是日常活動的領域。而對數學家而言，「空間」則屬於數學中幾何學探討的領域。在幾何學中，線、面及立體之間的差異在於定義的次元數 不同。只能進行前、後移動的世界稱為一次元世界，在這樣的世界中，萬事萬物只被允許進行單一方向的移動；而在二次元的世界中，物質可以進行「前後」、「左 右」兩種方向的移動；至於在三次元的世界中，物質可以進行「前後」、「左右」、「上下」三種方向的移動。因此，在N次元的世界中，物質可進行N個方向的移 動。 Continue reading →

什麼是天體真實的顏色？
臺北市立南湖高中地球科學教師 吳昌任/國立臺灣師範大學地球科學系傅學海副教授責任編輯

為了天文研究的需要，天文觀測時通常是使用天文專用單色CCD，搭配標準化的測光濾鏡組（例如：Johnson UBVRI濾鏡組），觀測天體在透過特定濾鏡後的亮度，作為天文學家比對天體亮度或資訊的標準。

ohnson UBVRI濾鏡組的透光特性。（圖片來源：http://www.sbig.com/sbwhtmls/online.htm）

但是，對於一般大眾或是學生而言，研究並不是唯一個觀測目的，有時顏色鮮明的天體照片比具有研究價值的單色影像更能達到推廣天文的目的。所以，我們在教學生分析天文CCD觀測影像的同時，也教他們如何將透過紅光、綠光、藍光濾鏡的單色影像合成成彩色影像，這樣不僅可以讓學生直接了解其他專業天文機構所發佈的彩色天文影像的可能合成方式，也在調整過程中發現到同樣的一組影像竟可以調整成截然不同的結果。

不過，這也衍生出一個我們每年都會被問到的問題：到底怎麼調整才能得到這個天體的真實顏色？ Continue reading →

極光（Aurora）的顏色
臺北市立南湖高中地球科學教師 吳昌任/國立臺灣師範大學地球科學系傅學海副教授責任編輯

對於生活在高緯度地區的人而言，極光是相當容易看到的夜間景象。但是對於住在臺灣的人來說，可就是非常陌生的名詞了。隨著交通的進步，以及國際旅遊的便 利，在前往

高緯度旅遊時，順便安排幾個晚上到沒有光害的戶外碰碰運氣，試試看能不能看到這樣的景象，不僅可以提高整趟旅遊的附加價值，也有機會增加一些出 國的驚喜。

雖然在網路上搜尋一下，就可以看到別人所拍攝的極光影像或影片，但是因為一般狀況下極光並不是很亮，所以拍攝時需要曝光數秒鐘甚至數分鐘的時間才能累積足 夠的光線。這些極光影像雖然可以顯現出比肉眼直接看到更鮮艷的極光色彩，但過長的曝光時間也使得極光的細微構造被模糊掉了，就像是夜間拍照時沒有開啟閃光 燈或高感度功能，即使是用三角架將相機固定好，快速移動的被攝物體仍然會出現模糊的狀況一樣。所以，還是親眼看到的感覺比較真實。

極光看起來到底是什麼樣子？看一下「黑洞頻率（Frequency）」這一部影片裡的模擬畫面，大概就會有個底。

除了細微結構讓人想要親眼目睹之外，極光多變的色彩也是吸引人的因素之一。要解釋極光的顏色來源，就得簡單認識極光的成因。

Anders Jonas Angstrom (1814-1874)是第一個經由觀察極光的光譜，發現極光光譜與太陽光譜有很大的不同，證明了極光並不是反射太陽光所造成的人。但是極光真的和太陽有密切的關係！

Anders Jonas Angstrom (1814-1874)

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