在觀測降雨（Railfall）時，為什麼沒有觀測到半徑幾公分（或以上）的雨滴？
國立基隆女中地球科學科張仁壽老師/國立台灣師範大學地球科學系許瑛玿教授責任編輯

觀測大氣中的水滴半徑可從 0.001 mm 到 2 ~ 3 mm， 0.001 mm的細微水滴和2 ~ 3 mm的水滴大小相差約1000倍。
是否可能有達數公分的水滴存在大氣中？

以力學分析來看，讓大氣中水滴維持不分裂的主要因素是表面張力，而氣流是造成水滴破碎的主要因素。
氣流的作用力與水滴本身的重量大小相近，使得大氣中的水滴在落地前，能夠達到終端速度與空氣阻力（對水滴的衝擊力）間的平衡。 Continue reading →

在測量降雨量 （Rainfall）時，有風無風，量筒中的積水量相同嗎？
國立基隆女中地球科學科張仁壽老師/國立台灣師範大學地球科學系許瑛玿教授責任編輯

測量降雨量 (Rainfall) 時，風會影響量雨筒中水量的測量嗎？
答案：無論有風或無風，雨量筒所測得的降雨量皆相同。
因風速u是沿水平方向，雨速v 是沿鉛直方向，
而w = u + v，設量筒截面積為 S，
垂直於 w 的面積為 S’= S cosθ （如下圖所示）。 Continue reading →

台灣的春雨（Spring Rain）（下）
國立台灣海洋大學海洋環境化學與生態研究所傅怡雯碩士生/國立台灣師範大學地球科學系許瑛玿教授責任編輯

春雨的成因
春雨主要來自鋒面雲帶，春季時，在華南到台灣一帶距地表約1.5公里處，有兩股勢力相當的氣團在此交會，一是來自北方的乾冷大陸氣團，另一個則是較濕暖的氣團。此兩團氣團因風向不同，而在交會處會產生風切的現象，有助於空氣的抬升，進而造成降雨。因此，在華南及台灣一帶帶來略帶寒意的綿密春雨，人稱「春雨綿綿」、「春寒料峭」，及「春寒雨越灑」。一般而言，春雨影響範圍以台灣的東北部、北部和中部為主。 Continue reading →

台灣的春雨（Spring Rain)（上）
國立台灣海洋大學海洋環境化學與生態研究所傅怡雯碩士生/國立台灣師範大學地球科學系許瑛玿教授責任編輯

近年來，因全球環境變遷的議題受到重視，當談及聖嬰現象對台灣地區的影響時，常會提到春雨量多寡的問題，而本篇文章將介紹關於台灣的春雨。

春雨的定義
台灣地區的春雨指的是每年2~4月¹間台灣全區，有連續四天以上降雨者，我們稱之為春雨。

春雨的重要性
春雨主要影響台灣北部地區，約佔北部地區全年降水量的25%，但在南部及東部地區則不到全年的10%（圖一）。台灣地處亞熱帶地區，加上地形複雜的因素，使得台灣的年平均降雨量是世界年平均降雨量的2~3倍(（台灣的年平均降雨量約為2500 mm，下表一有各地平均年降雨量），整體而言，一年之中，以梅雨和颱風季節為台灣地區主要的降雨來源，而非春雨，但當前年的颱風及梅雨降雨量太少，水庫蓄水量不足時，春雨就會變得非常重要。春天一到，農民開始耕種，農作物生長最需要的就是雨水，尤其是像春雨這種綿綿的細雨，最適合春耕所使用。 Continue reading →

神祕的夜光雲（Noctilucent cloud）（下）
國立台灣海洋大學海洋環境化學與生態研究所傅怡雯碩士生/國立台灣師範大學地球科學系許瑛玿教授責任編輯

夜光雲（Noctilucent cloud），在拉丁原文中的意思是”在夜晚閃耀著”，因為它是一種在黃昏時才能觀察到的雲。只有當太陽西下，從地平線下透出的微弱光線，照在大氣高層時才能觀察到夜光雲。夜光雲通常很薄，目前觀察到的夜光雲大多是藍白色，雖然也曾出現過紅色和綠色，但出現的次數極少。夜光雲之所以會呈現出藍色的色澤，是因為臭氧吸收了部分夜光雲所反射的太陽光，僅留下藍色光所致。

夜光雲是工業革命發展後才被人類發現的新現象，此一現象在20世紀後，被觀測到的頻率明顯增加，並且發現的地點有由高緯度往中緯度遷移的現象。根據科學家以氣候模式進行預測的結果，若溫室氣體的濃度持續增加，會降低中氣層的溫度。因為過去100年間，甲烷排放的的濃度增加了超過一倍，甲烷排放會促成更多的水氣進入更高的大氣層，如此一來，就會造成對形成夜光雲的有利條件。且Tromp 等人也指出，氫經濟的轉型，可能會使得夜光雲出現的頻率增加。 Continue reading →

神祕的夜光雲（Noctilucent cloud）（上）
國立臺灣海洋大學海洋環境化學與生態研究所傅怡雯碩士生/國立臺灣師範大學地球科學系許瑛玿教授責任編輯

夜光雲（Noctilucent cloud）是目前可觀察到的最高的一種雲，出現在中氣層的頂部（距地面48000~80000公尺的高空），早期認為只有在高緯度地區（緯度50-70度）才能發現夜光雲，但近年來夜光雲迅速蔓延至緯度40度。

夜光雲直到1885年才被發現，即使從發現到現在已經超過一百年，人們對它的了解依然相當有限，而NASA在2009年的9月20日，發射一枚火箭，期能造出人造夜光雲。

人類第一次觀察到夜光雲是在1885年，即是於印尼的喀拉喀托火山爆發¹之後兩年，由一名德國氣象學家發現。因為喀拉喀托火山爆發後，大量的火山灰噴發到空氣中，讓科學家得以觀察到噴射氣流移動的情形，同時也觀察到了夜光雲。在當時，科學家相信，是火山爆發的巨大威力，將火山灰帶到中氣層，而造成了夜光雲，但並非所有科學家都同意這種說法，因為在火山爆發過後的數十年之後，仍持續觀察到夜光雲的出現，甚至觀察到夜光雲比過去更為頻繁。

夜光雲的形成就像其他大多數的雲一樣，是因水氣附著在凝結核表面而形成雲滴，夜光雲主要由直徑僅有0.001公厘的冰晶所構成。大多數的雲都出現在對流層中，對流層頂已幾乎是雲層分布的上限，而出現在中氣層頂部的夜光雲，實在是相當特殊的現象。因為中氣層頂部是地球大氣中最寒冷的地方，溫度可達-125℃，且空氣相當乾燥，比撒哈拉沙漠還要乾上幾百萬倍，這些條件對於雲的形成可說是相當不利。雖然科學家們對於夜光雲的凝結核及冰晶來源仍有許多疑問，但目前一般相信它的凝結核應是來自於外太空微小的隕石微粒，而非火山灰，而冰晶所需的水氣則可能是來自於太空梭所排出的熱氣。太空梭在電離層所排出的熱氣，可在一天之內迅速的被運送到北極，且沉降到中氣層頂端，作為夜光雲的冰晶來源。

另外，科學家發現夜光雲的出現和太陽活動周期有密切的關係。因紫外線會破壞水分子的結構，減少中氣層的水汽量；且在紫外線的照射下，大氣層溫度過高，會無法形成冰晶。所以，當太陽活動旺盛時，夜光雲的亮度及出現頻率就會降低，兩者間約有一年的延遲效應，但原因不明。

夜光雲還有一個奇特的現象，就是對50 MHz~1.3 GHz的雷達波有極高的反射率，而Caltech’s Prof. Paul Bellan對此一現象提出解釋：來自外太空的微小隕石在與大氣產生摩擦後，所釋放出來的鈉與鐵，吸附在形成夜光雲的這些冰晶表層。而觀測數據也支持此一說法，研究人員發現，在夜光雲出現頻繁的時候，大氣中鈉與鐵的量降低。

神祕的夜光雲（Noctilucent cloud）（下）

高速氣流（Jet Stream）
國立臺灣師範大學地科所彭天音碩士生/國立台灣師範大學地球科學系許瑛玿教授責任編輯

高速氣流，或稱噴射氣流，是在高空上圍繞地球的強而窄的高速氣流帶，集中在對流層頂或平流層，於中高緯西風帶內或低緯度地區的高空都可出現。其水平長度達上萬公里，寬數百公里，厚數公里。中心風速有時可達每小時200至300公里的偏西風，而且可以有一個或多個風速極大中心，常伴隨強大的水平風切和垂直風切的變化，有時風切的改變會造成亂流，讓飛機的飛行存在危險。

高速氣流(Jet stream)是1920年由日本氣象學家Wasaburo Ooishi發現。第二次世界大戰時，美國B29轟炸機在日本本土進行轟炸時，飛機引擎正常運作且沒有儀表故障下，儀表的指針卻顯示飛機的飛行速度很慢。經研究後才發現，高空中有風速達數百公里的西風噴流，會大大降低飛機前進的速度。 Continue reading →

蒙氣差 (Astronomical Refraction)
國立基隆女中地球科學科張仁壽老師/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

用望遠鏡觀測太空星體時，星光進入大氣時的真實天頂角與人在地面看到的天頂角不同，這種差異，是由於大氣（即行星的蒙氣）折射造成的，成為蒙氣差。

我們可以把地球表面上的大氣看作是由折射率不同的許多水平氣層組成的，越接近地表越稠密，折射率也越大，星光從一個氣層進入下一個氣層時，要折向法線方向。 Continue reading →