造父變星（Cepheid Variable Stars）
國立臺灣師範大學地球科學研究所張文馨碩士生/國立臺灣師範大學地球科學系傅學海副教授責任編輯

星空中，有一群特殊份子，它們的亮度會隨著時間而改變，我們把這種恆星稱為「變星」。變星分成很多種，光學變星以及物理變星。光學變星例如雙星系統，主要是由於雙星互繞，當其中某一顆星有時候會遮蔽到另外一顆星，造成視覺上的差異，使在地面上的觀測者會以為恆星的亮度改變了。物理變星，則是因為恆星本身內部能源或者大氣層狀態不穩定，造成亮度的改變，又分成兩種「脈動變星」以及「爆炸性變星」，這次要介紹的造父變星，就是屬於脈動變星的一種。第一顆被發現的造父變星，是仙王座的δ星（中名造父一），由約翰‧古德利克（John Goodricke）所發現。不過，古德利克在發現這顆造父變星後不久，就因為染上肺炎去世，享年21歲。當時多數的天文學家為他短暫的生命感到惋惜。 Continue reading →

為什麼晚上的天空是黑色的？奧伯斯詭論 (Olber’s Paradox)
國立臺灣師範大學地球科學研究所張文馨碩士生/國立臺灣師範大學地球科學系傅學海副教授責任編輯

當有人問你：「晚上天空為什麼是黑色的？」多數人都會認為，是因為太陽下山了，所以晚上沒有陽光，當然是黑色的。但是，有人會反駁，晚上也有很多星星應該會照亮天空，所以晚上也應該是明亮的才對。

關於這個問題，古時候的天文學家也討論過。從最早十六世紀，有系統的探討黑夜問題的天文學家，提出星星三大運動定律的克卜勒 (Kepler, 1571-1630)，他說，只要宇宙是有限的，那麼夜晚一定會是黑色的。到西元1826年天文學家奧伯斯提出的夜黑問題，又被稱為奧伯斯謬論 (Olber’s Paradox)。一直到二十世紀，因為科技、儀器的發達，對於晚上天空是黑色的探討終於有比較明確的解釋。 Continue reading →

流星雨 (Meteor Shower)
國立臺灣師範大學科學教育研究所曾冠雲碩士生/國立臺灣師範大學地球科學系傅學海副教授責任編輯

人們喜歡欣賞夜空中璀璨的星光，而最令人興奮的莫過於看見流星 (meteor)劃過天際。流星的出現，是由於太空中散佈著許多的灰塵顆粒，這些灰塵顆粒質量小，在經過地球附近時，便會受到重力的吸引而墜落到地球，在進入大氣層時受到高速摩擦而燃燒產生光與熱，形成流星，這些灰塵顆粒則稱為流星體 (meteoroid)。

一般肉眼常見的亮度約為二星等的流星，其流星體的顆粒大小通常都小於0.001公分，而相對地球的速度則是從最慢每秒11公里到最快每秒72公里，會受流星體運行方向與地球之相對角度的影響而改變。當流星體是與地球自轉相同方向墜入時，相對速度較慢，反之則較快。而流星大部分出現於離地表80至120公里處的高空，若流星的速度與質量越大，則結束的高度會越低。流星的亮度與流星體的大小、速度及組成成分有關。當流星體以高速進入大氣後，和空氣分子產生劇烈摩擦，流星體本身元素和空氣分子游離發光，因而產生不同亮度與顏色之流星。 Continue reading →

光年（Light-year）
國立台灣師範大學科學教育研究所羅文鑫研究生/國立台灣師範大學地球科學系傅學海副教授責任編輯

定義
光年為距離的表示，長度的單位，英文符號為ly，是light year的縮寫。國際天文聯會定義，光子在儒略年一年（365.25天）在自由空間中前進的距離，而這個自由空間是距離引力場或磁場無限遠的地方。光在真空中每秒前進約299,792,458公尺，一光年就等於9,460,730,472,580,800公尺，大約為94600億公里。

光年通常用來測量遙遠天體的距離。在天文學上，常用秒差距來描述天體的距離。秒差距是建立在三角視差的基礎上，以地球公轉軌道的平均半徑（1AU）為底邊，遠方的恆星為三角形頂點；恆星對底邊兩端連線之夾角稱為視差（角），當這個視差角為一角秒時，這個三角形的一邊長度（地球到此恆星的距離）就稱為1個秒差距，1秒差距大約等於3.26光年。因為在實際的恆星測距上，真正測量到的是恆星的視差角，因此在推算與誤差處理方面，都可以直接計算，所以在天文學術上幾乎都是直接使用秒差距。然而，秒差距的觀念並非一般大眾所常接觸，因此在天文學術界之外，大都使用光年作為天體距離的單位。

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潮汐 (Tide)
國立臺灣師範大學地球科學系林幼淳碩士生/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

潮汐運動基本上是受到萬有引力的作用而形成。覆蓋在地球表面的水體，受到行星引力的作用而堆積，並隨著行星的運動改變其水體堆積的位置，即稱為潮汐。以地球為例，地球受到的引力主要來自太陽與月球，月球的本身形成的引力雖較太陽小，但距離地球較近，對地球上水體的影響勝過太陽。如下圖所示，受到太陽與月亮交互作用的影響，不同地區的水位會隨著月亮的位置而改變，形成高水位的大潮與低水位的小潮。 Continue reading →

汞﹝Mercury﹞ ─ 全球各處傳輸量﹝Flux﹞及分布變化之特性﹝下﹞
國立台灣師範大學海環所賴信安碩士生/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

一‧極圈汞沉降 Flux：

﹝圖10 ，極區雪中汞的濃度，Julia 2001﹞

由全球海氣交換的汞通量Foa可知，Foa主要由「海表元素態汞 Hg0 濃度」與「海表溫度」決定，而極區長期處於低溫狀態，故極圈的汞通量平均而言，呈現出由大氣沉降到海洋的型式。而 Julia 2001 的研究報告指出﹝測量1995至1996年﹞，每年沉降進入北極海的汞通量為 5.6-7.8 μg / m2‧year；而在春、夏季的融雪期有最大的平均值 300 ng / m2‧day。

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汞﹝Mercury﹞ ─ 全球各處傳輸量﹝Flux﹞及分布變化之特性﹝中﹞
國立台灣師範大學海環所賴信安碩士生/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

一‧global 傳輸量的年變化、區域變化特性：

全球海水內的溶液態汞物質，分布的特性將決定於三個因素：當地的沉降型式、基礎生產力、湧升流；而其中生物生產力的多寡將影響到二價汞 Hg11 還原成元素態汞 Hg0 的速率，以及不易反應汞 Hgnr 的逸散速率。

﹝圖5 ，Sarah 2007﹞

由圖5 的a、b 可看出，赤道、太平洋西邊、大西洋西邊都有很高的汞物質沉降量；赤道地區的沉降量高主要是因為降水多，再加上許多汞物質易在此區域內氧化為易反應的氣態汞﹝RGM﹞，所以在赤道地區汞物質易隨著降水，溼沉降進入海洋。而大西洋與太平洋西邊的高汞物質沉降量，主要是因為這兩處緊臨亞洲大陸及北美大陸的工業區，故有大量的人為來源釋放進入海洋。 Continue reading →

汞﹝Mercury﹞ ─ 全球各處傳輸量﹝Flux﹞及分布變化之特性﹝上﹞
國立台灣師範大學海環所賴信安碩士生/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

一‧汞的特性、種類：

近代的工業生產時代，我們的生產當中釋放出了許多有毒物質，其中之一是「汞」，對「人為來源」而言，它來自於人類社會中煤、石油的燃燒，焚燒廢棄物，或是鋅、銅提煉過程中釋放出來，但由於汞、汞之化合物具有容易揮發的特性，所以除了人為來源外，我們也很有興趣，存在自然界包含陸地中和海洋中的汞，究竟以多少的量、多少的速度揮發至大氣中？甚至是在陸地、海洋、大氣三個區域所含有的量、互相交換的量，正因為汞對於生物含有巨毒，直接影響到生物圈的發展。

﹝圖1 ，汞排放量的年變化趨勢，Willian 1991﹞

如圖1所示，從1975年之後不論是水圈、大氣、或陸地上所排放出汞、汞化合物的含量日趨上升，甚至預估趨勢至2025年時，汞的排放量將達到1975年排放量的2倍之多，在這些有毒物質充斥著生物圈生活周遭的時候，他究竟如果影響生命，對生物體有那些破壞影響，還有這些汞究竟是如果排放出來的，都是科學家極欲想知道的問題。

﹝圖2 ，汞物質的種類，Willian 1991﹞

因汞的凝固點低，且蒸汽壓非常小，故容易揮發為氣態，在大氣中汞的種累主要為「氣態汞的元素態」、以及「乙基汞」，或是氧化後的汞化合物﹝圖2﹞；而水中的汞主要分為溶解的有機汞、溶解的無機汞、氣態汞和顆粒態汞；這些汞物質在大氣和海洋中，以及生地化作用中互相交換循環，而部分顆粒態的汞下沉至深海，最終變成深海海床上的沉積物。

二‧危害人類的傳輸路徑：

甲基汞﹝Methylmecury﹞是屬於汞物種中毒性最強的物質，主要的來源是海洋生物的吸收、食用，然後經由食物鏈：生產者 → 初級消費者 → 二級消費者 → ‧‧‧→ 最終消費者，一層一層往上，甲基汞的含量便在生物體內逐漸累積、增加，所以海洋中的魚類體內會累積大量的甲基汞，而人類往往是吃掉魚類的最終消費者，所以甲基汞最終會屯積在人類體內，對健康產生危害；甲基汞主要破壞人體的中梳神經系統，在許多解剖學研究中，汞破壞的這些大腦區塊，將無法治療恢復；某些研究指出病人呈現的知識異常、四肢的末梢無感覺，可能是由於吸收過量甲基汞，破壞大腦中梳的知覺區塊而造成。

由於魚類是許多國家主要淡白質來源，再加上除了蛋白質外，魚類還提供了許多人體需要的營養素，但考量到食物鏈中的毒物累積，食品管理局應特別重視這些近代毒物汙染的問題，避免吸收了營養，卻也吸收了有毒物質。

三‧海氣 exchange 方式、傳輸量：

﹝圖3 全球海洋、大氣、陸地汞物質通量，Sarah 2007﹞

如圖3所示，大氣中汞的來源主要有：人為排放、陸地上揮發、海水表面揮發，而這些到達大氣的汞，亦會再沉降回陸地及海洋。
人為排放的汞，分為顆粒態的汞HgP、元素態的汞Hg0、二價汞Hg11，排放量分別為 1.0 Mmol / year、6.4 Mmol / year、3.5 Mmol / year 。
陸地揮發到大氣的汞主要為元素態 Hg0 ，揮發量為 10.0 Mmol / year。海洋逸散到大氣中的汞也大多為元素態 Hg0，逸散量為 14.1 Mmol / year。
由以上三者排放、揮發或逸散到大氣中的汞含量而言，人為排放的總量為 10.9 Mmol / year，陸地揮發的總量為 10.0 Mmol / year，海表面逸散總量為 14.1 Mmol / year，由此可知，大氣中汞最大的來源為海洋表面的逸散，而溫度和海表面葉綠素量控制了整個逸散的速率，所以我們非常關切海洋表面這些汞逸散物質、速率。
對於大氣的沉降而言，因為元素態的汞 Hg0 ，在大氣中會進行氧化反應形成二價汞 Hg11，以及附著在顆粒物質上，形成顆粒態的汞 HgP，故大氣中主要沉降的物質為二價汞 Hg11及顆粒態的汞 HgP。這些二價汞主要沉降回陸地和海表面，每年到達海表面的沉降量為 22.8 Mmol / year，到達陸地的沉降量為 11.1 Mmol / year，故大多數二價汞是沉降回海洋。而顆粒態的汞大多數沉降回陸地，每年的沉降量為1.0 Mmol / year。

﹝圖4 全球海洋混合層汞物質通量，Sarah 2007﹞

由於海洋幾乎是大氣主要汞含量的來源，所以特別分析海表面、混合層汞的通量，我們已知大氣中沉降到海洋的汞物質主要以二價汞 Hg11為主，年通量為22.8 Mmol / year；而海水表面逸散到大氣中的汞物質以元素汞 Hg0 為主，因為在汞物質的特性中，元素態的汞有最大的揮發性，所以極易返回大氣。
這些元素態的汞 Hg0 來源是海水中二價汞 Hg11 的還原作用而生成，當然這些二價汞 Hg11並非全部都會被還原為元素態 Hg0，某些二價汞 Hg11會與其他物質結合形成不易反應的汞 Hgnr，而大部分的二價汞 Hg11 是保持原本的狀態，所以海水混合層中，元素態汞 Hg0、二價汞 Hg11、不易反應的汞 Hgnr，三者濃度分別為0.07 pM、0.73 pM、0.71 pM。
圖4所示，混合層中汞的來源主要有來自大氣沉降，以及來是混合層以下的海洋躍層﹝溫度躍層、密度躍層…等﹞的擴散、湧升作用帶來，來自大氣的汞物質總量為 22.8 Mmol / year ，來自躍層之下的汞物質總量為 6.8 Mmol / year，所以大氣的沉降提供了混合層有 90% 的二價汞 Hg11；而每年有 14.1 Mmol / year的汞物質揮發至大氣，每年有 10.7 Mmol / year的汞物質進入躍層以下、深海，每年亦有4.8 Mmol / year的顆粒態汞進入躍層以下。如此的通量在混合層達成平衡，進出混合層的汞物質總量都是 29.6 Mmol / year。而每年由上層海水沉降到深海中的汞含量為8.7 Mmol / year，但沉積物的紀錄顯示出每年會有1 Mmol / year 的汞聚積而形成海床上的沉積物，所以累積在深海的汞每年增加7.7 Mmol / year，深海汞物質的濃度將每年上升 0.7%。

四‧參考文獻
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2.W.F. Fitzgerald and T.W. Clarkson, Mercury and monomethylmercury: present and future concerns. Environ, Health Perspect 96 (1991), pp. 159–166.
3.Ga°rdfeldt, K., et al. (2003), Evasion of mercury from coastal and open waters of the Atlantic Ocean and the Mediterranean Sea, Atmos. Environ., 37, S73– S84.
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5.Mason, R.P., Rolfhus, K.R. and Fitzgerald, W.F., 1998. Mercury in the North Atlantic. Mar. Chem. 61, pp. 37–53