2014年你不可錯過的觀星盛事
國立臺灣大學科學教育發展中心特約編譯葉承効/國立臺灣大學物理學系王名儒教授責任編輯

編譯來源：Skywatching Events Not To Miss In 2014

無論是業餘的星象觀測迷，或是專業的研究員，都引頸企盼著將在2014年陸續登場的諸多觀星活動。即使你沒有專業的天文望遠鏡，以下介紹的許多天文星象都是可以用肉眼，或是使用雙筒望遠鏡就可以看到的。

一月

2-3號的象限儀座流星雨：從一月1號到5號，你都可以用肉眼看到流星雨的景象，而從2號的晚上到3號破曉前為高峰期，你每小時將可以看到約40顆的流星。這場流星雨是來自牧夫座方向。

5號的木星衝日：所謂的「衝日」是指太陽、地球(在中)與特定星球呈一直線的現象。一月5號的木星衝日是整年裡最適合觀測木星的日子，除了因為那天在地球可正視木星的日光反射面而易於觀測外，那一天也可以藉充分的反射日光，一次看到木星旁的四顆衛星：埃歐、歐羅巴、蓋尼米德和卡利斯多。

三月

20號的庶女星活動：在天文觀測中，有時候小行星會穿越地球與特定星球之間，而造成完全遮蔽該特定星球的景象。庶女星（小行星163）將在20號完全遮蓋住獅子座最亮的軒轅十四星，時間長度約為12秒。這是很難得的天文景象，但是遺憾的是只有從美國紐約到加拿大安大略省才能觀賞到此景觀。

四月

8號的火星衝日：在那天使用80-100倍率的天文望遠鏡，將可看到火星的地表。雙筒望遠鏡可以增強觀測到的火星星體顏色，約5～8吋的天文望遠鏡可看到更多細節，高效能的天文望遠鏡甚至可以看到火星的極地冰帽。

15號的月全蝕：在15號，太陽、地球和月球會呈一直線，而月球會完全被地球的陰影蓋住，而出現月全蝕的景觀。美洲將獲得較佳的月蝕景觀，並持續長達80分鐘。

22-23號的天琴座流星雨：柴契爾彗星（C/1861 G1）的殘餘將以天琴座流星雨的形式出現在我們面前。雖然從16號到25號都可觀測到流星雨，但是從22號到23號，大約每小時可看到20顆流星。可惜的是這段期間流星雨的景觀會受到月光的影響，不過肉眼仍應能看到最亮的流星。天琴座流星雨很有可能會帶來滿天拖著長長尾巴的流星景象。

28-29號的日環蝕：由於月球將擋在地球與太陽之間，因此會造成「火焰之環」的日環蝕景象。但是可惜的是此景觀的最佳觀測點是無人居住的南極洲。

五月

5-6號的寶瓶座流星雨：寶瓶座流星雨是由哈雷彗星的殘餘所造成，而這場流星雨將會從四月19號一直持續到五月28號。在五月5號到6號，將可觀察到每小時超過60顆的流星。由於此日上弦月於子夜消失於地平線，這將大大地強化觀看流星雨的天文條件。各地都可以觀賞到這場流星雨，並看到流星雨像是自寶瓶座方向而來。

10號的土星衝日：土星在那天能獲得充分的日光而易於觀測，只要準備約5至8吋的天文望遠鏡，就可以看到土星環及附近的衛星。

24號的流星雨：在24號日出前，會有一場大型的流星雨，雖然時間不長，不過估計將有每小時超過100顆的流星劃過天際。

六月

7號的火星與月球上合：「上合」是兩顆天體與地球呈一直線。在那天日落後，火星與月球會只有幾度的差距。

七月

28-29號的寶瓶座δ流星雨：這場流星雨是兩顆彗星的殘餘星體。這場流星雨會從7月12號持續至8月23號，而7月28號則會出現每小時超過20顆的流星。

八月

10號的超級月亮：這是2014年中，月球與地球最靠近的一天。不過對於未經訓練的人來說，在肉眼觀測的觀察下，可能不容易找出與平常滿月的差別。

12-13號的英仙座流星雨：這場流星雨是斯威夫特－塔特爾彗星的殘餘星體，在觀星者中是相當有名的。從七月17號至8月24號，肉眼都可以看觀賞到這場流星雨。在八月12號會出現每小時超過60顆流星的景象。可惜的是月光將會干擾流星觀測，不過仍然可以看見最亮的流星。

18號的木星金星上合：木星和金星是天體中最大的兩個星球，而那天將出現兩顆星體角度差只有0.25度的景象。以北美而言，最好的觀測時間將是破曉前。 Continue reading →

NASA行星科學家飯碗難捧
國立臺灣大學科學教育發展中心特約編譯高英哲

原文作者/Alexandra Witze     編譯來源：〈NASA funding shuffle alarms planetary scientists〉

NASA行星科學部決定重新分配經費，並暫停接受一項重大研究計畫的申請案

史考特．古澤維奇(Scott Guzewich)在美國空軍擔任氣象預報員長達六年後，才轉換跑道成為他夢寐以求的行星科學家。他目前以博士後研究員的身分，服務於 NASA高達太空飛行中心，專研火星大氣。

然而古澤維奇的夢幻工作可能要變成一場惡夢了。NASA的行星科學部在12月3日宣布，將重新分配挹注各項研究與分析計畫的經費。這聽起來像是官僚作業的重新洗牌，卻挑動了美國行星科學家的敏感神經：他們覺得在這個經費日益緊縮的年代，自己即將成為被排除在外的一員。尤其是有一項包含近半數行星科學研究提案在內的新研究計畫，2014年卻不給研究員提出新的補助金申請案；那些從補助金裡支薪的研究員，到時候就會落到無處請款的田地。「這下我得跳過2014年，到2015年才能送案。」古澤維奇說。「要是到時候還領不到錢，我想我就得去渥爾瑪打工了。」

幾乎全美的行星科學家，或多或少都是靠NASA總金額達12億美元的行星科學部補助金在做研究。許多老資格或比較有名望的研究員，可以從火星登陸車「好奇號」(Curiosity)或是土星探測太空船「卡西尼號」(Cassini)，這類的個別任務中拿到錢；像是古澤維奇這樣的年輕科學家，就相當倚賴總金額約2億5000萬元的研究與分析預算過日子——這筆錢是給對行星任務傳回的資料，進行研究分析的科學家拿去用的。根據位於美國亞利桑納州土桑市的行星科學研究所，在2010年所進行的調查顯示，美國有將近半數的行星科學家，倚賴這項計畫提撥他們一半以上的薪水。

NASA的管理階層在一場虛擬的市政廳會議中，提出研究經費重新分配的計畫，令許多人感到相當錯愕。喬治亞理工學院行星科學家布蘭妮．施密特 (Britney Schmidt) 說：「人們擔心他們快要沒頭路了，這消息真是嚇死人。」

沒有人會否認研究分析計畫的經費需要做調整。把經費重新洗牌，可以清掉一大串尾大不掉的資金挹注計畫，重整為五大主題：新行星、太陽系相關作業、可居住行星、外星生物學、以及太陽系觀測。這些新領域中最為龐大，也可能成為最受歡迎的，是太陽系相關作業；然而在那場NASA舉辦的市政廳會議中，有人卻說直到2015年2月前，該領域都不會接受請款提案。這是壓垮許多靠著不斷申請補助金，勉強度日的研究者的最後一根稻草，因為他們手頭上有的資金，大多會在可以申請新的補助金之前就用光光了。 Continue reading →

讓專家傷腦筋的新行星
國立臺灣大學科學教育發展中心特約編譯柯廷龍

編譯來源：卡內基科學研究中心網站

美國的研究團隊發現在太陽系之外有個行星正在形成，該行星離其恆星遙遠，約為太陽到冥王星的距離兩倍之長，該行星座落於長蛇座TW恆星充滿氣體與星塵的原行星盤之中，長蛇座TW的質量約為太陽的55%。

這個滿是塵埃的原行星盤是離我們最近的原行星盤，位於長蛇座，距離地球176光年遠，天文學家利用哈柏望遠鏡觀察太空，並用特別的方式塑造原行星盤的模型。他們發現星盤之中有約個缺口，寬度約20AU，只比形成一顆行星所需的寬度稍大，行星其大小約為6到28個地球的質量。研究團隊認為有充足的證據證明該行星的形成製造了這個缺口。

觀測計畫主持人艾莉絲‧溫伯格(Alycia Weinberger)表示：「長蛇座TW恆星的年紀約500萬到1000萬年之間，現應為行星形成的末期，行星將於原行星盤消逝之前形成……根據現有的科學研究成果，通常離恆星距離越近，行星的生成速度會越快，但是這次的觀察結果卻非如此。」 Continue reading →

天王星、海王星─鑽石雨？
國立臺灣大學大氣科學系陳穎霖、郭子仙博士生

太陽系邊緣的兩顆類木行星：天王星、海王星，分別為第七顆以及第八顆行星，與太陽的平均距離分別為19.6天文單位以及30天文單位，其組成份主要是氫、氦以及由水、氨、甲烷所結成的「冰」。這類型冰巨星，不若地球、金星、水星、火星等類地行星有明確存在的岩石核心，相對密度較低，體積也較大，天王星的體積在太陽系中排行第三，而質量約為地球的14倍，海王星的體積排行第四，質量則大約是地球的17倍。兩者在大氣中具有複雜的雲層結構，其內部高壓的狀態，成為近年科學家研究相態變化的好對象。

天王星的內部近核心壓力非常的大，高達800GPa(約地球表面氣壓790萬倍)，因為壓力重力效應，溫度也從外層的-220度飆升到7000度，在極高的壓力下可以形成密度相當高的冰(9g/)。過去的研究模擬這種壓力及溫度環境，並且在將溫度提高到攝氏50000度後，觀察到鑽cm3石塵埃產生的現象(由甲烷衍生的碳化合物)；Eggert(2010年,發表於Nature Physics)研究碳化合物(鑽石、石墨)等相態變化後，認為存在「液態具導電流體性質」的鑽石，因此在天王星、海王星的環境下，可能有固態的鑽石塵埃參與於相態變化中，支持早在1981年就被科學家提出的鑽石雨幻想。

高壓下形成的液態鑽石，可能表現得像水一樣，而給予天王星或海王星「液態的海洋」或「鑽石海」的現象；在Eggert的研究中，固態形成的鑽石更像冰山一樣浮在液態的鑽石海上，另外，「具導電性質」的流體活動也可能造成其磁場的異常（如圖一）。

實際觀測發現天王星不同高度的雲層由不同成份的化合物組成，藉由觀測雲層的活動可以反演風場，圖二顯示天王星在不同高度可能有不同組成包括H₂O, NH₄HS, NH₃, N₂S, 或CH₄的雲。由於天王星的自轉軸和公轉軸夾角相當大，幾乎是「躺著」轉，他的四季變化非常顯著(永晝、永夜現象)，長達84年的公轉週期，更讓季節變化長達21年。 Continue reading →

《世紀大彗星特展》探索宇宙訪客的奧秘

◎時    間：102年10月25日-103年6月
◎地    點：地球環境廳二樓

11/15-21為ISON彗星最佳觀測時間點。
11/28-30ISON彗星最亮的時間點，但不易觀測。
耶誕節期間，ISON彗星將最靠近地球。

自102年9月21日C/2012 S1（也稱為Comet ISON，或可諧稱愛上彗星）這顆掠日彗星被白俄羅斯的維塔利•涅夫斯基和俄羅斯的阿爾喬姆•諾微切諾克於國際科學光學監測網 (ISON) 發現開始，國際天文界就引發了新一波彗星觀測熱潮。C/2012 S1彗星被喻為「世紀彗星」，最大的特點是非常亮，天文研究者預計於2013年11月底即可用肉眼看到其壯觀的風采，11/28-11/30期間將是亮度達到巔峰的時候。這顆眾所矚目的世紀彗星，究竟會不會如大家的期待亮麗演出呢？我們可拭目以待。

為此，國立自然科學博物館於10月25日起至103年6月期間推出《世紀大彗星特展》，除展出C/2012 S1世紀大彗星影像，並有歷史上大彗星的精彩圖照，如：凱撒彗星、哈雷彗星、1106年大彗星、1680年大彗星、1744年大彗星、1811年大彗星、百武二號彗星、海爾‧鮑普彗星、麥克諾特彗星、霍姆斯彗星……等等，並介紹流星、流星雨的精采秀及與彗星的關聯。

策展人國立自然科學博物館陳輝樺博士指出，每一天平均有1.5顆小行星靠近地球，2013年初一顆小行星就於西伯利亞上空爆裂，近期打撈後，發現達600多公斤，這些外太空訪客與我們的關係其實非常親密，天文學家也都密切關注ISON彗星繞經太陽後，是否可能發生分裂，造成流星雨或甚至有沒有撞擊地球的可能。「本特展將是一場隨愛上彗星軌跡『進行中』的特展，每週將更新資料，歡迎民眾不當低頭族，跟我們一起抬頭看彗星。」陳輝樺說。

彗星是太陽系行星間的流浪者和太陽系的考古資源庫，彗星的造訪帶來生命素材與星際間氨基酸的形成機制，讓我們更能瞭解宇宙的起源。彗星撞行星的史實觀測與衝擊科學之分析、其所述說的演化史，彗星撞地球留下巨大隕石坑的歷史考證及所帶來的震撼……等等，都讓我們更尊敬這些宇宙訪客的存在。 Continue reading →

金星與土衛泰坦的大氣
國立臺灣大學大氣科學系陳穎霖

地球大氣充滿許多有趣的天氣現象，皆肇因自水的相態變化。不禁讓人想問，在我們的太陽系中，是否也有其他的星體擁有類似的特性（能夠成雲降水，或是有其他物質相態的變化）？

一、金星──硫酸雨

金星(Venus)這個以美神維納斯命名的行星，是太陽系所有類地行星中質量大小最接近地球的，可以說和地球是孿生關係，同時也是所有行星中最亮的，肉眼亮度可至負四等。由於金星相當鄰近地球，所以科學家對其大氣瞭解較多，金星擁有比地球大氣更濃密、厚重的大氣，主要的氣體組成為二氧化碳、氮氣及二氧化硫，其表面大氣壓更高達92大氣壓，相當於地球海面下910公尺處的壓力；由於她濃密的二氧化碳大氣，導致失控（逃逸）的溫室效應，表面溫度可以高達攝氏470度。

目前認為金星的大氣有風、有雲也有降「水」，甚至觀測到劇烈的閃電現象。金星表面極高的溫度及壓力，使得表面的二氧化碳不再以二氧化碳氣體形式出現，而是超臨界流體，密度極高的流體，也讓極小的風速(通常0.3~1.0m/s)擁有能夠搬動表面沙塵、岩石碎屑的「風力」。金星高層大氣的成雲現象主要是由二氧化碳、二氧化硫、水蒸氣因光化學反應而形成大量的硫酸。

這濃密的「硫酸」雲層，甚至還會產生毛毛雨呢！不過從其大氣垂直溫度分布可推測(如圖一)，這些降水並不會真的落到表面，而是從高層大氣落下後在距地表25公里處便再蒸發了，所以金星上的雲比較接近地球上所觀測到的幡狀雲，而表面是相當乾燥。

二、土衛泰坦──甲烷

泰坦一直是科學家抱持濃烈興趣的研究對象，因為他具有濃密的大氣，大氣成分主要是氮氣以及可能孕育生命的甲烷。泰坦是太陽系第五顆行星─土星的衛星，更是僅次於木衛三太陽系第二大的衛星。泰坦因為被土星潮汐鎖定，公轉和自轉期相同，接近十六天，表面溫度僅有攝氏-178度，表面底下有冰層，冰層下約有直徑3400公里的固體核心，由於壓力效應，內部仍保持炙熱狀態。

泰坦是太陽系除了地球以外唯一擁有濃厚氮氣大氣層的星球，其大氣層的自轉速度和金星一樣遠大於自轉速度。他的大氣層比地球更濃厚，表面氣壓約地球的1.45倍，在2、300公里高的地方，由光化學反應造成不透明的霾層阻擋了陽光的入射，使得泰坦大氣在大部分的波段下是不透明的，直到2004年卡西尼任務才首度獲得其表面直接的影像。 Continue reading →

好臭氧vs.壞臭氧
國立臺灣大學大氣科學研究所王啟芸研究生

眾所皆知，如果不是因為臭氧層的存在，吸收了大部分的紫外線，生物無法得以由海洋往陸地發展。因此，大家對臭氧的印象都是幫助生物生存與繼續演化的好角色。然而，在對流層的臭氧則扮演截然不同的角色。相對於平流層的「好」臭氧，我們也許可以稱對流層內的臭氧為「壞」臭氧，因為人類若暴露在過量的臭氧環境之下，容易產生急性呼吸道病變，並且容易引起氣喘患者的死亡。除此之外，植物若暴露在高臭氧濃度環境中，會降低其初級生產力。此外臭氧為溫室氣體的一種，人類污染所製造的臭氧因此會幫助全球暖化。

好臭氧和壞臭氧的產生方式也不盡相同(圖1)。平流層臭氧的形成主要是藉由氧分子被短波長的紫外線光解而產生氧原子，其再與氧原子結合所形成。而對流層中短波長紫外線微弱，因此臭氧主要是經由二氧化氮(NO₂)光解所產生的氧原子，其再與氧分子結合而形成。空氣在高溫燃燒下，會產生大量的一氧化氮氧(NO)以及一些NO₂，而大部分NO會迅速氧化為NO₂。因此人類燃燒活動，包括汽機車排放、工廠排放、生質燃燒等，都會間接影響臭氧濃度。像是VOC (Volatile Organic Compound, 揮發性有機化合物)更會加強這個過程。 Continue reading →

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

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（0^oC以下，以冰晶為主）以及暖雲種雲（0^oC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-40^oC，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-20^oC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。 Continue reading →