無形的眼和手-紅外線

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2018/10/17 第104期 | 訂閱/退訂 | 看歷史報份 | 科學少年 | 粉絲團

 
編輯的話 無形的日常小助手-紅外線
本期主打 無形的眼和手-紅外線
好文推薦 森林大火熊熊燃起
氣候決定河流的形狀
活動專區 開學了!師生一起來投稿吧~~~
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無形的日常小助手-紅外線
郭雅欣
在日常生活中,只要拿起遙控器對著各種電器按下按鍵,就可以讓它們照你的心意運作,真的十分方便。當你經過店家門口時,玻璃門就自動打開;想要洗手時,手在水龍頭底下揮一揮,水就會流出來!但是遙控器和電器之間沒有電線,究竟是怎麼溝通的呢?門和水龍頭難道是長了眼睛,能知道你想要開門、洗手嗎?它們都是靠著「紅外線」來傳遞訊息或偵測環境,再實行你想要它們做的事情。紅外線是什麼呢?為什麼能有這麼多用途?一起來看看〈無形的眼和手──紅外線〉。

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無形的眼和手-紅外線
高憲章

用遙控器轉電視頻道、用遙控器開關車門、用遙控器調整冷氣溫度……在日常生活中,你一定用過很多支遙控器了。只要拿起遙控器對著各種電器按下按鍵,就可以讓它們照你的心意運作,真的十分方便。或者,當你經過店家門口時,玻璃門就自動打開;想要洗手時,手在水龍頭底下揮一揮,水就會流出來,連遙控器都不需要!但是遙控器和電器之間沒有電線,究竟是怎麼溝通的呢?門和水龍頭難道是長了眼睛,能知道你想要開門、洗手嗎?其實,它們都是靠著叫做「紅外線」的光來傳遞訊息或偵測環境,再實行你想要它們做的事情。

看不見的光

紅外線是種什麼樣的光?當你使用遙控器時,並沒有看見光束從遙控器發射出來吧?自動門打開時,似乎也沒有光照在你的身上?到底紅外線在哪裡呢?

當你環顧四周,可以看到各種物體和它們的顏色:白色的紙張、黑色的頭髮、紅色的衣服、藍色的背包等等,我們為什麼能看到它們的顏色和形體呢?是因為光線照射在物體上,物體會吸收一部分的光,並反射其餘的光,當被反射的光進到我們眼睛裡被視網膜接收,經過大腦解讀就能「看」到顏色。這些能被人類眼睛看到的光,稱為「可見光」。而相對於可見光,人類的肉眼無法「看見」的光,就稱為「不可見光」,紅外線就是一種不可見光。

我們都知道彩虹的顏色是「紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫」,它們都是太陽光中的可見光,如果讓陽光通過三稜鏡,也可以觀察到這樣的彩色光譜。200多年前天文學家赫歇爾(William Herschel)用溫度計測量這列彩色光譜時,發現紅光那側的溫度總是比較高,他再把溫度計移往紅光以外的區域,發現溫度繼續上升。於是他認為在紅光的外側,應該還存在一段無色、肉眼看不見的光。因為這段光在「紅」色的可見光以「外」,科學家便把它取名為「紅外線」。

紅外線在生活上的應用非常廣泛,因為它有許多方便我們利用的特性,比如,它的能量比可見光低,使用它進行照射或者偵測物體時比較省電,也比較便宜,同時,照在人體上較不會對身體造成傷害。紅外線作用的範圍恰到好處,運用在遙控時,不會干擾到目標以外的物件。另一方面,人體體溫自然散發出的熱輻射,也是藉由紅外線來傳播,所以能用偵測紅外線的原理來測量體溫!現在就來瞧瞧有哪些便利的工具,是利用了紅外線原理的巧妙設計!…….

[更多詳細內容請參閱《科學少年》2018年10月 ]

 

森林大火熊熊燃起
洪文樺

近來新聞裡頻頻出現森林大火的消息,尤其美國加州北部的多起野火,延燒總面積超過六個臺北市大小,已打破史上紀錄!同時,在加拿大、德國、葡萄牙等溫帶國家,甚至是挪威、瑞典國內北極圈的區域裡,也先後發生了多次森林大火,而且幾乎都是當地數十年來最嚴重的森林火災。

森林大火從哪來?

許多人害怕森林大火,但其實森林大火原本是一種自然現象,在自然環境之中本來就會發生。當天氣乾旱而且氣溫又高時,會使樹木和森林的溫度上升,這時若有閃電從天空中劈下來,或者樹葉和樹枝之間互相摩擦產生靜電,就可能引起火花,使樹木開始燃燒,也可能演變成森林大火。

森林的燃燒雖然會燒毀樹葉和樹枝,但也具有良好的清除效果。火能夠燒死害蟲和病菌,淘汰無法適應環境變化的生物,只有能夠度過大火的健康族群留下來。地表的枯枝落葉、老弱生病的植物,會一起被燒掉,灰燼和殘渣中的礦物質及營養素就能回到土壤裡,使土壤變得更加肥沃,有助於植物重新生長。在大火發生後一段時間,森林通常能夠自我復原,原地長出新的植物,逃走的動物也會漸漸移居回來,這就是大自然裡生生不息的循環。

森林大火+人類=?

不過森林這種自然循環的現象,現在卻因為人類的介入而發生改變。現代人口增加,人類活動和居住的範圍都朝向森林擴張。當人類更靠近森林,森林大火發生的頻率也會升高,因為除了原本的「自燃」因素,現在還多了人為因素,例如開墾、吸菸、燒垃圾、電線走火、電線桿倒塌等等,都可能是引發森林火災的原因。

人類為了保護身家財產,急著撲滅火災,也是讓森林火災變得更嚴重的因素之一。因為人類介入自然,提早撲滅火災,使得原本該被大自然清除的枯枝落葉或矮樹叢等等留了下來,成為助長下一場火災的燃料!

此外,科學家也發現全球暖化可能讓森林大火變得更嚴重。全球平均氣溫上升,乾熱的天數增加,都會讓樹木更容易枯死、也更容易起火燃燒,不但增加了燃料、也增強了火勢。就有不少專家認為,近來愈加嚴重的森林大火,可能與全球暖化現象脫不了關係。

人類與自然之間如何保有適當的距離,讓人類在享有自然資源的同時,也能讓森林維持原有的運作,看來仍是我們需要好好研究的課題。

[更多詳細內容請參閱《科學少年》2018年10月 ]

氣候決定河流的形狀
科學少年編輯部

河流的美麗和規律其實有跡可循。

河水就如同地表的雕刻師,水流在地面切割出許多痕跡,河水從高處往低處流,途中好幾道支流匯聚成主流,再向海洋蜿蜒而去。彎彎曲曲的支流之間有重複的相似性,這是大自然裡獨特的美感。

但是好奇的科學家想知道,是什麼因素決定河流美麗的形狀?正如「黃河之水天上來」這句詩文說明的自然現象:天上的雲朵凝結成雨滴,降落到地面,當雨量夠多,會聚集成河流。科學家蒐集了各項數據,包括降雨量、地表蒸散量及蒸散速率,結果發現河流的形狀和這些氣象因子有密切的關聯。

在雨量較稀少的乾旱地區,不論河流流域大小,河流的形狀都會大致相似,形成狹長的樣子;而在雨量充沛的潮濕地區,河流形狀則會隨著流域大小而不同,大流域的河流形狀和乾旱地區一樣是狹長形,但如果換成在小流域,河流形狀會較短、較寬。科學家認為,造成這種差異的主因應該是地下水,在潮濕的小區域環境中,土壤水分容易飽和,所以地下水容易再度滲出,侵蝕地表,雕刻出較寬的形狀,在廣闊的流域中,地下水的影響則較不明顯。科學家認為,或許可以藉由河流的形態,來了解星球最初被河流侵蝕時的氣候,例如研究火星上面的河水侵蝕痕跡,推測火星過去的氣候。

[更多詳細內容請參閱《科學少年》2018年10月 ]

 

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