2016 八月號
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第129期電子報  出刊日期:1050815


科學新文摘

 

元素表4 個新成員 要叫什麼名字呢

國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)在6月初提出原子序113、115、117、118四個新超重元素命名建議,提供大眾討論,最後將於11月決定正式名稱。四個元素命名建議分別為:原子序113—Nihonium(Nh)、原子序115—Moscovium(Mc)、原子序117—Tennessine(Ts)、原子序118—Oganesson(Og)。

新元素可能是因為其化學、物理性質命名,也有可能是來自神話概念或是符號、礦物或是類似的物質、與新元素相關的地點、科學家的名稱等。

nh
2003~2004年初科學家在Uup衰變產物中發現Uut。日本理化學研究所在2004年合成出一個Uut原子,國際多次利用日本理研發布的實驗試圖重現實驗,多次試驗後在2016年獲得官方認證, 確定加入週期表中, 並由日本取得命名權。「Nihonium」中的「Nihon」為日本的日語發音,再加上「-ium」字尾。
Mc
2004年,俄羅斯杜布納原子核研究所和美國勞倫斯利福摩爾國家實驗室以鈣撞擊鋂的方式, 共同成功合成Uup。並在2013年由瑞典科學家再次重現實驗。「Moscovium」是由俄羅斯首都莫斯科(Mosco)加上「nium」。
Ts
於2004年俄羅斯團隊提議合成117號元素實驗,預計使用鈣粒子束轟擊鉳,但因為鉳僅有美國橡樹嶺國家實驗室有技術能夠製出,俄國計畫沒有成功。2008年美國與俄國合作重啟實驗,最後在2010年觀測到117號元素。「Tennessine」是以美國橡樹嶺國家實驗室所在地田納西州(Tennessee)命名。  
Og

2002年, 由尤里· 奧加涅相(Yuri Oganessian)帶領的團隊發現,並觀測Uuo原子的衰變。「Oganesson」即是以發現者俄國物理學家奧加涅相名字命名。

文章來源網址:http://scimonth.blogspot.tw/2016/07/4.html

 

活動訊息_圖示

全球氣候變遷,是我們害的嗎?

在地球漫長的歷史中,全球溫度總是反覆升降,那麼為什麼我們要對近年來的升溫緊張兮兮?人類當真是地球暖化的罪魁禍首嗎?

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作者/凱特‧ 拉薇莉歐絲(Kate Ravilious)
譯者/高英哲

很久很久以前,棕櫚樹在北極長得很茂盛,鱷魚在阿拉斯加的海灘上曬太陽。那時候兩極都沒有冰,地球均溫接近攝氏23度(現今的均溫大約是攝氏 14.6 度)。那是在 5,600 萬年前,「古新世始新世氣候最暖期」(Paleocene-Eocene thermal maximum)的地球樣貌。對地球來說,全球暖化不是什麼新鮮事。

時至今日,地球已再度暖化。自從 1880 年以來,全球平均氣溫已上升攝氏 0.8 度,近期暖化確實在加劇,最溫暖的 10 個年頭發生在 2003 年之後,2014 年更是有史以來最溫暖的一年。隨著地球變熱,海洋吸收了熱量,使海洋表面溫度比 140 年前上升了大約攝氏一度。水溫上升時體積會膨脹,海平面在過去一個世紀內上升了 17 公分。像是玻里尼西亞的吐瓦魯島,這種原本已經位處低窪的太平洋島嶼,就為水災頻繁的侵襲所苦。

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站在吐瓦魯淹水的街道上。海平面上升已對當地造成威脅。

同一時間,全世界陸地上的冰河跟冰原都在融化。衛星量測結果顯示,從 1994 年之後,冰河已損失了 4,000 億公噸的冰。位於坦尚尼亞的吉力馬扎羅山,白雪皚皚的峰頂逐漸縮小,據估計峰上冰河可能會在 2030 年之前完全消失。冰河融化令人不寒而慄的副作用是冰層底下冒出來的屍體,包括過去數 10 年來的山難罹難者,最近的墜機罹難者, 以及 500 年前獻祭的南美印加孩童。

海冰也在消失中,衛星觀測結果顯示,北極海冰的覆蓋面積,每 10 年就縮小超過 10%。近年來除了破冰船以外,其他船隻也能夠輕易駛入傳說中的「西北航道」。

地球到底怎麼了?

這些量測結果證實地球正在暖化的事實,但究竟是什麼原因推升氣溫?在地球上一次重大暖化階段,也就是古新世始新世氣候最暖期,二氧化碳就是罪魁禍首。盤古大陸的分裂,觸發了那一次的氣候暖化:隨著土地分裂,火山從裂口處湧現,頻繁地爆發並噴出二氧化碳。

(編按:關於古新世始新世氣候最暖期與盤古大陸之間的詳細關係,可詳閱這篇延伸閱讀:科學人–史前大演化。)

二氧化碳與水蒸氣、甲烷、一氧化二氮、以及臭氧都屬溫室氣體。這些溫室氣體吸收來自地球表面釋放的熱把熱留在大氣中,使地球變得更暖和。在金星之類的行星上,溫室效應劇烈,富含二氧化碳的濃厚大氣,使行星表面溫度升到灼熱的攝氏 460 度。相反地,像水星之類沒有溫室氣體的行星,就沒有辦法阻止熱量在夜間逸散,因此這些行星的溫度就像盪鞦韆一樣:水星日間溫度高達攝氏 400 度,夜間則會低至攝氏零下 170 度。若是沒有溫室氣體,地球的表面平均溫度將會低於冰點,日夜溫差變化會相當大。

溫室效應有助於地球保持適合居住的狀態,不過根據地質記錄顯示,溫室氣體的組成比例即使只是有小小的改變,也可能會對氣候造成很大的影響。一般認為在古新世始新世氣候最暖期的形成期中,火山把大約 50 億公噸的二氧化碳噴入大氣之中,導致在長達兩萬年的期間,氣溫暖化了大約攝氏六度,而這似乎沒有造成什麼不良後果。那麼為什麼大家要擔心最近百年來全球平均溫度上升了攝氏 0.8 度呢?

答案在於氣候變遷的速度。古新世始新世氣候最暖期的升溫過程中,地球每一個世紀暖化大約攝氏 0.025 度,然而今日地球的溫度是每個世紀調高大約攝氏一度,速度是 40 倍。量測結果同時也顯示,在21世紀期間,燃燒化石燃料每年將大約 350 億公噸的二氧化碳排入大氣之中,相對地火山每年只不過排放兩億公噸的二氧化碳而已。

燃燒化石燃料與改變地球氣候之間的關係,在一個世紀前就已經有人預測到了。瑞典科學家斯凡特‧阿瑞尼士(Svante Arrhenius)在 1896 年就發現,工業革命改變了地球大氣的化學成分,並計算未來的二氧化碳排放量會對地表溫度造成什麼影響。阿瑞尼士指出燃燒煤炭會大大增加大氣中的二氧化碳濃度,並且估算出二氧化碳濃度若是加倍,就會使地表溫度上升大約攝氏四度,這跟現代氣候模型所做的預測相去不遠。不過阿瑞尼士與今日的科學家不一樣的是,他認為這樣所造成的暖化是件好事,可防止全世界進入新的冰河時期,並且有助於作物成長,養活迅速增長的人口。

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工業革命後,全球暖化的速度加劇。圖/Foto-Rabe@pixabay

抽絲剝繭溫室衝擊

預測全球暖化還算直截了當的任務,不過要實際量測就不太容易了。這是因為地球氣候受到許多因素影響,其中包括雲層、雪冰覆蓋、火山活動、海洋溫度、宇宙射線通量、地球與太陽的距離、以及太陽黑子循環等等。所有這些因素一直都在變化,使得地球氣候也跟著起伏不定。

舉例來說,在菲律賓的皮納土波火山於 1991 年爆發之後,火山灰雲遮蔽陽光,導致全球溫度隔年下降了攝氏 0.4 度。同時西太平洋定期暖化的「聖嬰效應」,在 1997 年搞得天下大亂,在世界某些地區造成乾旱,在其他地區卻造成暴雨。要理解二氧化碳濃度上升對氣溫自然起伏所造成的衝擊,實在是相當艱鉅的工作,不過全球溫度與二氧化碳的個別研究卻指出,這兩者確實有關聯。

早在 1938 年,英國工程師兼業餘氣候學家蓋‧卡蘭達(Guy Callendar),就收集了分散在全球各地,147 個天氣觀測站取得的氣溫量測結果,嘗試確認全世界是否確實在暖化。雖然他沒有北極、南極跟各大海洋的資料,不過他指出地球在過去 500 年間,暖化了大約攝氏 0.3 度。

卡蘭達的計算結果,再度引發了二氧化碳排放是否會改變地球氣候的辯論。不過他的研究證據未能說服大眾,部分原因在於全球暖化在 1940 年左右停頓下來,溫度直到 1970 年代中期之前,一直都維持平盤。除此之外,大多數的人認為,海洋會把大部分多餘的碳排放吸納掉。

這種對碳排放掉以輕心的態度,到了 1957 年開始有了轉變。美國科學家羅傑‧瑞維勒(Roger Revelle)與漢斯‧蘇斯(Hans Suess)利用放射性碳定年法,設法追蹤海洋中碳分子的生命週期。他們指出海洋吸收的大部分二氧化碳,幾年後就會蒸發回到大氣中。

不久之後,另一位美國科學家查爾斯‧基林(Charles Keeling)於 1958 年,開始在偏遠的夏威夷毛納洛峰觀測站,測量大氣中的二氧化碳濃度。他的初步量測結果顯示,二氧化碳濃度有很強的季節循環特性,每年夏天都會隨著植物吸收二氧化碳而降低。不過到了 1961 年,他已能指出二氧化碳濃度確實在穩定地上升當中。

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眾所皆知的基林曲線。圖/wikipedia

時至今日,基林的長期實驗結果,為人類活動導致二氧化碳濃度增加的論點,提供了最具說服力的證據。「基林曲線」顯示在 1958 年,二氧化碳平均濃度為 315 體積百萬分率(ppmv),到了 2014 年春天達到 401 ppmv的高峰。同時,對困在極地冰核氣泡中氣體的量測顯示,在過去一萬年間的二氧化碳平均濃度,介於 275 到 285 ppmv之間,直到 19 世紀之後濃度才開始急速上升。二氧化碳濃度在大氣中的上升趨勢,同樣反映在海洋中,海洋溶解二氧化碳導致表面海水變酸,酸度與工業革命肇始以來比較大約提升了三分之一。

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基林在這個實驗室裡發展出「基林曲線」。

非自然氣候變遷

但是單單是二氧化碳濃度升高,並不能證明氣候正在變遷,也不能說人類必須為此負責,必須要有更強烈的證據。全球溫度在停頓 35 年之後,到了 1970 年代中期又開始上升。如今認為地球溫度在這個時期受到抑制,是因為燃燒化石燃料所釋放出來的粒子跟煙灰,把更多太陽輻射反射回太空所致。

在 1980 年代,對於全球暖化是否屬實仍多有疑問,然而已有些振聾發聵之聲。美國氣候學家詹姆士‧韓森(James Hansen)在 1988 年做出第一個氣候預測模型,並在同年於美國國會作證中表示,「99% 確定全球暖化趨勢並非自然變異,而是二氧化碳跟其他人造氣體在大氣中積累的緣故」。有些政治人物相信全球氣候確實受到威脅,其中包括擁有化學學位的英國首相柴契爾夫人,她在 1989 年聯合國演說時曾表示,「眼前進入大氣之中的二氧化碳正大量增加,這可能造成對未來更根本、範圍更廣且前所未聞的轉變。」她同時也呼籲針對氣候變遷締結全球公約。

但是許多人並不相信這些預測,他們堅持氣候變遷只是自然變異的一部分。政府間氣候變化專門委員會(IPCC)在 1988 年成立, 負責監控並評估氣候變化的情況,但直到 2007 年 IPCC 才收集到足夠的證據,最終確定自然變異極不可能造成我們所見的氣候變遷(只有不到 5% 的可能性)。換句話說,在對上個世紀的氣候進行數千次模擬之後,科學家發現今日的氣候是自然出現的機率,每 100 次中只會出現五次。IPCC 在 2007 年的第四次評估報告中聲明,「人類自 1750 年以來的活動,極可能(可能性超過 95%)對氣候造成明顯的淨暖化效應。」

人類活動與全球暖化的關聯,雖然未獲 100% 證實,不過如今已足以使經濟學家起身關注。英國政府經濟學家尼可拉斯‧史騰(Nicholas Stern)在 2006 年發表評論,文中表示倘若任由氣候變遷發展下去,其代價相當於全球每年損失至少 5% 的國內生產毛額。相反地根據他的計算指出,若是採取行動抑制氣候變遷,其代價大約是全球每年損失大約 1% 的國內生產毛額。並非所有人都認同史騰算出來的數字,不過大多數人都認同現在處理氣候變遷的代價,會比拖到以後再處理來得低廉。

【完整內容請見《BBC知識國際中文版》第 55 期(2016 年 03 月號)。】

編按:2016年7月27日將「超級盤古大陸」改為盤古大陸,並增加針對盤古大陸與暖化的關係的相關文章「延伸閱讀:科學人–史前大演化」。

文章來源網址:http://pansci.asia/archives/99981

 


活動訊息_圖示

主  題:2016物理教育聯合會議
日  期:2016年8月23日(二)~25日(四)
地  點:國立成功大學
報名網址:http://phyedu.gogomango.net/site/

 
科學活動及演講_圖示

主  題:NASA一場人類冒險
日  期:2016/5/28~2016/9/18
活動網址:http://www.space-event.com.tw/zh-tw/home

主  題:《達爾文》 暨科普活動教學觀摩
講  師:國立台灣大學共同教育中心 王道還 教授
日  期:08/18/2016 星期四 08:30-12:00
地  點:嘉義縣人力發展所創新學院大禮堂 (61249嘉義縣太保市祥和二路東段8號)
報名網址:http://www.chem.ccu.edu.tw/~giantshoulder/

主   題:2016科普論壇
報名時間:2016年9月23日 到 9月24日
活動網址:http://2016scipopforum.conf.tw/site/page.aspx?pid=12&sid=1119&lang=cht

 
 

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