地球科學

旅遊節目介紹非洲的肯亞，其中有一段是手中水桶的水流竟然從順時針旋轉變為逆時針旋轉，請問到底是什麼原因會造成這樣的自然奇觀呢

造成這個自然奇景最主要的原因就是科氏力，即科里奧利力（Coriolis force），是因為地球自轉而對地表附近的運動（如風、飛彈、海流等等）所造成的一種偏向力，由法國氣象學家科里奧利（Gaspard-Gustave Coriolis）於1835年所提出的。在地球上假如有砲彈或者氣流要由自轉速率較高的低緯度地區向自轉速率較低的高緯度地區移動時，因為原先具有較高速率的「慣性」，使得這些移動的物體無法保持直線運動而偏向地球的自轉方向。在北半球，就是向運動物體移動方向的右側，在南半球即為左側。反之，假如是自轉速率較慢的高緯度地區物體要移向較高速率的低緯度地區時，也會因為「慣性」而偏向自轉方向的反方向，同樣造成北半球偏右而南半球偏左的現象。這都是因為移動物體保有原來運動方向的「慣性」，而使得其運動路線產生了方向偏轉的情形。從物理學的角度考慮，科里奧利力與離心力一樣，都不是真實存在的力，而是慣性作用在非慣性系內的表現。

月球的大小會改變嗎？不然為什麼晚上的月亮有時看起來大小會不一樣？

月球的實際大小是不會改變的，因為它的外殼是由堅硬的岩石所組成，所以體積不會隨著時間而改變，但是它看起來的大小的確是會變化的。 造成月亮視覺上的差異，最主要是因為月球繞地球公轉的軌道呈橢圓形，其平均離心率（軌道偏心率，e）為0.0549，但是這並非固定不變，離心律的變化率約在1/15～1/23之間。當月球繞地球公轉過程中，離地球最近的位置稱為「近地點」，最遠的稱為「遠地點」，所以當月球離地球較近時，看起來會比較大；反之，距離較遠時看起來較小。 第二個原因則是因為大氣折射與漫射所造成的。當月亮出現在地平線或靠近天頂時，前者光線穿透大氣的厚度較厚，光線受到空氣分子或其他懸浮粒子的折射與漫射影響較大，所以月亮看起來較大。因此在同一天中，高緯度地區的人看見的月亮（仰角較低，靠近地平線），會比在低緯度地區的人看見的月亮來的大（仰角較高，靠近天頂）。 第三個原因則是「月亮錯覺」！當月亮在東昇或西落時，因靠近地面而得以跟建築物、山脈或植物作比較，所以感覺起來比較大；在天頂附近時，因天空四周空曠，沒有基準物可作比較，所以感覺起來較小。這樣的心理錯覺現象，我們稱為「月亮錯覺」。 作者：陳怡安 審查：林明聖

金瓜石為什麼產金？如何區分黃金與愚人金？黃金為什麼珍貴？

金瓜石為什麼產金？ 地殼中的黃金含量稀少，但是在特殊的地質條件下，地層中的黃金卻能夠聚集在一起，具有開採價值，這就是所謂的金礦。 許多金礦的形成，都與古代的岩漿活動有關。如金瓜石地區金礦的形成，就與百萬年前基隆火山群的岩漿活動關係密切。 在金瓜石地區，地下水被岩漿加熱成溫度極高的溫泉，而且岩漿物質也溶入溫泉裡頭，使得這類溫泉大多呈現酸性，能夠溶解許多地層中的礦物質(包括黃金)，稱之為熱水礦液。 熱水礦液沿著地層中的破碎帶向上流動，壓力和溫度降低，黃金等各類礦物在岩石裂隙中沉澱，逐漸聚集成為金礦。這就是「點石成金」的熱水礦化作用。 含有黃金成份的熱水礦液沿著斷層向上滲流，一點一點沉澱累積，終於形成黃金礦體。 金瓜石的金礦，最初深埋在地下，在板塊運動的作用下，逐漸被抬升到現在的高度。隨著覆蓋在上頭的厚重地層漸漸被侵蝕消失，地下的金礦也就離地面愈來愈近，部分金礦甚至還會露出地表呢！ 如何區分黃金與愚人金？ 在九份、金瓜石地區販賣礦石的攤位上，經常可以見到一顆顆黃澄澄的立方體結晶，這就是似金非金的愚人金~黃鐵礦。 黃金的產狀通常都不規則，可是在野外卻常有機會找到晶形漂亮的黃鐵礦。 其次，雖然看起來都是黃澄澄的，可是黃鐵礦的顏色偏白，不像黃金是金黃色的。 把黃鐵礦在白色瓷板上刮刮看，會留下一條黑色的條痕，可是用同樣的方法，黃金的條痕卻是金黃色的。 而且，兩者比重明顯不同，黃金比重高達19.3，可是黃鐵礦只有5.0，將差不多大小的黃金和黃鐵礦分別放在雙手一秤，就可以明顯感受的黃金沉甸甸的份量。 黃金為什麼珍貴？ 金是一種稀有的元素，在自然界分佈相當廣泛，但是含量卻極少。在自然狀態產出的金，常含有銀，偶而也含有少量的銅、鉛、錫、鋅等類的金屬。 自古以來，黃金就是財富的象徵，不單只是它閃亮的金黃色，更因為它的稀有珍貴，所以人們總是把黃金製成錢幣、條塊或各種飾品，既具有保值功用，又有藝術價值。 黃金的導電性佳，不容易受日曬雨淋而發生化學變化，穩定性很高，而且還能敲成非常薄的金箔和金絲，所以許多電器產品的零件都少不了它，像電腦裡的電路板就有這種材料。

石油是怎麼來的呢？台灣出產石油嗎？石油除了可做為燃料之外，還有什麼用途呢？

石油是怎麼來的呢？ 古代動植物或海洋中的浮游生物死掉之後埋在地下，經由細菌的分解作用，地層中留下以碳氫化合物為主的物質成分，當埋藏的時間愈久，上頭覆蓋的地層也愈厚，壓力和溫度也變得愈來愈大，經過了千百萬年之後，這些生物遺骸就逐漸變成了石油和天然氣，所以石油和天然氣的成因是一樣的，只是一個是液體，另一個則是氣體。 台灣出產石油嗎？ 台灣地區的石油和天然氣幾乎都是仰賴國外進口，所以每一次產油國家把石油調高價格，我們也跟著會面臨油價調漲的危機。其實，台灣並不是沒有出產石油和天然氣，包括台灣西部丘陵、平原地帶，以及台灣海峽的海底地層，都有開採到石油或天然氣，只是產量真的有限，不夠大家使用。 雖然台灣的石油、天然氣的產量不多，但開採石油的歷史卻很悠久。早在一百多年前，苗栗縣的出磺坑地區就挖掘到油氣，並且供應附近的居民點燈照明使用。直到如今，這個區域的油氣田還在持續開採當中。中國石油公司在這兒設置了一個油礦陳列室，裡頭擺設了許多開採石油、天然氣的模型和原油標本，有興趣的話可以來此參觀。 石油有什麼用途呢？ 剛從地底下開採出來的石油稱為原油，它並不是純粹的單一物質，裡頭含有相當複雜的化學成分，必須先運送到煉油廠提煉才能使用。構成石油的各種液體沸點不同，只要利用這樣的特性，就能夠將原油分餾成各種不同的石油產品，如汽油、柴油，或飛機、輪船用油等。石油不單只做為產生動力的能源，也是許多化學產品的原料！像小朋友們手上玩的塑膠玩具、布偶，身上穿的化學纖維質料的衣服，甚至農夫種菜使用的化學肥料，都是以石油為原料製造出來的。提煉石油剩下來又黏又黑的殘留物質~瀝青，就是用來舖設柏油路面的材料呢！

石英和水晶是相同的礦物嗎？石英有哪些常見的用途呢？

石英和水晶是相同的礦物嗎？ 石英的化學成分叫做二氧化矽，它是地球表面分布最廣的礦物之一。石英和水晶可算一家人，水晶就是透明的石英結晶。火山活動或板塊擠壓，使得含有石英成分的地下熱液侵入地層中的裂隙，冷卻之後經常形成白色石英脈，倘若岩縫裡有足夠的空間，石英在緩慢冷卻的情況下，就有機會長出六面的長柱狀晶體~水晶。水晶通常是透明無色的，可是大家一定也看過紫色或粉紅色的水晶，這些不同風貌的水晶其實還得歸功於晶體所含的雜質。以紫水晶來說，就是因為水晶內部含有鐵離子，所以才呈現紫色的。 許多礦石商店裡都會陳列巨大的水晶晶洞，從前，人們不曉得它們來自何方，還以為這晶洞就是天上雷公產下的蛋呢！真有趣！這些「雷公蛋」幾乎都由國外進口，裡頭長滿了密密麻麻的水晶，不但水晶漂亮，連晶洞的外緣都有著一圈圈花紋，這就是「瑪瑙」，它也是石英家族的成員之一！海岸山脈的火山集塊岩層裡常常可以發現玉髓，這種礦物的主要化學成分是二氧化矽，也是石英家族的成員。玉髓的結晶很小，必須在顯微鏡下觀察，才能看清楚它的模樣。這是因為當火山活動時，含有二氧化矽的地下熱液侵入岩層的裂隙、斷層中，冷卻沉澱之後，就會形成玉髓。 石英有哪些常見的用途呢？ 石英是玻璃的原料。把石英砂與其他配料一起放入窯爐中加熱到一千多度，讓它們熔化成流動的液體，等溫度下降一些，會變得黏黏稠稠的玻璃膏，把玻璃膏灌入模型中，冷卻凝固之後，就成了各種形狀的玻璃器皿。 在遠古時代，史前人類，就懂得敲打「燧石」(一種由石英構成的岩石)來引取火花，好生火煮東西吃。在科技發達的今日，石英還是製造電腦晶片、石英手錶的材料！石英晶體在通電之後，會產生微弱但很規律的收縮和膨脹，利用這個性質，把石英錶裝上電池，裡頭的石英元件就會帶動齒輪，使秒針準確的轉動起來，這就是石英錶的運作原理。

何謂能源？化石燃料是什麼？再生能源與非再生能源有何不同？

什麼是能源？ 人類的生活與能源息息相關。能源產生的能量可以相互轉換，如：火力發電廠燃燒煤炭產生的熱能，將鍋爐裡的水煮開，產生大量水蒸氣，利用水蒸氣的力量轉動發電機產生電能，電讓燈泡發光發熱，是電能轉變為光能和熱能的實例。 化石燃料是什麼？ 再生能源與非再生能源有何不同？ 用完就不能再重生的能源，稱為非再生能源。包括：煤、石油、天然氣、核能等。其中煤、石油、天然氣又稱為化石燃料，是目前世界上最重要的能源燃料。化石燃料其實是遠古時代埋在地下的生物遺骸，受到高溫高壓作用而逐漸形成的。使用化石燃料引起環境污染，排放二氧化碳引起的溫室效應，已經造成全世界氣溫上升，因此各國開始尋找再生能源，期望解決能源不足與環境污染的問題。 所謂再生能源，指的是用完後可以循環再利用的能源。主要包括：太陽能、風力、水力等。使用這些能源不會造成環境污染，但卻會受到如：風力與風向不穩定、有些地區日照不足等各種自然條件的限制，目前仍無法全面取代化石燃料。但開發再生能源的潛力很大，是人類解決能源問題的希望。

冬天到了，進入東北季風的季節，什麼是東北季風？它對生活在台灣的人們有什麼影響呢？

什麼是東北季風？ 隨著時節進入秋冬兩季，北方的冷氣團就開始活躍。一波波冷空氣遠從北方而來，深深影響臺灣的天氣變化，在這段期間，風向大致固定由東北方吹過來，因而稱為東北季風。 東北季風雖發源於乾燥的中國大陸北邊的西伯利亞、蒙古等地，但它在通過海洋的時候，在海面上吸收大量水氣，因而變得潮濕，當東北季風一抵達臺灣，飽含水氣的冷空氣沿著營封面的臺灣北部和東北部山地丘陵往上爬升，遇冷凝結成小水滴。因此，迎風面的山區不僅經常雲霧繚繞，還會淅哩嘩啦地下起雨來。 但一般來說，除了北部和東北部等沿海地區的人們經常得面對陰雨的天氣，在東北季風來臨期間，臺灣大部分地區的天氣依然不錯，甚至陽光普照。這是因為下過雨之後的東北季風，空氣裡頭的水氣含量大為減少，反而變得又乾又冷。 而且，東北季風雖然具有「呼風喚雨」的本事，可是它也會「踢到鐵板」。當東北季風遇上了高聳的中央山脈，冷空氣不容易越過動輒三千公尺以上的高山，所以，中南部地區受到的影響較小，經常是晴朗的好天氣。 東北季風對生活在台灣的人們有什麼影響呢？ 風向穩定的東北季風，是炙手可熱的乾淨能源。臺灣西部海岸上，從北到南架設了一座座風力發電機，當東北季風影響的其間，這些風力發電機就會使勁地轉動發電。 在東北季風的影響下，迎風面的基隆、宜蘭等地，冬季雨水豐沛，所以基隆一向有雨港之稱。 此外，蘭陽平原擁有豐富的地下水資源，也是拜東北季風所賜。從天而降的雨水，滲入地下後經過層層過濾，再沿著地層的裂縫冒出來，就成了甘甜的湧泉。 在苗栗、新竹一帶的丘陵地區，這種乾冷的風可是當地居民的生財利器。當陣陣東北季風吹起時，居民趕緊把採收下來的柿子，和剛從熱鍋裡撈起的濕米粉擺在戶外曬太陽吹風，就可以做出風味絕佳的柿餅和米粉來。 因為中南部地區受到東北季風的影響較小，經常天氣晴朗，所以嘉南平原的沿海地區，曾經有著廣闊的鹽田。居民把海水引進鹽田，在陽光持續的照射下，海水蒸發乾掉，就長出潔白的粗鹽結晶。 東北季風雖無法越過高聳的中央山脈，但往南到了山勢比較低緩的恆春半島，就能順利翻過山丘，形成強勁的「落山風」。乾燥強勁的落山風，適合洋蔥生長。在強風吹拂下，洋蔥的葉子不易向上生長，卻長出結實渾圓的球莖，而且因為氣候乾燥，病蟲害少，使得恆春半島成為台灣最重要的洋蔥生產區。

什麼是潟湖？潟湖對於人們有什麼重要的貢獻？

什麼是潟湖？ 在台灣西南部沿海一帶，許多河流挾帶的大量泥沙，淤積在出海口附近，這些泥沙受到波浪和海流的作用，會順著海岸堆積，形成與海岸大致平行的長條形沙洲，而被離岸沙洲和陸地包圍起來的內海，就稱為「潟湖」。 潟湖並非一灘死水，因為海水可以從沙洲與沙洲之間的潮流口自由進出。每天，漲潮的時候，海水從潮流口湧進潟湖，退潮時，海水又反著流出去，經過這樣的調節作用，潟湖裡的水能夠保持潔淨。 如果河流源源不絕供應泥沙，使得海岸和沙洲的泥沙愈積愈多，潟湖也就可能逐漸淤積，「開疆拓土」的結果，沙洲就與陸地相連了，陸地的範圍也就愈來愈大。 離岸沙洲和潟湖對於人們有什麼重要的貢獻？ 臺灣西南海岸有著一望無際的沙灘，有些地區的外海還排列著長條形的沙洲。這些沙洲的「沙」來自於陸地，隨著河水流入海中後，被海水搬運堆積而成的。 這些在外海堆積成一條條與海岸大致平行的沙洲，就像是天然的海堤，阻絕了外海的巨浪，保護海岸不至於遭受海浪直接侵襲。介於離岸沙洲與陸地之間的內海，就是潟湖。 每天，漲潮的時候，海水會從潮流口湧進潟湖，退潮時，海水又反著流出去。許多魚、蝦、蟹類也會隨著潮水游進來，漁民只要在潟湖裡佈置好漁網，讓魚兒自己游進網中，就能夠網到擒來，滿載漁獲而歸，所以潟湖是漁民最好的漁場。 不僅如此，河水也會不斷地流進潟湖裡，使得潟湖成為一個混合著淡水與鹹水的水域環境。河流帶來的泥沙含有豐富的有機物質，提供了牡蠣生長所需的營養，使得這兒成為漁民養殖牡蠣(蚵仔)的好場所。水面上一格格的棚架，就是漁民為了飼養牡蠣所搭起的。

太魯閣峽谷是怎麼形成的？大理岩有哪些用途呢？

太魯閣峽谷是怎麼形成的？ 幾億年前，太魯閣一帶地區是生物眾多的淺海，海中生物死後，骨骸(如：珊瑚礁)堆積在海底形成石灰岩，深埋在地下。後來受到地殼變動的影響，石灰岩變質為大理岩。 數百萬年以來，在板塊運動的作用下，原本深埋在地下的大理岩層逐漸露出地面，至今仍持續被抬升。因為岩層長得「又快又高」，造成溪水快速奔流，侵蝕的力量也變得更強。像利刃般的溪水不斷地向下侵蝕、切割，使得河谷愈來愈深，再加上大理岩層的質地堅硬，不易崩塌，河岸兩側的岩壁始終「屹立不搖」，終於形成令人嘆為觀止的峽谷奇觀。 除了大理岩以外，在這處峽谷範圍裡，有些綠色或黑色片岩層，像是一層層薄脆的千層酥，在陽光下閃閃發亮，可是，這樣的岩石非常脆弱，一但遇上豪雨強風，極容易發生崩塌，整片岩層沿著山坡跌落深谷。綠色片岩的前身可能是火山噴發的灰塵碎屑，而黑色片岩則是由沉積在海底的泥巴演變而來。 有些片岩身上有著彎曲線條和石英脈，質地比較堅硬，通常含有較多的石英礦物，極可能是由原本埋藏在地層中的石英沙粒變質而來的。 除了大理岩與片岩，在太魯閣峽谷裡，還有其他種類的變質岩，而且身旁的岩層或大石塊，往往並非只由一種岩石構成。顏色相異、質地不同的各種變質岩，經常彼此互為夾層，形成了凹凸有致、深淺相間的岩石景觀，也增添了峽谷的繽紛色彩。 大理岩有哪些用途呢？ 大理岩是由石灰岩變質而來的，兩種岩石成分相同，被鹽酸滴到都會產生二氧化碳氣泡。在變質過程中，石灰岩裡的礦物會重新結晶，形成細緻、光滑的大理岩。大理岩有白、灰、黑等顏色，外表常有不同的紋理，是很好的建築、雕刻石材，也可做為製造水泥的原料。

颱風是怎麼形成的？颱風會造成什麼災情？什麼叫做西北颱？

颱風是怎麼形成的？ 廣大遼闊的熱帶海洋，是孕育颱風的搖籃。在強烈陽光照射下，溫暖潮濕的空氣迅速上升，周圍的空氣源源不斷地流進來補充，逐漸發展成旋轉快速的雲團，當這個雲團中心風速超過每秒17公尺以上，舊稱為颱風。所以，在衛星雲圖上，颱風就像是一個漩渦雲團，結構完整的颱風雲系，中心區域還有一個颱風眼呢！ 颱風會造成什麼災情？ 每年夏秋之際，是颱風季節，伴隨颱風而來的豐沛降雨，使得河水暴漲起來，湍急的洪流不僅漫出河道，淹沒河岸兩側的土地，而且，在河水不斷地衝擊下，河岸和河床都會受到嚴重侵蝕。因此，蓋在河岸低地的房屋，或跨越河流的老舊橋樑，都可能直接受到洪流的沖刷，發生傾倒的危險經常會造成低窪地區淹水或山區落石、土石流等災情。此外，當大雨不停地下，滲入地層中的雨水，逐漸填滿了沙粒與沙粒之間的孔隙，整片岩層就像喝飽了水一般，重量突然增加了許多，就很容易沿著傾斜的地層面往下滑動。而許多山上的房子正好都位於斜坡的下方，萬一岩層滑下來了，也可能造成極為慘重的災情。 什麼叫做西北颱？ 大多數颱風來自於台灣東邊的太平洋，首當其衝的宜蘭、花蓮、台東等地，免不了暴露在狂風暴雨的襲擊下。比起東部來說，西部地區不但受到颱風影響的時間會延後，而且當颱風穿越中央山脈時，結構會因為「撞山」而受到破壞，所以風雨的現象可能會比較輕微。可是，有一種颱風可是令臺灣中、北部的居民聞之色變！那就是「西北颱」。 所謂「西北颱」，指的是從太平洋朝著西北方向前進的颱風，如果颱風眼從台灣北部海岸附近掠過，北部及西部地區會刮起強烈的西北風，這風向剛好與許多條河流的流向相反，這麼一來，暴漲的河水不容易宣洩，甚至還會引起海水倒灌，造成嚴重的災情呢！

什麼是海嘯？台灣也會發生海嘯嗎？

什麼是海嘯？ 當海底發生大規模的地震，引發海底地殼變形或地層崩塌，引發劇烈的海水震盪，就可能造成海嘯。通常海嘯在廣大深邃的海洋移動速度甚快，時速可高達六、七百公里，但浪高較小，浪頭不明顯。當海嘯移向海岸，受到海床變淺的影響，波速變慢，浪高也疊加起來，高達數公尺(甚至數十公尺)的巨浪就可能造成嚴重的海嘯災情。 台灣也會發生海嘯嗎？ 台灣東臨太平洋，雖洋底經常發生地震，但由於太平洋深達數千公尺，即便發生海嘯，海嘯的浪高有限，不易造成嚴重災情。倒是台灣島的南北兩端，海水深度變淺，如海底發生大規模地震，引發海嘯的浪高將很驚人，基隆港即曾經在一百多年前發生過慘痛的海嘯災情，大家不可不慎乎！

化石是什麼？化石有什麼用途呢？

化石是什麼？ 化石是古代生物遺留在地層中的遺跡。一般而言，生物死亡之後，肉身雖然腐爛，但硬殼、骨骼卻有機會透過石化作用變成化石。恐龍皮膚雖然腐爛了，但皮膚的輪廓卻可能印在地層中變成沉積岩的一部份而被保留下來。所謂恐龍皮膚化石，指的是恐龍皮膚的鑄模化石。化石可以分為以下種類： (1)實體化石： 生物死亡後，身體堅硬部分(如骨骼、硬殼等)所形成的化石。但也有些生物的軟體部分(如皮膚、肌肉等)，埋在地層中卻沒有腐爛，如西伯利亞的猛瑪象、琥珀中的昆蟲，也可稱為實體化石。 (2)生痕化石： 生物活動留下的痕跡(如腳印、糞便等)保存在地層中，就稱為生痕化石。 (３)鑄模化石： 埋在地層中的生物骨骼或硬殼被溶蝕掉，形成中空的凹模，之後這個凹模被地下水中的礦物質填充，形成的模型體。 大部分生物死後，肉體都會腐爛分解，骨骼等堅硬部分也會被侵蝕成碎屑或溶於水中，只有極少數能夠被保存下來形成化石。另外，火山爆發或地殼變動，都可能使地層中的生物遺骸或化石遭到毀壞，因此火成岩和變質岩中很少發現化石，多在沉積岩層發現。由於上述種種原因，目前已發現化石可能只佔地球從古至今所有生物的極小部分。 化石有什麼用途呢？ 化石看似與日常生活無關，但其實關聯卻不少，遠的不說，許多作為地磚或牆面美麗的石質地板上，就藏著不少貝類或珊瑚化石。有些人還把珊瑚化石裁切磨光，做成項鍊。 當然，化石在學術研究的重要貢獻自是不在話下，各種古代生物的化石不斷被發現、研究，使我們了解到許多生物生存的年代及模樣，找到生物進化的證據，開啟了探索地球歷史秘密的鑰匙，對於古代生物的種類、分布、與演化情形、以及當時的氣候、地質環境都更進一步了解。而且，若不是科學家藉由挖掘道的各類恐龍骨骼、皮膚鑄模，甚至腳印與糞便化石，也就不會一系列特效驚人的侏儸紀公園電影，小朋友不也少了許多耐人尋味的想像空間嗎。