地球上最冷的地方有多冷? - PanSci 泛科學
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地球脈動
專欄
地球上最冷的地方有多冷?
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地球上最冷的地方在哪裡?南極大陸一座很高的山脈—東南極高原(EastAntarcticPlateau)在晴朗冬夜時的溫度只有攝氏零下92度;而最新的探測發現在鄰近區域的溫度更打破2010年8月10日先前曾締造的記錄,達攝氏零下93.2度。
美國國家雪冰資料中心(NationalSnowandIceDataCente)科學家TedScambos等人是利用NASA和美國地質調查所(U.S.GeologicalSurvey,USGS)合作發射的8號大地衛星(Landsat8)觀測資料,進行分析後得到前述成果;這是迄今最詳細的地表溫度測繪資料。
科學家們在2010年8月10日,曾透過其他幾架衛星32年來的觀測資料得知在南極大陸上,靠近阿加斯冰穹(DomeArgus)和富士冰穹(DomeFuji)這兩座山峰之間有片名為「東南極高原」的冰棚上,有一群分佈相當密集的小塊區域,溫度比以前所知的最低溫還低了數十度。
在此之前,位在東南極洲的俄羅斯東方研究站(VostokResearchStation)於1983年時曾記錄到攝氏零下89.2度的低溫;而長期有人居住的地區中,位在西伯利亞東北部的Verkhoyans和Oimeko兩個城鎮,溫度曾在1892年和1933年曾降至冷冽入骨的攝氏零下67.8度。
Scambos表示:他們從前就懷疑南極洲山脈上的氣溫應該會比東方研究站還低很多,畢竟海拔高度的差異是如此明顯。
但一直到8號大地衛星提供實測資料,科學家們才能進一步詳細的研究這塊區域。
當南極研究基地開始建立,有科學家進駐以便研究東南極高原上的大型雪穹如何受到風的雕琢時,科學家們就一直好奇此處的地表溫度究竟會有多冷?為什麼會這麼冷?由於可以靠近一點觀測,他們注意到冰穹之間的雪地有裂隙,可能是冬天溫度非常低,致使雪層表面收縮而造成的。
這讓科學家想知道這裡的溫度變化範圍,後來還進一步設法利用裝在數架衛星上的中解析光譜相機(ModerateResolutionImagingSpectroradiometer,MODIS)和先進極高解析放射計(AdvancedVeryHighResolutionRadiometer,ACHRR)等兩種衛星感測器的觀測資料,想找出最冷的地方在哪裡。
從這些資料,Scambos等人發現在阿加斯冰穹和富士冰穹之間,綿延620英里長的山脊是極低溫所在處,但溫度最低的卻是在山脊上一些稍微低窪的小塊區域中。
之後,透過8號大地衛星的熱紅外感測器(ThermalInfraredSensor,TIRS)觀測資料,Scambos等人找到溫度最低的一塊地區。
將地形圖與衛星探測資料進行比較,希望能瞭解此處溫度為何這麼低的原因。
已知在晴朗夜晚,溫度會降得非常快;如果這種晴夜持續好幾天,那麼地面會持續因將熱能向空中散發而造成輻射冷卻效應,讓溫度更低。
最終結果,便使得被雪和冰覆蓋的地表之上出現一層超冷空氣(super-chilledair);這層超冷空氣比它上方溫度稍高一些的空氣還稠密一些,因而會順著冰穹的斜坡向下滑,讓低窪處的溫度持續降低,最後就使得溫度最低的區域不在山峰上,而是集中在山脊的低窪處。
8號大地衛星於2013年2月11日發射升空,每天可捕捉550幅地表景象,所有影像傳輸回USGS保存,有研究需求者可透過網路取得免費影像。
資料來源:TheColdestPlaceintheWorld,2013.12.10,KLC
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本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位。
採訪撰文/劉韋佐、田偲妤美術設計/蔡宛潔
熱心助人背後隱藏什麼樣的內心劇場?
臺灣民眾熱心公益,世界有目共睹,不論是日本311大地震、防疫物資捐贈,還是烏俄戰爭,都可見到臺灣人的無私捐獻。
然而,當援助者數量遠多於待援者時,你依然願意慷慨相助嗎?中央研究院「研之有物」專訪院內社會學研究所江彥生研究員,以社會心理學剖析助人行為的群眾效應。
經由「獨裁者遊戲」揭露「英雄/小卒效應」,到底多數人是樂於當慷慨的英雄?還是甘為保守的小卒?一起揭開助人行為的內心劇場吧!
圖/iStock
搭公車時,目睹身邊的乘客受到他人無端騷擾,你會怎麼做?
見義勇為,立即出手援助!深怕第一個出手反而招來麻煩,還是先觀察一下好了。
當作沒看到,少一事是一事。
這樣的場景常在公共場合發生,多數人會忖量他人行為來評估是否出手助人,這正是社會心理學所關注的「旁觀者效應」(BystanderEffect)。
面對單一的待援者時,作為一個旁觀者的「我」,往往會等待他人搶先一步伸出援手。
或許是出於自利心態,也可能是「責任分擔」心理作祟,這樣的旁觀者效應在不同狀態下對助人行為的影響與衝突,引發社會心理學家想進一步探究人類社會行為的動機。
為何有人在公共場合受傷、被騷擾,多數人選擇旁觀?並非我們沒有同理心或助人之力,主要是在場的人正在觀察,看有沒有人先我一步伸出援手。
圖/研之有物
社會心理學(SocialPsychology)是一門研究人類社會行為的學科,以科學方法研究在不同情境下,人們會採取的行動,以及這些行動所造成的後果。
上述提到的旁觀者效應是社會心理學的經典案例,通常是數名援助者面對單一待援者會產生的現象,那麼若是單一援助者面對數名待援者,又會發生什麼樣的狀況呢?
來玩獨裁者遊戲,英雄、小卒現身!
江彥生提到,許多研究證據指出,當單一援助者面對數名待援者,這名援助者更願意展現「英雄氣概」,援助通常會給得很霸氣!但是,當有好幾名援助者面對單一待援者,此時似乎沒有展現英雄氣概的機會,若只能當「小卒」,那還是先等看看其他人會不會出手吧!
為了驗證上述心理狀態,江彥生借用行為經濟學(BehavioralEconomics)中的「獨裁者遊戲」(DictatorGame)來設計實驗。
實驗以匿名方式進行,先支付每位受試者新臺幣200元酬勞,再請受試者擔任援助者的角色。
在絕對自由的情境下,觀察受試者會選擇獨享這200元,抑或將部分所得捐給其他待援者。
實驗結果顯示,手上握有酬勞的人或多或少都願意捐款。
此外,江彥生也發現,比起面對單一待援者,若面對數名待援者時,受試者通常願意捐得更多。
然而,當知道有其他握有酬勞的援助者時,受試者就不會這麼大方了,原因可能出自「責任分擔」心理,甚至可能在援助者之間產生社經地位的比較心態,不想因捐款而讓自己的經濟狀況趨於劣勢。
研究結果與「英雄/小卒效應」可說是不謀而合。
慷慨英雄VS.保守小卒,選擇是「對稱」的嗎?
「英雄/小卒效應」獲得驗證後,江彥生更想進一步探究的是:在面對眾多援助者時,一個人所減少的慷慨度,比起面對眾多待援者所增加的慷慨度,是否相同?換句話說,助人行為的群眾效應是否對稱?
為什麼會談到「對稱」呢?原來在認知心理學(CognitivePsychology)中,有一個著名的「不對稱理論」,源於2002年諾貝爾經濟學獎得主丹尼爾.康納曼(DanielKahneman)所提出的「展望理論」(ProspectTheory,或譯「前景理論」)。
展望理論指出,「損失」所帶來的負面情緒,比起「獲得」的正面感受,人們更在意損失所帶來的影響。
這說明了人類對於「得」與「失」的感受是不對稱的。
那麼英雄和小卒之間的助人行為會是對稱的嗎?在下列圖示中,援助者贈與待援者的金額為「縱軸」,而援助者與待援者的人數比例為「橫軸」。
來看看受試者得知援助者和待援者的人數變化時,捐款行為會產生什麼樣的改變。
受試者得知援助者和待援者的人數變化時,捐款行為會產生的改變。
圖/研之有物(資料來源|江彥生)
實驗結果顯示,當援助者的人數超過待援者時,贈與金額下滑的幅度(小卒效應),比起援助者少於待援者時,贈與金額上升的幅度(英雄效應),竟足足多出了一倍之多!
「小卒效應」是「英雄效應」的兩倍強!
換句話說,當我們發現自己當不了英雄,選擇「縮手」的程度反而更快!即便有當英雄的機會,「出手」也不盡然闊綽。
「英雄/小卒效應」不僅揭露人在面對弱勢者的心理變化,更能運用在線上捐款或募資活動的設計上。
江彥生以「Kiva」平台為例,這是一個和全球微型貸款合作的網站,讓每個人都有機會捐款幫助他人,減緩貧窮問題。
平台上的待援者會寫出自己的背景和財務需求,供援助者瀏覽後決定要給予多少經濟支援。
若能利用上述的「英雄效應」,透過調整演算法,調配出最適當的瀏覽分配比例,應能激發援助者最大的英雄氣概,盡量不遺漏每一個需要幫助的人!
想當社會心理學家?你必須先是個好導演
圖/研之有物
社會心理學家常常遊走在不同的社群之間,藉由精心設計的實驗,發掘人性的各種衝突與複雜層面。
江彥生談到,一名社會心理學家要對組織或社群互動感興趣,關注人格、社會影響力,以及群體的行為狀態。
除此之外,你還需具備設計實驗的想像力。
江彥生笑著說,做實驗的時候覺得自己好像導演!設計實驗有點像在編寫劇本,要先在腦海中沙盤推演角色可能的行為舉止,思考如何讓角色之間產生互動。
接著還要讓角色投入實驗情境,然後觀察這些人在情境中的反應。
正統的社會學像是紀錄片,而社會心理學就像電影,透過劇本的編寫,設計一個實驗情境,觀察個人或群體的互動關係、心理反應,以科學研究分析其中的因果關係。
江彥生的研究室有佔滿整片牆的黑板,上頭用粉筆畫了許多圖式及演算公式,是在反覆推敲不對稱助人行為等研究計畫所留下的思考軌跡。
面對我們習以為常的日常情景,江彥生卻以銳利的眼光探究每個行為背後更深層的心理狀態。
雖然自嘲是「談話殺手」,但在訪談之間,卻處處顯露江彥生對研究的熱情,藉由剖析當前複雜的社會系統,讓我們更了解芸芸眾生難以言說的內心劇場。
延伸閱讀
Chiang,Y-S.,Hsu,Y-F.(2019).Theasymmetryofaltruisticgivingwhengiversoutnumberrecipientsandviceversa.JOURNALOFECONOMICPSYCHOLOGY73,152-160.江彥生(2021)。
【專欄】英雄氣短,小卒氣長?淺談助人行為的群眾效應。
中研院訊。
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作者/醫藥新知本文轉載自CareOnline照護線上《天氣冷颼颼!想賞雪追雪小心危「肌」重重》,歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 CareOnline 喔
12月份氣溫驟降,過敏一族在這時候精神特別緊繃,特別是「寒冷性蕁麻疹」患者更容易因為未注意保暖,導致蕁麻疹發作。
其中「寒冷性蕁麻疹」屬於物理性慢性蕁麻疹,此類蕁麻疹患者通常對「低溫」敏感,只要稍微接觸如雪、冰水、冷空氣亦或是短時間內室內至室外溫度急速下降,即會產生風疹塊,導致全身紅腫、灼熱、發癢,嚴重時喉嚨和舌頭腫脹會影響呼吸,甚至少部分患者可能會引起全身性過敏反應而暈倒、心跳加速、血壓降低,皆會有危及生命的可能。
曾有位罹患「寒冷性蕁麻疹」男童,在學校上游泳課時因水溫較低,才剛跳進水中便馬上引發蕁痲疹,導致全身上下都佈滿紅色膨疹,隨後連呼吸道也跟著腫起來,幸好迅速就醫,症狀才穩定下來。
卓玉麗皮膚專科診所院長卓玉麗醫師建議「寒冷性蕁麻疹」患者除了需定時服藥,最好在知道會遇到冷因子一至兩小時前先服用抗組織胺藥物,同時也做好保暖、避免室內外溫差,冰水、冰冷食物等也需忌口,特別是冬季追雪活動盛行,也建議「寒冷性蕁麻疹」患者應避免前往。
卓玉麗醫師表示目前蕁痲疹的治療以「新型第二代抗組織胺」為主,過往傳統的第一代抗組織胺藥物,雖可有效止癢、並阻止微血管擴張,但時常會造成口乾舌燥、嗜睡、頭昏無力等狀況,少部分患者甚至會出現視力模糊等副作用,雖為短效型藥物但其副作用在少數患者體內可能會持續很長時間,嚴重影響患者日常生活,使服藥順從性降低導致無法有效改善症狀。
以卓玉麗醫師的門診經驗來看,「新型第二代抗組織胺」其副作用發生機率大約只有百分之一,不僅有效改善因為第一代藥物引起的嗜睡、疲倦、注意力不集中等問題,更重要的是對於肝腎功能不佳的患者也不需減少劑量,為目前安全性高的藥物,且藥效在1小時內便能夠達到治療效果,並可持續24小時,減少患者的服藥次數,事半功倍。
根據臺灣皮膚科醫學會新版診治共識指示,如一般藥物治療仍無法讓病人症狀得到控制,即可將抗組織胺藥物最高調至四倍用量,若調高藥物劑量二至四週後仍然無法改善症狀,即可考慮使用生物製劑或免疫調節劑進行治療。
卓玉麗醫師提及現今的治療流程簡明扼要,且因新一代藥物的發現及投入市場,使得蕁麻疹的控制更為有效。
除了配合醫師處方外,也提醒寒冷性蕁麻疹的患者千萬不要只在有症狀時才服藥,不僅無法控制症狀還會使先前的治療前功盡棄,必須將蕁麻疹看成是慢性病一樣治療,有耐心、信心配合醫囑長期服藥,方可穩定控制。
本文轉載自CareOnline照護線上《天氣冷颼颼!想賞雪追雪小心危「肌」重重》,歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 CareOnline 喔加入照護線上LINE官方帳號,健康資訊不漏接
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文/黃正中研究員、丘政倫博士|國家太空中心
幾千年來,航海者觀察著星星來確定他們在海上的位置,這種「看到而知之」的概念,也被運用在人造衛星的「恆星追蹤儀」上,用來確認所在位置與控制人造衛星的姿態,因此也被稱為「人造衛星的眼睛」。
福爾摩沙五號衛星的恆星追蹤儀。
圖/太空中心
人造衛星的眼睛——恆星追蹤儀
恆星追蹤儀,又稱星象儀,是人造衛星的關鍵元件,工程師們利用恆星追蹤儀所記錄宇宙中的星光比對恆星(如下圖),參考地球自轉速率,以及人造衛星飛行的慣性,經過演算,可以判斷目前人造衛星飛行的位置和姿態。
恆星追蹤儀比對恆星軟體。
圖/wikipedia
在宇宙中任何兩顆明亮的星星,星星之間的角度、間隔都是獨特的,沒有一對間隔完全相同的明亮的恆星。
恆星追蹤儀使用分離角度來識別相機所指向的恆星,利用這些信息,人造衛星可以演算出在太空中的相對位置。
但是,約莫二十年前的發射的福衛一號,其實並沒有裝上恆星追蹤儀喔!這沒有眼睛的人造衛星到底是怎麼一回事呢?
沒有眼睛的福爾摩沙衛星一號
國家太空中心所研製的福爾摩沙衛星一號,在研發階段時,恆星追蹤儀尚未成為標準元件,而是使用慣性導航系統(inertialnavigationsystems,INS),慣性導航系統所選擇的引導星取決於地球自轉的時間和目標的位置,利用加速計和陀螺儀測量物體的加速度和角速度,估算連續運動物體位置、姿態和速度。
慣性導航系統的優勢在於給定了初始條件後,不需要外部參考外部資訊(例如恆星資料庫),就可確定當前位置、方向及速度,然而,隨著遙測衛星的照相的需求,對於地理位置判斷,姿態控制的精確度已經跟不上任務需求。
因此,後續發展的福爾摩沙二號衛星,便使用了「恆星追蹤儀」,以參考恆星資料庫與相對角度的方法,大幅提高了姿態控制的姿態控制精確度。
當時的「恆星追蹤儀」是外購衛星元件,然而從福爾摩沙八號衛星開始,我國衛星採用自主研發成功的恆星追蹤儀,成為我國衛星姿態控制的標準配備。
恆星追蹤儀的結構
恆星追蹤儀是光學裝置,若使用光電池作為主要偵測器,準確度比較低;偵測器若使用照相機則靈敏度較高,可以獲得相對比較好的解析度;恆星追蹤儀主要的配置包括遮光罩、鏡頭、影像感測器(CCD或CMOS)、驅動控制器、處理器、軟體、電源供應以及介面。
恆星追蹤儀主要配置。
圖/作者提供
目前天文學家已經精確測量了許多恆星位置,並記錄在恆星資料庫中,因此人造衛星可以用來比對恆星資料庫,經由偵測器獲取鏡頭視野中恆星分布的圖像,經由演算法可以測量人造衛星在參考座標中的所在位置,用以確定衛星飛行的方向或姿態。
恆星追蹤儀的發展
恆星追蹤儀經過廿年來的發展,市面上已經出現許多高靈敏度的恆星追蹤儀型號,具有過濾錯誤光源的功能,例如人造衛星表面反射的陽光或人造衛星推進器產生的廢氣羽流,以排除陽光反射或恆星追蹤儀窗口受到污染等干擾。
除了各種誤差源,新型的恆星追蹤儀能修正包括球差、色差,以及低空間頻率、高空間頻率、時間等的各種誤差。
恆星追蹤儀的識別機制
一般恆星追蹤儀的識別算法,主要利用宇宙中共有約57個常用的明亮導航星星;但是,對於更複雜的任務,則需要更多數量的恆星數據庫以確定人造衛星的方向;通常高精度姿態需要數千顆恆星的目錄以確保全天各角落都有足夠星數落在視野內可供辨識,比對並過濾以去除有問題的光點,例如大尺度的星際變化,顏色指數不確定性,或在資料庫中的位置顯示不可靠的情況。
這些類型的恆星目錄經演算法最佳化後,即儲存為衛星上的機載恆星資料庫。
恆星追蹤儀發展恆星識別算法,還要注意很多潛在的混淆源,例如行星,彗星,超新星等相鄰天體;除此之外,太空中鄰近的人造衛星,地球上大城市的燈源或光污染等光點,則需要擴散函數的雙峰特徵加以排除。
商用恆星追蹤儀
近年來商用恆星追蹤儀如雨後春筍,相繼出現在大型航太展;看到了立方衛星的商機,恆星追蹤儀也出現微小化,麻雀雖小卻五臟俱全,誤差精度已表現不俗,可以裝置在衛星上。
上圖是微小型恆星追蹤儀影用在立方衛星上(下圖)。
圖/NASA
國家太空中心恆星追蹤儀研發
近幾年來國際上許多單位相繼投入恆星追蹤儀的研發,包括我國的國家太空中心將恆星追蹤儀列為前瞻關鍵研發項目,並已掌握跨領域整合之關鍵技術,取得不錯的研發成果,國產恆星追蹤儀將會應用在福爾摩沙八號衛星。
參考資料
國家太空中心網站 恆星追蹤儀維基網站NASA網站
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