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2010年6月9日 星期三

Cave of Crystals, Mexico(墨西哥的晶體洞穴)

  

看完看了n遍的影片地心毀滅(The Core)後,偶然的發現了康軒教科書封面的照片,那是國家地理雜誌授權的照片,巨大的晶體,有人類的數倍之大,就像是電影情結中在地函內的有鈷殼包住的水晶泡裡的晶柱一樣。

馬上前往National Geographic網站,找了到他的照片…  其中的晶柱最高的可達11.4公尺,重達50000公斤…  這些晶柱不是水晶喔,而是石膏!!

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這是一個在墨西哥北部Chihuahua(奇瓦瓦)沙漠的Naica(奈卡)礦山,在1794~1900年間都有出產鉛、銀等礦產,1900年後漸漸停產,在1910年時發現了這個晶體洞穴,這個洞穴在地表下120公尺左右的地方,全世界的科學家想要知道為何這些晶體可以成長成到這麼的巨大,應該是有非常特別的成長環境。

大約60萬年前,富含礦物的地下水進入這個洞穴中,硫酸鈣分子沉積堆疊,地表深處的岩漿侵入加熱這些地下水,接著大約50萬年前,這些地下水的溫度下降到大約57℃,在這個溫度下,地下水中的硫酸鈣會形成硫酸鈣晶體,在這結晶的條件不變的環境下,經過了幾十萬年,所以達到如此驚人的規模。

1985年因礦工將地下水超出,使地下水位下降,所以這些晶體就不在結晶了。

現在這個洞穴被公司用厚重的鋼門關閉,來保護這些晶體,避免環境的破壞和從通風系統裡來的小偷。禁止進入的兩個原因,一是洞穴中炎熱、潮濕,沒有特別的裝備將會中暑死亡;二是這些石膏非常的柔軟,只需要用指甲就可以劃傷它,更不用說破壞的工具了。

個洞穴內的溫度高達44℃,濕度達到100%,44℃的高溫會讓人流汗,但100%的濕度卻讓汗無法蒸發散熱,若無特別裝備進入的人將會高溫中暑死亡,進入的科學家都需要穿起有許多口袋的背心,而這些口袋中都裝著手掌大小的保冰劑,外面再穿上橘紅色的隔離衣,用來阻隔熱氣與保冰劑,讓身體保持正常體溫,然後,再加上會吹入冷風的面罩,安全帽、手套…,在這裝備下,人類也只能停留20分鐘左右,總指揮中心需要隨時注意科學家們的生理狀況。

下面的影片:
科學家們利用拉曼光譜計在偵測是否有有機物質在這些晶體中,用來確任是否可能在這種環境下有生命體的可能。

 

備註:

1.單字selenite,為亞硒酸鹽。但是,如果這個單字是用在礦石上的話,則為透石膏(硫酸鈣晶體CaSO4.2H2O),透石膏為石膏的一種,是一種結晶狀態非常良好的石膏(gypsum),通常是無色、透明的。

2.硬度:指的是莫氏硬度,分十級,1為滑石,2為石膏,3為方解石…,為比較級,指甲可劃傷磷石(5),但無法劃傷長石(6),所以指甲硬度為5~6之間,所以可見石膏非常的軟,易受傷。

參考資料:
1.自然人文數位博物館---透石膏
2.Wikepedia-selenite
3.NGM-Cavern of Crystal Giants (story)
4.NGM-Crystal Giants (facts)
5.NGM-Giant Crystal Cave (vedio)
6.google “Cueva de Los Cristales”
7.更多照片

2009年6月1日 星期一

藍色字與紅色字的錯覺…

有感覺在看廣告文字,或是一些網頁文字時,有些顏色的字看起來好像會浮起來,有些顏色的字感覺會沉下去嗎?(就像下面這個圖片一樣,可點圖看放大圖,更清楚)


  不要懷疑!呵,這真的是錯覺…是大腦騙你的,你的眼睛沒問題,但,你知道什麼嗎?

  請想一想最基本的物理現象,到底有什麼不同?沒錯紅色光和藍色光在相同介質中的折射率不同,還不能想像嗎?那我們來看看人眼如何辨別遠近。

※人眼成像原理解釋【遠近成像示意圖】


  我們人眼中水晶體就像是一個凸透鏡,當外面的物體所發出來的光經過水晶體後,會聚焦成像在眼球內,而水晶體會自動的調整厚薄來使的聚焦成像落在視網膜上,這時人眼就可以看到清楚的成像,例如【圖一】,【圖一】中的物體會在眼球後方的視網膜上成像,而視網膜接受到光線了將訊息傳至大腦,形成視覺。

如果物體移近一點,或是遠一點,成像又會如何呢?

  1. 如果是近一點的物體,如【圖二】,而水晶體如果沒有改變,這時,物體的成像就會落在視網膜的後方,當然,視網膜上的影像就會是模糊的(清楚的位置在視網膜後方),這時大腦會告知人眼,人眼會自動的改變水晶體,使它變厚,讓成像落於視網膜上,才有清楚的影像。

  2. 如果是遠一點的物體,如【圖三】,而水晶體如果沒有改變,這時,物體的成像就會落在視網膜的前方,當然,視網膜上的影像就會是模糊的(清楚的位置在視網膜前方),這時大腦會告知人眼,人眼會自動的改變水晶體,使它變薄,讓成像落於視網膜上,才有清楚的影像。
  由上可知,如果水晶體還沒變動的話,是遠的物體成像會落於視網膜前,而近的物體成像會落於視網膜後。就先有這個概念吧,接著我們來說說顏色吧!

※各種顏色的光在介質中有什麼不同呢?

  如果國中自然或是高中物理有好好學的話,就知道『不同顏色的光在介質中,會有不同的波速』當然,這就造成各色光的折射率就會不同嘍!所以,不同顏色的光(白光)以相同的路徑入射到三稜鏡,其折射的角度會不同,紅色光偏折的較小,紫色光偏折的最大,這個現象叫做『色散』。(這也是自然界中彩虹產生的原因)


※紅色字與藍色字在人眼中的成像【紅藍字成像示意圖】

聰明的你大概已經猜到了吧!沒錯,通常人眼看物體較不會產生這種錯覺,常出現在廣告或是簡單色調的圖案上,就如同一開始給你看的圖片。我們現在來說說它的成像吧!看張圖馬上明白。

  上圖【圖一】是一般看物體時,水晶體的狀態與成像位置(例如看著紙面,水晶體就會讓紙面的成像落於視網膜上),而當字的顏色改變時,因為不同色光折射率不同,會造成偏折的角度不同,所以會造成 成像不落在視網膜上。
  1. 當"字"是色時,如【圖二】,而水晶體如果沒有改變,因為色光的折射率較小(波速最快),偏折的角度較小,所以,物體的成像就會落在視網膜的後方,當然,視網膜上的影像就會是模糊的(清楚的位置在視網膜後方),這時人眼會自動的改變水晶體,使它變厚,讓成像落於視網膜上,才有清楚的影像。

  2. 當"字"是色時,如【圖三】,而水晶體如果沒有改變,因為色光的折射率較大(波速最慢),偏折的角度較大,所以,物體的成像就會落在視網膜的前方,當然,視網膜上的影像就會是模糊的(清楚的位置在視網膜前方),這時人眼會自動的改變水晶體,使它變薄,讓成像落於視網膜上,才有清楚的影像。

  你可以對照『遠近成像示意圖』與『紅藍字成像示意圖』,就可以發現,紅色字與藍色字雖然是位於同一個地方,但是因為不同色光折射率不同的關係,使得距離相同的紅藍色字,成像位置不同,因此眼睛會去調整水晶體,而大腦就會如同平常看物體一般,認為紅色字就如同近物一樣(兩張圖的【圖二】),是在距離人眼較近的位置;而藍色字就會如同遠物一般(兩張圖的【圖三】),是距離人比較遠的。

是色光的折射率、成像的問題,和大腦訊息處理的問題,而並非紅色字離你較近。

參考資料:
  1. 維基百科http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E5%85%89%E8%89%B2%E6%95%A3&variant=zh-tw
  2. 物理教學示範實驗室網站http://140.122.141.1/demolab/phpBB/viewtopic.php?topic=17272

2009年5月19日 星期二

2009年 7月22日 日蝕

年的日蝕,在中國大陸可以看到日全蝕,而台灣也可以觀測到不錯的日偏蝕喔… 可以利用Stellarium軟體中的附的script(腳本)來模擬,已有人寫在軟體中了。



上圖為可觀測到日蝕現象的區域全圖,能觀測到日全蝕的地區只有一條帶狀區域(深藍色範圍)



  圖中藍色帶狀區域為「日全蝕帶」,代表這個區域內的人可以看到日全蝕,而在這藍色帶狀的周圍,則可以看到日偏蝕,台灣接近日全蝕帶,所以,可以看到幾乎有80%的虧蝕,雖然不能看到全蝕,但也不錯了!離日全蝕帶越遠,則虧蝕的比例就越小(可從圖中淡藍色的線來得知比例),最左邊粉紅色的線,指的是該地區在日出時,剛好是日蝕最大值的時候;再往右方第二條粉紅色的線,指的是該地區日出時,剛好日蝕開始。

參考資料:
NASA 網站 http://eclipse.gsfc.nasa.gov/SEmono/TSE2009/TSE2009.html