林彥興、張淳皓、王德名、謝承安、陳麒云
迷思一:許願的星星都死了
前陣子相當流行一個說法:
由於光速有限,當你對著星星許願的時候,其實已經太晚了,這些恆星幾百上千年前早已經死了,就跟你的夢想一樣。
這個說法乍聽有理,但其實完全不對。
這是因為一般人的肉眼即使在無光害的環境下,能夠看到最暗的恆星大概只有視星等六等左右。而這些「明亮」的恆星們,跟地球的距離都在數萬光年以內。這代表,我們現在看到的星光,是它們在過去數萬年間發出來的。
而在恆星的壽命,大多數都是數億年以上。即使是質量最大、最短命的恆星,也至少有個數十萬年的壽命。換言之,恆星們在這數萬年間死亡的機率是微乎其微。所以我們能在夜空中看到的恆星,其實絕大多數都還活著。
至於你的夢想,則由你自己決定。
Image credit: ESO/B. Tafreshi
迷思二:全球暖化其實不是全球都在暖化?
全球暖化指的是「因為人類排放溫室氣體,導致全球地表平均溫度上升」的現象,但當我們把世界地圖攤開,我們會發現,世界各地變暖的程度都不一樣,有些地方甚至在變冷。
這是因為地球需要維持整體能量的平衡,在從太陽接收到的輻射量不變的情況之下,從地球出去的長波輻射也必須保持不變。所以全球暖化實際上改變的是能量在地球系統中的分布,雖然溫室氣體的增加整體來說會讓地表溫度上升,但隨著各地的環境條件不同,各地的溫度變化也會不一樣。
以下圖中溫度有略微下降的熱帶東南太平洋為例,有些觀點認為該地的冷卻現象來自東西太平洋的海陸分布差異,由於西太平洋的陸地較多,在全球暖化的過程中會暖得比 too much water 的東太平洋還快,使得沃克環流(Walker circulation)與信風增強,此時就會觸發各種與反聖嬰現象相關的正回饋效應,進而讓熱帶東南太平洋海溫降低。
Credit: ECMWF
迷思三:天文學家都很會看星星?
天文是一個關於星星的學問,那天文學家想必都很會看星星:只要指著天上的光點,就能告訴你它的名字與故事囉?
事實上,完全不是這麼一回事。
因為現代意義上的天文學家,其實基本上是一群「研究天體的物理學家」。而在天文學家的培育過程中,雖然會介紹天球、座標等關於星空的基本概念,但是「認星星」、「認星座」這類技能並不在其中。原因也很簡單:因為幾乎用不到。
在高度分工的現代天文學中,需要親手操作望遠鏡的天文學家其實比例相當的低。即使是觀測天文學家,大多數時候都只需要將觀測企畫書交給天文台,就會有專門的觀測員協助拍攝。天文學家要做的,通常是思考如何從望遠鏡拍攝的影像、光譜等資料中了解天體的性質,而不是思考怎麼操作望遠鏡這些技術性問題,也不需要有辦法在夜空中指出目標的位置。如果有天文學家會認星星,那多半也是從天文社、天文館或是其他管道學來的,跟天文物理的教育無關。
迷思四:海溝其實不能稱作海「溝」?
地球上最深的地方,是位於馬里亞納海溝的挑戰者深淵(Challenger Deep),深度大約11000公尺,約相當於21.6個台北101這麼高。所以,只要站在海溝面前,出現的會不會是一條深不見底的巨大恐怖斷崖呢?
答案是「不會」。而且,你可能連自己走在海溝裡都不知道。
當兩個不同的板塊相互推擠,其中密度較大的板塊隱沒至另一板塊下,就會使岩石圈發生彎曲,兩板塊聚合交界處最深的地方就是海溝。而沉積物會在地殼上方堆積形成增積岩體(Accretionary Wedge),造成海床的起伏又更為平緩,所以海溝並不是像斷崖那樣突然陡峭變深,而是由淺緩慢變深的一種海底地形。換言之,當走在海溝裡面的時候,你會發現自己好像走在一個「緩下坡」的感覺。
至於為什麼會說「可能連自己走在海溝裡都不知道」呢?這是因為海溝的平均寬度約數十公里,平均深度約八千公尺。相除之後計算出的海溝平均坡度其實介於5%至8%左右,大約是無障礙坡道的坡度。而那些地圖上看起來海溝有種很陡峭的感覺,也不過是繪製時的顏色深淺所造成的視覺效果而已。
Credit: Netflix, 臺北市立大學
迷思五:氣態巨行星就真的只是氣體嗎?
大多數人想到類木行星,或是氣態巨行星(Gas giants),腦中就會浮現出一顆巨大的「氣球」,由蓬鬆的氫與氦氣體組成,在地球表面,這兩種元素確實是氣體,但在氣態巨行星上隨著極端溫度與壓力的變化,會有比地球上更複雜的相變。
事實上,這類行星之所以巨大,是因為它們誕生於小行星帶(霜線, frost line)外側,低溫讓水、氨、甲烷等物質凝結成固體,提供了比內太陽系更多的材料能形成行星核心,因此,所謂傳統的類木行星內部,都藏著一個比地球質量還大的重元素核心。
木星、土星約具有10~30倍的地球質量固態核心,如果我們剝去木星的氣體,剩下的這個核心就是一顆巨大的「超級地球」。只有最外層,望遠鏡能看到的雲頂,才是真正的氣體。隨著深入行星內部,壓力和溫度急劇上升。物質的相態會變得非常複雜,可能會變為介於液態與氣態間,高中課本三相圖裡從沒搞清楚是什麼的超臨界流體。甚至當壓力達到數百萬大氣壓時,氫原子被擠壓使電子被迫脫離原子核,變得像金屬一樣可以導電,稱作「金屬氫」,也是木星產生強大磁場的原因。
而天王星、海王星約有1~3倍地球質量的核心,但在更外層包覆著可能厚達10倍地球質量的「冰」。這裡的「冰」指的是水、氨、甲烷等化學成分,在高壓下更像是濃稠且高溫的流體,可能是高壓下被解離的離子水(ionic water)或超離子水(super-ionic water)。而真正的氫氣與氦氣,其實只佔了總質量的 10% - 15%,僅僅是包裹在外層的薄薄大氣。所以與其叫它們氣態巨行星,科學家更傾向稱呼它們為冰巨行星(Ice giants),才更符合真實的物理面貌。
Credit: Miguel, Y., & Vazan, A. (2023). 編輯與翻譯 by Gemini 3.0
迷思六:衛星在太空都超低溫?
講到太空環境的溫度,大多數人的直覺都是「太空接近絕對零度,所以衛星一定冷到爆炸」。無論是電影中被丟到太空的人瞬間凍成「冰棍」的場景,或是最近很夯的「太空資料中心」利用太空低溫來散熱的概念,都讓太空很冷的印象深植人心。
但事實是,太空中的多數人造衛星更常煩惱的不是太冷,而是太熱。而且人被丟進太空裡也不會馬上變成冰棍。
雖然太空的溫度確實很低 [1],但關鍵是物體缺乏將自身熱量傳遞到太空的方法。這是因為太空接近真空,要讓衛星像在地球上一樣透過與周圍的粒子交換能量(也就是「傳導」和「對流」)達成熱平衡非常困難,只能靠著效率低的「輻射」來散熱。所以雖然周遭很冷,物體的降溫卻很慢。
而且別忘了,軌道上的衛星同樣受到太陽的照射。如果完全不控制溫度,衛星陽照面會達到 +120°C 以上,陰影面則可以達到 −100°C 以下,這種溫度條件對多數儀器來說都過於苛刻。因此,衛星往往需要使用一系列的「熱控制」手段,來確保其正常運行。
在隔熱與散熱方面,衛星們常會使用多層熱絕緣材(MLI)來避免陽照帶來的急遽升溫,並使用熱導管和輻射板來增加輻射散熱的效率。至於加熱的部分,現代衛星也大多貼有主動式加熱線(Resistive electric heater)。
最終,這些熱控制系統會確保衛星儀器工作在約 −20°C 到 +40°C 內。所以雖然身處太空,但衛星其實幾乎是在「近常溫」下工作。當然,如果你的衛星是看紅外波段的天文望遠鏡,那就是另一個故事了。
[1] 課本會說「太空溫度約 3K」,這個數字來自宇宙微波背景輻射(CMB),確實接近絕對零度。但實際上,太空的溫度並不好定義。
Credit: NASA Johnson Space Center






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