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標 題: [科學發展] 野馬與塵埃─大氣懸浮粒子 (三)
發信站: 政大狂狷年少 (08/10/05 15:37:43 Wed)
原來這和氣溶膠的「動力特性」有關，也是雍耶的另一發現。浮粒在氣溶膠
中會因遭受空氣分子不間歇的撞擊而產生隨機運動，這通常稱為布朗運動，因
而兩個浮粒彼此相撞的機會也不小。兩個小粒子撞在一塊，如果良緣天定，就
會合併成一個較大的粒子。這一來當然便改變了粒徑譜的型態。這種因布朗運
動相撞而合併的情形以艾特肯粒子最為迅速，因為它們個子小，以致布朗運動
較為顯著的關係。於是乎，一團新鮮的氣溶膠在過了幾天之後，艾特肯粒子大
都紛紛合併成為大粒子。
而巨粒子呢？它們並無顯著的布朗運動效應，但是由於它們的體型較大，有
許多大塊頭在幾天之內便掉落地面，不再是氣溶膠的一分子了。反之，那些「
大粒子」既無太迅速的布朗運動效應，因此不太會合併增長成為巨粒子；而另
一方面，它們的體型又不夠大，不會像巨粒子那麼容易掉落，因此過了幾天之
後，大粒子們還是大致保持原樣，掛在那堙C
所以，氣溶膠老化現象的總結果便是，艾特肯粒子與巨粒子迅速減少，而大
粒子則略有增加。於是乎，尖峰濃度總是出現在大粒子的尺度附近。
浮粒在大氣中的角色
這些被野馬載奔的塵埃浮粒並不只是無所事事地掛在天空中漫遊。它們的存
在對於大氣的物理及化學過程有相當大的影響。
首先，如果空氣中有大量浮粒的話，能見度馬上降低，整個地區會被一層煙
霧似的浮粒所遮蓋而使景物的輪廓顯得模糊不清。氣象學上的「霾」便是這種
浮粒的效果。在工業尚未發達的過去，霾的發生多半只和天氣過程有關，也不
十分尋常。但是在工廠處處的今天，人工過程便會產生大量的浮粒，結果是在
大都市地區通常都有大量浮粒，不只能見度降低，連市容（尤其從上空看下去）
也倍覺醜陋。
而又由於浮粒的大小尺度接近可見光的波長（0.4∼0.7微米），它們會非常
有效地散射太陽光。由於太陽的可見光是太陽輻射的尖峰值，幾乎是地球上天
氣過程以及各種生物過程唯一的總能源，如果大量微粒懸浮在大氣中的話，顯
然太陽可見光會被嚴重散射回太空中，導致地面所能接受到的總輻射量大減。
這一來有可能導致氣候轉冷，進而嚴重影響生物過程。
對於侏儸紀時代耀武揚威在地球上的巨大爬蟲類—恐龍—後來為何會滅絕？
目前有一種說法，認為地球表面遭受到巨大的彗星或隕石的撞擊，以致揚起遍
布四海的巨大塵雲。塵雲者，浮粒是也。它們散射陽光，造成每天都是陰霾遍
布似冬季的景況。恐龍們因受不了這種酷寒的氣候，兼之五穀不生，導致草食
動物滅絕，連帶也滅絕了肉食物種了。
在八○年代，由於美國及前蘇聯各貯有可以互相毀滅對方好幾次的核子彈頭，
因此科學家推算，如果發生全面核子大戰的話，由於核彈爆炸，所揚起的塵雲，
也不下於大彗星撞擊地球的效果，所以也會造成「核子冬天」的寒冷氣候。現
在蘇聯雖已解體，但是一些第三世界國家卻取而代之擁有核武器，所以這種「
核子冬天」的憂慮仍然是存在的。
除了直接的輻射效應外，浮粒更可能由於「成雲效應」而對大氣產生更巨大
的影響。一般人以為，雲的形成只不過是水汽凝結成水滴或是冰晶而已，其實
真正過程絕非如此簡單。如果大氣中沒有雜質如浮粒者，水滴及冰晶就難以形
成。正因為有這些浮粒存在，有的可以作為凝結核來形成水滴，有的可以作為
冰核來形成冰晶，才使得蔚藍的天空中得以鑲嵌著美麗的白雲。此情此景，我
們可以說：「氣至清則無雲」，也就是說要是大氣中沒有浮粒，白雲則無從存
在。
http://nr.stic.gov.tw/ejournal/NSCM/9210-11.gif
火山活動可以輸送大量浮粒進入大氣層高層，造成氣候影響。
然而當前地球上空大氣的問題卻是浮粒可能太多，太多的凝結核與冰核可能
產生大量的小水滴及冰晶，結果是「密雲不雨」，導致天氣可能轉冷（因為陰
雲之故），而且水滴及冰晶又太小使得雨滴無法形成，也下不來，造成大地乾
旱。這是個十分迫切的問題，因為目下第三世界國家產生工業用能源最省錢的
辦法就是燒煤。燒煤除了直接產生煤煙之外，煤中的天然污染物硫，也會形成
二氧化硫。二氧化硫和雲及雨的化學作用，除了產生酸雨之外，還會產生大量
的硫化物粒子。如果國際協商無法達成改善的辦法，這些大量的浮粒可以預見
是一定會發生的，其對全球氣候的影響也是可預期的。這絕對是一個要正視的
問題。
---------------------------------------------------------------- 完 ------
資料來源：《科學發展》2003年10月，370期，66∼69頁
http://www.nsc.gov.tw/files/popsc/2003_302/p66-69.pdf
深度閱讀資料
王寶貫（1997）雲物理學，國立編譯館主編，渤海堂印行。
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屭g狷 │＊ Origin：[ 狂 狷 年 少 ] whshs.cs.nccu.edu.tw ╰─╮
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標 題: [科學發展] 野馬與塵埃─大氣懸浮粒子 (三)
發信站: 政大狂狷年少 (08/10/05 15:37:43 Wed)
原來這和氣溶膠的「動力特性」有關，也是雍耶的另一發現。浮粒在氣溶膠
中會因遭受空氣分子不間歇的撞擊而產生隨機運動，這通常稱為布朗運動，因
而兩個浮粒彼此相撞的機會也不小。兩個小粒子撞在一塊，如果良緣天定，就
會合併成一個較大的粒子。這一來當然便改變了粒徑譜的型態。這種因布朗運
動相撞而合併的情形以艾特肯粒子最為迅速，因為它們個子小，以致布朗運動
較為顯著的關係。於是乎，一團新鮮的氣溶膠在過了幾天之後，艾特肯粒子大
都紛紛合併成為大粒子。
而巨粒子呢？它們並無顯著的布朗運動效應，但是由於它們的體型較大，有
許多大塊頭在幾天之內便掉落地面，不再是氣溶膠的一分子了。反之，那些「
大粒子」既無太迅速的布朗運動效應，因此不太會合併增長成為巨粒子；而另
一方面，它們的體型又不夠大，不會像巨粒子那麼容易掉落，因此過了幾天之
後，大粒子們還是大致保持原樣，掛在那堙C
所以，氣溶膠老化現象的總結果便是，艾特肯粒子與巨粒子迅速減少，而大
粒子則略有增加。於是乎，尖峰濃度總是出現在大粒子的尺度附近。
浮粒在大氣中的角色
這些被野馬載奔的塵埃浮粒並不只是無所事事地掛在天空中漫遊。它們的存
在對於大氣的物理及化學過程有相當大的影響。
首先，如果空氣中有大量浮粒的話，能見度馬上降低，整個地區會被一層煙
霧似的浮粒所遮蓋而使景物的輪廓顯得模糊不清。氣象學上的「霾」便是這種
浮粒的效果。在工業尚未發達的過去，霾的發生多半只和天氣過程有關，也不
十分尋常。但是在工廠處處的今天，人工過程便會產生大量的浮粒，結果是在
大都市地區通常都有大量浮粒，不只能見度降低，連市容（尤其從上空看下去）
也倍覺醜陋。
而又由於浮粒的大小尺度接近可見光的波長（0.4∼0.7微米），它們會非常
有效地散射太陽光。由於太陽的可見光是太陽輻射的尖峰值，幾乎是地球上天
氣過程以及各種生物過程唯一的總能源，如果大量微粒懸浮在大氣中的話，顯
然太陽可見光會被嚴重散射回太空中，導致地面所能接受到的總輻射量大減。
這一來有可能導致氣候轉冷，進而嚴重影響生物過程。
對於侏儸紀時代耀武揚威在地球上的巨大爬蟲類—恐龍—後來為何會滅絕？
目前有一種說法，認為地球表面遭受到巨大的彗星或隕石的撞擊，以致揚起遍
布四海的巨大塵雲。塵雲者，浮粒是也。它們散射陽光，造成每天都是陰霾遍
布似冬季的景況。恐龍們因受不了這種酷寒的氣候，兼之五穀不生，導致草食
動物滅絕，連帶也滅絕了肉食物種了。
在八○年代，由於美國及前蘇聯各貯有可以互相毀滅對方好幾次的核子彈頭，
因此科學家推算，如果發生全面核子大戰的話，由於核彈爆炸，所揚起的塵雲，
也不下於大彗星撞擊地球的效果，所以也會造成「核子冬天」的寒冷氣候。現
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核子冬天」的憂慮仍然是存在的。
除了直接的輻射效應外，浮粒更可能由於「成雲效應」而對大氣產生更巨大
的影響。一般人以為，雲的形成只不過是水汽凝結成水滴或是冰晶而已，其實
真正過程絕非如此簡單。如果大氣中沒有雜質如浮粒者，水滴及冰晶就難以形
成。正因為有這些浮粒存在，有的可以作為凝結核來形成水滴，有的可以作為
冰核來形成冰晶，才使得蔚藍的天空中得以鑲嵌著美麗的白雲。此情此景，我
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然而當前地球上空大氣的問題卻是浮粒可能太多，太多的凝結核與冰核可能
產生大量的小水滴及冰晶，結果是「密雲不雨」，導致天氣可能轉冷（因為陰
雲之故），而且水滴及冰晶又太小使得雨滴無法形成，也下不來，造成大地乾
旱。這是個十分迫切的問題，因為目下第三世界國家產生工業用能源最省錢的
辦法就是燒煤。燒煤除了直接產生煤煙之外，煤中的天然污染物硫，也會形成
二氧化硫。二氧化硫和雲及雨的化學作用，除了產生酸雨之外，還會產生大量
的硫化物粒子。如果國際協商無法達成改善的辦法，這些大量的浮粒可以預見
是一定會發生的，其對全球氣候的影響也是可預期的。這絕對是一個要正視的
問題。
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http://www.nsc.gov.tw/files/popsc/2003_302/p66-69.pdf
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