遇見科學

什麼是色溫呢？孫慶成解釋，「色溫」可看成是黑體軌跡上所對應的絕對溫度，當標準黑體的溫度愈高，其輻射出的光線光譜中藍色成分愈多，紅色成分也就相對的愈少，簡單來說色溫就是光源所展現出的顏色，像一把火的色溫就是紅色。色溫的高低可直接透過計算來算出數字，以發光色為暖白色的傳統白熾燈泡為例，其色溫約為2700K，而晝光色的日光燈色溫則為6,000K。
隨著ＬＥＤ 產業發展迄今，如何發揮更好的亮度已不是什麼大問題，重點在於如何提升「色彩表現」，藉此讓LED也能展現出有如太陽光般的自然光線。為此，孫慶成與研究團隊以先計算再進行設計的方式來研發螢光粉封裝技術，不但能達到精準的色彩精確度，相關技術更領先國際。
為提升LED在「色溫」、「演色性」與「空間色偏」有更好表現，研究團隊利用螢光粉模型設計，並優化螢光粉形狀，來發展出色溫差異極小的LED封裝形式。藉由這樣的創新設計，將可使晶片所發出的光在螢光粉內所走的路徑都一樣長，藉此讓LED所發出的白光可以在空間中達到色彩均勻分布的表現。孫慶成說，目前這項技術已經申請台灣專利並進行技術轉移，未來計畫量產上市。
不過，他也有感而發表示，雖然台灣研發LED技術並不比其他國家遜色，但有關LED的基礎專利都掌握在歐美日國家手中，以至於台灣相關產業都無法進行大規模發展，他建議政府應該多投注點資源與心力在LED產業上，才能讓這得來不易的台灣之光更加發光發熱。

相信不少粉領族或婆婆媽媽都曾碰過類似困擾，好不容易費了番功夫在家中化好妝，到了戶外陽光一照後，卻發現自己不是腮紅塗太紅就是粉底抹太白，反而引來旁人「注目」眼光。其實，問題原因並不是出在自己選錯化妝品，而是因為家中燈光的「演色性」不佳所導致，以至於雙眼也跟著「失了真」。
多數人應該都知道，不同燈光下，所呈現的顏色也不一樣，因此若家中燈光與戶外自然光差異太大，就可能導致愛美女性在化妝時被居家光線「混淆」而失準，無法化出與戶外陽光相符的「自然妝」。
為改善燈源演色性不佳的問題，中央大學光電系主任孫慶成特別帶領研究團隊投入白光LED演色封裝技術的研究，透過雙螢光粉混色的方式，針對不同色溫區段來封裝出「演色性」均高於90以上的白光LED，打造與太陽光相類似的人造自然光，這項技術不但獨步全球，引發國際科學家注目，更獲得多項專利，可說是名符其實的「台灣之光」。
從七、八年前就開始投入LED研發的孫慶成說，LED的問世不但為人造光源帶來新革命，也為環保科技帶來新契機。他以目前市占率高達七成五的白熾燈泡為例，發光過程就浪費七成能源，一瓦電只能釋放出17流明的亮度，但反觀LED燈則可從一瓦電力中釋放出206流明的亮度，換言之LED燈比傳統白熾燈泡發光效率好上許多。而統計亦指出全球的照明光源一年平均要耗用全球20%左右的電力，未來若能從「光源環保」面向來著手，日積月累下來將可為地球省下不少能源，因此具有低能源、高發光效率、無熱輻射、無水銀汙染的LED也就成為當前各國積極發展的重點項目之一。
以台灣為例，行政院就在去年通過「綠色能源產業旭升方案」，宣示台灣將成為全球最大的LED光源和模組供應國。而澳洲、英國、歐盟、美國、加拿大、日本等世界各國也都陸續宣布，將在2012年時開始禁止使用或生產低發光效率的傳統白熾燈泡。一方面是因為白熾燈內含有水銀等有毒物質，且發光效率大約只有10至18 lm/W，即便是鹵素燈的發光效率也只有到20 lm/ W 左右，實在是不符合環保效益，因此國際才會著手規畫新光源的替代方案，而這也促使發光效率高的LED成為未來最有潛力的照明光源。
「光、電、熱、色是LED發展的重點要素，四者缺一不可」孫慶成表示，LED的研發是「環環相扣」的過程，無論是投射光形、電源、排熱、色溫還是色彩處理效能都必須面面俱到，當中只要有一項處理不好，就可能會變成浪費資源的光電垃圾。
以白光LED為例，目前主要的設計方式為藍光晶片加上黃色螢光粉分散於透明材質，如環氧樹脂（epoxy）或矽膠（silicone）而組成。過去各國科學家都將重心擺在如何提升LED的發光效率上，但隨著科技進步與生活所需，如何讓LED在「色溫」、「演色性」與「空間色偏」等面向有更上一層樓的表現也成為待突破重點。
為此，孫慶成與研究團隊嘗試利用螢光粉模型來進行螢光粉形狀與晶片上的搭配，並從中設計出能在空間中達到色彩分布都很均勻的LED。

1831年，才剛從劍橋大學畢業的達爾文與一群生物學者坐上「小獵犬號」從英國出發展開一場影響後世深遠的探索之旅，藉由四處觀察物種變化，不但引發達爾文對物種起源的興趣與好奇，更因此讓他寫下了重要的《物種原始論》，不只成為現代生物學的基礎學說，也讓「適者生存」、「物競天擇」成為你我都耳熟能詳的專有名詞。
不過，隨著科學發展的日新月異，也讓科學家對生物演化探究日益多元，甚至還因此出現與達爾文不一樣的創新看法。像是台灣大學地質科學系副教授沈川洲與美國西雅圖華盛頓大學研究團隊就透過跨國研究合力找出位於北大西洋800公尺深海底「失落城市」（Lost City）的稀有生物圈演化過程，提出了「不適者也生存」的演化新觀點。研究成果並刊登在國際知名的「美國國家科學院院刊」《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》官方網站及期刊上。
　　深海底下也存在著宛如電影場景般的「失落城市」嗎？沈川洲表示，西元2000年，美國研究船亞特蘭提斯號利用深海潛艇進行例行性海底探勘時，意外在位於北緯30度附近的北大西洋中心，中洋脊以西15公里處海底的「亞特蘭提斯高地」南緣發現一根根狀似煙囪的白色柱體，遠遠看過去就如同工業城市的煙囪景象，加上過去從未被人類所發覺，因而後來就取名為「失落城市」。
　　他表示，「失落城市」上頭布滿大大小小不一的巨型碳酸鹽柱狀白煙囪，煙囪口還會湧出源源不絕的海底熱泉。而白煙囪形成的原因則是因為海洋地殼中的礦物「橄欖岩」與水進行化學反應後生成「蛇紋岩」。過程中，藉由化學反應所釋放的能量產生出鹼性高溫的熱泉，當熱泉與冰冷海水碰在一塊時就會產生化學反應，先形成白色碳酸鹽沉積，再慢慢堆積成「失落城市」中所看到柱狀巨型煙囪外觀，變化過程中也會釋放出氫氣與甲烷。
有趣的是，研究團隊觀察到在這些剛形成的白煙囪碳酸鹽表面上，常伴隨著一層甲烷疊球菌及嗜甲烷菌的生物薄膜，這些存在於「失落城市」裡的微生物就是靠著熱泉所產生的能量及氫氣、甲烷賴以生存。研究團隊認為，這些菌種所生長的環境恰好也符合了地球約三十五億至十五億年前，物種剛孕育而生時的初始環境，有助於了解地球生命起源的來龍去脈。
　　沈川洲表示，位於「失落城市」中的白煙囪，會因形成年齡的大小而導致其紋理與結構密度各不相同，也因此讓碳酸鹽表面的化學特性有所差異。研究團隊發現，這些「差異性」也衍生出微生物菌種的豐富多樣性。
　　研究團隊指出，從達爾文的演化論述來看，生物種類是由單一而逐漸變得多元，當舊物種滅絕時，新物種就跟著崛起。但若以「失落城市」的菌種演化來看卻不是如此。沈川洲說，達爾文認為「適者生存」，但團隊研究卻發現相互競爭的相近物種是可以同時存在的，就如同「風水輪流轉」的道理般，隨著外在環境的變化，原本的「弱勢物種」可能突然崛起成為優勢物種；而原本的優勢族群則可能因為環境改變而成為弱勢物種，但各物種的總數並不會因此而有改變，而且繼續維持原有的物種多樣性。換句話說，在「失落城市」中，各物種不只是「適者生存」，就連「不適者也生存」。不同於達爾文的研究發現，也讓生物演化論出現了有別以往的新論點。

然而，想揭開微生物演化之謎可沒那麼簡單，第一步得先知道菌種年齡，而這也是台大團隊在研究計畫中所扮演的角色。沈川洲指出，藉由台大發展的鈾釷定年（U-Th dating）技術，加上碳酸鹽標本的採集，就能測量出被生物薄膜依附的碳酸鹽形成時間，進而推敲出微生物菌種的年齡。
為達到精準的測量成效，研究團隊花了五年時間去了解「失落城市」熱泉鈾系同位素核種及其變化原理，並發展出適合這套系統的鈾釷定年方法。
沈川洲說，研究團隊相信既然在「失落城市」找到了有別於達爾文觀點的稀有生物圈微生物演化歷程，應該也可以在其他海域找到這種適合微生物生長的地球初期原始環境，因此團隊計畫在未來幾年繼續探測大西洋中心，水下400至800公尺深的各海域，希望能找到第二個隱沒於海底的「失落城市」。

一般民眾可能對「定年」兩個字感到陌生。對此，沈川洲解釋，「定年」指的就是測量自然界各種物質像是生物、礦物或化石的生成年代及用來判斷或某樣生物年齡大小的一套方法。隨著團隊的研發有成，目前台灣的鈾釷定年方法已在國際上位居一流水準，常接受各國委託幫忙進行定年工作。

全球首架太陽能驅動飛機「太陽動力號」，日前在瑞士西部的空軍基地成功完成首次試飛。這款瑞士開發的航空器，最終目標是要靠著太陽能環繞全球。
　　共同資助這個計畫的熱氣球環球先鋒皮卡爾比紹表示，過去從來沒有這種飛機飛上天，這次試飛成功讓人感到相當興奮。對太陽動力號來說，這是一個難以置信的里程碑。這也使他們對下次飛行和下次任務具有信心。
　　這架高科技原型機，日前上午在瑞士巴亞尼空軍基地的跑道上滑行數百公尺後，順利飛向蔚藍天際，起飛後時速僅45公里。
　　「太陽動力號」配有4具10匹馬力的電動馬達，試飛員駕著這台單人座飛行器慢慢爬高到大約1200公尺。飛行87分鐘後，飛機成功降落地面。
　　飛機機翼上，佈滿約1萬2000枚太陽能電池，能夠為重400公斤的電池組和電動馬達充飽電力。
產官研合作有成
固態電容關鍵材料研發成功
　　透過產官研合作模式，民間業者與經濟部工業局、工研院合作，研發組成固態電容的關鍵化學品，有助降低國內電容廠20%的成本，提高台廠在全球競爭力，未來也將外銷日本市場，提高全球市占率。
　　這款共同合作研發的導電高分子單體「EDUT」、「鐵鹽氧化劑」兩項固態電容用關鍵化學品，目前「鐵鹽氧化劑」已進入量產階段，並已打入多家台廠供應鏈。
　　工研院材化所長劉仲明表示，固態電容較液態電容具高導電性及高熱穩定優點，是目前電容器產品中最高規格產品之一。
　　工研院高純化學材料研究室研究主任張學明指出，以往國內電容廠商生產的關鍵材料皆掌握在國外廠商，如今合作開發出導電高分子單體「EDUT」與「鐵鹽氧化劑」關鍵材料，將降低國內電容廠的成本，並大幅提升在全球市場的競爭力。
最新研究指出
北極凍層會釋出溫室氣體
一項最新研究顯示，永凍層融化會釋出氧化亞氮，也就是所謂的笑氣，而氧化亞氮是造成氣候變遷的因素之一，但北極永凍層釋放的這種氣體，長年來卻受到忽視。
這項刊登在英國「自然地球科學」期刊（NatureGeoscience）的研究報告指出，在某種情況下，氧化亞氮的排放量會因永凍層融化而激增。永凍層佔北半球陸地面積約25%。
格陵蘭（Greenland）東部柴肯堡的沼澤地，因融化而排出的氧化亞氮程度，比熱帶森林高出20倍。研究指出，在北極高緯地區另外5處沼澤地測量到的氧化亞氮量顯示，在柴肯堡土壤觀察到的氧化亞氮釋放比率，可能還屬於低釋放區。
科學家表示，這些氧化亞氮的釋放，可能增加一些已知的全球暖化衝擊氧化亞氮是人類活動製造出的第3重要溫室氣體，二氧化碳為最重要的溫室氣體，其次為甲烷。

環保組織「綠色和平」（Greenpeace）在公布的最新報告中表示，逐漸成為網路核心的「雲端」資料，正產生真正的汙染雲，因為臉書（Facebook）、蘋果（Apple）和其他公司建立的數據中心，是靠煤炭產生的電力維持運作。
報告指出，Facebook美國在俄勒岡州興建的設施，將依靠主要燃料為煤炭的電廠維持運作，蘋果正在大多靠燃煤取得能源的北卡羅來納建造資料存放系統。
綠色和平表示，我們最不需要的就是更多雲端基礎設施，興建在會使骯髒燃煤發電需求增加的地方。」。它主張網路公司在選擇設立地點時應該更加審慎，並更努力遊說華盛頓當局發展乾淨能源。
煤既便宜又豐富，因而成為美國發電廠的首選燃料，而且煤和替代燃料相比成本較低，即使對高節能效率的資料中心也具有吸引力。
綠色和平指出，數據中心耗用的能源相當龐大。報告的結論是，如果把雲端運算背後涉及的全球電信和數據中心當成一個國家，則在2007年全球能源消耗排名第5，僅次於美國、中國、俄羅斯和日本。
全球蜜蜂數量不斷減少
原因迄今未明
美國科學家在2006年首度注意到蜜蜂群不斷減少，目前仍持續降低，此現象令研究人員和養蜂人深感不解。
美國農業部數據顯示，2009年的蜂群數量減少29%，2008年更大減36%，2007年是32%。這個現象不僅影響到蜂蜜產量，也威脅到依賴蜜蜂授粉生長的農作物，這些作物的產值約150億美元。這個被科學家稱為「蜂群衰竭失調」（Colony Collapse Disorder, CCD）的現象，已導致數百萬計的成蜂和蜂群逐漸消失，包括歐洲等全球其他地區也出現類似情形。
研究人員已經探究了病毒、寄生蟲、殺蟲劑、營養不良、和其他環境因素，但至今未能找出蜂群數量減少的確切原因。
最新研究指出
雨季助汙染物散播全球
最新公布的一項研究報告指出，亞洲經濟體崛起，連帶使汙染在雨季進入大氣中平流層，再散布至全球各地，為時長達數年。
美國科羅拉多州波爾德的國家大氣研究中心（NCAR）所做的研究指出，與亞洲雨季有關的強烈空氣循環型態，已成為黑碳、二氧化硫、氧化氮等汙染物進入到平流層的管道。
平流層為大氣當中一層，位於地表上方約32至40公里。NCAR科學家藍德爾表示，雨季是地球上最具威力的大氣循環系統之一，而正好就形成在汙染最嚴重的地區。利用衛星資料和電腦模型，科學家發現一旦汙染物進入到平流層，就會在全球循環達數年之久。研究指出，一些汙染物最後會回到較低的大氣層，其他的會分解。
研究人員擔心，亞洲進入平流層的汙染物可能在未來數十年內增加，原因是因為中國和印度工業快速成長。

灰面鵟鷹又俗稱灰面鷲，是屬於每年會過境台灣的猛禽候鳥。根據多年來調查顯示，去年飛抵來台的過境灰面鵟鷹多達四萬九千多隻，是墾丁國家公園管理處調查二十多年來最多的一次，相較於十年前的一萬隻數量，顯示有關灰面鵟鷹的生態保育已經一年比一年進步。

對一般人來說，我們對清明節的印象總是「清明時節雨紛紛」，但對愛鳥人士或賞鳥團體而言卻是「清明時節鷹紛飛」，原因就在於每年農曆春分前後，成群飛行的「灰面鵟鷹」會過境台灣，其中墾丁國家公園與八卦山一帶是鷹群遷徙的必經路線，每當灰面鵟鷹成群結隊飛過墾丁地區的關山、風吹沙等地，總能看到氣勢浩蕩的「鷹河」景觀，成為鳥迷們眼中最美的「生態風景」。
不過，儘管愛鳥人士都知道灰面鵟鷹大約會在清明節前過境台灣，但並不是每年都會「準時報到」，有時候難免會讓苦候多時的鳥迷因此撲了空，導致乘興而來、敗興而歸。類似這樣的「等無鷹」經驗，就連中央大學太空研究所所長潘貞杰也感同身受，甚至因此激發出他想要利用雷達偵測「鷹蹤」的動機。
「當時和家人在墾丁等了好幾天，卻一直見不到灰面鵟鷹的廬山真面目，心裡真的覺得很可惜，」本身也是愛鳥人的潘貞杰笑著說，當時他一直想著如果能有一套準確的雷達偵測系統來追蹤灰面鵟鷹那該有多好。在這樣的研究動機下，讓他開始投入與長榮大學環境資訊研究中心、中央氣象局、墾丁國家公園共同合作的研究，藉由氣象雷達偵測系統來進行「追鷹計畫」。
讀到這裡，大家可能會很好奇，透過氣象雷達也能追蹤老鷹嗎？潘貞杰表示，其實國外許多先進國家利用氣象雷達來追蹤飛鳥的計畫已經行之有年，但卻一直無法順利進行，原因就在於氣象雷達偵測的資料會將飛鳥行蹤跟雲雨資訊相互混合，導致學者無法清楚分辨出鷹群飛行路線，形成研究的主要瓶頸。而這也是中央大學與墾丁國家公園等相關合作單位極欲突破的問題所在。
潘貞杰表示，一般人可能不知道，相較於國外，四面環海的台灣其實布有全球密度最高的都卜勒氣象雷達，分別設立在北部的五分山、東部的花蓮、南部的七股與墾丁，其氣象雷達的掃描半徑可達兩百五十公里之遠，所以在灰面鵟鷹飛到墾丁之前，就已經可以先被雷達掃描出蹤跡，透過雷達回波來記錄鷹群數量與飛行路徑。
潘貞杰表示，由於鷹群過境的數量大，因此灰面鵟鷹過境的訊號會被氣象雷達接收到，但在此同時，雷達回波中也接收到雲、雨等大氣訊號，如此一來容易導致鷹群的訊號無法被清楚辨別出來，為此研究計畫特別研發出全球第一套可以自動濾除大氣回波而留下飛鳥訊號的辨識系統。
而要濾除掉「雲」訊號的關鍵就在於「高度」與「速度」、「外觀」差異，以灰面鵟鷹為例，鷹群的飛行高度約為三百至五百公尺上下，而雲則通常會離地面五至六公里左右的高度。此外，鷹群飛行時速可達三十至五十公里，而雲的移動速度通常只有三公里；外觀也有所不同，鷹河會在雷達訊號上呈現一長條，而雲則是團團匯聚。因此只要比對資料，找出差異，就能濾除掉雲的訊號、明確辨別出鷹蹤。

素有「鳥人」之稱的墾丁國家公園管理處技士蔡乙榮表示，從北方大陸南下的灰面鵟鷹每年會在三月和十月過境八卦山與墾丁國家公園等地，過境期約為二十天，由於鷹群密集在這兩個月飛來台灣，因此也讓灰面鵟鷹擁有「清明鳥」與「國慶鳥」封號。
在研究過程中，讓潘貞杰覺得最有趣的發現是灰面鵟鷹其實是相當聰明的候鳥，在飛往台灣過境的途中，不但會順風而行來降低飛行阻力，還會躲避下雨天，避免讓自己成了濕答答的「落湯鷹」，動物善用環境的能力讓研究團隊嘖嘖稱奇。
潘貞杰笑著表示，他將這個計畫暱稱為「鳥計畫」，希望藉助科技之力，讓愛鳥人可以更準確掌握到過境飛鳥的行蹤。這套辨識系統可以每十分鐘就提供一張即時的灰面鵟鷹回波圖，除了可以作為研究之用，未來亦可以在網路上提供候鳥的飛行路徑及棲息地點等資料，作為生態環保的參考資訊，最快可在七個半小時前就預測灰面鵟鷹的飛行路徑。
中央大學表示，這項飛鳥遷徙資訊系統建置計畫將可於民國一百年時建構完成，未來除了可以提供全台愛鳥民眾飛鳥的遷徙預報資訊外，也可進行鳥群數量預估、雷達位置距離及方位的分析，讓愛鳥團體不用再為了賞鳥而苦苦等候「鷹蹤」。