2018年2月25日 星期日

哈利波特與天文學

《哈利波特》電影劇照
如果大家有細心留意《哈利波特》系列的話,就會發現系列中處處佈滿天文學的名稱。我想作者J.K.羅琳大概對天文學很有興趣,而且很有心思地把天文學用語隱藏在她的小說中。

其中最為人所知的當然是哈利波特的教父天狼星.布萊克。他是哈利波特父親的好兄弟,卻被人陷害,結果在阿茲卡班監獄坐了十多年冤獄。


哈利波特的教父天狼星.布萊克

天狼星(Sirius)是夜空中最亮的星星,亮度達-1.6等。在天文學中,我們用視星等去量度星星的亮度,視星等越少,星星就越亮,每級之間亮度則相差2.5倍。大名鼎鼎的織女星非常亮麗,但視星等只有0等,所以天狼星差不多比它亮4倍。

天狼星在冬季出現,大家在這段時間只需找一個晴朗的夜空,抬起頭望,最亮的一顆星星就是天狼星了。如果大家一時間搞不清那顆星星最亮的話,可以試試先找獵戶座(史丹福在之後會介紹找尋獵戶座的方法),然後往左下方向看,就會見到亮麗的天狼星。


夜空中的大犬座,其中最亮的一顆就是天狼星(來源:amazingsky.com 拍攝者:Alan Dyer

天狼星屬於大犬座Canis Major,大家可以把它想像成獵犬頸上的閃亮的銅鈴(也有另一個說法,覺得它像是獵犬的鼻子)。

天狼星在古代已經非常有名氣,例如古埃及人發現當天狼星與太陽同時升起時,尼羅河就會泛濫,農地變得肥沃。古埃及人更利用天狼星的位置來製定曆法,天狼星與太陽同時升起的日子就是古埃及的元旦,是新一年的開始。

既然說起天狼星.布萊克,就不得不提他的堂姐兼死敵,把他殺死的食死人貝拉.雷斯壯(Bellatrix Lestrange)。


殺死天狼星.布萊克的食死人貝拉.雷斯壯

Bellatrix即參宿五,是獵戶座Orion中第三光的星,它像是獵人的左肩。獵戶座是冬季星座之王,七粒星星都非常明亮,而且形狀獨特,非常易認。它應該是大部分觀星者(包括史丹福)初學時第一個認到的星座。

獵戶座的標記是三粒相連成一直線的星。在西方天文學中,它們是獵人的腰帶,被名為參宿一、二、三;而在中國古代的天文學中,這三粒星是福祿壽三星。另外獵人的右肩、左肩、右腳、左腳位置各有一顆容易辨認的星星,分別名為參宿四、五、六、七。獵戶座的形狀真的蠻像一個獵人的,不似其他一些星座很「隔硬」。


夜空中的獵戶座(來源:Keighley Astronomical Society)

獵戶座的「左腳」是星座中第亮的參宿七Rigel。在「腰帶」的左上方星獵戶座第二光的星──參宿四Betelgeuse,它是獵人的右肩。雖然它不如參宿七明亮,但卻比它更有特色,因為它看起來是紅色的。它是顆就快死亡的超紅巨星,由於它的體積漲到很大,所以發出的光很耀眼。

由於獵戶座形狀獨特,容易辨別,所以是冬天星空中的導航工具。大家只要找到獵戶座的「腰帶」,或者火紅色的參宿四,就很容易認得出整個獵戶座。只要找到獵戶座,就可以憑著它認出其他重要的星座。順著參宿七順時針地觀察,我們會分別見到大犬座的天狼星、小犬座Canis minor的南河三Procyon、雙子座Gemini的北河三Pollux(旁邊還有另一顆北河二Castor,它們是雙子座兩兄弟的頭)、御夫座Auriga的五車二Capella與金牛座Taurus的畢宿五Aldebaran等六粒非常光的星,我們稱這個圖案為「冬季六邊形」。另外,參宿四、天狼星與南河三也會形成一個等邊三角形,我們稱之為「冬季大三角」。


璀璨奪目的「冬季六邊形」(來源:NASA Astronomy Picture of the Day 拍攝者:Jimmy Westlake)

大犬座在夜空中永遠追著獵戶座,就像是獵犬追著獵人想咬他,所以Sirius(天狼星)也一直追著Bellatrix(貝拉),原來他們二人的仇恨,一直「延續到天上」。

現在是二月,大家在晚上約八時至十時抬起頭就會看到壯觀的「冬季六邊形」。大家可以試試捉緊冬季的尾巴,欣賞一下令人驚嘆的冬季星空。

大家還記得鄧不利多教授冒死在水下洞穴的偷走佛地魔的分靈體──史萊哲林的小金匣,最後卻發現它早已被一位署名R.A.B.的人掉包了的情節嗎?

R.A.B.原來是天狼星.布萊克的弟弟,他叫做獅子.阿爾發.布萊克,英文名叫Regulus Arcturus Black。這個名稱實在是帥呆了,它包含了春季星空兩顆最耀眼的明星──大角與軒轅十四。

大角(Arcturus)是夜空中第三光的星,視星等-0.04,僅次於天狼星及船底座的老人星。

要找尋大角星,首先要尋找北斗七星。如果說獵戶座是冬季星空的導航工具,那麼北斗七星就是春季星空的導航工具。

北斗七星在西方的天文學來說其實是大熊座的尾巴,中國古人則覺得這七粒星像一個斗。這七顆星分別名叫天樞、天璇、天機、天權、玉衡、開陽、瑤光。如果大家有看過金庸的《射鵰英雄傳》,就應該很熟悉這七顆星了。

沿著北斗七星「柄」的3顆星(玉衡、開陽及搖光)彎彎地伸延,就會見到其他重要的春季星星,包括牧夫座Bootes的大角、室女座Virgo的角宿一Spica,最後到烏鴉座Corvus。這條線就是大名鼎鼎的「春季大弧線」。


北斗七星與大角,相片中包含了「春季大弧線」的一部分(來源:amazingsky.com 拍攝者:Alan Dyer)

大角、角宿一與獅子座Leo的五帝座一Denebola形成一個等邊三角形,被稱為「春季大三角」。其中五帝座一是獅子座的尾巴,獅子座的心臟就是軒轅十四Regulus了。如果大家細心留意軒轅十四附近的星星,就會見到一個「倒轉的問號」,而軒轅十四就是問號裡的一點。


天文軟件Stallarium中的獅子座

《哈利波特》系列中隱藏著的天文學名詞還有很多,例如雷木思.路平(Remus Lupin)是哈利波特三年級時的黑魔法防禦術老師,是哈利波特父親的好朋友,他名字中Lupin沿自lupus,是天狼座的意思(醫學中也有這個字的出現,紅斑狼瘡症的英文就是systemic lupus erythematosus),而事實上路平教授其實是一隻狼人,所以這個名稱改得甚有心思。小仙女.東施(Nymphadora Tonks)是鳳凰會的成員,也是一名正氣師,她的媽媽叫美黛.東施(Andromeda Tonks)。她名字中的Andromeda指仙女座。仙女座是秋季的「皇族星座」之一,這個星座方向上更可找到著名的M31仙女座星系。就連經常跟哈利波特作對的壞學生跩哥.馬份(Draco Malfoy)名字中的Draco也意指天龍座。

不過,雖然羅琳明顯地對天文名詞情有獨鍾,她的作品偶爾還是會出現錯誤的天文學內容。

例如在《鳳凰會的密令》這一段中,哈利波特在進行普等巫測Ordinary Wizarding Level的天文學術科考試,考試在夏季的晚上11時進行,考生需要把觀察到的天體記錄在星圖表上。書中提及到哈利波特觀察到獵戶座及金星。聰明的讀者應該記得之前介紹過獵戶座是冬季星座,根本不會再夏天出現。而金星由於位於地球軌道之內,所以大家只會在日出及日落時間左右觀察到金星,在晚上11時應該就見不到了。

《鳳凰會的密令》中哈利波特應考普等巫湔天文學術科考試的情節

當然,這些都只是吹毛求疵,雞蛋裡挑骨頭,史丹福只不過想借這個有趣的冷知識來加深大家的印象。這是小瑕疵絕不影響《哈利波特》成為史上最精彩及最偉大的小說系列之一。

資料來源:
1.      Wikipedia
2.      Starrix 星匯點(http://www.starrix.hk/starrix_pastevent.html

2018年2月19日 星期一

《戰雲密報》:這就是傳媒應該做的事


傳媒被視為「第四權」,負責監察政府,揭露社會問題,報道事件的真相,發揮輿論壓力,維護社會上的公義。它是一個健全社會中不可或缺的角色。奈何在今天,香港傳媒面臨很多挑戰,令傳媒越來越難發揮其應有的作用。一來管治者侵擾新聞自由,令自我審查情況越來越普遍,二來不少傳媒因顧慮成本及銷量,往往用嘩眾取寵的煽情誇張方式報導,令自己的公信力大大下降。這套《戰雲密報》是一個很好的機會,讓我們重新反思傳媒的責任與意義。

故事明顯是借古諷今,講述「五角大廈文件案」的歷史。話說美國政府因決策錯誤才會墮入越戰,進退失據,於是政府為了掩飾失誤,就向國民隱瞞真相。《紐約時報》記者從洩密者手上得到了政府機密文件,隨即決定把文件公開,卻被政府要求停止刊登,政府更成功在法庭申請到臨時禁制令。之後《華盛頓郵報》也取得了這些文件,電影主要環繞梅麗史翠普飾演的《華盛頓郵報》總裁Katharine Graham和湯漢斯飾演的總編輯Benjamin Bradlee二人面對政府壓力仍然決定公開文件的故事。

史提芬史匹堡、湯漢斯、梅麗史翠普,這個組合一看就知道非同小可。誠然,這電影或許並非三人最佳的作品,但即使他們中規中距的作品已經甚有質素,再加上一個別出心裁的主題,誠意十足,令人賞心悅目。

電影拍得甚有氣氛,雖然開頭略嫌平淡,不至於高潮迭起,但之後慢慢變得節奏鮮明,完全令人感覺到主角們當年面對的壓力。當時《華盛頓郵報》正計劃上市,一捲入負面消息,投資者就可以撤資,令報管倒閉。更甚的是,由於政府已經申請到禁制令,公開文件的話可能會被政府控告,面臨牢獄之災。導演史提芬史匹堡拍攝得四平八穩,大路得來氣氛緊張,相當熱血。男女主角作風南轅北轍,甚有火花。男主角特立獨行,熱血衝動,到他來說,新聞自由是最重要的。相較起來,女主角的角色就更加有趣了,她的丈夫早過身,她繼承了《華盛頓郵報》總裁,但在女性仍然被看輕的當年,她在事業上舉步維艱,受了不少男士的冷眼。當《華盛頓郵報》快要上市時面臨這種衝擊,心裡自然矛盾得多。

或許有人覺得梅麗史翠普又獲得奧斯卡最佳女主角獎提名,這個「萬年提名」有些過譽,但你不得不承認她的確演得非常出色,即使她只是四平八穩地演出,已經令人感到她演技的爐火純青。由最初的猶豫不決到最後高潮戲中穿上睡衣力排眾議,說“Let’s publish.”“My decision stands, and I'm going to bed.”真是令人看得熱血沸騰。

據稱這部電影的來源是因為美國總統特朗普放肆攻擊傳媒,這電影算是導演史提芬史匹堡借古諷今的反擊之作。雖然作品原意是帶出美國的問題,但小弟覺得放在香港一樣合適。在今時今日的環境,我們更加需要不畏強權,公正客觀,盡力做好自己責任的傳媒工作者。但願大家都謹記“The only way to protect the right to publish is to publish.”

史丹福推介度:82/100


2018年2月12日 星期一

醫學中的愛情故事

今天是情人節前夕,預祝各位情人節快樂。在這個特別的節日,史丹福也跟大家分享兩個浪漫的醫學愛情故事。

愛情的結晶──外科手套

大家知不知道外科手術用的手套原來來自一個美麗的愛情故事?

故事的主人翁是大名鼎鼎的「近代外科學之父」,美國約翰.霍普金斯醫院(Johns Hopkins Hospital)的創院「四巨頭」之一──豪斯泰德(William Stewart Halsted)。

19世紀未,當時的外科手術仍然很粗糙,外科醫生相信做手術最重要夠快。只有手術夠快,才能減輕對病人的傷害。因此在那個時候,大部分的手術都可以在半個小時內完成。但豪斯泰德特立獨行,他相信手術不應求快,而是要求精細。他提出做外科手術時應該輕巧地對待組織,使用銳性剝離,並要小心地止血,保存組織的血液供應。而且手術時要貫徹地使用無菌技巧(aseptic technique)。因此豪斯泰德做手術的時間比當時其他外科醫生長很多,但病人的存活率卻明顯地好。到了今天,豪斯泰德提出的原則已經是外科的金科玉律,每位外科醫生都一定會遵從。

除此之外,豪斯泰德也首先提出徹底性乳房切除術(radical mastectomy)、新式的腹股溝疝修補(inguinal hernia repair)手術,並改良了膽管、甲狀腺、血管等多個領域的外科手術。

豪斯泰德的另一個大貢獻就是發明了外科手術用的手套。話說豪斯泰德很注重無菌操作,他提出所有手術人員在徹底地清潔雙手後,要再把雙手浸在具腐蝕性的氯化汞(mercury bichloride)溶液中。豪斯泰德的助手,護士長漢普頓(Caroline Hampton)對很多醫學問題都有興趣,時常向豪斯泰德請教醫學問題。豪斯泰德形容她做事效率出奇地好,與他合作無間。他留意到漢普頓雙手皮膚因時常浸泡在氯化汞中而發炎,於是特意找了橡膠公司設計了橡膠手套去保護她的雙手。漢普頓被豪斯泰德的細心所感動,之後二人開始交往,漢普頓最後下嫁了豪斯泰德,成了他的妻子。

外科手套這份愛情的結晶,原意只是用來保護醫護人員的雙手,但豪斯泰德的學生發現如果醫護人員使用外科手套做手術,病人得到術後感染的機會也會降低,所以就一直使用至今,成為了外科手術不可或缺的工具。

「情人的骨折」

之後介紹一個以「情人」來命名「浪漫」疾病。話說一雙不為世間接受的戀人為了逃避俗世的追捕,只好從高處跳下。跳下時腳跟下地,一陣劇痛,原來是跟骨(calcaneus)骨折了。因為這個原因,醫學界就把跟骨骨折稱為「情人的骨折」(lover's fracture)。

除了「情人的骨折」,跟骨骨折又被稱為「唐璜骨折」(Don Juan fracture)。唐璜是西班牙傳說中的風流「情聖」,他英俊瀟灑,風流倜儻,不少女士都被他吸引到。唐璜的形象家傳戶曉,在不少文學及音樂作品中都有他的蹤影。把跟骨骨折稱為「唐璜骨折」,也許是因為他的情人太多,要終日躲避吧?

「情人的骨折」病人的足部X光(來源:Radiopaedia)

 「情人的骨折」病人的腳跟會有劇痛及腫脹,可能影響站立及行走。醫生一般會用足部X光或者電腦掃描來作診斷。在側面X光中,跟骨的前上及前後切線形成的角度叫做Böhler's angle。正常人的Böhler's angle應該介於2040度,但如果病人的Böhler's angle小於20度,就很有可能得了骨折。

「情人的骨折」病人的Böhler's angle小於20度(來源:Radiopaedia)

至於治療方面,如果骨折沒有影響到關節,可以選擇鋼釘或石膏固定等較保守的治療方法。如果骨折影響到關節,就要考慮做手術治療了,例如使用開放性復位以及骨內固定術(open reduction and internal fixation)的方法。

「情人的骨折」的故事深入人心,但在真實世界中就沒有這麼浪漫了。記得史丹福當年在骨科實習,第一位遇見的「情人的骨折」病人是因為在西貢玩跳瀑布,結果腳跟撞到石頭而導致骨折。跳瀑布是很危險的活動,大家要小心注意安全啊!

希望各位情人在情人節不須骨折都可以一樣可以浪浪漫漫。願天下有情人終成眷屬。

資料來源:

1.    Osborne MP. William Stewart Halsted: his life and contributions to surgery. The Lancet Oncology. 2007: 8; 256-265.


2.    Maskill JD, Bohay DR, Anderson JG. Calcaneus Fractures: A Review Article. Foot and Ankle Clinics. 2005: 10; 463-489.

2018年2月3日 星期六

雲的藝術

大家都喜歡萬里無雲的天空。一望無際的藍天,何其壯觀啊!但細想一層,如果藍天時常都是萬里無雲,也很單調寂寞吧?雲的點綴,反而可以為天空帶來另一種的美。史丹福今次就跟大家介紹一下一些基本的雲的知識,讓大家可以更欣賞到雲的美麗。

世界氣象組織把雲分類為10大雲屬,這10個雲屬又可依照它們的高度被歸類為低雲族、中雲族及高雲族。低雲族位於2500米以下,中雲族位於25006000米之間,中雲族位於600018000米之間。

低雲族:積雲(Cumulus)、積雨雲(Cumulonimbus)、層雲(Stratus)、層積雲(Stratocumulus
中雲族:高積雲(Altocumulus)、高層雲(Altostratus)、雨層雲(Nimbostratus
高雲族:卷雲(Cirrus)、卷積雲(Cirrocumulus)、卷層雲(Cirrostratus

初初見這這些名字,應該會有點吃不消吧?不用擔心,簡單一點來說,大家只要記著積雲像棉花糖、層雲像棉被、卷雲像羽毛,就大致上可以記到各種雲屬的形狀了,例如層積雲是一堆堆棉花糖聚積成棉被,卷層雲則是由羽毛聚積成的棉被。

積雲

像綿花糖一樣的積雲

像綿花糖一樣的積雲

積雲應該是大家心目中最典型的雲,如果現在要大家畫一朵雲,我深信大家十居其九都會畫了一朵積雲。

積雲像棉花糖,一朵朵獨立地散布在空中,底部平坦,頂部像一座塔。它由上升的對流氣流形成,當太陽照射到地面,令某些地方暖起來,較熱的空氣帶著水份就會向上升,做成積雲。因此積雲是一個上升對流氣流的標誌,如果你玩滑翔翼,你會發現自己總是朝著積雲飛過去,因為把積雲抬起的氣流一樣會把你的滑翔翼抬起。

積雲大多都伴隨著晴朗的好天氣,如果對流氣流一直持續,積雲會垂直生長,越生越高,變成像是一座塔般的濃積雲(在分類上仍然屬於積雲)。

如果對流氣流持續,積雲會發展成像是一座塔的濃積雲
如果現在要大家畫一幅下雨的圖畫,我深信大家十居其九都會畫了幾朵積雲,下面再畫些雨點。但令大家意想不到的是,這是錯的,因為積雲大多都不會降雨,除非它發展成濃積雲,才會有短暫陣雨。

積雨雲

雲頂像砧板的積雨雲

當對流運動繼續,積雲就會繼續發展增厚,由濃積雲再變成積雨雲。

積雨雲是雲中之王。如果就濃積雲像一座塔,那積雨雲就簡直是一座山。雖然分類上一般比積雨雲歸為低雲族,但這個分類方法也未免太看少了它。積雨雲可是橫跨低、中、高三層,可以厚達十多公里的超級巨無霸。積雨雲可以帶來最強烈的壞天氣,例如狂風暴雨、閃電雷暴,甚至是冰雹、龍卷風。

那我們應該如何分辦濃積雲與積雨雲呢?只要觀察兩者的雲頂,原來積雨雲生得很高,雲頂部分氣溫很低,所以水滴已經結冰,邊緣會靠為鬆散。

積雨雲的頂部有時會好像砧板平了一塊,這是因為它生得實在太高,已經由大氣層中的對流層長到平流層。平流層有別於對流層,它的溫度會隨高度增加而上升,令雲無辦法再向上生長,雲像是碰到一塊天花,只好往旁邊走,頂部變成一塊砧板般的形狀。

如果要觀賞積雨雲的話,就必須要在一段很遠的地方外觀察。因為它實在太大了,如果離它太近的話根本不會看到它的全貌。如果在它的底部觀看,更只會見到灰暗一片,甚至有狂風暴雨,而不會體會到整朵積雨雲的壯麗。

層雲

最沉悶又沒有特色的層雲
層雲是一種很沉悶的雲,它像是一大張綿被。10種雲屬中,層雲是最接近地面的,有時候它甚至會在地面出現,那就形成霧了。

層雲形成的機制與積雲及積雨雲完全不同,它是由整層空氣的氣溫同時降低所引起。當空氣的氣溫下降,可以容納的水蒸氣會減少,於是水蒸氣凝結成小水滴,形成雲。 例如冷鋒出現是,冷氣團向暖氣團推進,由於冷氣團密度較暖氣團低,於是冷氣團插在暖氣團下面,把整團暖氣團抬起。暖氣團氣溫下降,水蒸氣凝結成小水滴,形成層雲。

與對流雲的激烈氣流相比,形成層雲的大氣情況非常穩定,所以層雲可以連續幾天都徘徊不走。層雲偶爾也可以帶來降雨,但由於它並不厚,所帶的水份不多,所以層雲所帶來的一般都只是毛毛雨。

層積雲

變化多端的層積雲

變化多端的層積雲
變化多端的層積雲

層積雲,顧名思義是一種介乎層雲與積雲之間的雲,像是一堆綿花糖形成的綿被。

有別於積雲,它不是一朵朵單獨的對流雲;有別於層雲,它的底部不是平平一片,平淡無奇,而是有很分明的輪廓結構。

層積雲一般都甚少會有降雨,除非是長得很高,才會有微微細雨。如果大家發現層積雲伴隨著傍沱大雨,那很有可能是有濃積雲或者積雨雲隱藏其中。

層積雲變化多端,基本上低空的雲如果既非單獨存在的對流雲,而又不是沒有形狀可言的層雲,則多半是層積雲了。層積雲大概是10種雲屬中最常見的,大家如果見到一些不知如何分類的雲,那麼猜是層積雲的話多半都是正確的。層積雲可以把一大片的天空都遮掩著,但有時可以在雲與雲之間見到裂縫。

層積雲之間偶爾可以見到天空的裂縫

層積雲可以由層雲或積雲累積水氣而形成的,也可以是積雨雲或雨層雲消散所形成的過渡雲屬。

今次先跟大家介紹四種低雲族,下次有機會再跟大家分享餘下的六種雲屬。

資料來源:

1.      World Meteorological Organization, ed. (1975). International Cloud Atlas. 

2.      香港天文台 http://www.hko.gov.hk/

3.      Wikipedia https://www.wikipedia.org/