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甚麼是微氣候？

甚麼是微氣候？微氣候一般是指一個小範圍內(例如街道、公園、河邊等)的獨特氣候狀況。由於受到當地周邊地形環境、建築物坐向及密度，和當時的天氣情況等因素影響，該處的氣候特徵可跟周邊大範圍的或有不同。

大家也許會感受到即使在同一區域內，氣溫和濕度等天氣元素也可以很不同，這就是所謂微氣候。微氣候一般是指一個小範圍內(例如街道、公園、河邊等)的獨特氣候狀況。由於受到當地周邊地形環境、建築物坐向及密度，和當時的天氣情況等因素影響，該處的氣候特徵可跟周邊大範圍的或有不同。因此，即使在同一區域內，不同地點的天氣元素也可以有相當差別。其中比較突出的例子是市中心地區的馬路或高樓大廈的背風面，風力一般都會較弱，並且受到交通及建築物熱量等其他因素影響，該處變得侷促、熱力積聚而令氣溫偏高；而處於海邊或迎風的地方，氣溫則會相對較低。

氣候學

2018年8月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/climate/general-climatology/00509-what-is-microclimate-.html

tc

野火燒不盡

很多時候高溫天氣都有利野火（又稱山火、林火）的發生，尤其在乾燥的環境下。2019年6月北極圈內發生了過百宗猛烈及持久的野火，同年亞馬遜森林的火季是自2010年以來最活躍。然而，2019年最嚴重的要算是下半年的澳洲山火。該次山火從9月開始在昆士蘭燃燒，向南擴散至新南威爾斯及維多利亞，至2020年3月才逐漸受控。

按照世界氣象組織的分析，2019年是全球有記錄以來第二最暖的年份，而2015-2019年亦是記錄上首五個最暖的年份。在氣候持續暖化的背景下，全球多處地方都曾受過高溫煎熬，例如澳洲在2018年年底至2019年年初錄得有記錄以來最熱的夏季，到了2019年12月南部地區更錄得接近50°C的高溫；歐洲也不能幸免，2019年6月底及7月底歐洲在一個月內兩度受熱浪侵襲，在第一波熱浪中，法國錄得破紀錄的46°C高溫，第二波熱浪影響範圍更廣，德國、荷蘭、比利時、盧森堡及英國的高溫紀錄都被打破。受這兩波熱浪影響地區的死亡人數較平均的高出1,400以上。 很多時候高溫天氣都有利野火（又稱山火、林火）的發生，尤其在乾燥的環境下。2019年6月北極圈內發生了過百宗猛烈及持久的野火，同年亞馬遜森林的火季是自2010年以來最活躍。然而，2019年最嚴重的要算是下半年的澳洲山火。該次山火從9月開始在昆士蘭燃燒，向南擴散至新南威爾斯及維多利亞（圖一），至2020年3月才逐漸受控。山火造成多人死亡，摧毀了數百所房屋及燒毀了大片土地，對生態及環境造成嚴重破壞。有分析顯示這次山火燒毀的澳洲森林面積達21%，遠遠超出過去20年來各大洲錄得的同類記錄。此外，科學家估計單在新南威爾斯已有8億隻動物被燒死，全澳洲受災死亡動物的數目超過10億。 如此嚴重的山火是隨機的偶發事件，還是氣候變化助長了它的發生機會呢？只要翻一翻澳洲氣象局發表的氣候報告，就可以看得出端倪。澳洲的溫度自1910年以來已經上升了1°C，引致極端高溫事件增多；自1990年代後期以來，澳洲東南部地區在4月至10月的雨量減少約11%；該區的「森林火災危險指數」有長期上升趨勢（圖二）；2019年更是澳洲有記錄以來最熱和最乾旱的一年，為這次山火提供了有利條件。事實上，已經有不少研究指出氣候變化與澳洲山火的關係，例如氣候變化使2018年昆士蘭山火的發生機會增加4倍；氣候變化使澳洲東南部出現火風暴的機會增加。 因應這次澳洲山火，科學家審視了近年的研究結果，並得出了結論：人為的氣候變暖已經導致全球的火災天氣出現頻率和強度增加，繼而提高了野火的風險。野火不單威脅人類性命財產，其釋放的大量污染物亦會影響人類健康及生態系統（圖三），野火釋出的二氧化碳更會加劇溫室效應。觸發野火的自然因素（例如閃電）是人類不能控制的，但減少溫室氣體排放、減緩氣候變化的影響，則是人類所能做到的。氣候變化對人類日常生活與生態系統的威脅逼在眉睫，我們必須立即採取行動，積極應對氣候變化。

氣候變化

2020年6月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/climate/climate-change/00547-endless-wildfires.html

tc

氣候變化下的海洋

人類活動排放大量溫室氣體到大氣中，加劇了溫室效應及嚴重影響海洋生態，這文章會簡介氣候變化怎樣影響海洋。

人類活動排放大量溫室氣體到大氣中，加劇了溫室效應，使更多熱能積存在地球，當中約90%的熱能被海洋吸收，使海洋變暖，繼而嚴重影響海洋生態及導致海平面上升。為了適應變暖的環境，海洋生物須要向較涼的區域遷移，自1950年代起，海洋物種以平均每十年約60公里的速度向兩極遷移。海洋熱浪的頻率自1980年代起增加了約一倍，其強度及持續時間亦有所上升，近年造成大量珊瑚礁、海帶森林、海草及紅樹林死亡。珊瑚的生態價值很高，為各種海洋生物提供食物和棲息之所，然而海洋暖化導致珊瑚白化甚至死亡，大堡礁在2016至2022年間便經歷了4次大規模白化。海洋暖化會減低海水中氧氣的溶解度，並加劇海洋上層的海水分層，大氣和海洋內部的氧氣交換會被削弱，海洋整體含氧量因而減少。海洋暖化加劇一些水域的缺氧情況，甚至導致大量海洋生物死亡。人為排放的二氧化碳約有四分一被海洋表層吸收。隨着表層海水吸收更多二氧化碳，其酸鹼值會下降，這個過程被稱為海洋酸化。現時全球海面的酸鹼值已較工業化前下降約0.1，即海水酸度增加了約26%。海洋酸化嚴重影響須要建構含鈣外殼和組織的海洋生物的鈣化過程。海水受熱膨脹，加上陸地上的冰川冰蓋融化，使海平面上升速度加快，全球平均海平面的上升速度在1993至2022年間增加超過一倍。海平面上升為沿岸地區帶來水浸威脅，亦會影響許多沿岸生態系統，包括紅樹林和淺水珊瑚礁。如果海水滲入地下淡水，更會影響飲用水和灌溉水。海洋變暖有利熱帶氣旋發展。隨着全球暖化，全球強熱帶氣旋比例有所增加。熱帶氣旋會帶來強風暴雨及風暴潮，在平均海平面上升的背景下，風暴潮對沿岸地區的威脅相應提高。若本世紀末的全球暖化水平超過2°C，預料部分物種有機會絕種、地區性絕跡和生態系統崩潰的風險會迅速上升；縱使全球升溫少於2°C，珊瑚礁仍面臨廣泛地區減少的風險，赤道附近和北極的海洋生物多樣性也會下降。氣候變化還會改變海洋的許多生態系統，影響區域漁業和相關糧食供應。要減緩氣候變化對海洋的影響，全球各國必須快速提升減排力度，大家亦要攜手協力，節能減排，實行綠色生活，盡快達至碳中和。

氣候變化

2023年5月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/climate/climate-change/00695-Oceans-under-Climate-Change.html

tc

珊瑚承受氣候變化帶來的雙重打擊

人類活動排放大量溫室氣體到大氣中，加劇了溫室效應，使地球累積更多熱能，超過九成的額外熱能被海洋吸收，海洋暖化導致珊瑚白化。珊瑚的顏色來自活在其組織內的共生藻，海溫上升會促使珊瑚驅走共生藻，珊瑚因而變白。

無論對生態系統或人類來說，珊瑚都有很高的價值。珊瑚礁為海洋生物提供食物和棲息之所，支撐著相關的生態系統；沿海的珊瑚礁結構可減緩猛烈風浪帶來的威脅，保護沿岸居民的生命和財產。然而，人為的氣候變化卻為珊瑚帶來雙重打擊。人類活動排放大量溫室氣體到大氣中，加劇了溫室效應，使地球累積更多熱能，超過九成的額外熱能被海洋吸收，海洋暖化導致珊瑚白化。珊瑚的顏色來自活在其組織內的共生藻，海溫上升會促使珊瑚驅走共生藻，珊瑚因而變白。由於珊瑚的食物主要來自共生藻光合作用的衍生物質，白化中的珊瑚會變得脆弱而容易生病，甚至最終可能會死亡。此外，人類活動排放的二氧化碳有大約百份之三十被海洋吸收，造成海洋酸化，海水中的碳酸根離子因而減少，嚴重影響珊瑚的鈣化過程及骨骼生長。世界氣象組織公佈2016年大氣中二氧化碳濃度飆升至403.3 ppm，是過去八十萬年來最高。溫室氣體不斷增加，全球變暖持續，珊瑚白化事件的平均出現頻率在過去四十年間增加了四倍。聯合國教科文組織估計除非二氧化碳排放量大幅減少，否則所有屬於世界遺產的珊瑚礁可能在2100年之前消失。

氣候變化

2018年4月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/climate/climate-change/00507-corals-facing-the-double-whammy-brought-about-by-climate-change.html

tc

凍土融化會加速全球暖化嗎？

全球暖化導致俄羅斯西伯利亞勒拿河三角洲的永久凍土融化。

永久凍土是指全年保持冰封凍結的土壤，有些地區的凍土已經冰封了幾千年。北極永久凍土是地球上一個對氣候敏感的大碳庫，其碳儲存量大約是現時大氣碳儲存量的兩倍。伴隨融化，原本冰封在凍土的有機物分解並釋放二氧化碳和甲烷等溫室氣體到大氣中，引起正回饋作用，加劇氣候暖化。根據政府間氣候變化專門委員會於2021年發表的《第六次評估報告》，全球每升溫1℃，凍土可能會釋放相等如 140億至1750億噸二氧化碳的溫室氣體。與人類活動在2019年排放約400億噸二氧化碳相比，凍土的排放量不容忽視。幸而到目前為止電腦模擬尚未發現凍土融化會導致全球暖化達到急劇失控的臨界點。儘管如此，凍土釋放的溫室氣體會隨着氣候持續暖化而增加，而且這個趨勢可以持續數百年。根據聯合國的《2021排放差距報告》，即使各國履行最新的無條件減排承諾，本世紀末只有66%機會把相對於工業化前水平的全球升溫控制在2.7℃內，有90%機會只能控制在3.3℃內。本世紀末可能出現的全球升溫，遠高於《巴黎協定》訂下的2℃或1.5℃目標。如要實現《巴黎協定》的氣候目標，全球減排力度必須大幅提升。

氣候變化

2022年4月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/climate/climate-change/00671-Will-Permafrost-Thawing-Increases-Global-Warming.html

tc

誰偷走我們的永久凍土

永久凍土一般指地面上沒有樹林的平原，而平原下土壤的溫度連續兩年或以上在0°C 或以下。有研究員估計該洞穴是由於困在永久凍土內的甲烷(或稱沼氣)爆發而形成。永久凍土受熱而溶解，引致甲烷積聚而使內裏的氣壓上升，直至氣壓過高時發生爆炸，噴走上層的土壤而形成洞穴。

2014年7月，在俄羅斯北部的亞馬爾半島發現了一個約30米闊的大洞穴(圖一)[1]。這洞穴位於北極區的永久凍土範圍內。永久凍土一般指地面上沒有樹林的平原，而平原下土壤的溫度連續兩年或以上在0°C 或以下[2]。有研究員估計該洞穴是由於困在永久凍土內的甲烷(或稱沼氣)爆發而形成。永久凍土受熱而溶解，引致甲烷積聚而使內裏的氣壓上升，直至氣壓過高時發生爆炸，噴走上層的土壤而形成洞穴。隨後在亞馬爾半島及其他俄羅斯北部地區亦相繼發現了更多類似的洞穴[3]。大部分永久凍土都位於高緯度的北極及南極區域，而在較低緯度地區的高山也可存在永久凍土（高山永久凍土）。在北半球，永久凍土佔總陸地面積約百分之二十四[4]。永久凍土分布於廣泛地區，包括俄羅斯北部、加拿大、阿拉斯加及格陵蘭。生長在永久涷土的植物主要為矮細的灌木、草、台蘚及地衣。全球變暖是永久凍土的一大威脅。當永久凍土溶解，釋出甲烷及二氧化碳，兩者皆為溫室氣體。根據聯合國政府間氣候變化專門委員會的第五份評估報告，氣候變化引發高緯度及高山地區的永久凍土溶解，這推斷的置信水平很高[5]。事實上，永久凍土的面積正在萎縮，這現象已出現在一些地區如北俄羅斯及青藏高原 [6]。永久凍土的溶解引致上層的土壤下陷及變得不平均，觸發土地沉降。這嚴重影響建築在永久凍土上的房屋、橋樑、道路及鐵路。再者，永久凍土繼續暖化會使更多矮細灌木入侵苔原地域，取替原本在該區生長的地衣及其他植物。在阿拉斯加，地衣是馴鹿的重要食糧，地衣的消失將會影響這類動物的生長及數量[7]。雖然對北俄羅斯大洞穴的成因還有待確定，但是科學家憂慮永久凍土的溶解會釋放更多甲烷和二氧化碳，進一步加劇全球暖化現象，特別是甲烷所產生的溫室效應比二氧化碳更為厲害。自1750年起，大氣層的甲烷濃度已上升及超越工業革命前的濃度約百分之一百五十[8]。現時雖仍難以準確地估計由永久凍土溶解而產生的甲烷和二氧化碳的容量[9]，但我們必須繼續關注甲烷濃度的上升趨勢。

氣候變化

2015年4月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/weather/monsoons/00453-who-has-stolen-our-permafrost-tundra.html

tc

重現期：「N年一遇」？

理解重現期的基本概念及估算方法。

有時，一些極端天氣事件，大家或許會聽到「N年一遇」這樣的形容，究竟是否真的每隔N年就會遇到一次呢？重現期是甚麼？這個數字「N」其實是一個叫「重現期」（又名「回歸期」）的統計概念。重現期的計算方法就如下圖（圖一）所示：首先從已有的數據中，用統計方法估算出某事件在一段時間之中發生的機會率（發生率，μ），取其倒數（1 ÷ μ），就可以得知平均相隔多少時間會發生一次該事件，這就是重現期。選用不同的統計方法會對估算重現期有影響。以圖一的虛構雨量數據為例，最左方的時間序列可以見到，50年內有2次超過100毫米，如果我們以最簡單的方式估算發生率，就是每25年1次，所以重現期就是25年；但如果我們先從有限的數據估算長期在理論上的雨量分佈，將雨量分佈以平滑曲線代表，再行估算，則可以是如圖一所示：重現期估計為50.0年。另外，我們亦要注意，不同地域的地理與氣候因素不同，因此即使同一事件，在不同地域的發生率及重現期可以大相逕庭。正確理解重現期我們應該要小心、正確理解重現期：重現期是一個長期平均，是由概率推導出來的期望值。假如重現期為N年，即使如此，亦不代表N年內必然會發生一次該事件。尤其是極端事件的發生相當隨機，每次發生之間相隔的年期可以有很大差異：某一個N年期內可以一次也不發生，另一個N年期內可以發生幾次，只是從統計角度來說平均N年會發生一次。以圖一的虛構數據為例，最左方的時間序列可以見到，第2年及第20年都出現過超過100毫米的每小時雨量，相隔18年；但隨後的至少30年都再沒有出現過。而我們估算出來的重現期是50年，只能說頭兩次事件相隔只有18年是較為巧合。雖然重現期並不能保證事件何時發生，但重現期能夠為釐定工程設計標準、風險評估，還有學術研究，提供一個客觀數字去表示該事件的罕見與極端程度。在長期平均之下，重現期是有代表性的數字。重現期越長，代表該事件越罕見、越極端。極端事件的重現期估算極端事件的發生次數少，也對估算重現期構成挑戰。估算發生率時使用的數據年期有限，極端事件數據容易不足，這樣就會影響估算的準確度。有些非常極端的事件，甚至是有紀錄以來都沒有發生過的，惟有靠統計方法從現有數據分佈作外推估算，又或者提取電腦模式對未來的預測數據來作估算。由於極端事件數據量少，新增一兩次極端事件也可能會對估算出來的結果有較大的影響（見下圖，圖二）。換言之，極端事件的估算值會對新觀測十分敏感，所以隨着觀測越來越多，估算出來的重現期迎來較大的變化也不足為奇。氣候變化會導致重現期改變氣候變化之下，大環境改變。正如「股語有云」，「過去表現並不代表將來之表現」，我們可以預期各種事件的重現期都會有所改變。如果使用過去數據估算，估算出來的重現期必然有所滯後，影響其代表性。而電腦氣候模式普遍預測，未來在氣候變化之下，極端事件會加劇、增多，亦即是重現期會隨時間而縮短。極端事件變得頻繁，這是我們在氣候變化之中要準備好迎接的挑戰。有關氣候變化的更多資料，可參考天文台的「氣候變化」網頁。

氣候變化

2022年4月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/climate/climate-change/00672-Return-Period-Once-in-N-Years.html

tc

地球會再進入冰河期嗎？

人類對氣候系統的影響是明顯的，自工業化開始以來，大氣中溫室氣體濃度快速增加。作為大氣中最重要的溫室氣體，二氧化碳的濃度已較工業化前水平高出約50%，有研究更指現今的二氧化碳濃度可能是2300萬年以來最高。地球會再進入冰河期，重演氣候歷史嗎？

就如邱吉爾所說「你回首看得越遠，你向前也會看得越遠」，研究氣候變化也是要通過研究氣候歷史來協助我們預計未來的氣候。透過重構古氣候，我們可以檢視氣候在較長時間尺度的變化，也可以與氣候模式的模擬結果作比對，從而幫助提升模式的模擬能力。通過氣候模式模擬古氣候，我們可以探討過去氣候變化的驅動因子，對了解未來氣候變化有啟發作用。自20世紀50年代以來，氣候模式已得到長足發展，成為現今研究氣候變化的重要工具。從古氣候重構結果可以看到地球的溫度就像過山車一樣有上有落，寒冷（冰河期）與溫暖（間冰期）氣候循環交替（圖一）。科學家普遍認為冰河期與間冰期的興衰交替是由於地球軌跡幾何參數的變化（米蘭科維奇循環），改變了太陽入射輻射的強度和緯度分佈所造成。在上一次間冰期，北半球夏季的太陽輻射較現在多10%，而電腦氣候模式模擬當時北極夏季溫度上升達5℃。由於我們正處於間冰期中，有人可能會認為近一個世紀的全球變暖是一個自然過程，但我們能用自然因素解釋20世紀的變暖嗎？根據聯合國氣候變化專門委員會（IPCC）第五次評估報告，從上次冰河期過渡到現今間冰期期間，全球暖化的平均速度約為每千年0.3℃至0.8℃；然而，儀器記錄顯示1880年至2020年間地球的平均升溫速度為每十年0.08℃，換句話說，過去百多年的升溫速度約為進入現今間冰期時的十倍或以上。假如世界仍按照高溫室氣體濃度情景前進，預料到21世紀末（2081-2100）地球升溫幅度（相對於1986-2005年平均）約為3.7℃，意味着本世紀的升溫速度可能比進入現今間冰期時快約50倍。人類對氣候系統的影響是明顯的，自工業化開始以來，大氣中溫室氣體濃度快速增加。作為大氣中最重要的溫室氣體，二氧化碳的濃度已較工業化前水平高出約50%，有研究更指現今的二氧化碳濃度可能是2300萬年以來最高。地球會再進入冰河期，重演氣候歷史嗎？事實上，有研究指出人為的碳排放已經把下一個冰河期推遲了十萬年。從以上資料看來像是人類在創造氣候歷史，而「人類世」更成為科學界的「潮語」，以顯示人類的影響足以開創一個新的地質年代。

氣候變化

2021年4月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/climate/climate-change/00561-Will-the-Earth-Return-to-Ice-Age-Again.html

tc

2009/2010的寒冬–全球變冷？

嚴寒天氣和「全球變暖」有沒有矛盾呢？暴雪天氣和「全球變暖」有沒有矛盾呢？海洋有很大的慣性，因人類活動而引起的「全球變暖」令海洋在更長時間之內變得更暖。

虎年來臨之前數天，中國大陸數以百萬計的人羣擠滿公共交通，趕着回家過春節，但部份人卻碰到嚴寒天氣，大雪更令到包括山西、河南、河北、山東等多個省份共 24條高速公路關閉，令回鄉人士格外焦急。在太平洋彼岸的美國華盛頓，2009年12月的降雪量創了新紀錄，更令首都癱瘓了數天。在全球很多居住於中緯度地區的人都認為今年的冬天特別冷。究竟是否「全球變暖」已然結束，取而代之成為「全球變冷」呢？這當然不對。實際上，2009年仍然是有紀錄以來最熱的十年的其中一年。那末，我們又怎樣解釋近日嚴寒天氣和「全球變暖」中間的矛盾呢？這裡其實有兩個現象 - 嚴寒天氣和暴雪。具體地說，我們的問題是﹙i﹚嚴寒天氣和「全球變暖」有沒有矛盾呢？﹙ii﹚暴雪天氣和「全球變暖」有沒有矛盾呢？未企圖作答之前，我必需強調「全球變暖」是表示地球平均氣溫長期上升的趨勢，它不應與地球某些地區的個別天氣事件混為一談。上面問題﹙i﹚的答案和「北極濤動」有關。「北極濤動」是北極和中緯度地區之間的一種氣候狀態，決定了這兩個地區的南北氣流强度。今年冬天，這些地區的氣壓形勢有利於北極冷空氣入侵中緯度地區。從美國太空總署MODIS衛星圖片可清楚看到2009年12月異常溫暖的北極地區和異常寒冷的中緯度地區。雖然中緯度地區甚至亞熱帶地區的氣溫較低，但全球平均氣溫並沒有下降，故此今年的寒冬和「全球變暖」是沒有矛盾的。有關「北極濤動」的更詳細解釋可參考天文台制作的YouTube短片。要回答上面問題﹙ii﹚– 大雪和「全球變暖」有沒有矛盾的地方，我們首先要明白大雪天氣的兩個先決條件︰潮濕空氣和寒冷空氣。由於「北極濤動」，今年冬天不乏寒冷空氣。但潮濕空氣從何而來？一個明顯的源頭是海洋。今年冬天，整個中國南海和東海的海水都異常地溫暖。這從下面美國太空總署的海水溫度異常分析圖中清晰可見。同樣，這裡藍色代表異常寒冷，而紅色代表異常溫暖。溫暖的海洋提供潮濕而較暖的空氣，遇到北方寒冷而密度高的空氣後上升，形成中緯度地區的大雪，和南方如香港的雨天。難怪今年冬天每逢冷空氣襲港時往往都會下雨。這現象不單只和「全球變暖」沒有矛盾，更因為「全球變暖」而變得越來越頻密。海洋有很大的慣性，因人類活動而引起的「全球變暖」令海洋在更長時間之內變得更暖。實際上，現今的海水溫度已比數十年前明顯較高。在這種客觀環境之下，我們認為溫暖的海洋會時常為大陸帶來濕暖空氣，一旦遇上冷空氣，再出現像今年冬天大雪的機會將越來越高。

氣候變化

2010年3月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/climate/climate-change/00268-cold-winter-in-20092010-global-cooling.html

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能用自然因素解釋20世紀的全球變暖嗎？

能用自然因素解釋20世紀的全球變暖嗎？影響氣候的自然因素包括太陽活動、火山活動、地球軌道變化等。

氣候變化小百科會通過問與答形式簡明地解說一些氣候變化的基本知識，讓讀者能明白氣候變化的事實，它的成因、對我們的影響和我們可以如何減緩氣候變化。問：能用自然因素解釋20世紀的全球變暖嗎？答：影響氣候的自然因素包括太陽活動、火山活動、地球軌道變化等。太陽活動令太陽能量輸出產生變化，影響地球的能量平衡狀態，使氣候出現變化。最新的衛星觀測證實太陽輻射量具有與太陽黑子相關的11年週期變化，而太陽輻射量在過去幾十年間沒有增加的趨勢，但全球氣溫卻顯著上升。自工業革命以來，人為溫室氣體的增加對氣候變化的影響，遠大於因太陽輻射量變化造成的影響，所以太陽活動不是造成20世紀全球氣候變暖的主因。火山爆發會噴發出大量灰塵和懸浮微粒到大氣層中，這些灰塵和懸浮微粒會暫時將部分到達地球的太陽光反射回太空，減少地球表面接收到的太陽能量，造成短期氣候冷卻。而地球軌道的週期變化令地球以數以十萬年的週期接近或遠離太陽，這變化相信與過去冰河時期和非常長期的氣候變化有一定的關係，但不會對過去一個世紀的時間尺度出現的氣候變化有很大的影響。氣候模式在只考慮自然因素時，無法模擬出最近數十年間觀測到的升溫現象。從這些氣候模式結果顯示，在自然因素的影響下，近數十年的全球平均溫度應該呈下降趨勢，但我們觀察到的卻是全球氣溫顯著上升。但當模式加入溫室氣體排放等人為因素時，就能模擬出在20世紀觀測到的氣溫上升趨勢。所以20世紀的全球變暖不太可能只用自然因素來解釋。氣候模式模擬結果表明，在過去50年大部分觀測到的全球氣溫上升很有可能是由人類活動所致。

氣候變化

2012年6月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/climate/climate-change/00277-can-the-warming-of-the-20th-century-be-explained-by-natural-factors.html

tc

北極海冰創紀錄新低

北極海冰的長期減少會對北半球的氣候產生複雜的影響。海冰是很有效的陽光反射面，夏季海冰的減少會暴露更多海水表面。由於海水反射陽光的能力較海冰差，海水會吸收更多太陽能，令海水溫度上升。變暖的海水又會使更多的海冰融化，形成惡性循環。

最近在氣候變化網誌群組中的一個最熱門新聞是有關 2012 年 8 月底的北極海冰覆蓋程度創了紀錄新低一事。美國太空總署 (NASA)[1] 和美國國家冰雪數據中心 (NSIDC)[2] 宣佈了 2012 年 8 月 26 日的北極海冰覆蓋程度縮小到只有 4.10 百萬平方公里，打破了 2007 年 9 月 18 日所創的紀錄 (圖一)。在全球暖化的背景下，過去數十年北極海冰一直減少。除了覆蓋範圍縮小外，最近有研究指出北極海冰越來越薄，多年冰 (multi-year ice) 也越來越少，導致海冰在夏天時更易融化。北極海冰的長期減少會對北半球的氣候產生複雜的影響。海冰是很有效的陽光反射面，夏季海冰的減少會暴露更多海水表面。由於海水反射陽光的能力較海冰差，海水會吸收更多太陽能，令海水溫度上升。變暖的海水又會使更多的海冰融化，形成惡性循環 (圖二)。變暖的北冰洋海水同時會令其上空的空氣增溫，並且釋放更多水汽到極區的大氣中，進而擾亂中高緯度地區的大氣環流，北半球中緯度地區夏季和冬季出現極端天氣的機會亦會因此而增加[3-4]。北極海冰一般在 9 月中旬才會到達全年低位，預料其覆蓋程度會在 2012 年 9 月進一步減少，比 2012 年 8 月 26 日的數值更低 (圖三)。這確是在全球變暖中一個令人憂心的趨勢，政府間氣候變化專門委員會在 2007 年發表的第四份評估報告中推算北冰洋夏天會在 2100 年左右變為無冰，但考慮到近年海冰減少的趨勢，一些氣候模式現在預測北冰洋可能最早在 2030 年左右就出現夏天近乎無冰的情況[5]，較原先估計早了許多!

氣候變化

2012年9月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/climate/climate-change/00275-new-record-low-for-arctic-sea-ice.html

tc

氣候變化對人類健康的影響

本文講解氣候變化影響人類健康。隨着氣候暖化，熱浪會變得更頻繁及更強烈，與熱浪相關的脫水、中暑、熱衰竭和心血管等疾病的風險也會相應增加。熱浪可能導致住院，甚至死亡。

氣候變化會直接及間接影響人類身心健康。隨着氣候暖化，熱浪會變得更頻繁及更強烈，與熱浪相關的脫水、中暑、熱衰竭和心血管等疾病的風險也會相應增加。熱浪可能導致住院，甚至死亡。在1998-2017年間，全球有超過166,000人死於熱浪。2022年夏天，歐洲更有超過61,000人因暑熱致死。在1980-2017年間，全球人口最多的150個城市中，受極端熱事件影響的人口增加了500%。有研究顯示暑熱可以造成壓力、焦慮、情緒和行為失常，甚至自殺等。全球氣溫上升使適合蚊媒傳染病傳播的區域變得更廣泛。根據世界衛生組織的數據，全球登革熱個案從2000年的50萬宗，大幅增加至2019年的520萬宗。氣候變暖是導致全球登革熱負擔自1950年以來增加的原因之一。此外，瘧疾亦因氣候暖化而傳播到更高海拔的地方。人為氣候變化導致大部分陸地上大雨的頻率及強度在近幾十年有所增加。溫度上升和大雨會増加霍亂等與腹瀉有關疾病的風險，尤其在衛生條件惡劣的地區。高氣溫和水溫，以及更長的夏季亦使食物中毒的機會增加。全球變暖下，熱浪、大雨、洪水和乾旱變得更頻繁及更嚴重，影響農業生產及淡水供應。海洋暖化、酸化及海水含氧量減少，會打擊漁業生產。糧食供應減少可能造成營養不良，甚至飢荒。預計到了2050年，氣候變化引致的暑熱、營養不良、瘧疾和腹瀉等疾病所造成的每年全球死亡人數將較1961-1990年平均增加25萬人。如果大家能夠在日常生活中節能減排，使全球盡早達至碳中和，將可減輕氣候變化對人類健康的影響。

氣候變化

2024年5月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/climate/climate-change/00716-The-Impacts-of-Climate-Change-on-Human-Health.html

tc

受全球暖化影響，熱帶氣旋活動會有什麼變化？

受全球暖化影響，熱帶氣旋活動會有什麼變化？熱帶氣旋是地球上其中一種最具破壞力的天氣系統，因此普羅大眾與決策者都非常關心氣候變化會否影響熱帶氣旋的活動。

氣候變化小百科會通過問答形式簡明地解說一些氣候變化的基本知識，讓讀者能明白到氣候變化的事實、它的成因、對我們的影響和我們可以如何減緩氣候變化。問：受全球暖化影響，熱帶氣旋活動會有什麼變化？答：熱帶氣旋是地球上其中一種最具破壞力的天氣系統，因此普羅大眾與決策者都非常關心氣候變化會否影響熱帶氣旋的活動。根據世界氣象組織的專家小組所發表的研究報告，基於不同區域過去一世紀左右的熱帶氣旋記錄，現時仍不能確定熱帶氣旋活動的變化趨勢幅度，是否已超過了自然變化的波幅。這是由於熱帶氣旋的出現頻率和強度有很大的差異，而且過去全球熱帶氣旋記錄的完整度及質素有限，令熱帶氣旋活動趨勢變化的分析非常困難。至於未來的情況，理論與氣候模式結果都顯示，假如全球在21世紀如推算般繼續變暖，全球熱帶氣旋的出現頻率將會下降或維持不變。在部分地區熱帶氣旋的平均最高風速會上升，同時與熱帶氣旋相關的降雨也可能會增加。在西北太平洋及南海﹙赤道至北緯45度，東經100至180度﹚，從過去觀察資料顯示平均每年的熱帶氣旋數目由1960年代的35個，減少至2000年後的27個。而在香港300公里內登陸的熱帶氣旋數目，由1960年代的每年平均3個下降至2000年代的約2.5個，但從統計學來說，這變化趨勢並不顯著。

氣候變化

2012年9月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/climate/climate-change/00276-under-the-influence-of-global-warming-are-tropical-cyclone-activities-changing.html

tc

西南季候風的爆發:霧季的終結及雨季的開始

季候風形成的主因是大範圍海洋與陸地之間的溫差。踏入四月，太陽逐漸北移，北半球的日照會增多，亞洲大陸上的空氣會比相鄰海洋上的空氣升溫較快。陸地的空氣因而會變得較輕及上升，最終在大陸上形成低壓中心。海洋上的暖濕氣流便會大致流向該低壓中心，導致西南季候風的爆發。

西南季候風的爆發:霧季的終結及雨季的開始 唐恆偉2011年3月 西南季候風 季候風形成的主因是大範圍海洋與陸地之間的溫差。踏入四月，太陽逐漸北移，北半球的日照會增多，亞洲大陸上的空氣會比相鄰海洋上的空氣升溫較快。陸地的空氣因而會變得較輕及上升，最終在大陸上形成低壓中心。海洋上的暖濕氣流便會大致流向該低壓中心，導致西南季候風的爆發。圖一為1971至2000年橫瀾島的月平均盛行風向，清楚顯示本港的風向會在五、六月之間由偏東風轉為西南風。 圖一  1971- 2000年橫瀾島月平均盛行風向 霧季的終結 香港的霧季一般由二月開始直至四月左右結束。溫暖潮濕的海洋空氣平流流經近岸較涼的海面上，氣溫會逐漸降至露點, 水汽便凝結為微小水點而形成霧(一般稱此為平流霧)。由於海水較涼，而其上的空氣較暖，大氣相對穩定，有助將水汽限制於大氣的最低層。隨着季節變化，海水亦慢慢變暖，海面上的大氣變得較不穩定，容易產生對流活動。因此，五月西南季候風的爆發通常亦標誌着霧季的結束。圖二為1971至2000年香港天文台平均每月觀測到有霧的日數，可見五月出現霧的日子並不多，平均少於0.2日。  圖二  1971-2000年香港天文台平均每月觀測到有霧的日數。 雨季的開始 由於西南季候風會帶來溫暖潮濕的空氣，加上海水升溫，有利對流活動的發展。若然配合其他有利的氣象條件，如低層輻合或高層輻散，西南季候風有時引致大雨。圖三為1971至2000年香港天文台錄得的月平均雨量，顯示五月份雨量明顯增加，跟西南季候風爆發的時間相互吻合。 圖三  1971-2000年香港天文台錄得的月平均雨量 參考文獻 Meteorology Today: An Introduction to Weather, Climate and the Environment. Author: C. D. Ahrens. Brooks/Cole Pub Co. 季候風形成的主因是大範圍海洋與陸地之間的溫差。踏入四月，太陽逐漸北移，北半球的日照會增多，亞洲大陸上的空氣會比相鄰海洋上的空氣升溫較快。陸地的空氣因而會變得較輕及上升，最終在大陸上形成低壓中心。海洋上的暖濕氣流便會大致流向該低壓中心，導致西南季候風的爆發。圖一為1971至2000年橫瀾島的月平均盛行風向，清楚顯示本港的風向會在五、六月之間由偏東風轉為西南風。香港的霧季一般由二月開始直至四月左右結束。溫暖潮濕的海洋空氣平流流經近岸較涼的海面上，氣溫會逐漸降至露點, 水汽便凝結為微小水點而形成霧(一般稱此為平流霧)。由於海水較涼，而其上的空氣較暖，大氣相對穩定，有助將水汽限制於大氣的最低層。隨着季節變化，海水亦慢慢變暖，海面上的大氣變得較不穩定，容易產生對流活動。因此，五月西南季候風的爆發通常亦標誌着霧季的結束。圖二為1971至2000年香港天文台平均每月觀測到有霧的日數，可見五月出現霧的日子並不多，平均少於0.2日。 由於西南季候風會帶來溫暖潮濕的空氣，加上海水升溫，有利對流活動的發展。若然配合其他有利的氣象條件，如低層輻合或高層輻散，西南季候風有時引致大雨。圖三為1971至2000年香港天文台錄得的月平均雨量，顯示五月份雨量明顯增加，跟西南季候風爆發的時間相互吻合。

氣候變化

https://www.hko.gov.hk/tc/education/climate/general-climatology/00261-onset-of-southwest-monsoon-end-of-the-fog-season-and-start-of-the-rain-season.html

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季候風與氣候變化

根據研究結果，氣候變化和亞洲季候風之間的關係並非十分明顯。

人們經常問我氣候變化對亞洲季候風有什麼影響，根據研究結果，兩者之間的關係並非十分明顯。首先，為何東亞地區會有季候風呢?這是因為亞洲大陸是一塊龐大的陸地所致的。我在 2010 年 4 月 30 日的網誌中已說明了水比其他物料更難升溫，因此在夏季陽光充沛的日子，亞洲大陸上的空氣會比海洋上的空氣升溫較快，形成海陸之間的溫差，於是產生了由海洋吹往陸地的西南風，這就是夏季季候風出現的大致原因。此外，東亞地區的獨特地形(喜馬拉亞山及青藏高原)亦會對季候風的形成有一定影響。冬季季候風形成的原因則剛好相反。隨著夏季結束，太陽逐漸往南移使日照量減少，亞洲大陸上的空氣會比海洋上的空氣冷卻得較快。這樣，兩者之間的溫差便產生由陸地吹往海洋的東北風。為了說明陸地及海洋年頭至年尾的氣溫變化，我們可以比較香港及位於北太平洋上的檀香山(夏威夷)的每月平均氣溫。雖然兩地的緯度相近，但檀香山位處太平洋一島嶼上，全年的氣候均受海洋影響，從圖三可見檀香山全年氣溫的變化遠較香港為小。追蹤到達香港的氣團，能讓我們知道氣流從那裏來。圖四及圖五分別顯示了 2010 年 7 月及 2009 年 12 月的氣流抵港路線圖，從這兩圖可清楚看見夏季時影響香港的氣流主要來自西南方，而在冬季時則主要來自東北方。研究結果顯示，影響中國的夏季及冬季季候風在過去數十年間呈現了減弱的跡象。科學家認為全球暖化、區域及全球大氣環流改變、太陽輻射量的變化、以至人為氣溶膠(由人類活動產生並釋放至大氣中的微小懸浮粒子，例如:燃燒、使用化石燃料)增加都是導致季候風減弱的原因。 在全球暖化的背景下，過去數十年間陸地上的暖化幅度比海洋的更明顯，尤其是在高緯度地區。這令海陸之間的溫差減少，從而使冬季季候風減弱。 圖六      1969 至 2000 年間的夏季(6 月至 8 月)平均降雨量趨勢，顯示華中地區(紅色部分)有上升趨勢，但中國東北部(藍色部分)則呈現下降趨勢 而夏季季候風減弱的原因則較為複雜。在過去數十年，我們觀察到華中地區在夏季出現降溫趨勢，這降溫現象可能是由於人為氣溶膠的增加令日照減少所致。由於海陸之間溫差減少，造成夏季季候風減弱。這意味著夏季季候風的影響範圍較從前偏南，令夏季時雨帶的位置從北往南移。更多的降雨集中在華中地區將進一步使地面冷卻，這反饋作用令夏季季候風變得更弱。 參考資料： [1] Xu, Q. (2001). Abrupt change of the mid-summer climate in central east China by the influence of atmospheric pollution, Atmospheric Environment 35 (2001) 5029–5040 [2] 呂俊梅，任菊章，琚建華, (2004). 東亞夏季風的年代際變化對中國降水的影響, 熱帶氣象學報, 20 (1). [3] Ding, Y.H. and Johnny C. L. Chan (2005). The East Asian summer monsoon: an overview, Meteorol Atmos Phys 89, 117–142, doi: 10.1007/s00703-005-0125-z [4] Xu, M., C.-P. Chang, C. Fu, Y. Qi, A. Robock, D. Robinson, and H. Zhang (2006). Steady decline of east Asian monsoon winds, 1969–2000: Evidence from direct ground measurements of wind speed, J. Geophys. Res., 111, D24111, doi:10.1029/2006JD007337 在全球暖化的背景下，過去數十年間陸地上的暖化幅度比海洋的更明顯，尤其是在高緯度地區。這令海陸之間的溫差減少，從而使冬季季候風減弱。而夏季季候風減弱的原因則較為複雜。在過去數十年，我們觀察到華中地區在夏季出現降溫趨勢，這降溫現象可能是由於人為氣溶膠的增加令日照減少所致。由於海陸之間溫差減少，造成夏季季候風減弱。這意味著夏季季候風的影響範圍較從前偏南，令夏季時雨帶的位置從北往南移。更多的降雨集中在華中地區將進一步使地面冷卻，這反饋作用令夏季季候風變得更弱。

氣候變化

2010年10月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/weather/monsoons/00072-the-monsoons-and-climate-change.html

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南極洲西部的冰川融解已不能遏止？

南極洲西部的冰川融解已不能遏止？研究人員分析過去二十年的衛星數據，發現這些冰川的接地線正迅速地往內陸方向後撤，原因可能與浮冰下較暖的洋流有關。

2014年5月有科學家聲稱南極洲西部阿蒙森海區域的冰川流失已走上了不歸路(見天文台網誌「走上不歸路」)，換句話說冰川最終會全部融化。這些備受關注的冰川的基岩位於海平面以下，冰川流過接地線後便成為浮在海水上的冰架。研究人員分析過去二十年的衛星數據，發現這些冰川的接地線正迅速地往內陸方向後撤，原因可能與浮冰下較暖的洋流有關。由於冰川基岩在海平面以下，並且往內陸向下傾斜，隨著接地線後撤，較暖洋流得寸進尺，冰層更容易受到侵蝕。通常往外流失到海洋的冰會隨著接地線上冰層的厚度而增加。而這裡接地線上的冰層厚度正是隨著前者後撤而增加，意味著有更多冰流向海洋。唯一可以打破接地線後撤和冰川流失的惡性循環，是在基岩某一點出現高聳的阻擋地勢，但可惜這也是南極洲西部地貌所欠缺的天然屏障。

氣候變化

2014年9月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/climate/climate-change/00442-is-the-melting-of-glaciers-in-west-antarctica-unstoppable.html

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米蘭科維奇循環

塞爾維亞天文學家米盧廷．米蘭科維奇在二十世紀初提出地球圍繞太陽運行時的三個軌跡幾何參數會影響地球冰河時期的始末興衰。

塞爾維亞天文學家米盧廷．米蘭科維奇在二十世紀初提出地球圍繞太陽運行時的三個軌跡幾何參數會影響地球冰河時期的始末興衰。第一個參數是地球環繞太陽公轉軌跡的形狀，軌跡有時較接近圓形，但有時卻呈橢圓形，而這個參數的變化週期約為100,000年。軌跡的改變會影響在不同季節抵達地球的太陽能量。第二個參數是地球自轉軸心的傾斜角度，它會在22.1度至24.5度之間變化，週期約為40,000年。這個參數的變化不會改變抵達地球的太陽能量，但會影響日照在不同緯度的分佈。最後一個參數是地球自轉軸心的進動，亦即地球軸心的搖晃，變化週期約為26,000年。地球軸心的搖晃同樣會影響日照在不同緯度的分佈。米蘭科維奇認為這三個參數對抵達北半球高緯度地區的日照影響至為重要，因為地球大部份的冰雪面都集中在這些地區，而冰雪面的變化可以引致一些「正回饋」作用。舉例當北半球高緯度地區所接收的日照減少，夏季的升溫不足以融化上一個冬季的冰雪，全年整體的冰雪便會增長，把更多的陽光反射回太空，減少地球接收到的熱力，幫助冰雪進一步增加，造成惡性循環。年復一年的冰雪增長最終會把地球推進冰河時期。經過科學家的反覆檢視，米蘭科維奇的理論終於在二十世紀後期獲得接納。

氣候變化

2017年4月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/climate/climate-change/00490-milankovitch-cycles.html

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香港平均哪裡最冷？為甚麼？

香港平均哪裡最冷？為甚麼地面的暖空氣升到山上之後，卻不能令山上的氣溫升至接近地面溫度呢？

我們都知道氣溫會隨著季節和不同時間而改變，而這改變亦會受其他因素影響，例如雲量。但如果我們不考慮這些因素，只看全年的平均值，那麼香港哪裡最冷？答案其實可以在天文台的「香港分區氣候」網頁中找到。圖一顯示了全港不同地方氣溫的全年平均值，可見大帽山自動氣象站的年平均氣溫較其他大部分地方低了約攝氏六度。除大帽山外，昂坪和山頂的平均氣溫也明顯較低。究竟它們有甚麼共通點，令氣溫特別低呢？相信大家都察覺大帽山、昂坪和山頂氣象站都是建於山上（三者分別高於海平面955米、593米和406米）。在「高處不勝寒」一文中曾提及，高地的氣溫普遍較地面低。這是因為空氣主要不是直接吸取太陽的熱能，而是地面先吸收太陽能而變暖，然後再使它附近的空氣變暖。由於空氣變暖後較輕，因而會向上升。這樣，地面就能把早前吸收的太陽能由下而上傳到空氣。可是，你又可能有以下疑問：「我們都知道空氣不停流動，而熱空氣更會向上升，為甚麼地面的暖空氣升到山上之後，卻不能令山上的氣溫升至接近地面溫度呢？」要解釋這現象，先要知道山上的氣壓較地面低（詳見氣壓的基本知識）。當我們在摩天大樓乘升降機往上時，耳朵會感到不適，正是因為耳膜感受到氣壓的下降。當熱空氣由地面升到山上，由於周邊的氣壓較低，熱空氣會因而膨漲。根據物理定律，當空氣在這情況膨漲時，溫度會下降。這樣，升到高空的空氣會比在地面時冷。（圖二）在日常生會中，你可能曾經體驗過情況相反的現象：當氣壓上升時，溫度隨之而上升。當你為腳踏車輪胎打氣時，空氣被打進輪胎後，輪胎內的氣壓會上升。完成打氣後，你可以嘗試用手去感受輪胎的溫度，你會感到輪胎變得較暖。由此可見，即使地面的暖空氣流到山上，也會因氣壓下降而膨漲，因膨漲而降溫。因此，山上的溫度大部分時間都會較山下涼快。

本港氣候資料

2012年12月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/climate/climatological-information-of-hong-kong/00245-where-is-the-coldest-place-in-hong-kong-on-average-why.html

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香港夏季氣溫屢創新高

甚麼原因令到夏季氣溫紀錄輕易被打破呢？過去百多年，香港夏季平均氣溫有顯著上升趨勢。

2015年香港夏季(六月至八月)平均氣溫錄得29.4 度，是自1884年以來最高紀錄，打破了2014年剛創下的紀錄。究竟是甚麼原因令到夏季氣溫紀錄如此輕易被打破呢？過去百多年，香港夏季平均氣溫有顯著上升趨勢。20世紀初(1901至 1930年間)，夏季平均氣溫介乎26.8 至28.4度之間(圖一藍柱)；最近三十年(1986至 2015年間)，夏季平均氣溫上升到介乎27.8 至29.4度之間(圖一紅柱)。換句話說，平均氣溫分佈向高溫那邊移了約一度。 更甚者，上世紀初夏季平均氣溫從未高過29.0度，但現在如此高的夏季平均溫度已變得司空見慣。隨著氣候暖化，夏天越來越熱，紀錄就自然越容易被打破，情況就好像一顆動了手腳的骰子，人為地增加了擲出'6'的機會。世界正朝向高溫室氣體濃度情景發展，若然不採取有效措施來減低溫室氣體排放，可料未來夏季氣溫將會屢創新高。

本港氣候資料

2015年10月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/climate/climatological-information-of-hong-kong/00471-recordbreaking-summer-temperatures-in-hong-kong.html

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居里及輻射

居里夫人(1867 至 1934 年)在多方面成就卓越，首屈一指。她是獲得諾貝爾獎的首位女性。亦是獲得兩項諾貝爾獎的第一人 – 1903 年物理及 1911 年的化學獎。直至現在，她仍是在兩個不同領域獲獎的唯一女性。

2011年是國際化學年，科學界將會有慶祝活動。2011 年也標誌瑪莉．居里因發現釙及鐳兩種新化學元素，獲頒諾貝爾化學獎一百周年。記得多年前高中科學課，是用「居里」作為輻射單位，以紀念居里夫人。1975 年國際採納了新的單位，名為「貝克勒爾」，紀念 1903 年與居里夫婦二人分享諾貝爾物理獎的法國科學家貝克勒爾。居里夫人(1867 至 1934 年)在多方面成就卓越，首屈一指。她是獲得諾貝爾獎的首位女性。亦是獲得兩項諾貝爾獎的第一人 – 1903 年物理及 1911 年的化學獎。直至現在，她仍是在兩個不同領域獲獎的唯一女性。她創立輻射學的理論，「輻射」一詞亦是由她冠名，並開發抽取輻射同位素的技術。她亦是巴黎大學首位女教授。居里夫人在華沙出生及成長。直至 1891 年她廿四歲時才到巴黎，在那裏取得高等學位，終身進行研究。作為該處公民，她效忠法國，但始終沒有忘記其波蘭背景。她將發現的第一種新化學元素命名為「釙」意思指波蘭。1932 年，她在華沙成立了一所研究鐳的學院。我們現在知道，鈾礦石內的釙與鐳含量十分低，一噸礦石內只含 0.7 克的鐳。可以想像，當時的研究人員如何艱苦經營，才能抽取到這兩元素。那時人們並未認識到輻射有害，而居里夫人的死，幾乎可斷言是因攝取過量輻射所致。釙本身極富毒性，質量上比普遍山埃毒性強 25 萬倍。大家可能還記得，2006 年有一位前蘇聯國安局官員在倫敦被下釙毒致死，牽涉劑量極微。鐳的命名，出自元素本身發出的強輻射。它發出弱藍光，以前人們還未知曉其有害，普遍用於對夜光手錶、時鐘、輻射防護錶、飛機上的開關、以及儀表針等。鐳的發現，令紐西蘭出生的英國科學家勞德福特於 1909 年用之作為輻射源，探索原子的結構。結果是他發表的原子結構模型，徹底改變了核子物理這門科學。除輻射本身有害之外，居里夫人的研究工作對後世亦有意料不到影響，包括原子彈做成的巨大傷亡以及切爾諾貝爾核電廠的嚴重事故等，在在都令我們要警醒，核能需要應用於安全和有益的用途上。對天文台來說，今年亦標誌一個里程碑。天文台自 1961 年開始監測大氣內的輻射，當時正值多國在大氣測試核爆的年代，至今剛好半個世紀。監測工作在九龍京士柏山上進行。幾十年間，值得一提的是 1986 年烏克蘭切爾諾貝爾核電廠發生意外，在京士柏竟然可以收集及量度到極微量的原子塵。不過，大家不用擔心，飄塵內的輻射量極低，相等於臨界應急水平的百分之 0.00001 至 0.0001。由於深圳大亞灣核電廠的設立，1980 年代後期天文台擴大了監測範圍，涵蓋大氣、水、土壤及食物等樣本。政府化驗所於京士柏站內增設了「輻射化學小組」，抽取樣本中的輻射成分，以方便進行量度。自 1990 年代初大亞灣核電廠投產以來，天文台並未量度到輻射水平有任何特別變化。政府化驗所和天文台均已獲得認證，分別符合香港實驗所認可計劃及國際標準化組織的標準，標誌著其輻射監測工作的質量和專業。

2011年2月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/ionizing-radiation/00292-curie-and-radioactivity.html

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貝可與居里

放射性核素在衰變的過程中，會釋放出輻射。放射性物質的活度是指在每一單位時間內發生核衰變的數目。在輻射領域，活度的國際標準單位為貝可 (Bq)，用以紀念科學家貝可。活度為1貝可表示每秒有一個核衰變活動。

你可曾聽過貝可與居里這兩個名稱嗎? 他們均是在物理和化學界上有卓越成就的科學家。法國科學家亨利·貝可發現了放射性現象。在1903年，他與居里夫婦共同獲得諾貝爾物理學獎[1] 。放射性(radioactivity)這個名詞則由居里夫婦首創，而鐳和釙這兩種放射性元素是由他們發現的。居里夫人不單是首位獲得諾貝爾獎的女性，更是獲得兩項諾貝爾獎的第一人，分別是1903年的物理學獎及1911年的化學獎[2] 。放射性核素在衰變的過程中，會釋放出輻射。放射性物質的活度是指在每一單位時間內發生核衰變的數目。在輻射領域，活度的國際標準單位為貝可 (Bq)，用以紀念科學家貝可。活度為1貝可表示每秒有一個核衰變活動。一般來說，貝可是一個小數量的單位，比較常用是它的倍數，如千貝可(kBq)、百萬貝可(MBq)等。在1975年以前，居里 (Ci) 是量度放射性物質活度傳統採用的單位，用以紀念居里夫婦。1居里是指在一秒鐘內，會有370億個原子核衰變，即1 Ci = 3.7 x 1010Bq。而居里是一個較大數量的單位，比較常用是它的分數，如亳居里(mCi)、微居里(µCi) 等。目前有一些國家，例如美國，仍使用居里作為放射性活度單位。大家可知道在周圍環境中有很多常見物質均具有放射性，例如含有天然放射性核素鉀-40? 視乎泥土的種類，在一公斤泥土裏的鉀-40的放射性活度約為數百貝可 [3] 。而我們的身體也帶有放射性，一個成年人的放射性活度約為數千貝可 [4] 。

2016年7月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/ionizing-radiation/00483-becquerel-and-curie.html

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世界各地輻射水平的差異

自從日本褔島核事故發生後，巿民對輻射安全的關注大大提高。有些巿民到日本旅行前，或會在網上查閲當地的輻射水平。近日收到一些查詢，指日本東京的環境伽馬輻射水平比香港的還低。究竟環境輻射水平會受甚麼因素影響?

自從日本褔島核事故發生後，巿民對輻射安全的關注大大提高。有些巿民到日本旅行前，或會在網上查閲當地的輻射水平。近日收到一些查詢，指日本東京的環境伽馬輻射水平比香港的還低。究竟環境輻射水平會受甚麼因素影響?而世界各地的環境輻射水平差異有多大?這些差異對當地居民的健康有沒有影響？天文台的輻射監測網絡在香港境內設有十二個輻射監測站，二十四小時不停監測本港的環境伽馬輻射劑量率。巿民可在天文台網頁查閲本港的實時環境伽馬輻射水平數據。根據1987年至2012年間在香港各地區所錄得的數據顯示，本港的本底環境伽馬輻射水平一般在每小時0.06至0.30微希沃特這範圍內波動 [1]。世界各地的環境伽馬輻射水平可以有顯著的差異，例如日本東京的伽馬輻射劑量率為每小時0.05微希沃特左右 [2]，而印度的喀拉拉邦（Kerala）則平均達每小時1.5微希沃特 [3]。這些差異主要是由於各地區之岩石及土壤含有不同的放射性物質所引致。另外，天然伽馬輻射亦有部分來自外太空的宇宙射線。由於大氣層有阻擋宇宙射線的作用，宇宙射線的強度會隨著緯度和海拔高度而改變。自然界存在着各種天然的輻射。除了上述來自宇宙射線及地殼放出的伽馬輻射外，人們還吸收大氣中的氡氣，以及食物中所含放射性物質的輻射。在世界各地，每人毎年吸收的天然本底輻射劑量平均為2.4毫希沃特。而在某些本底輻射較高的地區，每人毎年吸收的天然本底輻射劑量可以達平均的數倍或以上 [3]。研究顯示，在這些範圍內的輻射劑量對人體健康不會構成顯著的影響（圖一）。

2013年3月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/ionizing-radiation/00298-variations-in-the-environmental-radiation-levels-around-the-world.html

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什麼是半衰期？

放射性元素在衰變過程中，其放射性原子核的數目會逐漸減少。一個元素的半衰期，是其放射性原子核衰變至數目僅得原來一半所需的時間。

放射性元素在衰變過程中，其放射性原子核的數目會逐漸減少。一個元素的半衰期，是其放射性原子核衰變至數目僅得原來一半所需的時間。放射性原子核經若干次半衰期後所剩餘分數列於下表：不同的放射性元素的半衰期可以有很大的差異。例如，鈾-238的半衰期為 45億年，而在我們日常生活中常遇到的放射性氣體氡- 222的半衰期只是3.8天。因此，它們的放射性原子核會分別於90億年 和 7.6天後減少到原來的四分之一。半衰期的認識有許多應用。俗稱放射性碳的碳-14，是一種同位素碳，具有約5730年半衰期。在光合作用下，植物吸收空氣中的放射性碳成為它的一部份。在植物中的放射性碳, 會於它們枯萎或被消耗後進入其他生物（包括人類）。從剩餘的放射性碳含量，考古學家可以估算其樣品的年齡。半衰期亦可應用在法醫學上。例如，釙-210具138天的半衰期。從被謀殺的前俄羅斯聯邦安全官員利特維年科體內測量到的釙-210比例，偵測人員可推算該物質的生產日期。

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/ionizing-radiation/00291-halflife.html

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原子中的幽靈─α輻射

α衰變是一些較重（即擁有較大原子數）的原子核透過放射一個α粒子，變成較輕（即擁有較小原子數）原子核的分裂過程。被放射出來的α粒子（或α輻射）是一個擁有兩個中子和兩個質子的氦-4原子核。

這篇文章是關於電離輻射如何由放射性衰變中產生出來，如果你想知道有關電離輻射的介紹，請參考香港天文台有關網頁。α衰變是一些較重（即擁有較大原子數）的原子核透過放射一個α粒子，變成較輕（即擁有較小原子數）原子核的分裂過程。被放射出來的α粒子（或α輻射）是一 個擁有兩個中子和兩個質子的氦-4原子核。在地球大氣中的氦幾乎全部都是由一些較重的放射性核素如鈾-238和釷-234，在α衰變中放射出來的副產物。 原子核中有兩種自然力和α衰變有關。 第一種力是α粒子內的質子和原子核內其餘的質子之間的電磁排斥力，它是使原子核變得不穩定的原因。第二種力是將核子（包括質子和中子）限制在細小核心的 『強』吸引力1。這兩種力之間的平衡構成了一個井形的核子屏障，禁止α粒子離開原子核，就像一道牢不可破 的堅固牆壁（見下圖）。在一般情形下，一個α粒子是沒有足夠的能量越過核屏障的。但是難題就來了如果α粒子不能越過屏障，為何它能夠在α衰變中從原子核中逃脫出來呢？這個問題 是由理論物理學家喬治‧伽莫夫（George Gamow）在1929年利用量子理論解決的，答案就是α粒子能夠穿越牆壁！原來在微觀世界中，粒子是能夠穿透屏障的。這個奇異的現象稱為量子穿隧效應 2，它發生的機會率雖然極小，但卻不等如零！由於原子核內的α粒子不斷以高頻率撞擊核屏 障，它最終都能夠逃離原子核。雖然穿隧的機會率很小，但是我們並不 需要等待很長的時間，才能觀測到一次放射性衰變。這是因為在小量的放射性物質內，已經有數量龐大的放射性核素。舉例來說，每毫克的鈾-238物質內包含了 大約2.5x1018個原子核，所以平均每秒鐘便有4億個原子核發生分裂！註： [1] 這裡的『強』吸引力所指的是強核力，是自然界四種基礎力之中最強的。在原子核中 它比電磁力強60倍，但是它的有效範圍也短很多。 [2] 量子穿隧效應跟粒子的波動性質有關。根據量子力學，在任何區域內找到某個粒子的機會率，是與這個粒子的波幅的平 方在這個區域內的積分成正比。由於原子核內 的α粒子的量子波延伸到屏障外的區域，所以在外面找到它的機會率並不等於零。

2010年9月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/ionizing-radiation/00290-the-phantom-of-the-atoms-alpha-radiation.html

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生物放大作用與放射性物質

本文簡述放射性物質如何沿食物鏈累積，以及香港天文台對食物樣本所進行的輻射監測工作。

生物放大作用一般是指在自然環境中的化學物質(通常為有害物質)，其濃度沿食物鏈在各級生物體內逐漸遞增的過程。若要出現生物放大作用，這些化學物質(包括重金屬、親脂性有機化合物)通常是難以被生物排出體外或分解，因而可以長期於生物體內穩定地堆積，濃度沿食物鏈向上逐漸增加。假設海洋中的藻類吸收某種有害的化學物質X，但X的濃度太低不足以影響藻類的生長。當甲殼類動物大量攝食藻類後，由於X難以被有效移除因而在動物體內累積。同理，當魚類攝食大量甲殼類動物後，X的濃度會在魚類體內進一步上升。最終，X的濃度在食物鏈頂部的生物中會顯著高於環境的原本水平，甚至危害生物健康。在各類重金屬中，部份是屬於放射性核素(例如鍶-90)。這些放射性核素一旦被生物吸收，便難以代謝或排除出體外，再加上較長的半衰期，它們可以長期留在生物體內並造成負面影響。因此，持續監測食物中的放射性物質會否因生物放大作用而累積至危險水平，是環境輻射監測中不可或缺的一環，也是保障食物安全與公眾健康的重要工作。香港天文台定期從主要食物分銷點、批發市場和供應商收集各類市民日常食用的陸生和水生食物樣本，並在京士柏的輻射實驗室進行放射性核素分析。分析結果亦會刊載於每年出版的「香港環境輻射監測摘要」，供市民下載查閱。

2022年7月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/ionizing-radiation/678-Biomagnification-and-Radioactive-Substances.html

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輻射科技在考古學上的應用 - X射線螢光光譜分析

文章介紹X射線螢光譜分析技術在考古學上的應用，以及它是如何有助我們了解藝術歷史的發展。

提及輻射，大家可能會聯想到醫學掃瞄用的X射線 （X-ray），原來X射線除了應用在醫學上，更與考古學的發展有著密切關係。在考古學上，我們可以利用輻射科技來斷定文物及藝術品的年代，更可以為它們進行修復以及維護。X射線是一種電離輻射的電磁波射線。其中一種應用在考古學上的輻射技術就是X射線螢光光譜分析（X-ray Fluorescence (XRF) Spectroscopic Analysis）。當文物樣品受到入射X射線（一次X射線）照射後，被測物中的每一種元素會被激發並放射出螢光X射線（二次X射線）。由於每種元素都有自己特定能量或波長特性的二次X射線，所以我們可以透過測量這些二次X射線的能量及數量，從而分析出樣品中的化學元素種類及含量（圖一）。XRF技術能被普及使用不但因為它無損文物樣品本身，更是它可以在短時間內分析大量的考古樣品及掃瞄樣品中某些特定的採樣點（圖二）。以分析壁畫、畫作為例，由於不同藝術時期、地方以及繪畫流派都有不同的色素使用配方（表一），透過研究原作的材料使用，便能更詳細地了解藝術家的技術和材料使用的演變，亦有助確定藝術品的年代和鑑定贗品。例如，當壁畫中的綠色部分經XRF分析後顯示當中銅(Cu)元素反應較強，它便可能含有孔雀石(Malachite)顏料，並於4000 BC 至 1187 BC 期間出現。而在修復畫作時，亦可以透過XRF技術分析出藝術品損壞腐蝕的情況，找出合適的方法去修復文物及減慢文物的損壞，並記錄它的保存狀態。由此可見，善用輻射技術可以幫助我們更好地了解藝術歷史的發展。

2022年7月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/ionizing-radiation/00675-X-ray-Fluorescence-Spectroscopic-Analysis.html

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如何鑑定古物的年代？

熱釋光定年法是一個簡單而可靠的科學方法，用作鑑定地質學樣本、考古學標本和古物的年代，它適用於年代由幾百至幾十萬年間的古物。慣常的碳-14定年法僅限於數千至數萬年。

我們為什麼需要熱釋光定年法？熱釋光定年法是一個簡單而可靠的科學方法，用作鑑定地質學樣本、考古學標本和古物的年代，它適用於年代由幾百至幾十萬年間的古物。慣常的碳-14定年法僅限於數千至數萬年。熱釋光定年法的原理是什麼？大多數古物含有結晶物質，例如石英、長石和方解石。當晶體暴露於宇宙射線和在古物內外的放射性物質時，輻射能量會被晶體吸收，所儲存的總能量與物件的年歲大致成正比（註：物件在製造時因受熱，會釋放所有先前儲起的能量）。當物件進行熱釋光定年法時，熱力令晶體儲存的能量以光的形式釋放出來，通過測量光的強度，就可以計算出物件吸收了的能量或輻射，只要知道物件吸收輻射的速度，便可以推斷它的年代。

2008年12月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/ionizing-radiation/00309-how-to-determine-the-age-of-an-antique.html

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航空飛行途中的宇宙輻射

當我們乘搭飛機在高空飛行時，一般會暴露於比身處在地面上為高的宇宙輻射量。商業航班通常航行的高度為6公里到12公里。我們在這個高度上，會接受到源自銀河系和太陽的較高宇宙輻射。

當我們乘搭飛機在高空飛行時，一般會暴露於比身處在地面上為高的宇宙輻射量。商業航班通常航行的高度為6公里到12公里。我們在這個高度上，會接受到源自銀河系和太陽的較高宇宙輻射。銀河宇宙輻射源自外太空，是由高能量的電磁波（伽馬輻射）和原子核組成。當銀河宇宙輻射進入大氣層，它會與大氣的粒子產生相互作用，並轉化成次級銀河宇宙輻射（圖一）。它們的能量會在穿透大氣層的時候被大氣粒子吸收並衰減。我們在高空飛行時所接受到的輻射劑量，大部分是來自初級銀河宇宙輻射和次級銀河宇宙輻射。當太陽表面發生磁場擾動時，便會產生太陽宇宙輻射。太陽宇宙輻射主要是由質子組成。它們從太空進入大氣層，同樣地與大氣粒子產生相互作用而衰減。我們在高空飛行時所接受到的部分輻射劑量便是來自太陽宇宙輻射。大氣層阻擋宇宙輻射的能力，主要取決於地球磁場與大氣粒子，而這些因素會因應不同時間和地域會有不同的變化。因此，在飛行時所接受的輻射量會受到航行時間、航行高度和航線等各項因素所影響。如你想粗略地估計一下在日常生活中所接受到的輻射劑量，包括由香港出發到一些熱門地點的飛行航程所接受到的劑量，請試用以下網頁內的輻射劑量計算機 （https://www.dbcp.gov.hk/chi/edu/cal.html）。

2014年3月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/ionizing-radiation/00295-exposure-to-cosmic-radiation-during-air-travel.html

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氡氣

氡氣是什麼？氡氣是一種無色、無味、無嗅的放射性氣體，主要由泥土、岩石以至牆壁中的天然放射性物質鈾-238衰變過程而產生，從地面散發至大氣中，甚至走進室內。氡氣對人有什麼影響？氡氣在衰變過程

氡氣是什麼？氡氣是一種無色、無味、無嗅的放射性氣體，主要由泥土、岩石以至牆壁中的天然放射性物質鈾-238衰變過程而產生，從地面散發至大氣中，甚至走進室內。氡氣對人有什麼影響？氡氣在衰變過程中會放出放射性微粒，當吸入氡氣時，放射性微粒會積聚於肺部，並繼續釋放輻射影響肺部，吸入過量氡氣會增加患肺癌的機會。如何避免吸入過量氡氣？氡氣源自大自然，一般空氣中的氡氣含量不高，不會影響健康。但氡氣濃度在密封的室內環境會較高，一般而言，用於建築物地基的土壤及岩石會放出氡氣，經由地面上的裂縫和結合處擴散到的地庫及地面層，而建築及裝修用的石材（主要是花崗石）、磚瓦及水泥等亦會產生氡氣，從牆壁及地板散至房屋內。為避免吸入過量氡氣，危害健康，我們應該保持室內空氣流通，以免氡氣積聚，並避免長時間逗留在建築物的地庫內。

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/ionizing-radiation/00306-radon.html

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風和雨帶來的輻射

各處地方因緯度、高度和當地的岩石和土壤中的放射性含量不同，其環境輻射水平也會有所差異。而即使是在同一地點，在不同的天氣狀況下，環境輻射水平也會有高低起伏。例如，在一個典型的降雨過程中，雨水最初將空氣中天然放射性物質沖洗到地面

我們生活在被輻射包圍的世界。環境中的天然輻射有兩大來源：存在於地殼的輻射及來自外太空的宇宙輻射。盤古初開，天然輻射早於人類存在於地球。地殼內的環境輻射慢慢擴散到空氣、水、泥土及生物體(包括動植物)。由於輻射難以被察覺，直到一百多年前左右科學家逐漸發明儀器探測輻射後，人類才知道它的存在。除了天然輻射，人類在醫療方面、核能發電及其他用途上亦會產生人工輻射。由於人工輻射是受到管制使用的，所以在日常生活環境中，人工輻射一般都是微不足道的註一。各處地方因緯度、高度和當地的岩石和土壤中的放射性含量不同，其環境輻射水平也會有所差異。而即使是在同一地點，在不同的天氣狀況下，環境輻射水平也會有高低起伏。例如，在一個典型的降雨過程中，雨水最初將空氣中天然放射性物質沖洗到地面，在很短時間內提升了環境輻射水平。而之後經過長時間降雨，一些原本在空氣中的天然放射性物質被沖走，環境輻射值便從高峰慢慢回落至正常水平。風向也能影響環境伽馬輻射水平。從陸地吹來的空氣一般比從海洋吹來的空氣含有較多從岩石和土壤釋放出來的天然放射性物質。因此在香港，當吹偏北風時，會把內陸的天然放射性物質帶至沿岸地區，從而稍稍提高了環境輻射水平。相反，當吹偏南風時，海洋上的空氣擁有相對較少的天然放射性物質，因而令環境輻射水平下降。2013年12月15日至17日香港連續三天下雨並夾着大北風，期間正好顯示出風和雨對環境幅射水平的影響。受到一股高空擾動氣流影響，香港在12月14日開始有雨，隨後兩天雨勢轉大及較頻密。而一股強烈冬季季候風抵達，令温度顯著下降，12月16及17日天陰有雨，天氣寒冷。到了18日，由於高空擾動氣流帶來的雨帶開始遠離，天氣轉為晴朗及乾燥 (圖一)。降雨及強北風令香港12個輻射監測站在12月15至17日連續3天錄得較高的環境伽馬輻射水平 (圖二)。12月18日停雨之後，所有監測站的環境伽馬輻射水平全部從峰值下降，而隔一段時間後便回復之前的水平註二。 市民可瀏覽天文台網頁每小時更新的環境伽馬輻射水平。

2014年3月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/ionizing-radiation/00294-radiation-from-wind-and-rain.html

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人體發出的輻射–熱輻射

您有否想到您的身體會發出輻射？沒錯，所有物體，包括人體，也會發出電磁輻射﹙或稱電磁波﹚，其波長跟物體的溫度有關，因此這種輻射有時也稱為熱輻射。

您有否想到您的身體會發出輻射？沒錯，所有物體，包括人體，也會發出電磁輻射﹙或稱電磁波﹚，其波長跟物體的溫度有關，因此這種輻射有時也稱為熱輻射。大部分人體發出的熱輻射的波長約 12微米﹙1微米=10-6米﹚，屬紅外線﹙波長0.75至1,000微米﹚，這波長大於可見光紅光的波長，所以稱這種電磁波為「紅外線」，即紅光以外的電磁波。物體發出的熱輻射量跟它的表面溫度、面積和特性有關，溫度較高的物體發出較大量的熱輻射。手提式耳探或額探紅外線體溫計就是探測紅外線以量度體溫，用於機場、港口、邊境口岸檢疫的紅外線攝影機更可快速查驗旅客有否發燒病徵。紅外線探測也應用於氣象方面 – 紅外光衛星雲圖顯示雲頂、海洋或陸地表面發出的紅外線輻射強度；雲頂愈高，溫度愈低，發出的紅外線強度則較弱，因此我們從紅外光衛星雲圖可看到雲頂的溫度分佈。紅外光衛星影像較可見光影像優勝，因前者有「夜視」功能，圖像24小時皆可應用。有趣的是，天氣預報員喜歡以不同的顏色﹙例如紅、藍、綠等﹚來顯示不同的雲頂溫度，好讓他/她清楚分析雲的結構，但市民大眾卻偏愛以不同亮度的白色或灰色來顯示不同雲頂溫度的雲圖。因此在天文台的衛星圖像網頁裡，雲頂較高的雲團在紅外光衛星圖像中以較為明亮的白色顯示。可能藍天白雲是我們與生俱來嚮往的東西，所以七彩繽紛的雲圖看來總顯得格格不入吧！

2010年9月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/ionizing-radiation/00296-radiation-emitted-by-human-body-thermal-radiation.html

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放射性釙210元素

釙(Polonium)是一種化學元素，它的符號是Po，原子序數為84，它是呈銀白色的金屬。現時已知道釙元素有25個同位素，它們的質量數由192至218，釙210是當中顯著的一個同位素，具放射性特徵，會釋出放射性阿爾法粒子。其半衰期很短，只有138天。

最近一名俄羅斯前特工在英國中毒身亡，該事件被指與在死者體內發現的放射性釙元素有關。究竟釙元素是什麼？ 它怎樣引致死亡？釙210是甚麼？釙(Polonium)是一種化學元素，它的符號是Po，原子序數為84，它是呈銀白色的金屬。現時已知道釙元素有25個同位素，它們的質量數由192至218，釙210是當中顯著的一個同位素，具放射性特徵，會釋出放射性阿爾法粒子。其半衰期很短，只有138天。哪裡可以找到釙210？地殼內含有非常低濃度的釙元素。1898年居禮夫婦在處理鈾礦時發現釙元素，她為紀念自己祖國波蘭(拉丁文 : Polonia)，把這種新元素定名為釙。釙210是釙元素的一個同位素，在所有自然環境中，例如泥土、大氣以至人體都可以找到極少量釙210。煙草上的茸毛含有微量釙210，主要是來自土壤和菸草使用的磷肥。由於來源缺乏，商業用的釙210是在核反應堆人工製造的。釙210可以應用在哪些工業程序？釙210可消除機器所產生的靜電、去掉照片底片和攝影機鏡頭上的污塵及在太空工業上為恆溫發電機提供熱能。釙210對身體有甚麼影響？釙210釋放的阿爾法粒子穿透能力很弱，人類的皮膚或一張紙已能隔阻它，粒子經照射影響人體的機會很微，不過由於它的電離能力很強，如果人類吸入或進食含有釙 210 的物質，其釋放的阿爾法粒子就能直接破壞內臟細胞，即使所吸收的份量不多，也會損害身體健康，急性高劑量阿爾法輻射可以引致「輻射中毒」。甚麼是「輻射中毒」？「輻射中毒」即是生物身體暴露在輻射中而出現病徵。一般是指在一個短時期內吸收到大劑量輻射，引致生物組織產生化學變化，破壞細胞的功能及新陳代謝，傷害生物機能。輻射對生物的損傷有潛伏期，急性效應可以在幾小時到幾天內出現，而遠期效應可能在幾年以後才出現。而生物內不同器官對輻射亦有不同的敏感度，病變過程快慢不一。多少份量的釙210可以致命？一般而言，在極短時間內吸收到大約4希沃特(Sv)輻射劑量，可以致命。在進食或吸入1貝可 (Bq) 放射性活度的釙210以後，可以分別吸收到0.51微希沃特 (μSv) 和2.5微希沃特(μSv)輻射劑量，而每克釙210有1.66 x 1014貝可的放射性活度，故此如果進食了大約5 x 10 -8克或吸入大約1 x 10 -8 克的釙210，就會吸收到4希沃特(Sv)輻射劑量，可能引致死亡。

2006年12月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/ionizing-radiation/00304-radioactive-polonium210.html

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甚麼是銫137？

銫(Cs)是一種呈銀色的軟金屬。它的同位素中，天然存在的銫133是一種穩定同位素，而其他銫同位素則屬於放射性。銫137是核彈、核武器試驗和核反應堆內核裂變的副產品之一，它會釋放伽瑪射線。

本港一所醫院在2008年初發生了一宗遺失銫137輻射源的事件，引起公眾對放射性物品的關注。本文會向大家介紹銫137的一些資料。甚麼是銫137？銫(Cs)是一種呈銀色的軟金屬。它的同位素[1]中，天然存在的銫133是一種穩定同位素，而其他銫同位素則屬於放射性。銫137是核彈、核武器試驗和核反應堆內核裂變的副產品之一，它會釋放伽瑪射線。因為銫137的半衰期較長，達30年，如果透過進食或呼吸，攝入了銫137，或受到沉降在地面上的銫137所照射，都會對身體有較持久的影響。銫137如何應用在醫院？銫137是一種常用的伽馬輻射源。輻射源是用於校對醫治癌症的放射治療設備，也可以用於校對用來監測放射治療人員及病人所接受的輻射水平的輻射監測儀器。這些醫療設備和儀器需要定期校對，以確保它們的準確性。天文台有否使用銫137？天文台使用銫137來校對環境輻射監測的儀器，所選用的銫137校對源，輻射水平不高，有密封式和軟膠兩種類型，並受管制使用。天文台的輻射工作人員會戴上輻射記錄佩章，以確保他們所收到的輻射是在安全範圍以內。銫137對人類健康有什麼影響？銫137對人體的影響取決於其輻射強度，暴露時間和受影響的人體細胞種類等。如果涉及的銫137是一個非常高輻射的放射源，可能會引起急性放射病症例如：噁心，疲倦，嘔吐及毛髮脫落等，如果受到約1希沃特輻射劑量[2]的直接照射，甚至可以引致死亡。處理如此高輻射的放射源需要專業或受過適當訓練的人員。天文台所用的銫137刻度源並不是強的輻射源。銫137進入人體會積聚在肌肉組織中，並有可能增加患癌症的風險。如何保護自己避免受到銫137的照射？輻射無處不在，大部分都是天然存在的。有三個簡單方法可以減少受輻射影響：距離，時間和屏蔽。我們應盡量遠離輻射源、盡量減短接觸輻射源的時間和有足夠的屏蔽。我們通常用鉛來作屏蔽，例如鉛板或夾有鉛的衣服。如果你要進入一個使用輻射的地方，必須遵照安全程序，並不要進入未經許可的地區。銫137有甚麼其他用途 ？銫137可以用來殺死食物內的細菌和微生物，從而增加食物儲存的時間，這方法有抑制發霉和保持新鮮的效果，經輻射處理的食物不會帶放射性或殘留有毒物質。銫137也用於監測工業產品的重量、厚度和密度，以及探測焊接點和金屬管道的裂縫。備註： [1] 同位素 - 屬同一種元素的原子，在它們的原子核中，有相同數目的質子，但不同數目的中子。不同的同位素有相同的化學特性，但不同的物理特性。同一元素的同位素可分類為放射性同位素(那些會進行放射性衰變並放出特性輻射)或穩定的同位素。 [2] 劑量及希沃特 - 輻射「劑量」確定輻射對某物質的影響。「有效劑量」是一個衡量電離輻射對健康構成威脅程度的數量。這個數量是考慮了體內各類組織抵受損害的能力及各類輻射的有害程度而制訂的。有效劑量很多時候簡稱為「劑量」，以希沃特 (Sv) 為單位。希沃特是一個很大的單位，較常用的是較為細小的毫希沃特 (mSv)。一毫希沃特等於一千分之一希沃特。香港市民每年受到的天然本底輻射劑量大約為 2 毫希沃特。從事輻射工作人員每年可以接受的法定劑量為 20 毫希沃特。而從典型的胸肺X-光檢查中得到有效劑量為0.05毫希沃特。

2008年3月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/ionizing-radiation/00307-what-is-caesium137.html

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骯髒炸彈

骯髒炸彈裝有放射性物質和普通炸藥。當引爆炸彈後，炸藥將放射性物質散佈於周圍環境。因為骯髒炸彈可以由核廢料製成，它是恐怖襲擊事件中較可能使用的放射性裝置。

在2008年5月，被譽為聯合國「核監察機構」的國際原子能機構對傳媒表示正協助中國進行反恐演習，以確保在北京奧運會期間如受到「骯髒炸彈」襲擊時，有能力應付。你知道什麼是骯髒炸彈嗎？而它與一般炸彈又什麼不同?骯髒炸彈是什麼？骯髒炸彈裝有放射性物質和普通炸藥。當引爆炸彈後，炸藥將放射性物質散佈於周圍環境。因為骯髒炸彈可以由核廢料製成，它是恐怖襲擊事件中較可能使用的放射性裝置。骯髒炸彈有什麼潛在的危險？骯髒炸彈的放射性物質所產生的輻射，也許不足以即時引起嚴重傷亡，當中普通炸藥對人的傷害可能比放射性物質還大。不過骯髒炸彈會引起恐懼和驚慌，污染財物，需要昂貴的清理費用。當骯髒炸彈爆炸後，應當做什麼防護措施？骯髒炸彈爆炸後釋放α粒子，β粒子和γ射線輻射。要減低輻射對健康的影響，可以(a)遠離輻射的來源；(b)離開事發現場，以防避照射和吸入放射性物質；及(c)更換衣服或洗擦身體，清除身體上的放射性污染物。骯髒炸彈和核彈有什麼分別？骯髒炸彈和核彈有很大分別。骯髒炸彈有一般爆炸裝置，爆炸後放射性物質污染鄰近地區。核裂變[1]或核聚變[2]令核彈產生巨大的爆炸，釋放龐大和高度集中的能量，核爆放出放射性微塵和很大熱量，造成廣泛的死傷和極大的損失。香港天文台有否制訂緊急應變計畫來處理骯髒炸彈爆炸事件？香港受到骯髒炸彈襲擊的機會較低。雖然如此，香港特別行政區政府已經制訂詳細的應變計劃來處理有可能發生的恐怖襲擊。天文台設有儀器監測香港的環境輻射水平和測量空氣、泥土、水及食物等樣本的輻射，並向應急部門提供天氣資料用來評估放射性物質的擴散。要知道政府對恐怖襲擊所發出的詳細指引，請按此瀏覽。備註： [1] 核裂變 - 核裂變是個核子反應，過程中較大的 原子核 例如鈾會分裂成兩個較細的原子核和放出能量。核裂變可以是自發或誘發的。巨大的原子核普遍是 不穩定的，它們有可能會自發分裂。原子核受其他粒子的撞擊也會發生裂變，例如鈾受中子撞擊會即時分裂。 [2] 核聚變 - 核聚變也是個核子反應，當中兩個原子核會結合成一個較大的原子核，並釋放出能量，核聚變所放出的能量通常比核裂變的還更大。太陽發出的光和熱就是由氫核聚變反應 (變成氦) 所產生的。

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/ionizing-radiation/00308-dirty-bomb.html

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輻射術語詞彙及參考資料

自從2011年3月日本福島核電廠出現嚴重核事故後，人們都對核輻射事情十分關心注意。為方便讀者參考資料及瞭解一些輻射術語的辭彙，這裡列出了一個常用輻射術語的英文與中文詞彙對照表、一些輻射術語的解釋、一些相關的有用互聯網連結和一些放射性核素的半衰期。

自從2011年3月日本福島核電廠出現嚴重核事故後，人們都對核輻射事情十分關心注意。為方便讀者參考資料及瞭解一些輻射術語的辭彙，這裡列出了一個常用輻射術語的英文與中文詞彙對照表、一些輻射術語的解釋、一些相關的有用互聯網連結和一些放射性核素的半衰期。更多基本輻射詞彙釋義的有用政府互聯網連結相關的外部連結一些放射性核素的半衰期註釋根據不同的數據參考來源，在表中顯示的這些數字或許可有微小偏差。

2011年6月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/ionizing-radiation/00310-glossary-on-radiation-terminology-and-radiation-reference-materials.html

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取之不盡的核能

核能是原子核結構發生變化時放出的能量。它可經由核裂變或核聚變釋放出來。在核裂變時，較大的原子核例如鈾和鈈的原子核分裂；而在核聚變時，較小的原子核例如氘和氚的原子核聚合。這兩種過程中都會放出大量高度集中的能量，稱為核能。

由於全球的石油、煤炭和天然氣儲存量日漸減少，愈來愈多人支持使用核能，核電站的數目在各地不斷增加，可是核能是否真的用之不竭?核能是什麼？核能是原子核結構發生變化時放出的能量。它可經由核裂變或核聚變釋放出來。在核裂變時，較大的原子核例如鈾和鈈的原子核分裂；而在核聚變時，較小的原子核例如氘和氚的原子核聚合。這兩種過程中都會放出大量高度集中的能量，稱為核能。由於科學家仍未能有效控制核聚變過程，現時所有核電廠都經由核裂變發電。核電站怎樣產生核能發電？核電站在反應堆放置核燃料來進行核裂變，產生巨大的能量，反應堆內的迴路裝置利用水把能量傳輸到鍋爐（即下圖顯示的蒸汽發生器），然後產生蒸汽。蒸汽通過另一個迴路進入渦輪機，驅動發電機組發電。

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/nuclear-power/00314-inexhaustible-supply-of-nuclear-energy.html

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大亞灣核電站的安全程度如何？

廣東核電站及嶺澳核電站的壓水式反應堆均採用多重安全設計。每個反應堆設有三重獨立保護屏障，即燃料棒包殼、反應堆壓力殼和廠房安全殼，防止放射性物質因意外而泄漏。

位於大亞灣的廣東核電站及嶺澳核電站遠離香港市區約50公里(圖一)，核電站的設計及運作嚴格按照國際安全標準，發生重大核事故而令香港受到影響的機會極微。廣東核電站及嶺澳核電站的壓水式反應堆均採用多重安全設計。每個反應堆設有三重獨立保護屏障，即燃料棒包殼、反應堆壓力殼和廠房安全殼，防止放射性物質因意外而泄漏。根據香港核電投資有限公司公佈的資料顯示，在過去十年於廣東核電站發生的異常事件，全部介定為國際原子能機構制定的國際核事件分級的第一級或零級，即無安全後果或不影響安全。而近年發生的異常事件數目亦較之前的為少(圖二)。

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/nuclear-power/00311-how-safe-are-the-nuclear-power-stations-at-daya-bay.html

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核聚變科技在21世紀的應用

近年面對全球暖化問題，科學家正努力開拓新的能源技術以減少使用化石燃料。核聚變是一理想選擇，因它提供潔淨的能源，不排放二氧化碳及不產生長壽命的核廢料，當中所使用的燃料為氘﹙Deuterium, D﹚及鋰﹙Lithium, Li﹚，氘為氫的同位素。

核聚變被喻為恆星的能量泉源。太陽透過核聚變所產生的能量，提供地球所需的熱能以達至合適的溫度來孕育生命。近年面對全球暖化問題，科學家正努力開拓新的能源技術以減少使用化石燃料。核聚變是一理想選擇，因它提供潔淨的能源，不排放二氧化碳及不產生長壽命的核廢 料，當中所使用的燃料為氘﹙Deuterium, D﹚及鋰﹙Lithium, Li﹚，氘為氫的同位素。水含大量的氘，而地球蘊藏不少含鋰的物質。簡單來說，核聚變包含以下過程：要D-T核聚變燃料進行程式﹙1﹚的合併過程，需提供非常高的溫度﹙攝氏1千5百萬度以上﹚，而高溫的環境使D-T核聚變燃料處於等離子狀態，充滿著高速 的離子和電子。要避免D-T等離子的流動出現不穩定情況，其中一種方法是利用極強的磁場來控制其流動變化。早於1946年，科學家已開始研發核聚變技術，特別是採用磁力來控制等離子流動的方法。上世紀70年代末，歐洲開展「聯合環形加速器」﹙Joint European Torus，簡稱JET﹚計劃，在英國建造了相關的核聚變反應堆﹙圖1﹚，並於90年代成功地產生約16兆瓦的能量，維持數秒。2007年，一個更大規模的「國際熱核實驗反應堆」計劃﹙International Thermonuclear Experimental Reactor，簡稱 ITER﹚正式展開，目標是在21世紀內透過核聚變科技產生高達500兆瓦的能量，維持約8分鐘。現時已在法國 南部城市Cadarache建造相關的核聚 變反應堆。期望這計劃能使核聚變技術得到進一步的突破，以舒緩未來人類所面對的能源危機。

2010年9月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/nuclear-power/00315-the-use-of-nuclear-fusion-technology-in-the-21st-century.html

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核事故應急演練

天文台恆常安排各類型演練以確保同事萬一發生核事故時能迅速進行核應急工作，日常亦會透過輻射監測網絡實時監測香港環境輻射水平。本文旨在介紹天文台的監測及應急工作，和大亞灣應變計劃中的角色。

廣東省內目前有四所正在運行的核電站，其中距離香港最近的為位於香港市區之東北約50公里的大鵬半島的大亞灣核電站及嶺澳核電站。根據香港特區政府制定的大亞灣應變計劃，一旦可能發生或已發生核事故，各部門會按照計劃的啓動而展開應急行動，其中天文台會開展應急輻射監測及評價工作，包括加強環境輻射監測和進行應急輻射巡測，以了解本港環境輻射水平的最新情況，並評估事故可能對香港帶來的影響。為確保同事在萬一發生核事故時能迅速進行核應急工作，天文台恆常安排各類型演練，包括桌面演習和實地演練。在不同假設的核事故情境下，應急人員按照其職務處理不同工作，包括在地上進行流動輻射測量及收集樣本、執行空中應急輻射巡測、於京士柏輻射實驗室測量樣本。至於在天文台監測及評價中心的應急人員，會透過電腦模型和實際輻射監測結果評估事故的影響，並按不同的核事件資料通報機制進行演練。在2020年，天文台進行了21次相關演練，並持續更新輻射監測及評估設備，務求人員能做好準備，在有需要的時候有效開展應急工作。自2011年日本福島核事故發生後，大家對核電站的安全及香港環境輻射水平的關注有所提高，天文台的輻射監測網絡包括十二個輻射監測站，實時監測環境伽馬劑量率、收集大氣飄塵、氣態碘及沉積物樣本。為了更靈活進行輻射監測，天文台亦利用輻射巡測車和安裝在政府飛行服務隊直昇機上的空中輻射監測系統，分別進行陸上及空中巡測。

2021年7月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/monitoring-and-assessment/00566-nuclear-emergency-drills-and-exercises.html

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「氚」的監測

天文台於八十年代開展了「環境輻射監測計劃」以監測香港環境輻射水平，計劃涵蓋多個輻射監測項目，包括針對水樣本及抽取食物中的水分進行氚的測量。

什麼是「氚」？氚是氫的放射性同位素，透過宇宙射線和大氣層之間的作用自然產生，亦會因人為活動如核工業、科研及早年的核武試驗等造成。它主要以和氧組成的水分子形態存在，通過大氣水循環分布在環境中，其衰變過程會放出低能量的貝他粒子。除以往核武試驗的殘餘外，現時氚的主要來源是透過自然產生，每年的總量約為7 x 1016 貝可，即 70 PBq [1-2]。如何測量「氚」？天文台於八十年代開展了「環境輻射監測計劃」以監測香港環境輻射水平，計劃涵蓋多個輻射監測項目，包括收集環境及食物樣本進行實驗室分析，測量當中不同放射性物質含量，而氚正是其中一個被監測的放射性物質。天文台針對水樣本及抽取食物中的水分進行氚的測量。由於氚衰變時放出的貝他粒子能量較低，一般需要使用液體閃爍計數系統測量。過程中，低能量貝他粒子會激發閃爍液放出光子，系統會收集光子並按照其強度排成能譜，透過計算能譜讀數能推算出樣本內氚的含量。測量結果「環境輻射監測計劃」的著眼點在於監測香港環境輻射水平的長期變化，過去多年的測量結果顯示，各樣本的氚含量均沒有顯著變化，詳情可參考相關年報或摘要。

2021年7月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/monitoring-and-assessment/00564-monitoring-of-tritium.html

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環境伽馬輻射水平升高一倍？！

環境伽馬輻射水平稍為上升，很多時是因天氣及環境變化所致。這文章會介紹降雨如何影響環境伽馬輻射水平。

大家知道香港環境伽馬輻射水平是多少嗎？如果大家在天文台網站上查看香港的實時輻射水平，通常會看到環境伽馬輻射劑量率大約介乎每小時 0.1微希沃特左右（圖一）。各監測站錄得的輻射水平不同，主要是因為所處位置的環境及土質不同。網頁上的備註指出：「本港的每小時平均環境伽馬輻射劑量率可以在每小時 0.06 至 0.3 微希沃特這範圍內波動」。每小時0.3 微希沃特？為什麼可以比平常看到的輻射水平升高一倍或以上？圖二是2023年4月19日各監測站所錄得的環境伽馬輻射劑量率，可以看到上午10時30分後輻射水平曾經有明顯的上升。發生了什麼事？讓我們看看當時的雷達圖像（圖三），可以看到一道雷雨帶向東移動影響香港。大家有沒有發現雨帶經過監測站後，監測站錄得的輻射水平隨後都有上升的情況？環境伽馬輻射水平會受到降雨影響，這是因為空氣中氡的子體隨著雨水沉降，導致伽馬射線劑量率短期增加。那麼不斷下雨會使輻射水平不斷上升嗎？不會的。輻射水平上升可以持續幾小時，然後有可能降至平常或甚至比平常低約5%的水平。降雨而導致環境伽馬輻射水平上升，主要來自大氣中氡-222（即氡氣）的伽馬放射性子體鉛-214及鉍-214[1]，降雨過程會令它們沖刷至地面，增加近地面的輻射水平。同時，鉛-214和鉍-214的半衰期均較短，分別約27分鐘及20分鐘，它們的數目會在短時間內因衰變而減少，輻射水平也會逐漸下降至平常水平。不過，降雨有機會導致環境積水，對輻射產生屏蔽作用，雨水亦會令土壤水份增加而不利氡氣從土壤散發至大氣中[2]。當大部分被沖刷至地面的氡氣子體已衰變時，視乎當時環境積水及土壤水份的多少，輻射水平有可能降至比平常低的水平。所以當大家看見環境伽馬輻射水平稍為上升時，請不要驚慌，很多時是因天氣及環境變化所影響[3]。

2023年7月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/monitoring-and-assessment/00698-Ambient-Gamma-Radiation-Level-Doubled.html

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泊松分布與輻射測量

泊松分布與輻射測量不確定性之間的關係。

放射性衰變的泊松分布放射性衰變是一個隨機過程，每秒衰變的次數稱為活度，通常以貝可(Becquerel)為單位，然而它只是一個平均值，實際衰變的次數一般會用泊松分布(Poisson distribution)描述。舉例說，1貝可的放射性銫-137在10秒內的衰變次數平均為10次，但實際上不同時候的衰變次數是以不同的機率出現(圖一)，接近平均值的次數會有較高的機率出現，而遠離平均值的次數出現機率則會遞減。泊松分布的特性會為輻射測量帶來不同程度的不確定性。跟據圖一的分布，測量結果有機會是測出10次衰變，但亦有不少機會測得其他次數的衰變。在這個情況下，儘管探測器的能力有多好，測量結果仍存在不確定性。如何減少測量的不確定性？在統計學上，我們通常會利用標準差(standard deviation)去描述一個分布的擴散程度及釐定測量的不確定性。根據標準差的公式，泊松分布所衍生的不確定性與1/√N有關，當中N是探測器測得的信號次數。因此，當探測器測得的信號次數越多，不確定性則會減少，而延長測量時間是其中一個有效增加N的方法。圖二展示了測量時間對測量結果分布的影響。長時間測量結果分布顯得較為集中，不確定性較小。相反，短時間測量結果分布則較為分散，不確定性較大。測量時間與探測下限香港天文台在環境輻射監測計劃中監測的核素活度水平頗低，所以實驗室必須對樣本進行長時間測量以增加探測器測得的信號次數，從而降低測量的不確定性。現實中，我們不可能無限延長測量時間來將測量不確定性降至零。當核素的活度低於某個水平，長時間測量也不足以有效地降低其測量的不確定性，導致測量結果不能與由電子雜訊及本底輻射所引致的信號區分時，該水平便是探測器的探測下限。

2022年7月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/monitoring-and-assessment/00679-Poisson-Distribution-and-Radiological-Measurement.html

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環境樣本輻射測量的探測下限

如何在輻射實驗室作輻射測量？甚麽是輻射測量的探測下限？哪些因數影響探測下限的數值？如何為輻射測量選取一個適合的探測下限數值？

香港境內環境輻射監測天文台其中一項工作是負責監測和評估香港境內的環境輻射水平。我們除了利用輻射監測網絡實時監測本港各區的環境伽馬輻射水平外，也定時採集空氣、土壤、水及食物樣本，並在輻射實驗室作輻射測量。如何在輻射實驗室作輻射測量？環境樣本內放射性核素的活度測量於京士柏輻射實驗室進行。不同的放射性核素需要專門的系統進行分析，例如伽馬放射性核素的活度是採用配備高純度鍺探測器的伽馬譜法系統測量。甚麽是輻射測量的探測下限？輻射測量的探測下限是指一個測量系統在該次測量時實際能測量到的最低活度水平。如果樣本的活度水平低於此下限，儀器在該次測量時是無法探測出來的。哪些因數影響探測下限的數值？探測下限的數值取決於多個因數，包括測量系統的特質、測量方法、樣本的特質及測量的情況，所以探測下限會隨著個別樣本和測量而改變。利用較高靈敏度的儀器、對樣本作前處理來加強樣本內放射性核素的濃度、測量較大的樣本或延長測量時間等，均有助達至一個較低的探測下限（即能檢測出活度較低的放射性核素）。但延長測量時間將無可避免地降低可測量樣本的數量，並可能由於電子儀器操作較長時間，其噪聲引入更多的隨機測量誤差。如何為輻射測量選取一個適合的探測下限數值？天文台在為每種樣本及個別放射性核素測量選取探測下限數值時，一直確保當樣本檢測出放射性核素活度接近探測下限，即表示該核素的活度處於一個十分低的水平，不會帶來健康風險。以食水樣本中的伽馬放射性核素銫-137為例，根據大亞灣應變計劃，食水樣本中銫-137的活度導出干預水平為每公升600貝可；而天文台測量水樣本中銫-137的探測下限為每公升0.1貝可 （香港環境輻射監測摘要2018的表3），遠低於導出干預水平。我們必須明白，即使最先進的測量儀器也存在不確定度，但若測量探測下限遠低於（一兩個數量級或以上）導出干預水平，當樣本檢測出放射性核素活度接近探測下限時，則基本上該核素的放射性活度水平不會引致輻射後果或影響健康。

2020年3月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/monitoring-and-assessment/00542-Minimum-Detectable-Activity-of-Radiological-Measurement-of-Environmental-Samples.html

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空中輻射巡測

香港天文台和政府飛行服務隊合作，利用直升機進行空中輻射巡測。

監測香港環境輻射水平是天文台其中一項重要任務，當中會跟政府飛行服務隊合作，定期進行空中輻射巡測。空中輻射巡測的優點是能夠在偏遠或陸上交通難以到達的地點測量輻射水平。空中輻射監測系統是一套安裝在直升機的輻射測量系統，由天文台工作人員在機上操作。該系統設有四個約2.5公升碘化鈉(NaI)探測器作輻射測量。政府飛行服務隊在2020年改用新型號 “Airbus H175” 獵豹直升機進行空中輻射巡測。在這新型號直升機上，系統探測器改為安裝在直升機外部的黑色吊艙內(圖一)，這配置令探測器比以前安裝在直升機艙內更接近周圍環境，從而提高了環境輻射水平的探測效率。此外，由於這新型號直升機配備衛星傳輸系統，輻射測量數據可實時傳送至天文台總部。萬一發生核事故，洩漏出的放射性物質有機會像煙霧般隨風擴散，我們稱之為「輻射煙羽」。當煙羽經過時，放射性物質有可能會沉降到地面，造成污染。因此，空中輻射監測系統有兩個不同的工作模式，第一個模式是用來探測和追蹤輻射煙羽，而另一個模式是監測地面輻射污染量。「輻射煙羽追蹤」模式一般會在核事故發生後的初階段運作，直升機會於高空進行大範圍巡測，目的是測定香港上空有否出現輻射煙羽，以及鑑定其影響範圍。倘若輻射煙羽已經過本港，系統便需轉為「地面污染監測」模式運作。在這模式下，直升機會保持距離地面約一百米作較小範圍的密集式掃描，以判別受輻射沉降物污染的地區。空中輻射監測系統的靈敏度相當高，在進行監測時，該系統可即時分析並顯示所測量到的伽馬輻射數據及能量頻譜。同時，這套系統亦能利用直升機內的全球定位系統來顯示並記錄所搜集到的輻射數據的所在位置及時間。天文台每月會利用空中輻射監測系統作常規測量，在香港一些海域(例如東平洲、吉澳、塔門一帶)進行空中巡測。在巡測前，天文台工作人員會先擬訂飛行路線，然後跟政府飛行服務隊溝通。巡測完畢後，會將收集到的數據作詳細分析(圖二、三)。圖中顯示在陸地上近地面所量度到的計數率明顯比海面上的水平高，這主要是由於岩石及土壤比海水含明顯多的放射性物質所致。另外，源於地面的輻射照射會隨距離衰減，因此由空中輻射監測系統量度的計數率由地面開始隨高度迅速遞減。當高度超過大概一公里以後，由於宇宙輻射量會愈來愈高(請參閱此文章)，計數率會開始隨高度上升。

2021年7月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/monitoring-and-assessment/00567-aerial-radiation-survey.html

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大氣穩定度對放射性物質擴散的影響

煙羽擴散到空氣中的幅度及速率與大氣湍流有關，而大氣湍流又取決於大氣的穩定度。當大氣不穩定時，湍流增強；大氣穩定時，湍流便被抑制。

在《核事故後果評估》的文章中，談到我們需要風向、風速、大氣穩定度和降雨情況等天氣資料來評估核事故發生後，放射性物質的擴散情況。風向和風速的影響較直觀和容易明白，風向影響放射性物質的傳送和擴散方向，而風速則影響放射性物質到達某地區的時間。這篇文章我們會集中討論大氣穩定度對放射性物質擴散的影響。當與核事故相關的放射性物質暴露於空氣中，一些帶有放射性的氣體或微粒便會隨風傳送到下游，眼睛看不見，鼻子亦嗅不到，但就像煙霧般在空氣中擴散到其他地區（稱為煙羽），亦有部分微粒沉降在地上。煙羽擴散到空氣中的幅度及速率與大氣湍流有關，而大氣湍流又取決於大氣的穩定度。當大氣不穩定時，湍流增強；大氣穩定時，湍流便被抑制。要把大氣穩定度分類，最廣泛使用的方案是由Pasquill（1961）建立並由Turner（1967）修改的方案：Pasquill-Turner（PT）方案。該方案根據地面風速、日間日照和夜間雲量來分類。穩定度由A至G級。A級代表最不穩定，D級是中性而G級是最穩定。大氣穩定度亦可使用大氣的垂直溫度變化來分類[1]。大氣穩定度會影響煙羽的擴散範圍。圖一及二顯示在相同風向和風速的情況下，穩定度分別為B級（較不穩定）和E級（較穩定）的煙羽擴散範圍。從圖中可見在大氣較不穩定的情況下，煙羽的擴散範圍會比較大。表三顯示大氣穩定度與煙羽擴散角度的粗略估計（只有A至F級）。

2020年3月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/monitoring-and-assessment/00539-Effect-of-Atmospheric-Stability-on-Dispersion-of-Radioactive-Materials.html

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福島核事故的放射性物質擴散至香港的路徑分析

在3月26至27日﹙從中午到中午﹚於京士柏氣象站收集的空氣樣本中，天文台首次檢測到微量的人工放射性核素碘-131。由於核能發電過程中碘-131是裂變的副產品之一，所以有理由相信當時在香港檢測到的碘-131是源自福島。

2011年3月日本東部發生了猛烈地震和大海嘯，引發福島第一核電站發生嚴重核事故。放射性物質從核電站釋出往外擴散，引起世界各地廣泛的關注。 核事故發生後，香港天文台隨即加強環境輻射監測工作，包括量度本港大氣飄塵中的人工放射性核素，空氣樣本的檢測次數由原來每星期一次增加至每天一次。在3 月26至27日﹙從中午到中午﹚於京士柏氣象站收集的空氣樣本中，天文台首次檢測到微量的人工放射性核素碘-131。由於核能發電過程中碘-131是裂變的副產品之一，所以有理由相信當時在香港檢測到的碘-131是源自福島。放射性物質的擴散當然與大氣條件的轉變息息相關。而核電站距離香港超過三千公里，放射性物質究竟循甚麼途徑老遠從福島到達香港是當中一個頗令人困惑的問題。 圖一顯示利用美國國家海洋和大氣管理局(NOAA) 的HYSPLIT模式[1]推算從2011年3月12日下午開始、以離核電站地面50、500和 1,000米高度為起點的氣團移動路徑。初時各層的氣團皆隨著西風飄向太平洋和北美洲擴散，但白令海附近的一個氣旋系統開始發展，接近地面50米高度的氣團似乎受到影響，以逆時針方向轉動，並於3月17至18日期間移向俄羅斯東部，隨後沿著氣旋西側的偏北氣流從俄羅斯進入中國東北部地區。3月23至26日期間，東北季候風普遍影響中國大陸，因此推論氣團中的放射性物質是被偏北風從中國東北部吹送至華南沿岸地區。根據上述的氣象分析，圖二的示意圖勾畫出放射性物質從日本到香港可能採取的途徑。

2012年3月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/monitoring-and-assessment/00299-trajectory-analysis-on-the-transport-of-radioactive-substances-to-hong-kong-arising-from-the-fukushima-nuclear-accident.html

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切爾諾貝爾核事故二十周年（第一篇）

切爾諾貝爾核電站位置及廠房資料; 切爾諾貝爾核電站所採用的RBMK-1000反應堆; 切爾諾貝爾核事故的經過; 除了切爾諾貝爾核電站所採用的RMBK-1000反應堆之外，商業運行的核電站還會使用哪些種類的反應堆？大亞灣核電站會否發生類似切爾諾貝爾核事故的意外？

在1986年4月26日切爾諾貝爾核電站發生爆炸，洩漏大量輻射影響烏克蘭、俄羅斯、白俄羅斯和歐洲其他地方。這是迄今為止核工業歷史上最嚴重的核事故。二十年過去了，但人們仍然對這場事故有深刻的記憶，依然十分關注事故後期輻射和健康影響。多個國際組織例如國際原子能機構 （IAEA） 、聯合國原子輻射效應科學委員會 （UNSCEAR） 及經濟合作與發展組織核能機構 （OECD/NEA） 都對事故過程，傷亡情況，輻射劑量和健康及環境影響作出報告。切爾諾貝爾核電站位置及廠房資料切爾諾貝爾核電站位於烏克蘭首都基輔（Kiev）以北130公里，靠近白俄羅斯，毗鄰普里皮亞季河（River Pripyat）。在事故時，在核電站30公里半徑範圍內的總人口在115,000與135,000之間，其中49,000名核電站僱員及其家屬居住於3公里外的普里皮亞季鎮（Pripyat），而在核電站東南面15公里的切爾諾貝爾市有居民12,500人。核電站由四個壓力管式石墨慢化沸水反應堆（RBMK-1000）組成，每個能產生1000兆瓦特（MW）的電量，當時四個反應堆共提供了烏克蘭10%的電力。廠房的工程始於1970年代，1號及2號反應堆於1977年啟用，接著3號及4號亦於1983年相繼啟用。在事故時，核電站還有兩個反應堆在建造中，事故後被迫停建。切爾諾貝爾核電站所採用的RBMK-1000反應堆切爾諾貝爾核電站採用RBMK-1000類型反應堆。 RBMK-1000是前蘇聯設計的一種以普通沸水為冷卻劑、石墨為慢化劑的壓力管式反應堆。沸水作為一種冷卻劑及提供蒸汽用來推動渦輪機。反應堆的冷卻系統是雙迴路的，輕水在冷卻迴路 I 流過壓力管，被管內的鈾燃料加熱沸騰，並經冷卻迴路 II 供應蒸汽給兩台500兆瓦特渦輪機。石墨慢化劑將中子速度減慢，令中子更有效地使燃料產生核分裂。反應堆的石墨堆芯大約是7米高和直徑12米，中間孔道可容納1661根壓力管和211支控制棒。反應堆的功率是透過升降控制棒來操縱，當插入控制棒時，中子會被吸收而降低裂變速度。RBMK-1000在設計上存在缺點，帶來潛在的安全危險。 在低功率輸出，反應堆變得不穩定，功率會突然急劇上升。因此正常操作程序包括三種安全保護程式：一個緊急堆心冷卻系統，保持以不低於200兆瓦特電功率運行的要求，和最小插入30個控制棒。切爾諾貝爾核事故的經過切爾諾貝爾核電站 4 號機組於 1986 年 4 月 25 日停機，進行例行檢修。當時決定試驗在停堆情況下，減速的渦輪機能否提供足夠的電力支援應急設備和堆心冷卻系統的運行，直至應急發電機開始供電。可惜，在試驗時因機組人員沒有與核安全管理人員進行適當的溝通，以致試驗的安全預防措施不夠充分。而且機組人員進行了一些偏離安全程式的操作，造成了潛在的危險事態。同時反應堆在設計上存在缺點，當操作失誤時，引致反應堆不受控制，發生意外。當反應堆低功率運行時，誘發了一個突然及難以控制的功率高峰。在缺乏緊急冷卻設施和插入足夠數量的控制棒情況下，高功率運行的反應堆發生了劇烈的爆炸，幾乎完全摧毀了反應堆。加上在反應堆內石墨減速棒和其他材料發生大火，使這場災難惡化，令放射性物質廣泛且較長時間釋放到環境中。除了切爾諾貝爾核電站所採用的RMBK-1000反應堆之外，商業運行的核電站還會使用哪些種類的反應堆？目前世界各地的核能發電反應堆約有四百四十個。用作商業運行的反應堆主要包括： - 壓水式反應堆 （壓水堆） - 沸水式反應堆 （沸水堆） - 重水壓水式反應堆 （CANDU） - 壓力管式石墨慢化沸水反應堆 （RBMK） 現時商業運行的反應堆中，超過五成屬壓水式反應堆。而大亞灣 廣東核電站及 嶺澳核電站亦是其中的例子。大亞灣核電站會否發生類似切爾諾貝爾核事故的意外？大亞灣核電站是使用壓水式反應堆，與切爾諾貝爾核電站反應堆的設計完全不同，故不可能發生像切爾諾貝爾核事故那樣的意外。大亞灣核電站與切爾諾貝爾核電站的比較：

2006年6月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/monitoring-and-assessment/00327a-Chernobyl-20-Years-On-Part-I.html

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切爾諾貝爾核事故二十周年（第二篇：事故後果）

事故發生後的應急措施; 放射性核素的釋放、擴散和沉積情況; 事故對健康的影響; 在事故中人們受到多少輻射呢？有多少人死亡，將來還會有多少人死亡？

「切爾諾貝爾核事故二十周年（第一篇）」介紹在1986年4月26日發生的切爾諾貝爾核事故。這是第二篇：事故後果。事故發生後的應急措施切爾諾貝爾核事故發生後，核電站首要進行滅火和穩定反應堆。廠房大火在燃燒4個多小時後於1986年4月26日淩晨5點被撲滅。為了抑制反應堆內大量石墨的燃燒以減少放射性物質的釋放，應急人員用飛機向核電站投下碳化硼、白雲石、粘土和鉛來覆蓋毀壞的反應堆，並把加壓的液態氮打入反應堆底部，通過大氣對流，帶走堆芯熱量。此外還修建排熱通道，鞏固廠房底部建築結構以承受堆芯高溫等等。損毀的反應堆在半年後的11月蓋上被稱為“石棺”的混凝土封隔建築物來掩埋堆芯的殘留物，進一步防止放射性物質的洩漏。另外，應急人員亦進行一連串場外應急措施包括： - 對公眾採取了隱蔽、疏散和服用碘片等防護措施； - 遷走污染區內數萬頭牲畜，採取防止或減少食水和地下水源受污染的措施，實施食物限制，特別是牛奶； - 在30公里半徑範圍內控制人員和車輛的出入；及 - 對反應堆場外7,000平方公里污染地區內的房屋，特別是公共建築包括學校、幼稚園等，進行了反覆的除污，並拆毀和焚燒去污後仍未達到可接受水平的房屋。 放射性核素的釋放、擴散和沉積情況反應堆在爆炸後十天持續釋放放射性核素，當中物質成分複雜。其中以碘和銫的放射性同位素最為重要，因為影響公眾的輻射多數來自這些物質。具有短半衰期的碘同位素在短期內有較大的放射性影響；銫同位素的半衰期約為幾十年，可帶來較長期影響。放射性物質廣泛散播於空氣中，最終沉積於地球表面。放射性物質的擴散與其粒子大小和當時氣象條件有關。大顆粒子基本沉降在反應堆100公里範圍內，小顆粒子可擴散至更遠，主要隨降雨沉降到地面。北半球所有國家也受波及，不過越遠離切爾諾貝爾核電站，污染水平越低，地面高污染區主要集中在俄羅斯、白俄羅斯和烏克蘭內，南半球基本上沒有監測到污染。在事故發生20年後的今天，大部分短半衰期核素的放射性影響已經減至極微，半衰期長達30年的銫137是現時污染區的主要核素，其污染影響可持續數百年。事故中釋放的放射性物質帶來輻射，可以透過直接照射及隨著呼吸或通過進食而進入人體內影響健康。事故對健康的影響切爾諾貝爾事故給健康帶來三種影響，包括：1. 急性放射綜合症 – 一些核電站員工、消防、救援和應急人員因在事故中吸收了高輻射劑量而染上急性放射綜合症，引致死亡或嚴重的健康虧損，但請注意，除應急人員外沒有市民染上這類疾病；2. 晚期健康影響 - 事發時在污染區內的嬰兒和兒童在這幾年間患上甲狀腺癌有顯著增加，當中有數名小孩死亡，已經確定與切爾諾貝爾輻射塵有關，預計甲狀腺癌症發生率還會繼續增高。除此之外，研究沒有發現這次事故增加了其他癌症，白血病，先天的畸形，異常懷孕徵狀或其他輻射引起的疾病；及3. 社會心理影響 - 事故引致群眾有長期的心理影響，表現恐慌、焦慮、頭痛、無助和一些非理性行動等症狀。這種精神創傷早期源於對輻射恐懼，擔心生命健康，後來顯示對當權者及專家不信任及民生改變。 在事故中人們受到多少輻射呢？除了在事故發生當日反應堆場內員工和應急人員以外，大多數清理人員和生活在污染區內的居民所受到的全身輻射劑量相比這20年間累積的本底輻射水平還要低，也低於居住在高自然本底輻射地方的居民所接受的輻射劑量。 現時生活在俄羅斯，白俄羅斯和烏克蘭三個國家中的500萬居民，大多數每年吸收的輻射劑量少於1毫希沃特，在公眾劑量限制之內，但仍然有10萬居民所受的輻射比此限制範圍高，目前仍有在這些受污染地區進行清理和實施防護農業的措施。 有多少人死亡，將來還會有多少人死亡？受切爾諾貝爾事故影響已經死亡加上將來可能死亡的人數估計總達4,000人，這包括50名死於急性放射綜合症的應急人員和9名死於甲狀腺癌的兒童，還有估計在事故時吸收較高輻射劑量的60萬人中有3,940人死於輻射引起的癌症和白血病。他們包括1986至1987年間20萬名應急人員、嚴重污染區內已撤走的11萬6 千人和仍在居住的27萬人。 這個死亡人數的估計比以前其他報告和分析所引述的少得多。根據參考文獻引述當局的分析，自1986年以來幾千名上述曾吸收較高輻射劑量的人都是死於自然，所以人們對於輻射造成死亡的影響越來越懷疑。但是由於對身體有負面猜測，又把健康問題歸究於輻射，引致當地居民推算與切爾諾貝爾有關的死亡人數比較利用科學考證得到的數字要高得多。

2006年9月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/monitoring-and-assessment/00327b-Chernobyl-20-Years-On-Part-II.html

tc

切爾諾貝爾核事故二十周年（第三篇：輻射污染及事故啟示）

事故對環境造成的影響; 事故對農業造成的影響; 切爾諾貝爾核電站的現況; 切爾諾貝爾核電站現時潛在的危險; 事故的經驗教訓和啟示

「切爾諾貝爾核事故二十周年」一文介紹在1986年4月26日發生的切爾諾貝爾核事故。第一篇是「事故發生」，第二篇是「事故後果 」。這是最後一篇：輻射污染及事故帶來的啟示。事故對環境造成的影響在1986年4月26日切爾諾貝爾核電站發生爆炸之後，放射性核素持續釋放了十天，廣泛散播於空氣中，其後隨降雨沉降到地面，空曠的表面，如公路、草坪和屋頂受到較嚴重的污染，核電站鄰近居民在事故後要立即撤離，後來風、雨和善後工作降低了表面污染，但引發了地下水污染的問題，現時大部分安置區內的空氣輻射已恢復到本底水平。事故令森林和山區的動植物吸收了很多的放射性銫，為防止森林失火導致輻射擴散，當局剷除表層泥土；砍伐及深埋已死亡的樹木；植樹種草以抑制飄塵。蘑菇、漿果和獵物中的輻射水平一直很高，在北極和亞北極區，可以看到放射性銫從苔蘚轉移到馴鹿肉再轉移到了人類身上，當局對打獵進行了一些限制來減少防放射性物質隨食物進入人體。放射性核素沉降在河流湖泊污染表面水體，影響漁業和飲用水。現時大部分表面水體的污染因為稀釋、衰變及水底土壤吸收了放射性核素而減少，表面水的污染過去未有造成公眾健康問題，但由於大量放射性核素沉積在切爾諾貝爾核電站附近水體的集水區，當局必須長期監測確保由集水區滲流的水不會污染飲用水。而在輻射水平仍很高的地區，例如核電站30公里半徑範圍內禁區及那些沒有水流動的「封閉」湖，在今後數十年內仍需要限制用水及捕魚。 事故對農業造成的影響切爾諾貝利爾事故污染了俄羅斯、白俄羅斯和烏克蘭12多萬平方公里的土地，其中5萬多平方公里是農地。初時當局強制性實施一些干預措施，例如限制人員進入、停止耕種、收割、放牧、宰殺肉食動物等，造成農業損失巨大。後來採用一些善後措施，包括去掉表層土、施用特別飼料等辦法大幅度減少污染，農業得以繼續發展。事故後初期放射性碘被草迅速吸收後，透過吃了這些草的動物再轉移到動物奶水中，令人非常擔心，幸好碘的半衰期很短，這個情況很快消失了。食品中含有的放射性銫，其半衰期長達30年，可持續影響數百年，不過現時除了在少數地區，食品中的放射性銫濃度已經降至安全水平。切爾諾貝爾核電站的現況在1986年事故發生時，切爾諾貝爾核電站共有4個反應堆，當時4號機組發生爆炸損毀，但由於缺乏能源，烏克蘭政府在事故後讓其他3個機組繼續運作。1991年2號機組發生一場火災，當局隨後宣佈2號機組無法修復因此終止運作。 1996年11月在烏克蘭政府與國際原子能機構的協議下，1號機組停止運作。自此國際社會高度關注餘下3號機組的關閉，恐防再度發生事故。經多次協商及在歐盟同意提供23億美元之財政援助後，當局於2000年12月關閉了3號機組，從此整個切爾諾貝爾核電站就永久關閉。切爾諾貝爾核電站現時潛在的危險儘管核電站最終在2000年永久關閉，但現時仍潛在一些輻射危險。事故後當局用30萬噸鋼筋混凝土和鋼板緊急建造了一個「石棺」，將反應堆埋掩起來防止輻射洩漏，自石棺在1986年11月建立以來，已經進行了數次加固和防滲漏維修，現時石棺頂部有很多裂縫，部分結構有腐蝕跡象，有坍塌而導致放射性微塵四散的潛在危險。再者設計石棺時沒有考慮抗震、抗撞擊、防水淹等性能，當有自然災害時它可能倒塌。當局已決定建造一個可以用上百多年的新建築物遮蓋現有的石棺。在新的封閉建築物內，能夠拆除現有石棺，從受損反應堆中移走放射性燃料。此外事故遺留下來的放射性廢物和受污染的設施，大部分都只是暫時儲存在不符合安全規格的溝渠和掩埋堆裏，必須制定全面的策略處理，防止污染擴散。事故的經驗教訓和啟示切爾諾貝爾核電站事故是核能工業歷史上最嚴重的一次事故，它的教訓是慘痛的，不過因禍得福，事故促進了全球在核安全的發展。各國嚴謹地檢討並加強核安全的工作，包括核安全設計、應急管理、嚴格執行操作規章、強化人員培訓及強調國際上核安全的合作與交流。事故也使世界各國更深認識到核事故應急準備工作的必要性，加強了各種專業技術培訓和相互配合的演練，並且訂立相關法規來加強通訊聯絡、統一資訊發佈、儲備防護裝備和藥物、提供心理輔導、推廣相關科學研究等。核電站的安全水平近年來得到顯著改善，令更多人瞭解和接受發展核電，並且認識到核電是本世紀最重要的替代能源之一。

2006年12月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/monitoring-and-assessment/00327c-Chernobyl-20-Years-On-Part-III.html

tc

「切爾諾貝爾論壇」的主要發現和建議

國際原子能機構 (IAEA) 在2003年2月建議成立「切爾諾貝爾論壇」，目的是評價切爾諾貝爾核事故對環境和健康的影響，包括對環境及健康的長期效應，並向政府建議將來的行動

在1986年發生的切爾諾貝爾核電站事故是迄今為止核工業歷史上最嚴重的，事故引至顯著的輻射洩漏，影響歐洲廣泛地區。我們曾經在2006年6月、9月和12月分三期連載了「切爾諾貝爾核事故二十周年」一文，分別討論事故發生、 事故後果，以及輻射污染及事故啟示。現在，我們總結「切爾諾貝爾論壇」的主要發現和建議。「切爾諾貝爾論壇」是什麼？國際原子能機構 (IAEA) 在2003年2月建議成立「切爾諾貝爾論壇」，目的是評價切爾諾貝爾核事故對環境和健康的影響，包括對環境及健康的長期效應，並向政府建議將來的行動，例如補救環境和特別保健的措施以及研究活動。「切爾諾貝爾論壇」的參加者是誰？參加者包括 IAEA 和 7 個其他聯合國組織，包括糧食及農業組織 (FAO）、聯合國人道事務協調辦公室(UN-OCHA)、聯合國開發計畫署（UNDP）、聯合國環境計畫署（UNEP）、聯合國原子輻射效應科學委員會 (UNSCEAR)、世界衛生組織（WHO）和世界銀行，及來自最受影響的 3 個國家，即白俄羅斯，俄羅斯聯邦、及烏克蘭的官方組織。論壇的主要發現是什麼？論壇發現在事故中受輻射照射的年輕人患上甲狀腺癌症的數目有急劇增加，同時在現場受強烈照射的工人患白血病和癌症的病例亦有增加，不過沒有證據表明輻射誘發軀體疾病(即損傷顯現在受照者身上的生物疾病)。大多數應急工作人員和生活在污染區的民眾所受到的全身輻射劑量，比自然本底水平還要低。 (有關事故對健康影響的詳細情況可參見「事件結果」)。隨著輻射水平日漸降低和人道救緩(如搬遷受影響市民)的後果日漸湧現，受影響地區內嚴重的社會和經濟不景氣所帶來的心理影響變為近年來最值得關注的問題。為什麼社會和經濟不景氣，以及心理影響成為這樣的一個大問題？受切爾諾貝爾事故嚴重影響的農業是當地的主要收入來源，因此引致生活水平下降，失業和貧困人口增多。許多有技術和受過教育的年輕工人遷往其他地區，剩下年齡較大的人，沒有恢復經濟所需要的技術，加上90年代蘇聯解體後帶來經濟蕭條。與此同時，很多搬遷到別處的人因為要重新安頓，在缺乏社區聯繫，以及對輻射恐懼和憂慮下，精神健康受到創傷。事故對動植物造成了什麼影響？在20-30公里範圍的高輻射污染區內，針葉植物、土壤無脊椎動物及哺乳動物的死亡率上升，動植物的繁殖能力受損，幸然並非全是壞消息，在這隔離區外，沒有急性放射效應的報告。隨著輻射水平下降，區內生物的數量正在逐漸恢復，唯是動植物的體細胞和生殖細胞都有輻射導致的基因變化。由於禁止在隔離區內從事工農業活動，該區反而地成了一個獨特的生物多樣化保護區。論壇對政策有什麼建議？論壇注意到各國政府採取及時和足夠的對策應付由事故引起的後果。但現時應該改變工作的方向，支緩受影響的切爾諾貝爾市民，好讓社會與經濟重拾升軌，並幫助他們融入主流社會。

2007年9月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/monitoring-and-assessment/00327-the-chernobyl-forum-major-findings-and-recommendations.html

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宇宙輻射如何被發現？ 香港天文台怎樣測量宇宙射線？

這些帶電粒子能量可能高達一億電子伏特，它們可以干擾細胞的功能，引致疾病，所以對太空人會構成威脅。假若宇宙射線射進太空艙內，也可能會破壞精密的儀器，影響操作。所以每一次的太空任務都需要經過嚴格和認真的規劃。

何謂宇宙輻射？宇宙輻射就是來自外太空的一種具有非常大能量的帶電粒子流。其具體的來源，到現在人類還沒有完全了解，所以在這方面，科學界還有一些爭議。宇宙輻射如何被發現？從百多年前開始，科學家已經有這方面的測量，不過當時雖然測量到大氣當中有些電離現象，但科學家只覺得這些能量是由地球本身放射出來，而非來自外太空。到1912年，一位名為Victor Hess 的德國科學家，他親自攜帶儀器登上升氣球，到達5公里的高空，發現儀器上的電流讀數會隨著氣球上升而增大，所以他認定電流應該是由來自地球以外的一種穿透性極强的射線所產生。後來人們就將這種射線稱為「宇宙射線」。而Victor Hess亦因為發現宇宙射線，在1936年獲得諾貝爾物理學獎。宇宙射線的組成宇宙射線當中大部份是質子：85%是氫原子核，12%是α粒子，以及小量電子及重原子核等。這些射線會以接近光的速度射向四方八面，部份抵達地球。宇宙射線對人類的影響我們要知道，這些帶電粒子能量可能高達一億電子伏特，它們可以干擾細胞的功能，引致疾病，所以對太空人會構成威脅。假若宇宙射線射進太空艙內，也可能會破壞精密的儀器，影響操作。所以每一次的太空任務都需要經過嚴格和認真的規劃。人類如何面對宇宙輻射？我們生活在地面上，並不需要採取任何預防宇宙輻射的措施，原因是地球有以下兩個保護我們免受危害的機制： 1. 地球的磁場 - 當宇宙射線接近地球時，磁場上的磁力線就像太極高手，順勢將帶電粒子引導開，令粒子主要集中在人口稀少的南北兩極。從南北兩極出現的「極光」，可以顯示出地球的磁場，發揮了效應 - 當部份帶電粒子進入地球高層大氣(即電離層)，與那裡的原子、分子或氮和氧的離子相互作用，就會在地球高緯度的上空產生紅色、綠色或藍色的光線。這表明，在地球的磁場作用下，南北兩極宇宙射線强度會較高，而接近赤道側較低。 2. 另一個保護機制就是地球的大氣層 -大氣層除了可以吸收大部份的紅外線和紫外線之外，更會與宇宙射線產生相互作用。這些所謂初級射線裡的高能粒子，就會與大氣中的氧或氮等原子核發生碰撞，並轉化成次級射線粒子。 這些次級粒子有足夠的能量產生下一代的粒子，如此這般不斷下去，一級一級的轉化，就會產生一個龐大的粒子簇(或粒子群) 。這些粒子群深入大氣層時，大部份都會被吸收或由於本身的衰變而無法到達地面；而穿越通過大氣層的粒子，接近地面時，能量就進一步減少。所以說大氣層就像一個緩衝區，阻擋了一些高能粒子，當射線到達地球表面時，其潛在的有害影響已大大減少。香港天文台怎樣測量宇宙射線？要在地面測量宇宙射線，最重要的就是盡量減低受到陸地上其他輻射源的影響。所以，為了確保數據精確，在測量時要有幾個要求: 1. 首先要在一個大的淡水湖面來測量，這樣，地殼中放射性物質的電離輻射會被湖水所吸收； 2. 距離岸邊最少1000米，即與山體、泥土及石塊距離較遠；及 3. 水深約6米。 香港天文台在1989年首次測量宇宙射線 (Tsui et al, 1991) 。在香港，比較理想的測量位置是在船灣淡水湖。從2000年開始，天文台每個季度，都會使用水務署的玻璃纖維小船，在湖中心利用高壓電離室(Reuter -Stokes Model RSS-131可攜式環境輻射監測系統)測量因宇宙輻射而引致的伽馬劑量率。測量時間每次約為一小時。由於儀器及來自船身機件等物料的成份，以至人類體內的鉀-40都會放射出輻射，因此為了得到更精確的數據，在測量宇宙射線時，我們還會將這些輕微的輻射影響一并減除。該調整數值約為-0.0036每小時微戈。下圖為2000年至2009年天文台所錄得的宇宙輻射强度時間序列。在這期間內，錄得的平均伽馬劑量率介乎0.029 至 0.038 每小時微戈，而總平均值為 0.033每小時微戈。

2010年9月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/monitoring-and-assessment/00317-how-was-cosmic-radiation-discovered-and-how-does-the-hong-kong-observatory-measure-cosmic-rays.html

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淺談伽馬輻射偵測器的運作原理

本文簡述伽馬輻射的偵測原理，包括充氣探測器(如蓋革彌勒(GM)計數器)及伽馬譜法儀的運作。

由不穩定原子核衰變釋放出來的電離輻射，一般包括高速粒子(如阿爾法α粒子、貝他β粒子和中子)及高能量電磁波(如伽馬γ射線)。當中的γ射線不像α或β粒子般擁有質量及電荷，我們應如何偵測γ射線呢？γ射線和日常的可見光其實也是電磁波。根據量子物理的波粒二象性原理，電磁波可以能量包的方式(光子)與其他物質進行交互作用。由於γ射線能量高，因此當γ射線的光子與物質原子碰撞時，可以產生帶負電荷的自由電子及帶正電荷的離子。這就是γ射線的電離特性，也為偵測γ射線提供了依據。γ射線偵測器可劃分為兩大類，分別是充氣探測器和譜法儀。充氣探測器常用於手攜式輻射巡測裝置，所用的蓋革彌勒(GM) 計數器結構主要有兩種類型(圖一及圖二)。圖一的GM管被鋁紙包住但末端有一雲母(mica)窗口，讓低穿透力的α或β粒子進入管內。若只想偵測γ射線，則可用鋁紙封住窗口。圖二的GM管是一條密封的玻璃管，可探測γ射線及高能量β粒子，而α粒子和低能量β粒子則未能進入管內。GM計數器一般包含一個充滿空氣或惰性氣體 (如氬氣、氦氣或氖氣)的圓管，中心有一陽極(帶正電荷)，金屬或玻璃管壁為陰極(帶負電荷)，兩極之間有數百伏特的高電壓差。當輻射進入GM管內，管內的氣體份子會被電離而產生自由電子和正離子。在管內的高電壓使自由電子和正離子分別向陽極和陰極加速的過程中，高速電子與氣體份子碰撞產生更多的紫外光光子和自由電子，並形成雪崩式的放電。最後，大量的自由電子和正離子分別抵達陽極和陰極，形成可被量度的電脈衝。經校準後，電脈衝可被轉化為放射計數率或劑量率。儘管充氣探測器可量度放射計數率或劑量率，但要準確量度γ光子的能量大小則需要使用γ譜法儀。γ譜法儀一般以閃爍體探測器或半導體探測器分別轉換γ射線為可見光或電子訊號，再加上多頻道的分析儀，就能得出不同能量光子數量分佈的γ光譜 (如圖三)。γ光譜猶如核素的「手指紋」，有助我們辨識放射源中的不同核素。

2021年7月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/monitoring-and-assessment/00565-How-Do-Gamma-Radiation-Detectors-Work.html

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放射性物質的監測

收集到的環境及食物樣本會先經過檢驗、記錄和化學處理，然後於京士柏的輻射實驗室進行分析，利用各種儀器來測量放射性核素的放射性濃度。一般核電站運作時核裂變過程會產生一些非天然的放射性物質，由於香港鄰近大亞灣核電站，故此有需要選定監測一些典形的裂變產物

天文台的環境輻射監測計劃除了實時量度香港的環境輻射水平外，亦會對食物、土壤、塵埃和水等樣本作定期檢查。為了監測香港環境中人為放射性物質的長期變化，環境輻射監測計劃的一個重要部份是測量樣本內阿爾法、貝他及伽馬放射性核素的放射性濃度。收集到的環境及食物樣本會先經過檢驗、記錄和化學處理，然後於京士柏的輻射實驗室進行分析，利用各種儀器來測量放射性核素的放射性濃度。一般核電站運作時核裂變過程會產生一些非天然的放射性物質，由於香港鄰近大亞灣核電站，故此有需要選定監測一些典形的裂變產物，包括阿爾法放射核素鈈-239，貝他放射核素氚、鍶-90，以及伽馬放射核素鈷-60、碘-131和銫-137等。表1 列出測量的核素類別及其相關的樣本種類。

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/monitoring-and-assessment/00320-monitoring-of-radioactive-substances.html

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大氣擴散模型 - 評估大氣環境事件的實用工具

這套事故後果評估系統的大氣擴散模型可以應用於近或遠距離的模擬，評估其他公眾關注的懸浮粒子在大氣中的擴散情況，例如沙塵，火山灰，山火引起的烟霧等等。

為了應對潛在的核事故，天文台建立了一套事故後果評估系統（Accident Consequence Assessment System），用以模擬放射性物質釋放到大氣中的運動和擴散，並評估核事故對香港環境的影響。這套事故後果評估系統的大氣擴散模型可以應用於近或遠距離的模擬，評估其他公眾關注的懸浮粒子在大氣中的擴散情況，例如沙塵，火山灰，山火引起的烟霧等等，讓我們可以根據觀測數據和電腦預測模型來估算大氣中不同懸浮粒子的擴散和沉積情況。對於近距離大氣擴散模擬，天文台主要用於評估放射性物質的擴散，採用一種名為 Risø Mesoscale PUFF (RIMPUFF)的大氣擴散模型。RIMPUFF是氣象學中一種常用的拉格朗日中尺度大氣擴散模型，用以計算空氣中放射性物質的濃度及帶來的輻射劑量。圖一是RIMPUFF模擬輻射煙羽擴散的示例。對於遠距離大氣擴散模擬，天文台採用了FLEXible PARTicle （FLEXPART）大氣擴散模型。這是一種粒子擴散模型，可以模擬遠距離大氣擴散。圖二是 FLEXPART模擬大氣粒子擴散的示例。大氣擴散模型也可以應用於不同的大氣環境事件，前提是相關的懸浮粒子可以被風運輸。擴散模型可以根據懸浮粒子的源項和特定性質（例如轉化及分解）進行模擬，用以評估懸浮粒子在大氣中不同時間和位置的擴散情況。以下是將大氣擴散模型應用於大氣環境評估的一個例子。圖三（a）顯示了使用FLEXPART模擬2023年4月初在中國北部的沙塵暴擴散情況。圖三（b）顯示了當時日本氣象廳的向日葵衛星所觀測到的大氣沙塵位置，在中國東部和黃海附近，有部分大氣沙塵被高雲所遮蔽。模擬結果與衛星圖像所顯示的實際情況相似。簡而言之，大氣擴散模型是評估各種大氣環境事件中受影響區域的實用工具。

2023年7月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/monitoring-and-assessment/00700-Useful-Tool-Assessing-Atmospheric-Environmental-Events.html

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輻射測量比對

輻射測量的結果存在不確定度。天文台會參與國際及國家機構舉辦的測量比對及能力測試，以確保環境輻射監測結果的可靠性。

輻射測量的結果往往會受到多方面因素影響而存在不確定度。進行輻射測量的機構怎樣可確保測量結果是可靠呢？為確保環境輻射監測結果的可靠性，香港天文台除了進行定期儀器校準和內部品質保證程序外，亦會參加輻射測量比對及能力測試。自1989年開始，天文台一直參與國際及國家機構舉辦的測量比對及能力測試。至今，天文台參加了國際原子能機構（IAEA）、世界衞生組織（WHO）、英國國家物理實驗室（NPL）、中國輻射防護研究院、中國原子能科學研究院、上海市輻射環境監督站及香港的政府化驗所各自組織的比對或能力測試。實驗室能力測試在2022年7月，天文台參加了由 IAEA 安排的實驗室能力測試，測量水樣本的放射性核素活度，包括鈷-60、銫-134、銫-137、氚及鍶-90的活度。由於各種放射性核素的特性都各有不同，天文台需要使用多種儀器進行檢測。天文台首先以伽馬譜法系統的高純度鍺探測器（圖一）量度樣本的伽馬射綫能譜，透過分析能譜特徵，辨別出樣本內的伽馬放射性核素，包括鈷-60、銫-134和銫-137，以及它們各自的活度。完成伽馬譜法分析後，樣本便要經過化學處理，分別提取當中的放射性核素氚及鍶-90。氚是低能量貝他放射體，需要使用液體閃爍計數器（圖二）來測量。而低本底阿爾法-貝他粒子計數系統（圖三）則用來量度純貝他放射性核素鍶-90 的活度。放射性核素的衰變是一個隨機過程，在測量樣本的輻射水平時，必然存在某程度的不確定度。按照IAEA要求，需要評核參加機構測量結果的準確度(accuracy)及精確度(precision)。就是次實驗室能力測試，我們利用其中一個水樣本內含銫-137的測量項目來說明。若相對偏差不大於IAEA 所提供之最大相對偏差，測量結果之準確度便視為「可接受」。在這測量項目，相對偏差 = （天文台測量結果 – IAEA所提供之目標值） / IAEA所提供之目標值 x 100% = 0%，而IAEA所提供之最大相對偏差為20%。若測量之組合標準不確定度P ≤ IAEA所提供之最大相對偏差及相對偏差 ≤ k*P，測量結果之精確度便視為「可接受」。k為覆蓋因子，99%置信水平時k為2.58。當中測量的組合標準不確定度可以由IAEA及天文台的測量不確定度求得： 在這測量項目，組合標準不確定度P 為 7.23%，符合IAEA 對於精確度的要求。因此天文台的測量結果順利通過準確度及精確度評核，而天文台的測量結果與IAEA所提供之目標值沒有任何差異，天文台在這測量項目的二百多個參與單位當中名列首位。根據IAEA公布的評估報告，天文台全部的測量結果均在可接受範圍之內，這顯示天文台的輻射實驗室測量能力符合國際標準。戶外環境伽馬輻射劑量率測量比對除了實驗室測量比對，天文台亦在2023年4月參與了中國原子能科學研究院安排於九龍京士柏氣象站舉行的戶外環境伽馬輻射劑量率測量比對。其他參與單位包括內地的科研和政府機構。由於岩石及土壤含有不同的自然放射性物質，輻射水平會有自然差異。為了保證不同輻射測量儀器在同樣的測量方法和環境下也能保持可比性，比對方法是會預先選取數個測量點，當中包括草地、水泥地面及瀝青路面等不同環境。各參與機構需要在每個測量點輪流使用各自的儀器測量環境伽馬輻射劑量率，以比對儀器在不同環境下的表現（圖四及圖五）。在這次戶外測量，比對方法是在每個測量點，先計算所有參與單位的測量結果的中位數（M）和標準化四分位距﹙NIQR﹚，然後利用以下公式計算每個參與單位的Z 比分數︰ 式中 X 是某參與單位的測量結果。Z 比分數的絕對值小於2代表對比結果與其他機構的測量結果吻合，Z 比分數的絕對值處於2至3之間代表對比結果與其他機構的測量結果有偏離，而Z 比分數的絕對值大於3則代表對比結果與其他機構的測量結果是離群值。是次比對所有參與機構的Z 比分數的絕對值都小於2，表示各機構的測量結果是吻合的。此外，各參與機構的專家亦在比對活動過程中作技術交流，分享輻射測量的工作心得。天文台參與的輻射測量比對及實驗室能力測試結果，會在每年的「香港環境輻射監測摘要」公布。

2023年7月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/monitoring-and-assessment/00701-Inter-comparison-of-Radiation-Measurements.html

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輻射污染監測系統

污染監測系統的硬件包括碘化鈉探頭、鉛屏(隔除背景輻射)，多通道分析儀等。它同時配備軟件進行伽瑪射線頻譜分析，可迅速檢測水及食物中的人工放射性核素含量，主要針對銫-134、銫-137和碘-131。如果含量超過預設水平，樣本便需要在實驗室作進一步分析。

天文台定期進行各項取樣和測量工作，監測環境有否受到輻射污染，部分量度工作是透過輻射污染監測系統進行。污染監測系統的硬件包括碘化鈉探頭、鉛屏(隔除背景輻射)，多通道分析儀等。它同時配備軟件進行伽瑪射線頻譜分析，可迅速檢測水及食物中的人工放射性核素含量，主要針對銫-134、銫-137和碘-131。如果含量超過預設水平，樣本便需要在實驗室作進一步分析。污染監測系統每年都需要進行調校，確保量度結果的精確度。系統會對刻度源進行量度，而分析軟件則根據輸入的數據及量度結果，更新探頭的效率曲線。

2012年3月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/monitoring-and-assessment/00318-radiation-contamination-monitoring-system.html

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核事故後果評估

若當只有微量的放射性物質短暫洩漏時，一般可以依據事發時的天氣狀況來作出迅速的輻射後果評估。但如有持續的放射性物質洩漏，便需要準確的天氣預報才能較有效評估放射性物質所影響的範圍及嚴重性。

天文台其中一項主要任務是核事故後果評估。大家有沒有想過為什麼這項重要的工作要由天文台負責？在回答這個問題前，我們先想想萬一發生核事故時，有什麼因素會影響環境輻射劑量的評估。首先，有關輻射洩漏的資料，例如洩漏位置和高度、放射性物質的種類、排放量及持續時間等都必然是重要的因素。除此之外，我們亦需要風向、風速、大氣穩定度和降雨情況等天氣資料，來評估放射性物質的擴散情況。若當只有微量的放射性物質短暫洩漏時，一般可以依據事發時的天氣狀況來作出迅速的輻射後果評估。但如有持續的放射性物質洩漏，便需要準確的天氣預報才能較有效評估放射性物質所影響的範圍及嚴重性。舉個假設的例子，圖一顯示某天上午八時的風向和風速，當時香港及其附近地區主要吹輕微至和緩東北風。而數值天氣模式預測日間會漸轉吹偏東風，且風力會稍為增強（圖二）。假設大亞灣核電站於上午八時開始有持續數小時的放射性物質洩漏，大氣擴散模式顯示在最初數小時放射性物質會向西南擴散，並影響香港東部和南部地區。隨著風向轉自從東面吹來，在下午較後時間放射性物質便會開始向西擴散，受影響的範圍亦延伸至香港西南部地區（圖三）。由此可見，專業氣象知識是進行輻射後果評估的其中一個關鍵。我們日後會繼續介紹風向、風速、大氣穩定度和降雨對核事故後果評估的影響，大家多多留意。

2018年8月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/monitoring-and-assessment/00511-nuclear-accident-consequence-assessment.html

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輻射對人體的影響

一般來說，輻射照射對人體所做成的效應﹙全都是對健康有害的﹚，通常分為「確定性效應」和「隨機性效應」兩大類。

一般來說，輻射照射對人體所做成的效應﹙全都是對健康有害的﹚，通常分為「確定性效應」和「隨機性效應」兩大類。確定性效應通過大量的動物實驗和其它實驗研究，再加上理論探討，科學家發現當劑量增加到一定水平﹙即「劑量閾值」﹚後，一些有害的效應就一定出現，在劑量愈大時，對人的損害愈嚴重。但當劑量低於「劑量閾值」時，這類效應就察覺不到。這類效應稱為「確定性效應」。例子有白內障和皮膚損傷等。國際輻射防護委員會﹙ICRP﹚認為，只要把輻射工作者的眼晶體所受的劑量限制在每年150毫希以下，他們的一生﹙假設工作五十年﹚都不會出現因輻射誘發的白內障。確定性效應有如你用拳打某人的頭，當你輕輕打他時，他基本沒有影響。如你稍為加大力度，對他仍沒影響。但如你繼續加大力量到某個程度時，他就會感覺到痛楚。如你仍繼續加大力量，他可能會受傷。當你用的力度超過某個程度時，痛楚和受傷是一定會出現。隨機性效應實驗研究亦顯示，在一定的照射條件下，某些對人體的效應，有可能出現，也可能不出現，這種效應稱為隨機性效應，它發生的機率與劑量有關，但不存在劑量閾值。即使人體吸收的輻射劑量十分少，隨機性效應仍有些微機會出現。而隨機性效應的嚴重程度是不受吸收劑量的大小影響。輻射引致的癌病是一個例子。國際輻射防護委員會﹙ICRP﹚認為，每1毫希的輻射劑量會令人患致命癌症的機會增加5/100,000。隨機性效應有如買六合彩。當你投注時，無人能保證你一定中獎，你有可能中，也可能不中。如你加大注碼，你中獎的機會就增加，但仍不能保證你一定中獎。相反，你減少注碼時，不表示你不會中獎，祇是中獎的機會不大。

2010年9月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/radiological-effects/00333-effect-of-radiation-on-human-beings.html

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醫療輻射

人類接受醫療輻射的風險也會相應增加。有見及此，國際原子能機構及世界衞生組織在2013年發表了一份聯合聲明 - 「波恩行動倡議」

我們日常接觸到的輻射主要來自天然本底輻射以及人工輻射[1,2]。 天然本底輻射的來源主要包括宇宙射線、地表輻射以及從空氣和食物中攝入天然的放射性核素（例如：空氣中的氡氣）。根據聯合國原子輻射效應科學委員會(UNSCEAR)的報告[3,4]，人類平均接收的總輻射劑量接近百分之八十是來自天然本底輻射。至於人工輻射，醫療輻射是最大的人工輻射來源。醫療輻射劑量佔人類平均接收的總輻射劑量由二零零零年約百分之十四上升至二零零八年的百分之二十左右(圖一) [3,4]，期間其他人工輻射來源的比重少於百分之一。由於醫療輻射技術持續發展和被廣泛應用，醫療輻射佔人類平均接收的總輻射劑量的比例將可能會繼續上升。輻射在醫療診斷和治療廣泛被應用相信會整體上改善診斷及治理人類的疾病 [3]。然而，人類接受醫療輻射的風險也會相應增加。有見及此，國際原子能機構及世界衞生組織在2013年發表了一份聯合聲明 - 「波恩行動倡議」 [5]，目的在: - 整體上加強對病人及醫護人員的輻射防護; - 於醫療上安全及合適地應用電離輻射，為所有病人帶來最高效益和承受盡可能最低的風險; - 促進輻射防護全面納入衞生保健系統內; - 幫助改進病人及公眾對醫療輻射的效益與風險的認識;並 - 提高與放射性相關的醫療程序的安全和質素。

2015年4月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/radiological-effects/00455-medical-radiation.html

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幾種常見電離輻射對人體所產生的相對危害性

這篇文章是比較α粒子、β粒子和γ射線這三種不同種類的電離輻射對人體所產生的危害。

這篇文章是比較α粒子、β粒子和γ射線這三種不同種類的電離輻射對人體所產生的危害，如果你想知道多一些有關電離輻射的背景資料，請參考天文台以下網頁:  https://www.hko.gov.hk/tc/radiation/monitoring/ionizing.htmlα粒子所產生的相對危害性α粒子具有較大的質量，較多的電荷，可是它在物質中具有較小的穿透力。縱使能量最大的α粒子在空氣中的穿透範圍可達到幾厘米，它仍然無法穿透人體皮膚角質 層。因此，由α粒子而引起的外照射1對人體所產生的傷害相對地也不是那麼嚴重。然而，一旦α粒子進入人體，它本身所帶有的能量只會積存在一段較短的範圍內，而這一特點就變得至關重要。在此情況下，由於α粒子被人體器官組織包圍，致該 α粒子所引致的內照射2全局限於器官周圍的組織。如果α粒子沉積在某一器官，幾乎所有由這α粒子所釋放出 的能量會被該器官所吸收，而不會被分散到周圍更大 的範圍，所以會對該器官的細胞構成大幅度的傷害。β粒子所產生的相對危害性相比之下，β粒子在空氣中的穿透射程較α粒子大。那些具有較高能量的β粒子能夠穿透外層皮膚並滲透至表面皮膚組織以下幾毫米深。因此，相對於α粒子，β粒 子對人體做成的外照射所引起的傷害較大。但是，β粒子所帶來的外照射主要是局限於皮膚表面和表層皮膚組織，其引致的外照射危害也不是那麼嚴重。β粒子固然也會引致內照射的危害，但比起α粒子所帶來的損害較小。這是由於β粒子的穿透力較α粒子大，相對於α粒子，由β粒子所釋放的能量是被較大體積的 器官組織所吸收，所以由β粒子引致的器官損傷也因而相對地較小。γ射線所產生的相對危害性γ射線的穿透力強，在空氣和物質中具有相對較大的穿透範圍。即使γ源位於很遠位置，由它產生的γ射線仍會對人體造成外照射的危害。當人體暴露於γ射線，所 有器官和組織很可能都受到照射。因此，α粒子、β粒子和γ射線相比之下，由γ射線所引致的外照射危害最嚴重。由於具有高穿透力，γ射線甚至可穿透人體。因此，就內照射而言，由γ射線所釋放並被人體器官某一細小組織所吸收的能量相對地較低，因而對該器官引起的傷害 也較小。所以，由γ射線所引致的內照射危害，不及α粒子和β粒子所引起的嚴重。外照射與內照射由於外照射的輻射源在體外，遠離輻射源正是將外照射的傷害減至最低之最佳方法。此外，縮短暴露於輻射的時間和加設屏蔽等都是一些有效的防護措施，以減少外 照射所產生的傷害。內照射的輻射源在體內，而放射性物質可透過吸入，食入或通過皮膚上的傷口進入人體。放射性物質一旦進入人體，由內照射所引起的危害只能通過放射性物質的自 然衰變或人體自然排泄而逐步減少。對於那些半衰期長或自然排泄份量很小的放射性物質而言，它們會留在人體內較長時間。加上一些放射性核素對某些人體組織或 器官較為親和，並選擇性地沉積在這些組織或器官中，它帶來的內照射傷害便更大。例如，碘﹙放射出β粒子及γ射線﹚及鍶﹙放射出β粒子﹚分別傾向於沉積在甲 狀腺和骨中，而鈈﹙放射出α粒子﹚主要累積在骨及肝臟裡。註： [1] 輻射源在人體外形成的照射，稱為外照射。 [2] 內照射是輻射源進入人體內形成的照射，例如可透過吸入或食入等途徑。

2010年9月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/radiological-effects/00332-relative-vulnerability-to-human-body-of-some-common-ionizing-radiation.html

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輻射有解藥！？

本文以深入淺出的方法，讓大家理解放射性碘對健康的影響，並破解「食鹽可以抗輻射」這不實謠言。

2011年日本大地震，伴隨的海嘯導致福島核電站發生事故。當時香港謠言滿天，甚至聲稱「食鹽可以抗輻射」。其實，這些謠言從何而來？正確做法又是甚麼？讓我們一一拆解這些謎團。鹽︰「回想2011年日本發生大地震後，網上流傳福島核電站洩漏出來的放射性物質可能會隨風擴散到香港，因而引起全城「盲搶鹽」。其實是甚麼因素令人聯想到食鹽可以抗輻射，甚至連我最後樽鹽都搶走埋？」放射性碘︰「可能是擔心放射性碘從核電站洩漏出來，又聽過碘片在核事故的應用，就誤以為所有含碘的食物都是輻射解藥吧！」鹽︰「其實發生核事故時，為甚麼要關注放射性碘？食碘片的原理又是甚麼呢？」放射性碘︰「放射性碘（碘-131）是鈾經過核裂變過程後生成的其中一種主要產物。萬一核電站發生事故，又有放射性物質洩漏，放射性碘就會釋放到大氣當中並視乎當時的風向、風速、大氣穩定度和降雨情況等氣象因素擴散。放射性碘對人的影響可分為外輻照和內輻照。外輻照是指放射性碘沉積在皮膚或衣服上，這些放射性碘只要利用清水和肥皂清洗、或以紙巾拭抹清除。內輻照是指若放射性碘進入體內（包括吸入或進食），就會被甲狀腺吸收積聚，因而增加患上甲狀腺癌的風險。如果在輻照前或輻照後數小時內服用甲狀腺封閉劑，便可封閉甲狀腺，減少放射性碘積聚在甲狀腺內。」碘片︰「穩定性碘是甲狀腺封閉劑的一種，一般以碘化鉀（KI）製成。由於碘化鉀是扁平的白色圓形藥片，因此亦俗稱「碘片」。若在適當時間內服用碘片，穩定性碘便會飽和甲狀腺，令外來的放射性碘無法積聚在甲狀腺，只能排出體外。」鹽︰「說到這裡，我大概明白謠言從何而來了。可能大家以為食鹽含「碘」，因而傳出「食鹽可以抗輻射」的謠言。其實，本港出售的食鹽大部分都不含「碘」，即使是含碘的食鹽，其碘含量亦很少，基本上每日要進食數公斤含碘食鹽，才能有相當於一粒碘片的劑量。然而，服用過量食鹽會影響健康，尤其是患有高血壓、心臟病或腎病的人士。」碘片︰「大家亦要知道，碘片只是甲狀腺封閉劑，並不是「輻射解藥」。它不會為放射性碘以外的其他放射性物質提供保護，亦不能抵禦外輻照。再者，該藥物亦須於發生輻照前或後短期內服用以達最高效用。還有，服用額外的劑量不但不會加強保障，反而會增加副作用的風險。有個別健康問題的人士亦不應服用封閉劑。所以，碘片不應隨便服用，只有在政府的建議下才可服用。」放射性碘︰「總括而言，萬一核電站發生事故，大家切勿驚慌，應保持冷靜。短時間洩漏放射性物質引致的輻射煙羽可能因應風勢及其他天氣狀況，迅速經過有關地區。在這情況下，進入屏蔽所（即留在房屋或建築物內並關上門窗及關閉向外的通風口）是最佳的防護方法。同時，大家應留意電視台和電台廣播，或瀏覽大亞灣應變計劃的網站，以查閱緊急事故的資訊。」

2022年7月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/radiation-protection/00677-Is-there-an-antidote-to-radiation.html

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輻射測量室的安全檢測

在各有關管理工作之中，監管測量室的輻射安全是重要的一環，本文介紹現時在測量室用作檢測工作人員身體和室內環境輻射水平的儀器。

天文台輻射測量室今年獲得國際標準化組織ISO 9001:2008 輻射測量服務的認證，標誌著測量室推行的優質管理已達到國際水平。在各有關管理工作之中，監管測量室的輻射安全是重要的一環，本文介紹現時在測量室用作檢測工作人員身體和室內環境輻射水平的儀器。入口輻射監測器由於測量室是用作量度香港環境樣本中放射性核素的輻射水平，而樣本的輻射水平一般很低，因此必須保持測量室在一個很低及穩定的本底輻射水平，以確保測量的準確性。在一些特殊情況下，工作人員有機會接觸放射性物質而被其污染，然後再將這些物質帶進測量室。為了快速檢測工作人員有否受放射性物質污染，測量室的入口處安裝了一個監測器，利用在其框架上多個閃爍探測器來檢測工作人員的身體，包含頭、肩、手和腳等不同部位的輻射水平。工作人員在進入或離開測量室前，需按指示站在入口監測儀的踏板上停留十數秒，讓監測器自動掃描身體各部位所釋放出來的伽瑪射線，一旦輻射水平超過預設的警限線，監測儀會亮起紅燈和發出警號，並在螢幕上顯示哪個身體位置的輻射超出水平。此時工作人員不應該進入測量室，以免污染地方，並應盡快替自己除污。假如工作人員在離開測量室時，監測器響起警報，表示人員在測量室工作時受到輻射污染，應該盡快為測量室及工作人員除污。工作區域監測器除了監測進出測量室的人員之輻射水平，監管輻射測量室內的環境亦相當重要。測量室內放置了一個工作區域監測器，利用蓋革管來探測輻射，當輻射通過蓋革管內的氣體時，會引致電離並產生電流脈衝，脈衝次數會被電子儀器記錄下來，轉化為輻射強度讀數，顯示在監測器上。當工作區域的輻射水平超越預設警限線時，監測器會發出聲音警示。因應測量室工作情況，監測器可以配上各類型號蓋革管，探測不同種類如阿爾法、貝他或伽瑪輻射。手提式污染巡測儀每一次在測量室處理完放射性物質，例如使用放射性刻度源來調校儀器，或者量度高放射性活度的樣本，放射性物質都有可能污染工作台、工具、地面或工作人員身體。這些污染物可能像普通的灰塵，蓋在物件表面，或者經過化學或物理反應，依附在物件上。因此，每當使用完放射性物質後，應該執行污染檢測，測量個人及測量室設施有否受到污染，如果有的話必須盡快清除，以免污染物損害工作人員健康和影響量度結果。天文台選用手提式污染巡測儀檢測個人及測量室設施例如工作台、地板、電話等的表面污染。巡測儀利用正比計數管來探測輻射，工作原理與蓋革管相似，但使用不同的氣體和較低的工作電壓。管內的氣體會被輻射引致電離，並産生電流脈衝，正比計數管除了按脈衝數量計算輻射的強度，還可以根據選用的氣體特性，區分輻射的類型。天文台現時使用含有丁烷氣體的阿爾法和貝他粒子計數管來檢測表面污染。

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/radiation-protection/00339-safety-inspection-of-radiation-laboratory.html

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無線網絡通訊產品有多安全？

無線網絡通訊產品，例如流動電話和無線上網設備，都是利用電磁波作為傳送媒介，所以它們在操作時會放出電磁輻射。一般電磁輻射可分為電離輻射和非電離輻射，而無線網絡通訊產品所放出的電磁輻射是屬於非電離輻射。

隨著科技發展及使用無線網絡傳遞資訊的需求不斷增加，越來越多通訊產品依賴電磁波傳送數據。當我們享受這些產品帶來的方便時，我們亦要面對使用它們的安全問題。無線網絡通訊產品會帶來甚麼輻射？無線網絡通訊產品，例如流動電話和無線上網設備，都是利用電磁波作為傳送媒介，所以它們在操作時會放出電磁輻射。一般電磁輻射可分為電離輻射和非電離輻射，而無線網絡通訊產品所放出的電磁輻射是屬於非電離輻射。甚麼是非電離輻射和電離輻射？非電離輻射一般是指低能量的電磁波。常見的例子有紫外線、可見光、紅外線、微波及無線電波等。非電離輻射的低能量祇能夠引起分子振動和產生加熱效應。 電離輻射則與非電離輻射相反，它是帶有高能量的電磁波，例子有X光和伽瑪射線等，它有足夠高的能量與原子產生互相作用，令原子或分子中的電子游離。有關電離輻射更多的資料，可瀏覽教育資源內的「電電離輻射」一欄。非電離輻射有哪些來源？非電離輻射可以根據其來源分為天然和人為兩種。天然的非電離輻射源於自然現象例如閃電和太陽熱輻射等。人為的非電離輻射主要來自日常使用的一些會釋放電磁波的儀器，例子包括電視台發射站、雷達系統、高壓變電站、微波爐、電腦和流動電話等。非電離輻射對健康有什麼潛在的影響？非電離輻射的能量使人體裡的水分子相互磨擦，令體溫增加，可能給體內器官帶來損害。非電離輻射也可能干擾人體本身的弱電磁場，刺激神經和肌肉。我們經常暴露於各式各樣天然和人為的非電離輻射，為此，香港特別行政區通訊事務管理局辦公室 (OFCA) (2012年3月前名為「電訊管理局」)現時有一套業務守則，以減低工作人員和公眾人士受非電離輻射照射的危險，這守則是參考國際非電離輻射防護委員會 (ICNIRP) 而訂立的。有關無線電基站及手提流動通訊器材的輻射安全, 請參看通訊事務管理局辦公室網頁。使用流動電話是安全的嗎？當人們使用流動電話時，電話會向發射站傳送無線電波。一般來說，流動電話在待機時的輻射強度較小，在通話時會加大一些，並且在電話剛接通時達到最高。因為流動電話輸出的功率低，所以祇會產生微弱的輻射。很多研究指出，沒有證據可以證明流動電話在正常使用情況下對健康有害。Wi-Fi網絡的輻射水平有多少？Wi-Fi，即 Wireless Fidelity 的縮寫，是一個無線網絡通訊的標準，用來支援短範圍(一般大約100米)內的互聯網服務。雖然Wi-Fi設施會釋放非電離輻射，但有研究結果顯示，其輻射強度祇及一般流動電話不足百分之一，對人體組織的影響很低，可謂微不足道。現時全港有很多私營消遣場所為顧客提供Wi-Fi設施，讓他們可以使用電子手帳和手提電腦無線上網。無線射頻識別 (RFID) 系統對我們的健康有影響嗎？無線射頻識別技術，又稱作RFID或電子標籤，是一種非接觸式自動識別技術。一個RFID系統具備無線電收發機及天線，能夠向標籤發出無線電訊號，並收回來自標籤的訊息，再將訊息轉送到數據處理器。這種技術可應用於跟蹤貨物、統計商品銷售資料與防止店舖盜竊等。由於RFID的應用多元化，它在香港受歡迎程度逐漸增加，例如香港機場管理局使用RFID系統來標籤及追蹤旅客的行李，而多間本地公共運輸系統和零售商的電子收費系統都採用智能卡。根據研究，RFID系統發出的輻射強度遠遠低於國際非電離輻射防護委員會指引的參考水平，有可能帶出的健康影響也是很少。

https://www.hko.gov.hk/tc/education/radiation/radiation-protection/00340-wireless-networking-communication-products-how-safe-are-they.html

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潮汐小常識

海面水位受潮汐現象影響，通常每日都會有兩次漲潮和兩次退潮。潮汐變化主要受月球和太陽的引力影響。每月的新月(朔)或滿月(望)前後，地球、月球和太陽三者連成一線，水位會升得特別高和降得特別低，我們稱之為大潮。

乘搭渡海小輪時，你會選擇坐上層或是下層呢？我較喜歡坐下層，因為下層較接近海面，可以讓我感受一下清涼的海風。小輪泊岸的時候，不少乘客會走到船的中間位置，準備當跳板放下就立即走上岸。但是，大家有沒有見過船的下層跳板因水位過低而未能連接碼頭的下層出口呢？這時候乘客又怎樣上岸呢？答案是利用小輪上層跳板連接碼頭的下層出口讓乘客上岸。如果你在今年(二零零四年)七月四日黃昏乘坐渡海小輪，你可能會經歷到上述的奇景。海面水位受潮汐現象影響，通常每日都會有兩次漲潮和兩次退潮。潮汐變化主要受月球和太陽的引力影響。每月的新月(朔)或滿月(望)前後，地球、月球和太陽三者連成一線，水位會升得特別高和降得特別低，我們稱之為大潮。上弦月或下弦月的時候，地球、月球和太陽三者成一直角，水位升降變化最小，我們稱之為小潮。此外，由於月球運行及地球公轉的軌道呈橢圓形，及地球自轉軸傾斜的影響，令月球和太陽的引力出現變化。如果條件配合，可以出現較大的大潮，如七日四日的海面水位甚低的情況。其實除了月球和太陽的引力外，大氣壓力和風等氣象因素對海面水位都有影響。通常大氣壓力每減少一百帕斯卡，海平面便會上升約一釐米，向岸風亦會把海水往岸邊推高而令水位上升。遇到颱風時，由於颱風中心附近的氣壓極低而風力極大，所引發的海平面異常上升甚為顯著，這現象稱為風暴潮。當風暴潮遇上大潮，會造成嚴重的水浸。歷史上，一九三七年的一個颱風及一九六二年颱風溫黛所引發的風暴潮曾經為新界廣泛地區帶來嚴重水浸。最近一次由風暴潮引起的水浸發生在二零零一年，當時颱風尤特所引發的風暴潮令大嶼山的大澳和新界西北部地區發生水浸。

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/general/00346-know-more-about-tides.html

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再談潮汐

什麼每天有兩次漲潮和兩次退潮？什麼是大潮和小潮？太陽比月球大很多，太陽是否對海洋有更大的引力？為什麼每天的兩個漲潮並非相隔12小時？太陽比月球大很多，太陽是否對海洋有更大的引力？什麼是大潮和小潮？還有其他因數影響潮汐嗎？

月球只有一個，但為什麼每天有兩次漲潮和兩次退潮？我們知道兩件物體的距離愈近，它們之間的引力便愈強。所以月球對海洋的引力，在地球近月球的一面會比遠離的一面大。這會對地球上的水「拉平」，形成兩處水位漲高的情況。面向月球的一面漲幅較大，遠離月球的一面漲幅較小（圖一）。在香港，兩個漲潮的水位相差通常只有約一米。現在讓我們加上地球的轉動。地球完成一次自轉需時一天。地球上每處地方，如香港，均會經過大漲潮和小漲潮各一次。所以每天都有兩次漲潮（在它們之間，當然會有兩次退潮）。從潮汐表可以看到每天的兩個漲潮並非相隔12小時。為什麼呢？那兩處水位高的位置跟隨月球移動，因為基本上它們是由月球引力造成的。當地球剛好在24小時完成自轉時，月球的移動會稍為超前。地球需要額外轉50分鐘才能追上月亮。所以兩次漲潮相隔約12小時25分鐘。你沒有提到太陽。太陽比月球大很多，太陽是否對海洋有更大的引力？太陽比月球巨大二千七百萬倍，但距離也多四百倍。讓我們重溫牛頓的萬有引力定律。引力的增加與質量成正比，但亦會因與距離的平方成反比而減少。計算結果顯示太陽引力對潮汐的影響只及月球的一半。太陽引力加上月球引力，對我們產生大潮和小潮的微妙效應。什麼是大潮和小潮？當太陽、月球和地球三者依此次序連成一線時（新月），由於太陽和月球的引力在同一方向拉，海水會升得特別高。當月球、地球和太陽三者依此次序連成一線時（滿月），情況跟上面是一樣的。以上都出現大潮。當太陽、月球和地球成一直角（弦月），海水的升降相對小很多。這情況便出現小潮。還有其他因數影響潮汐嗎？有。月球圍繞地球的橢圓形運行軌道、地球本身圍繞太陽的橢圓形運行軌道、以及地球軸本身的傾斜。由於以上這些因數及漲潮之間相距超過12小時，你會留意到潮汐表上有些日子潮汐資料少於四項（一般是四項：包括兩漲潮和兩退潮）。

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/general/00345-more-on-tides.html

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生物燃料的發展

對整體社會而言，適當地使用生物燃料能幫助維持燃料供應穩定，減少溫室氣體和污染物排放，改善汽車性能，提高農村經濟的發展，保護生態系統和土壤。

目前除了利用電力發動的運輸工具外，大部分的汽車，飛機和輪船都主要使用化石燃油加工產品(如 汽油，柴油)作為燃料，運行時會產生不同程度的污染。化石燃油並非用之不盡的，加上現代人類活動頻繁，對運輸工具依賴增加，污染問題日趨嚴重。有見及此，各有關能源科研中心亦加緊研究新的潔淨能源，減少依賴化石燃料。生物燃料是較為熱門的研究項目。主要原因是它能夠在經過處理後適用於目前使用化石燃油的汽車身上，乙醇和生物柴油可在混合化石燃油後能於普通汽車或柴油汽車上使用。對整體社會而言，適當地使用生物燃料能幫助維持燃料供應穩定，減少溫室氣體和污染物排放，改善汽車性能，提高農村經濟的發展，保護生態系統和土壤。生產充分的乙醇需要龐大而廣闊的土地，以種植大量玉米，大豆，穀類，蔗類或纖維素植物。類似釀酒，農作物需要經過磨碎、糖化、發酵、蒸餾、脫水和蒸發等工序來產生乙醇，生產過程的副產品可用作牲畜飼料。以目前常規科技，生物燃料的生產成本更比化石燃料高近3倍。歐美等國家紛紛研究更有效方法，改進生產過程。此外，將擁有高纖維素的農作殘留物再用是另一個方向，這需要引入先進技術，有效地將殘留物轉換成纖維素乙醇或其他燃料（如合成柴油，天然氣等等），以達至高成本效益。巴西在生產和應用生物燃料方面相當發達，就汽油以言，乙醇的供應已能達到約三成其國內需求。 （資料來源：國際能源機構）

2010年12月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/general/00344-the-development-of-biofuels.html

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什麼是「地殼均衡說」？

什麼是「地殼均衡說」？異常的重力測量值是什麼？「地殼均衡說」的模式是什麼？沉積和侵蝕的地殼均衡效應是怎樣的？重力是什麼？重力是怎樣測量的？

什麼是「地殼均衡說」？「地殼均衡說」模式在一個世紀多前提出，解釋在地球各地測量重力得到的異常數據﹙重力是什麼？怎樣測量重力？﹚。地殼壓力均衡的概念是密度平衡，即山脈下有較小密度的物質以平衡山脈的質量，而在海洋下則有大量較高密度的物質以平衡較小密度的海水。 從這個觀點考慮，「地殼均衡說」就是建立在「阿基米德原理」的基礎上 — 即物體浸沒在液體中所受到的浮力相等於它所排液體的重量。﹙或物體在液體中減少了的重量，等於所排液體的重量。﹚  異常的重力測量值是什麼？上述經測量所得的奇特重力不同現象通常稱為「重力異常」。簡而言之，它是重力測量值﹙經各種因素作出校正後﹚與理論數值之間的差別。圖1分別顯示在大西洋中部的山脈上，歐洲阿爾卑斯山和澳洲東南方大陸邊緣的重力異常情況。很明顯，在海洋地區的重力異常是大正數﹙即測量值明顯超過理論值﹚，強度隨海洋深度增加，而在魏峨聳立的高原上則變成大負數﹙即測量值明顯小於理論值﹚。「地殼均衡說」的模式是什麼？科學家為「地殼均衡說」提出幾個模式，以解釋上面第一條問題提及的密度平衡。兩個最常提及的型式是︰ -圖2 展示說明兩個模式的示意圖。雖然兩種模式是基於不太實際的假設，但是在描述不同地形地區上的重力觀測卻極其好，這表明世界上大部分地方均服從「地殼均衡說」概念。喜瑪拉雅山是否處於地殼均衡的狀態？不。「地殼均衡說」只能解釋喜瑪拉雅山升高的部分原因。科學家仍在推測此中奧秘。一些科學家提出喜馬拉雅山之經常被推擠至更高的高度，是由於印度板塊﹙參考此處﹚向北移動所致。沈積和侵蝕的地殼均衡效應是怎樣的？在沈積發生的地方，沈澱物的重量可能會引起在下面的地殼下沉。同樣，在侵蝕發生的地方，地殼會向上升。 同樣地，當冰床形成時，地殼可能下沉。相反地，當冰床融化時，地殼會回升，例如波羅的海和加拿大赫德森海灣地區周遭正在發生的地殼升降現象。具體的例子如，斯堪的納維亞半島和蘇格蘭在冰河時期埋藏在冰下超過300米，但冰河期過後，波羅的海北面的地殼迅速上升，地殼現仍以每世紀大約一米（即大約每年一厘米）的速度上升。就好像一塊蹺蹺板一樣，大陸板塊另一邊的波羅的海南部和英格蘭南部由於冰雪負重較少，現正下沉。[不幸地，氣候轉變令情況惡化 --- 因為全球變暖使海洋暖化，海水因受熱膨脹而令海平面上升。此外，冰川融化將更多的水輸往海洋。這兩個因素都會引至海平面上升。] 重力是什麼？物體彼此互相吸引，例如太陽和地球之間的引力，又如地球與地球上物體之間的引力。在地球表面上，有另一種力 — 由地球日夜不停自轉引起的「離心力」。重力是引力﹙我們叫地心吸力﹚和離心力抗衡的結果。許多人都知道地球重力引起的加速度「g」大約是 9.8 m/s2。它隨緯度和高度變化。例如，以上提及的離心力在赤道上最大，並且與地球引力方向相反，大約是引力的1/3%。此外，「g」大約以 3.1 x 10-6/s2 的速率隨高度改變。   另一方面，重力在地球表面上也隨地點改變而有所變化，反映出地殼和地幔裡的質量分佈不均勻。此外，還有微小的短期變化是由於太陽和月球引力改變所產生的。重力是怎樣測量的？由於鐘擺的週期只取決於它的長度和重力，可以利用鐘擺來測量重力。只須量度時間和長度便可﹙即鐘擺的週期和它的有效長度﹚。還有其他一些不常用的方法，例如透過量度自由落體的時間。 以上提到是重力的絕對測量方法。相對重力可以用「比重計」測量，比重計利用螺旋形彈簧懸起一件重物，彈簧長度按重力變化的比例伸縮。由於比重計只測量重力變化，對微細變化更敏感，且操作更簡單和便捷。因此，比重計廣泛使用於測量重力，只須將測量值加諸一個基本站的已知絕對重力上便可。與鐘擺儀器相比，比重計的精確程度大3或4個等級。  現時利用人造衛星上測量重力已屬例行公事。簡而言之，當一個衛星飛越重力異常地點時，它會在軌道上加速/減速。雖然一般重力異常值較小，但衛星反覆多次飛越同一位置時所累積的加速/減速是可以測量得到的。

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/earthquake/00343-what-is-isostasy.html

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地下是否有十八層？

地球有多深？ 地球中心有什麼？地球有一個核心，離地面2,890公里﹙約半路中途﹚開始。核心有兩層，外地核和內地核。

地球有多深？早在西元前240年，一個希臘人名艾拉托色尼，根據兩個不同地方太陽的影子，準確地估算了地球的直徑。現在我們知道地球的直徑大約是12,740公里﹙半徑6,370公里﹚。 我們也知道地球可分成約六層，如圖 1  所顯示那樣。我們又怎樣知道這些呢？即使今天，我們亦只能在地球外殼的最上層，在地面和在礦井或者鑽探地洞直接取樣，未能一窺全貌。這些探洞向下伸延最深大約只有 10 公里。其實，地球的內部情況，我們主要從地震波間接導出。  地球中心有什麼？自從英國物理學家卡文迪什在1799年「為地球秤重」後，我們已經知道地球的平均密度大約是水的5.5倍。然而地球表面上的岩石輕得多，密度低很多，例如花崗岩密度僅是水的2.7倍。因此可以確信，若要平均密度符合觀測值，地球內部某些部分的密度必定很高。 我們現在知道，地球有一個核心，離地面2,890公里﹙約半路中途﹚開始。核心有兩層，外地核和內地核︰  1) 外地核是熔化了的鐵； 而 2) 內地核是固體，有如月球般大小，由鐵和小量鎳組成。﹙給讀者的問題︰外地核為何沒有鎳？內地核為何形成結晶體？﹚ 在外地核，鐵熔漿的對流活動產生一個磁場。這個磁場就是我們所說的地磁，在指南針給我們指示方向。此外，它擋住從太陽來的危險粒子﹙即太陽風﹚，保護我們免受這些輻射。

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/general/00342-how-deep-is-the-earth-and-what-is-at-its-centre.html

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鬼斧神工 - 風、水、地

什麼是風吹砂？風吹砂的成因是什麼？風吹砂是一個由大自然以珊瑚礁岩為材料、水及風為風化工具所造成的一個類似石灰岩沙漠的地方。

墾丁，一個位於台灣南端的地方。因為電影「海角七號」，讓香港人更認識它。大家通常去墾丁的時候都會跑去電影取景的地方 - 恆春。其實，大家也可以從地質、生物及氣象等方面去發掘墾丁這個森林遊樂區。墾丁的其中一個有名的景點為「風吹砂」﹙圖1﹚，它是一個在墾丁森林遊樂區東岸的窪地。風吹砂是一個由大自然以珊瑚礁岩為材料、水及風為風化工具所造成的一個類似石灰岩沙漠的地方。要追溯它的歷史，就要回到數以百萬年前：在約1400萬年前，歐亞大陸板塊與菲律賓板塊互相碰撞。在經過一連串的地殼活動後，於上新世中期，即大約300萬年前，原始的台灣形成。地殼抬升及沉積物的積聚令台灣附近的深海環境演變為淺海，成為一個適合珊瑚生長及珊瑚礁岩形成的地方。在更新世初期，即約100萬年前，台灣急劇抬升，中央山脈、花東縱谷及海岸山脈相繼形成。而墾丁的珊瑚礁岩／石灰岩亦同時抬升，形成「海階」﹙海岸階地或海岸台地﹚。暴露於海平面上的岩石就一直風化，變成細小的砂粒，直到現在。在夏季時，雨水沖刷著外露的岩石，並把砂粒帶往海邊，便形成「砂河」。當砂從海階沿崖邊瀉下，就形成「砂瀑」。與此同時，砂粒也在河的兩旁積聚。到了冬天，強烈的東北季候風把砂從海邊及河岸搬回陸地，吹回崖上。這種由水及風產生的地質作用：風化及搬運，全年無休，把砂子帶來帶去，並持續生產更多砂子。大自然的鬼斧神工讓風吹砂這個奇景可以一直維持下去。近幾年，由於興建公路及防風林，風化減弱，砂的搬運亦被阻截（王，2009）。而防風林的植物更進一步阻止砂的移動，擴大植物的覆蓋領土（王， 2009）。風吹砂的砂量持續減少，景色已大不如前。長此下去，終有一日，風吹砂只能在回憶中尋回。

2010年12月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/general/00341-the-art-of-mother-nature-wind-water-landscape.html

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機場跑道的磁性

在香港國際機場（HKIA），跑道命名亦是使用上述根據磁北定向的做法。 例如，07L 是指當飛機從磁北向大約 70 度的方向飛行時左側的跑道，而 07R 則是指右側的跑道。

機場跑道命名的約定 一般情況下，機場跑道的名稱 (從01至36) 會取自指南針上的讀數，做法是以磁北方向為起點，選取最接近 10 度單位的讀數，並丟棄在最後的個數位。大型機場的跑道會有一些附加指示代號，例如利用 L或R分別代表左或右邊的跑道。 在香港國際機場（HKIA），跑道命名亦是使用上述根據磁北定向的做法。 例如，07L 是指當飛機從磁北向大約 70 度的方向飛行時左側的跑道，而 07R 則是指右側的跑道。 指南針是測量方向最便捷的工具。為了方便應用，航空圖表和儀器都會使用磁方向，而所有跑道也通常用磁北定向來命名。 什麼是地理北極（Geographic North）和磁性北極（Magnetic North）？ 地球的自轉軸指向地理上的南北兩極（又名"真北"和"真南"）。 真北位於北冰洋的中部，而真南則位於南極洲。在一般應用中，它們可以視為靜止不動的。 磁北是指磁性北極。地球的磁極之所以存在，是因為它的磁場。磁場由在地心流動的液體所產生的電流而造成。液體在地球外核（位於地球表面以下約2,800至5,000公里的熔融金屬區域）複雜的流動會導致磁場隨時間緩慢地變化。 通常指南針與地球磁場是對齊的，並指向磁北極。真北與磁北之間的水平角差稱為"磁變化"或"磁偏角"，它會隨時間和地理位置變化。 使用磁北讀數約定帶來的問題 大自然中的磁性異常 磁場會在地球表面緩慢漂移，磁性向也會不斷變化。磁北極每年移動可能多達65公里，並正從加拿大某處穩定地移向俄羅斯方向。在預先規劃飛行路線時，小型飛機的飛行員會在航空導航地圖上使用真北來繪製航線。真北方位會轉換為磁北, 以便使用羅盤進行平面導航。然後，在航線圖上再加上或減去這些局部地區性磁變化來微調。 周邊環境人為的影響 根據英國航空事故調查局（AAIB）一份關於2006年10月31日的案例審查，一架從倫敦城市機場（LCY）出發前往布魯塞爾的航機(Raytheon Hawker 800XP)，機上兩個主飛行顯示器（PFD 1和PFD 2）顯示有很大的方向差異，而PFD 1與備用儀器亦然。即使將緊急程式切換至航姿参考系统 (AHRS)，問題仍然持續，讀數並不可靠。最終，機長要求航空交通管制協助折返倫敦城市機場。 AAIB追溯了LCY 的前身。機場在1987年曾經是一個航運碼頭，同時在倉庫區的周圍也有鐵路運行。碼頭牆壁上還有大型的鑄鐵護欄，用於捆紮船隻。調查發現，修建機場時，鐵軌並沒有完全拆除，碼頭牆上的護欄亦只有外露的部份被拆除。此外，在飛機存放區的地下，還發現了一個用鋼筋網包裹的混凝土樁，這是一些已廢棄了的石油管道。 當AAIB 檢查員在繞過28號跑道的飛機存放區時，手持指南針所顯示的方向偏差可高達 +/- 60 度。調查報告的結論指出，羅盤出現的較大偏差是由幾個鐵磁特徵異常所引起的，主要來自地下的堆梁結構（柱子）、鋼筋包裹的混凝土、以及地下還未拆除的鐵路線。 有見磁北所帶來的上述問題，為何機場的跑道仍然使用磁北命名? 請留意「機場跑道的磁性」下集。

2019年12月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/aviation-and-marine/aviation/00535-magnetism-of-airport-runways.html

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機場跑道的磁性（接續篇）

為什麼機場跑道仍然使用磁性北極（Magnetic North）命名的約定?磁變對香港有什麼影響？

為什麼機場跑道仍然使用磁性北極（Magnetic North）命名的約定？ 上一節，我們討論過使用磁北讀數約定所帶來的問題，亦即"大自然中的磁性異常"和"周邊環境人為的影響"。 這次就讓我們看看它帶來的後果和仍然使用它的原因。 1. 磁變化的後果 更改機場跑道名稱 由於機場跑道名稱是以磁北約定來表示航向，如果磁北變化太大，跑道名稱有可能與當時磁航的方向並不一致。 在極北某些機場並沒有使用磁北約定作為跑道名稱。例如，在加拿大的雷索盧特灣機場（國際民航組織指定代號"YRB"）， 跑道名稱是 17T/35T，他們是使用真北方向讀數約定，而不是磁北讀數約定。該區的磁向變化曾經錄得有多達西移30度以上的記錄。 更新標牌、手冊、文件 假如更改跑道名稱，便需要重塗跑道末端的跑道號碼和更換所有跑道相關的標牌。所有參考手冊和文檔，也需要更新，供飛行員及空中交通管制員清楚地查閱，參考及使用。 地圖讀數 由於磁北極和磁南極不斷移動，地區性的磁變化也因應而有所改變。 地圖上編印的數據偏差也日益增加，因此地圖也需要重印，智能手機上使用的數位地圖，以及軍事和政府機構使用的地圖軟體也必須更新。 要更新數位和編印地圖的相關資料，這就會用上World Magnetic Model （WMM） 的分析 。WMM是由美國和英國的測繪機構共同開發。每當需要用到磁場來作導航參考系統運算時, 它就常會被政府機構和民航組織廣泛地參考和使用，最新版本是WMM 2020。 它會預測在該時段內磁極點將移動多少，以及其他與磁場相關部分的變化。 2. 為什麼仍然使用磁北約定？ 磁偏角在航空飛行中有著重要的作用。大多數簡單的飛機導航儀器仍在通過羅盤裝置而取得磁北的航向資訊，這確保縱使只配備基本羅盤的飛機仍然可以導航。 因此，一種用於航空器的短程無線電導航系統VOR，使用無線電信標傳輸用於導航的信號，廣播其以磁度做量度的"徑向"資訊，以便人們可繼續以磁性航向，飛近或飛離VOR。 儘管GPS系統現時已普遍使用，但指南針仍作備用。相反地，如果整個導航方案都使用"真北"約定，那麼如果在GPS發生故障的情況下，要恢復為指南針及VOR的回退過程將會非常複雜。 對於一些作長時間水上飛行，夜間飛行或在地圖上還未有規劃的地域飛行，使用指南針導航仍然是有所必須的。 3. 磁變對香港的影響 在香港的磁力變化是很小的。香港天文台 （HKO） 一般每隔五年委託承辦商在香港國際機場測量磁場，以滿足國際民航組織 （ICAO） 的要求。上一次在2015年於機場磁羅經校正場（CCP）測得的磁偏角為真北以西2°36'51.4"，下一次測量會在2020年進行 。

2020年6月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/aviation-and-marine/aviation/00543-Magnetism-of-Airport-Runways-Sequel.html

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為什麼星星會閃？

為什麼星星會閃？溫度變化怎樣導致星閃閃呢？為什麼大的星體如太陽或月亮並不會閃呢？行星在我們眼中看來也很細小，為什麼又不會閃？什麼是熱流？

為什麼星星會閃？由於太空人在太空旅程中並沒有看見星星閃爍，該現象必定是大氣引致。但是，星星閃爍是由於空氣擾動的說法並非完全正確。單單是空氣的擾動，我們稱之為風。風並不能使星星閃爍，因為光的速度很快，每小時超過十億公里。星光受到扭曲來自空氣的溫度變化。空氣溫度的變化很大，差不多是老生常談。一般來說，每升高一公里，溫度會下降攝氏6.5度，因此在山上會感到較清涼。同樣，在炎熱的日子，你可能會留意到曬熱的馬路上升的熱浪（熱流），使遠處的車看來呈波浪形。究竟溫度變化怎樣導致星閃閃呢？當光進入透明的媒體（如空氣），它一般會改變方向（即散射）。方向改變的幅度則視乎溫度的高低。暖空氣使光彎曲較少而冷空氣使光彎曲較大，這是因為暖空氣中的空氣分子相距較遠，造成較少散射。任何星體（太陽除外）均離地球很遠很遠，基本上只有一道光線到達地球。當光線進入大氣層，經過不同溫度的空氣時會有不同的散射。如果那道光線散射偏離我們，星星便好像暫時消失；當光線剛好射進眼睛時，星星就重新出現，產生閃爍的效果。為什麼大的星體如太陽或月亮並不會閃呢？太陽及月亮發出的光線，很多都抵達地球。即使部份光線被散射掉，我們仍接收到其他的光線，所以太陽和月亮的影像看來很穩定。行星在我們眼中看來也很細小，為什麼又不會閃？行星其實並不像遠處的星體，可以當作光點看待。普通的雙筒望遠鏡（不必使用天文望遠鏡）便足以看到它們並非想像的小。所以它們像太陽及月亮，是不會閃的。什麼是熱流？熱流是不穩定空氣，因受熱而形成。它們出現在受太陽照射的地面或面向太陽的山脊或懸崖，垂直上升。禽鳥如鷹等善於利用熱流，上升動力令牠們省力地在天空滑翔。飛行運動如滑翔傘便是採用同一原理。

大氣

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/optical-phenomena/00356-why-do-stars-twinkle.html

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水是甚麼顏色的？

水是甚麼顏色的？為什麼海洋和湖泊等的顏色大都是藍藍的？在海底我們所見的又是甚麼顏色？為何一些湖海和河流的顏色很特別，跟一般水體的顏色不一樣？

水是甚麼顏色的？這個問題在不同時期，不同的專家也有不同的答案。從物理學的角度看，水的顏色受光源、光線在水中的吸收和散射、以及水中的懸浮物等因素所影響。地球的主要光源是太陽，太陽光有多種顏色，由波長最長的紅光至最短的紫光。一件物件的顏色就視乎它發出的主要是甚麼色的光。水吸收紅光較多，而對藍光則散射較強，但這現象要有一定深度或厚度（一米以上）的水才明顯。因此，日常生活所見，一個無色透明杯內的純淨水，在白色光源下是差不多無色的，而一個厚厚的大水族箱內的水則呈現淡淡的藍色。為什麼大型水體，如海洋和湖泊等的顏色大都是藍藍的？大家到海灘游泳的時候，有否注意到海水顏色的變化？在不同的時間和不同的天氣情況下，從不同的高度和角度觀看，海水會有不同的色彩。睛朗無雲的日子裏，在海邊所見的海水是藍色的，原因是蔚藍天空被水面反射。同時，海水亦吸收了太陽光中的紅光，散射藍光，這些因素結合，便出現我們常見的藍色海水。在海底我們所見的又是甚麼顏色？在水中所見的顏色受光的吸收影響最大。因為水對紅光吸收較強，水愈深紅光就愈弱。另一方面，水散射藍光，所以在水中我們看見藍色。此外，光度亦會隨著深度增加而降低，到最後變成漆黑一片。另一方面，鹽分會加強水對光的散射，但海水中的鹽分濃度普遍不足以令散射的強度有顯著改變。為何一些湖海和河流的顏色很特別，跟一般水體的顏色不一樣？湖海和河流的顏色也會因應水中的懸浮物質而改變。當海水中含有大量綠色浮游藻類，水便呈現綠色；如果是紅色藻類，海水便變成紅色，也就是我們稱為「紅潮」的現象。黃河的水夾雜著大量黃土高原的泥土，所以呈現黃色，使人們為它冠以「黃河」之名。位於加拿大洛機山脈的湖泊大都是碧藍色的（圖一），關鍵在於水中含有細小石粉。這些石粉來自冰川移動時磨出的岩石碎屑，懸浮於湖水中，加強了水對光線的散射，使更多光線自湖水射出，因此湖水看起來比較光亮。另一方面，因為水中含有大量粒子，陽光射入水中，經過較短的距離便被散射，離開湖水，紅光的吸收量較少，使原本藍色的湖水變得偏近綠色。

其他 · 相關資料

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/optical-phenomena/00357-what-is-the-colour-of-water.html

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為什麼波浪激起的水花是白色的？

要解釋這個現象，首先要知道太陽光是白色的（太陽放出各種顏色的可見光，加起來變成白光）。水花含有氣泡，氣泡其實是外面一片很薄的液體，內裡包著空氣。與同一大小的水滴比較，因為氣泡含物質較少，吸去的光亦較少。而氣泡裡的空氣也不是吸光的材料。

水是沒有顏色和透明的，但為什麼波浪激起的水花卻是白色的？是因為海水中的鹽嗎？不是。在河裡的水花也是白色的（記得激流旅程嗎）！要解釋這個現象，首先要知道太陽光是白色的（太陽放出各種顏色的可見光，加起來變成白光）。水花含有氣泡，氣泡其實是外面一片很薄的液體，內裡包著空氣。與同一大小的水滴比較，因為氣泡含物質較少，吸去的光亦較少。而氣泡裡的空氣也不是吸光的材料。因此，從氣泡散發出來的光比同一大小的水滴散發出來的多（水可以理解為眾多水滴集合而成），在太陽底下便呈現白色。同一道理，汽水和啤酒上的泡沫色淡，而下面的液體色較深。

其他 · 相關資料

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/optical-phenomena/00361-why-do-breaking-waves-appear-white.html

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為什麼濕沙比乾沙深色？

以一個酒杯為例。大家都可以想像，在水裡面找它總比在空氣中困難。在這事例中，在水中光的方向變化很小（光基本上直穿過酒杯）。在空氣中容易見到酒杯是因為部分光被它反射而方向變化較大。

水是沒有顏色和透明的，但為什麼濕沙總比乾沙深色呢？是因為水比空氣吸收較多光線？不完全正確。有水的水桶也不見得比空的水桶深色啊（見下圖）！一般相同情況下，濕沙看來較為深色是因為從裡面散發出來的光不多。其實，光的明暗取決於光照射沙粒時的方向變化。以一個酒杯為例。大家都可以想像，在水裡面找它總比在空氣中困難。在這事例中，在水中光的方向變化很小（光基本上直穿過酒杯）。在空氣中容易見到酒杯是因為部分光被它反射而方向變化較大。在水裡的沙，光的方向變動比在空氣小。下圖解釋其中的分別:可以看到，光要從濕沙裡走出來通常需要走較長的路，路徑愈長，光被吸收的機會便愈大。因此，濕沙看來較乾沙深色。

其他 · 相關資料

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/optical-phenomena/00362-why-does-wet-sand-look-darker-than-dry-sand.html

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藍天

天空為什麼是藍的？紫光比藍光波長更短，那麼天空為什麼不是紫色？為什麼水平線上的天空不全是藍色？為什麼在高山上或飛機上看見的天空比地面看見的較暗？從太空或月球上看到的天空是什麼顏色？

天空為什麼是藍的？在天朗氣清的日子，天空一片蔚藍。要解釋這現象，我們首先要重溫陽光是由不同波長的光組成的–簡單地說是由不同顏色的光組成。早於19世紀，英國科學家雷利勳爵研究光線遇上分子（包括空氣分子）時會出現改變方向的散射現象，並指出其散射程度與波長成反比。（嚴格來說，應是和波長四次方成反比）。換句話說，藍光（波長較短，約450納米）比紅光（波長較長，約600納米）更易被散射。這說明當我們望向天空的任何部份，但不直望太陽，我們看到的都是被散射出來的藍光。紫光比藍光波長更短，那麼天空為什麼不是紫色？紫光比藍光散射得更甚，但人眼對紫光的感覺較弱，結果我們看到的天空是藍色而不是紫色。為什麼水平線上的天空不全是藍色？事實上，水平線上的天空比天頂較光亮。天空的光亮程度視乎陽光照射時遇上的分子數量。分子越多天空越亮。因此，天頂顯得較暗，而近水平線的方向卻十分光亮。為什麼在高山上或飛機上看見的天空比地面看見的較暗？同一原理，在高空看見的天空，天頂會較暗，而水平方向則較光亮。從太空或月球上看到的天空是什麼顏色？黑色。因沒有分子就沒有散射光，故此天空顯得暗淡。

藍天

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/optical-phenomena/00364-why-is-the-sky-blue.html

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彩虹

彩虹是怎樣形成的？雙彩虹是怎樣形成的？為什麼第二道彩虹的顏色次序倒轉了？

彩虹是怎樣形成的？拍攝彩虹的照片一般要背向太陽光。陽光是由不同波長（簡單地說是不同顏色）的光組成的。當大氣中有水滴時，例如下雨時，太陽光線便會被水滴折射（即是改變前進方向）。藍光由於波長較短，其被折射的幅度會比紅光等較長波長的光為大。因此藍（紅）光會位於彩虹內（外）側。彩虹上每一種顏色皆源自不同的水滴組合。有時我們會看到雙彩虹。它是怎樣形成的？當陽光經過水滴時，它會被折射、反射後再折射出來。在水滴內經過一次反射的光線，便形成我們常見的彩虹（主虹）。若光線在水滴內進行了兩次反射，便會產生第二道彩虹（霓）。為什麼第二道彩虹的顏色次序倒轉了？上圖亦說明了為什麼霓的顏色排列次序跟主虹是相反的。由於每次反射均會損失一些光能量，因此霓的光亮度亦較弱。在上面的照片中，你有否留意到主虹外側的區域較主虹內側為暗？請看這裏。

彩虹

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/optical-phenomena/00365-what-causes-a-rainbow.html

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為什麼主虹之外面總是較裏面暗？

彩虹卻是從眾多水滴走出來的光集合而成，每一種進入眼睛的顏色都從不同的水滴而來。光線A和B從水滴中射出來的角度小於138°，故此不進入眼睛，而在我們頭上或左右側掠過。另一方面，光線C和D大約從138°射出，成為彩虹的一部分。

先看看圖一，太陽光線進入水滴後經過折射和反射。光線1穿過中心後直接向後反射，即轉向180°。光線2的轉向角度較小、光線3的角度更小，如此類推。但這個轉向角度減小情況不會維持長久。直至某一光線(光線N)，角度會反向開始增加。圖一亦說明光線傾向集中在光線N附近射出，令該處最為光亮。事實上，138°是主彩虹形成的角度。然而，彩虹卻是從眾多水滴走出來的光集合而成，每一種進入眼睛的顏色都從不同的水滴而來。圖二的解釋讓我們更容易明白。光線A和B從水滴中射出來的角度小於138°，故此不進入眼睛，而在我們頭上或左右側掠過。另一方面，光線C和D大約從138°射出，成為彩虹的一部分。這便解釋到為何主虹外面較暗。在主虹以內，如光線Y，角度大於138°，到達眼睛的大部份是水滴表面反射的光。這處集合從各方射來的光線，故此亦較光亮。

彩虹

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/optical-phenomena/00366-why-is-the-region-outside-the-primary-rainbow-much-darker-than-that-inside-the-primary-rainbow.html

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神秘的彩光環

何謂「彩光環」？「彩光環」的現象是否罕見呢？在高空看到「彩光環」，是飛機可能會遇到積冰的潛在積冰預警信號。彩光環是怎樣形成的？有什麼特性？

市民詢問大氣光學現象後提供的一張照片影像。劉小姐﹙Miss LAU Yim-ling, Nancy﹚在2011年2月25日乘飛機從香港前往杭州。在航機旅途中，大約上午11時，她看到窗外一個圍繞着一 架飛機的有趣大氣光學現象，並且把這個現象拍攝了下來﹙圖 1﹚。她詢問天文台那是什麼現象。在她觀察的那段時間，香港與杭州之間的廣泛地區 出現由微小水滴組成大量﹙相對較暖﹚的低雲﹙圖 2﹚。我分析後己解答了這是「彩光環」。現在附加圖解，進一步詳細地介紹給我們的讀者。照片影像有什麼特徵？這張照片是由一位乘客﹙劉小姐﹚在一架飛機上拍攝得到的。照片中顯示，飛機的影子在雲層上被 一組同心圓的彩色圓環緊緊圍繞着。圍繞着飛機的圓環顏色像彩虹般逐漸轉變。何謂「彩光環」？為什麼照片中的現象是「彩光環」？「彩光環」﹙有時簡稱「光環」，也叫做「佛光」或「寶光」﹚是由於太陽光被雲中的水滴反向散 射﹙見第7節﹚而產生細小又不同色彩的發光環，而且環的顏色通常略為黯淡。各環的顏色是不同的，若有更多的發光環向外延伸，顏 色會大致順序重複。「彩光環」是出現在觀察者的反日點﹙antisolar point，圖3﹚下，一組圍繞着反日點的細小不同顏色的發光環，使太陽、觀察者和觀察者在「彩光環」裡的 影子同時出現在一條直線上。因此，從圖1揭示出觀察者﹙劉小姐﹚當時是坐在飛機的中前排座位上的﹙圖4﹚；劉小姐後來也證實了這個是她在飛機上的座 位位置。並且圍繞着飛機的光環很細小，色彩順序改變，所以是「彩光環」。「彩光環」的現象是否罕見呢？在沒有飛機的時代，目擊「彩光環」是較罕見的。但若果登上高山，也有機會看見類似現象。當太 陽從登山者後面照射過來時，登山者有時可以看到他的影子被陽光投射到霧或雲上。當臨近日落或日出的時間，太陽的高度較低時， 觀察者的下半身影子會被大大拉長，影子因而看來明顯被放大。投影到霧或雲上的觀察者影子，四周被「彩光環」的一系列同心圓彩色發光環包圍着，稱為「布羅肯 幽靈 (Brocken Spectre)」﹙圖5﹚。如果有多於一個登山者，雖然每個人可以看到其他人的影子，但每個登山者只能看到一 個彩光環圍繞着他自己影子的頭部為彩光環的中心，而看不到任何其他彩光環圍繞着其他登山者影子的頭部﹙為彩光環的中心﹚。若天氣和光學條件適合時，人們是可以看到這種現象的。現今由於乘搭航機旅行已經很普遍，坐在機上靠窗 位置的乘客，會有較多機會見到這種「彩光環」現象﹙圖 4﹚。其實這已是劉小姐第二次看到這種現象。在高空看到「彩光環」，是飛機可能會遇到積冰的潛在積冰預警信號。當飛機在高空飛行，若遇見「彩光環」出現在溫度低於冰點以下濃密的厚雲層上時，這是飛機潛在 積冰的一個警告信號。在這種情況下，只有當雲層含有相當數量在冰點以下的過冷水滴（液態水），「彩光環」才可能出現和被看到。 當過冷水滴接觸到飛機，便會即時在飛機表面上凝固結冰。因此，若一架飛機飛進這些在高空能產生「彩光環」的雲時，飛機可能會遭遇積冰。彩光環是怎樣形成的？有什麼特性？彩光環是因為太陽光經由雲裡或霧中的水滴反向散射﹙見第7節﹚而引起的，並出現在雲或霧的近白 色背景。當小水滴的大小非常均勻一致時，彩光環較為明亮，色環會重複顯示而且色彩的顏色純度高。在一個彩光環裡，色環的色彩 略為暗淡，向中心或反日點從紅色、橙色、黃色、綠色、藍色至紫色向內順序改變。水的表面張力確保了小水滴呈現球形。一個特定環的視角大小與水滴的大小大約 成反比。Philip Laven 發現大多數彩光環是由半徑在4和25微米之間的球形小水滴引起的。對於半徑是10微米的小水滴，最內裡面 的紅色光環在大約離反日點2.4度的角半徑寬度處出現。Stanley D. Gedzelman認為雲中小水滴半徑大約是10微米引起的彩光環，一般都較為清楚。當小水滴的半徑增加時，彩 光環縮小並且變得不那麼明顯。「彩光環」是複雜的並且尚未被完全瞭解 與彩虹不同，幾何光學不能解釋彩光環如何形成。彩光環可以（通過使用米理論Mie theory或者德拜理論Debye theory）運用數學在電腦或計算機模擬產生。然而，形成彩光環的物理機制是複雜 的並且尚未被完全瞭解。在1947年，荷蘭天文學家H.C. van de Hulst提出一個相對抽象的「表面波」﹙圖6﹚概念，並運用惠更斯﹙Huygens﹚的光波動理論，解釋了彩光環 。在每個雲或霧中的小水滴，從水滴對面兩側反向散射出來的光線﹙圖7﹚，會產生衍射﹙也叫「繞射」﹚和 干涉，引起彩光環形成。雖然van de Hulst的解釋已被廣泛接受，但是Philip Laven在2005年提出了一個稍微有點不同的解釋，認為彩光環是由兩個表面波之間出來的兩組光線﹙圖8，圖 9﹚干涉的結果。

日 · 月 · 雲

2011年6月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/optical-phenomena/00348-the-mysterious-glory.html

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幻日環

當太陽或月亮的光線被大氣中的冰晶折射或反射，就會產生統稱「暈」的光學現象。「暈」包含了多種有趣的光學現象，而「幻日環」是其中一種......

當太陽或月亮的光線被大氣中的冰晶折射或反射，就會產生統稱「暈」的光學現象。幻日環是「暈」的其中一種，它是一條在太陽的相同仰角（高度）以水平方向環繞著天空的白色光環。在幻日環上有數處地方有機會出現光亮的白點。這些光點最經常出現在22度日暈的外邊，有時它們會出現在距離太陽120度的方位，甚至罕有地出現在太陽的相反方向。這些光點稱為幻日，而幻日環就好像一條穿過太陽和幻日的光環（圖一）。完整的幻日環可環繞整個天空，不過大多數時間只能夠觀測到其中某部份。幻日環比幻日和22度日暈較為少見。當天空佈滿大量近乎垂直的六角形冰晶時，那些冰晶會好像一面鏡子般反射陽光（如月光被反射則會產生幻月環）。該反射可以是外反射，又或者是一次或以上的內反射（圖二）。而整條幻日環是由無數冰晶反射的光線所組成（圖三）。由於幻日環主要是因為太陽光的反射而形成，它一般呈現白色。事實上，「暈」包含了多種有趣的光學現象（圖四）。對於其他一些現象，有機會再作討論。

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2023年7月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/optical-phenomena/00697-parhelic-circle.html

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「幻日」耀香江

何謂「幻日」？為甚麽同一現象卻出現對稱與不對稱「幻日」的分別呢？

不對稱的「幻日」 2011年7月31日黃昏大約下午6時，兩名市民陳先生﹙Mr. Harold Chan﹚和李先生﹙Mr. Alfred Lee﹚分別在大埔﹙圖1﹚和維多利亞港﹙圖2﹚拍攝到引人入勝的「幻日」大氣光學現象。他們所觀測到的是一個不對稱的「幻日」現象，只看見左邊的一個「幻日」，而看不到右邊的另一個「幻日」。這也是陳先生自2009年見過「幻日」後再次觀測到這特殊現象（請參看︰全面剖析，大氣光學現象—「幻日」）。對稱的「幻日」幾乎同一時間，天文台機場氣象所的值班人員也觀察到這次「幻日」現象，從拍攝的照片可清晰看見太陽兩邊一個對稱的「幻日」現象﹙圖3﹚。衛星雲圖﹙圖4﹚顯示本港鄰近地區當時普遍有高雲，但陽光仍可穿透。再與大埔和維多利亞港的照片比較分析，所見光班靠近太陽的一方皆偏紅，與太陽也剛好處於同一個水平高度上，證實同是「幻日」現象。觀點與角度 但為甚麽同一現象卻出現對稱與不對稱的分別呢？陳先生的照片﹙圖1﹚顯示雲層的左右分佈並不均勻，日落時太陽的仰角已很低，右側的「幻日」容易被一些較低的雲塊﹙例如，中雲﹚遮蔽，所以只見左側的「幻日」，而不見右側的「幻日」。 李先生的照片﹙圖2﹚往右方鏡頭以外是九龍半島，高樓大厦林立，足以阻擋他的視線，右側是否也有「幻日」景象出現難以確定。 機場的觀測位置較高，視野廣闊，所見的雲層分佈也較為均勻﹙圖3﹚，因此可以清楚看到太陽左右兩邊各有一個「幻日」。其實衛星雲圖﹙圖4﹚也顯示廣東沿岸以南的雲層普遍較北面稀薄，陽光穿透雲層的機會較高；所以左面﹙或南面﹚的「幻日」相對於右面﹙或北面﹚的「幻日」也自然較為明顯。這是一個很好的例子說明在不同的位置，看到的東西或會不盡相同，眼看不到的東西也不一定是不存在。惟有從不同的角度綜合分析，才可以較全面地掌握和反映真實的情況。

日 · 月 · 雲

2011年9月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/optical-phenomena/00347-sun-dogs-hovering-over-hong-kong.html

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全面剖析，大氣光學現象—「幻日」

何謂「幻日」？「幻日」可以只出現在太陽的一邊嗎？為什麼「幻日」接近太陽的一側展現偏紅，遠離太陽的外側尾部展現偏白及有小許偏藍？為什麼「幻日」在太陽左右兩邊對稱大約22度方位出現？為何看不到「幻日」遠離太陽的外側展現偏紅？

市民詢問大氣光學現象後提供有關的照片影像。陳先生﹙Mr. CHAN Man-chun, Harold﹚在2009年7月2日日落時於吐露港向西拍攝了一些與大氣光學現象有關的照片﹙圖1及圖2﹚，詢問天文台那是什麼現象。同事把他的詢問電郵和照片轉交給我，我分析後作出解答。陳先生滿意解答，並很樂意將這些照片影像提供給天文台採用，讓我可以把這些精彩照片影像及有關的大氣光學現象，附加圖解詳細地介紹給我們「香港天文台教育資源電子通訊」的讀者，謹此致謝。照片影像有什麼特徵？照片﹙圖1及圖2﹚是在2009年7月2日日落時於吐露港向西拍攝的。照片表明太陽和有色彩的光源近乎在同一水平高度，彩斑出現在太陽右方，接近太陽的一側展現偏紅，遠離太陽的外側展現偏白及有小許偏藍。何謂為「幻日」？為什麼照片中的現象是「幻日」？太陽在日出或日落期間，仰角低因而接近地平線，幻日是因為太陽的光線透過卷雲的六角形冰晶經折射後產生的，在沒有較低雲塊阻礙視野的情況下可以看到。幻日是在太陽左右兩邊大約22度出現在天空的光斑或亮點，與太陽的高度相同。它的出現取決於卷雲的密度，厚度和高度，及觀察者的位置。幻日有一列或一條水平向外伸延帶白色的短光斑或尾巴。幻日在靠近太陽的一端和遠離太陽的一端所觀察到的顏色分別或多或少略帶紅色和略帶藍色。在2009年7月2日黃昏日落前，本地有很多高雲，由於高雲雲層較薄，陽光仍可穿透。雷達影像清晰顯示鄰近地區無雨﹙圖3﹚，地面天氣觀察﹙圖4﹚及衛星圖像﹙圖6﹚顯示本地和鄰近地區普遍有高雲。根據2009年7月2 日傍晚8時的探空資料所顯示﹙圖5﹚，大氣在350hPa﹙大約8600m﹚以下較為乾燥，大氣在350hPa以上較為潮濕，溫度在負20oC 以下，雲層在這個高度以上充滿冰晶。因此，有色彩的光源很可能是陽光透過方向隨機的冰晶折射引起所產生的「幻日」現象。根據陳先生的觀察，它出現在太陽右邊大約 22 度的位置，因此那就是太陽的虛假影像 -「幻日」。「幻日」可以只出現在太陽的一邊嗎？「幻日」一般是在太陽左右兩邊對稱大約22度方位出現，但陳先生不能在左邊見到相同的現象。雖然陳先生沒有說明太陽左邊是否有建築物阻擋，但是單一個「幻日」只在太陽的一邊出現仍然是有可能的。衛星圖像﹙圖6﹚顯示在香港附近海岸的高雲，南北分佈不很對稱，由於高雲的多少濃密並不均勻或不勻稱，導致另一邊的「幻日」不明顯或不完整是有可能的。例如日落時，前後相繼橫越高空飛翔的噴射飛機，相繼沿著相近且緊貼的航路，噴出多條接近的凝結尾跡，殘留下來的凝結尾跡會成為卷雲，這樣一個不完整且單一的「幻日」便可以出現在這些卷雲上。另一邊的「幻日」也可以被少量較低的雲塊遮蓋。因此有時在一些特殊情況的時刻裡，完整的「幻日」不一定同時清楚地出現在太陽左右兩邊。為什麼「幻日」接近太陽的一側展現偏紅，遠離太陽的外側尾部展現偏白及有小許偏藍？ 帶白色的尾部是來自「幻日」亮光的一個短小水平方向伸延部分。這是由於接近紅色和接近藍色的光線波長有小許不同，陽光經透過方向隨機的冰晶折射後，接近紅色和接近藍色的光分佈前後位置稍有偏離後再重疊合成時發生的光學現象﹙圖7﹚。此外，白光在透過六角形冰晶之後，出現色散，分成不同的顏色向前散開。經過同一冰晶出來的不同顏色光線中間會有部份重疊變成偏白色的光﹙圖8﹚。還有，由於冰晶是「雙折射結晶體」，對光線有雙折射特性，「幻日」色彩的形成比彩虹是較為複雜的。當一束光線穿過一塊雙折射透明物質時，那束光線將分成在兩個不同方向傳播的兩束光線﹙圖9﹚。因此，通過雙折射物質觀看物體時，會看見兩個分開的影像及在附近部份重疊﹙圖10﹚，出現重影。若白光通過雙折射物質產生出兩個光譜，也會部份重疊合成為一個異常的光譜﹙圖11﹚。(a.) 普通的折射產生一個影像(b.)雙折射產生兩個部份重疊的影像為什麼「幻日」在太陽左右兩邊對稱大約22度方位出現？這是由於「幻日」的形成需要陽光被水平面向的六角形冰晶折射﹙圖12﹚，而六角形冰晶的物理性質﹙折射率﹚導致了陽光通過六角形冰晶後的轉向限制在一個不少於大約22度的「最小偏向角」﹙圖13﹚，且光在22度附近聚集和出現，即是最集中及最強，因而形成光斑或亮點。為何看不到「幻日」遠離太陽的外側展現偏紅？白光在透過六角形冰晶之後，出現色散，分成不同的顏色向前散開。因為紅光的波長比藍光長，在透過六角形冰晶之後，紅光轉向偏離來源白光光線比藍光少﹙圖12和圖14﹚。視角支配我們觀察不同物體相對距離或位置的感覺。由於只有當光在傳播時以恰當的角度進入我們的眼睛，我們才可以看見光。因此，當光來自許多冰晶時，最終的效果是眼睛看見帶紅色的光出現在右邊的「幻日」內側上﹙如圖14所示﹚。

日 · 月 · 雲

2009年9月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/optical-phenomena/00353-indepth-anatomy-of-the-atmospheric-optical-phenomenon-sun-dog.html

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雲的色彩

為什麼雲是白色的？由雲造成的散射和由大氣層造成的有什麼不同？為什麼雲會變灰或變暗？為什麼日落的雲是紅色或橙色的？不同高度的雲在日落時會同時變紅嗎？晚上的雲是什麼顏色？

為什麼雲是白色的？雲中的水滴或冰晶的大小，足以令各種波長（不同顏色）的可見光強烈地散射。由於光在大量水滴或冰晶之間向各個方向作出多重散射（圖一），並對可見光只有微弱吸收，所以散射後的光包含各種可見光波長，並組成我們所看見的白色（圖二）。由雲造成的散射和由大氣層造成的有什麼不同？由於在大氣中的空氣分子和微粒的大小與可見光的波長相若，太陽光以「雷利散射」方式在大氣層散射，其中藍光或紫光（波長較短的光）比紅光或橙光（較長波長的光）更易被散射（詳情請參見「藍天」）。可是，在雲中水滴或冰晶的大小（大約或大於10µm），卻遠遠大於可見光的波長。故此所有波長的可見光受這些粒子的散射程度相若（圖三），這稱為「米散射」。它與具顏色選擇性的散射，亦即造成藍天的雷利散射不同。為什麼雲會變灰或變暗？當雲發展得越來越厚，更多的陽光會被反射，愈來愈少的陽光可以穿透它（見圖四）。由於很少陽光可以到達雲底，令在雲底的散射亦較少，所以雲底呈灰色。此外，如果在雲底附近的水滴越來越大（例如，當水滴重量足夠造成降雨的前一刻），它們會變成較弱的散射體和較強的吸收體。因此，大部分陽光經過反射或吸收後才能到達帶雨厚雲的雲底。由於從雲底到達地面觀察者的光大為減少，所以在下雨前雲看起來是又灰又暗的（圖五）為什麼日落的雲是紅色或橙色的？雲的顏色還取決於照射在雲上的光之顏色。在日落時，當陽光穿過厚厚的大氣層和塵埃顆粒，藍光以雷利散射方式散射，只剩下紅到橙色或紅色的光（見問題二）。雲會反射這些未被散射的紅色或橙色光，並呈現這顏色（圖六）。其效果猶如紅色電筒照在白紙上。不同高度的雲在日落時會同時變紅嗎？由於地球是圓的，在當太陽越過地平線時，不同高度的雲會在不同的時間變紅（圖七）。日落前的一刻，低雲（如層雲）的顏色會首先變紅。日落之後不久，高雲（如卷雲）會逐漸被染成深紅色，並在變暗的背景下變得明顯。地面上的觀測者可以根據日落時不同的雲變色先後次序，分辨不同高度的雲（圖八）。晚上的雲是什麼顏色？在有光源的情況下我們才可看見夜間的雲。在月光下的薄雲層一般呈白色。對於厚實低雲的雲底，其主要光源來自城市中的路燈和其他地面上的燈光（較常見為橙黃色或白色）。這種光會射至上空的雲層，被低雲雲底散射，令低雲在市區看來是橙黃色或白色的（見圖九）。雲層愈密或愈低，這現象則愈明顯。

日 · 月 · 雲

2011年3月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/optical-phenomena/00349-colours-of-clouds.html

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什麼是原色？

洋紅（即近似紅色）、黃和青綠色（即近似藍色）的色素分別最能吸收綠、藍和紅光。如果混合黃和青綠色的色素，由於這兩種色素吸收藍和紅光，只釋放綠光出來，便產生綠色的色素。

在科學上，原色是紅、綠和藍。但在藝術上（如繪畫），原色是紅、黃和藍。為什麼有這樣的差別？在科學上，我們有興趣知道不同顏色的光如何結合成光譜上的其他顏色。研究已確定人類眼睛可看到的各種顏色的光，均可利用不同強度的紅、綠和藍光結合而成。用放大鏡仔細觀察一部彩色電視。你可以看到螢光幕上滿佈微小的紅、綠和藍色的長方形點。這些長方形點受不同程度的激發而發出不同亮度。人類眼睛把它們混和一起，從而看到不同的色調。在藝術上，原色是紅、黃和藍。更準確地說應該是洋紅、黃和青綠色。這些色素或有色物體之所以有顏色，是因為它吸收了所有除它自己顏色以外的光。所以黃色物體吸收了所有其他的光，只放出黃光。事實上，洋紅（即近似紅色）、黃和青綠色（即近似藍色）的色素分別最能吸收綠、藍和紅光。如果混合黃和青綠色的色素，由於這兩種色素吸收藍和紅光，只釋放綠光出來，便產生綠色的色素。把這三種色素不同份量混合起來，便能產生調色板上全部顏色。

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https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/optical-phenomena/00355-what-are-primary-colours.html

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為什麼眼鏡和相機鏡頭很難清潔？

為什麼眼鏡和相機鏡頭很難清潔？應該用什麼方法去清潔鏡片？有沒有增加反射的鍍膜？

為什麼眼鏡和相機鏡頭很難清潔？使用普通布塊會引致多重顏色污跡，效果更差。現今大多數眼鏡及相機鏡頭都鍍上減低反光的物料。該鍍膜使光線在其本身表面產生多一次反射，干擾原先在玻璃面上的反射，達至減低反射的效果。回想高校或大學的科學課，鍍膜的厚度要求精確，須為在膜層物質中光波波長的四分之一。膜層的厚度約為100奈米。當使用普通布塊擦抹玻璃上的油垢時，油垢會形成另外一層不同厚度的膜層。由於光線是由不同顏色（即不同波長）組成，所以會產生多重顏色的反射。其彩虹效應就好像下雨後，馬路上油跡看到的光學現象一樣﹙見下圖﹚。應該用什麼方法去清潔鏡片？使用隨眼鏡或相機鏡頭附送的專業布塊。它是由幼細纖維製成，可有效吸起油垢而不是將油垢塗污鏡片。一種濕的方法是使用肥皂或少量洗潔液來洗淨，跟著沖淨並讓它自行風乾或使用清潔的亞麻布抹乾。你亦可到眼鏡店查詢此項服務。以往，素質好的鍍膜鏡片在陽光反射下傾向呈現帶紫的色彩，現今的鏡片已沒有此現象。為什麼呢？基本原因是不反射鍍膜（鍍膜物質的厚度是光波長的四分之一）只適用於一種波長，這波長一般在可見光譜中間選取，所以位於光譜兩側的紅光和紫光反射較大。現今一般使用由不同物質製成的多層鍍膜，它們是經過小心設計足以廣泛減低不同波長的反射。當光線落在不反射或號稱「零反射」的鏡片時，能量去了那裏？因為能量是守恆的，光線能量不會消失。反射減少只是代表光線進入鏡片的能量增加。有沒有增加反射（而不是減少）的鍍膜？當然有。同樣地，鍍膜的厚度要精確地製造。這類鏡片可用作分光鏡，將一束光分成兩部份。光能損失較普通玻璃鏡少，因為普通玻璃鏡會在傳送（在鏡的物質裏）和反射（由鏡背的薄金屬層）過程中吸去能量。

其他 · 相關資料

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/optical-phenomena/00359-why-are-spectacles-or-camera-lens-so-difficult-to-clean.html

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紅眼和彩光環

是什麼引致相片常見的「紅眼」呢？貓、狗及其他動物也會出現「紅眼」現象嗎？怎樣避免相片出現「紅眼」現象？什麼是彩光環？

是什麼引致相片常見的「紅眼」呢？「紅眼」的出現，是光線在眼球底部視網膜散射的結果。在此散射的情況下，光線從進來的方向反射回去。因此，眼睛在拍照時出現內裏發光的效果。貓、狗及其他動物又如何？牠們也會出現「紅眼」現象嗎？因為貓、狗及其他有良好夜視能力動物的視網膜後有一反射層，因此「紅眼」現象會更為顯著。人類並沒有此反射層，但當光線在眼睛內的反向散射很好時（如照相時），亦會有此效應。怎樣避免相片出現「紅眼」現象？當反射角度小於2.5度時，估計「紅眼」便會出現。「紅眼」一般可使用相機的防紅眼閃光模式來避免。它是使用短暫的預先閃光以減低主閃光對瞳孔的影響。也有其他方法來避免「紅眼」現象。請再看上圖。其中一種方法是使用外置閃光燈，可有效地增加閃光和相機鏡頭的距離（即超過2.5度）。你想到其他方法嗎？請看這裏。為何有些人在拍照時，已利用相機特設的防紅眼閃光模式仍不能避免『紅眼』的出現呢？他們是什麼人？很有可能是喝醉，瞳孔反應緩慢的人。又一個要保持清醒、不要醉酒的理由什麼是彩光環？另一類似的反向散射效果（雖然是另一機制引致）是「彩光環」。下圖是從飛機上拍到的「彩光環」，可見飛機的影子投在雲上，而影子被光環圍繞，藍色光環在內，紅色光環在外。世界其他地方亦曾觀察到主光環被三至四個更大光環圍繞的「彩光環」景象。實驗結果顯示這些光環是光從水滴內的反向散射而產生（雲亦是由水滴組成的）。上圖顯示光線自水滴邊沿進入，作兩次大約83度角反射後，再跟著水滴邊沿傳送到光線進入時的反方向（180 度）。有時身處高地，雲層位於腳下，而太陽在你背後把你的影子投到雲上，你亦可能會看到你頭部的影子出現在「彩光環」內。它獨特之處是假如有伴同行，同伴的影子並不會出現彩色光環，只有你的影子才出現在光環內。這可能是「彩光環」名稱的由來。

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https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/optical-phenomena/00360-red-eye-and-glory.html

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為什麼燭光是黃色而煤氣爐火是藍色？

蠟燭是如何燃燒的？沒有燈芯的蠟燭能燃燒嗎？為什麼燭光是黃的而煤氣爐火是藍色的？

蠟燭是如何燃燒的？蠟去了那裏？蠟燭的蠟就是石蠟，是碳氫化合物的一種。正如其名稱所暗示，碳氫化合物只包含氫(H)和碳﹙C﹚。當蠟燭燃燒時，大部份的蠟與空氣中的氧(O)起化學反應形成水蒸汽﹙H2O﹚以及二氧化碳﹙CO2﹚。水蒸汽和二氧化碳都是看不見的氣體。因此當蠟燭燃燒時，會消失於無形。當蠟燭被火加熱時，一些蠟會融化。燈芯引導融化了的蠟往上走，直至蠟蒸發並且開始燃燒，即蠟與空氣中的氧起化學反應形成水蒸汽和二氧化碳。蠟燃燒期間釋放出熱，使蠟燭上的蠟繼續融化然後氣化，直至蠟全部耗盡為止。沒有燈芯的蠟燭能燃燒嗎？ 當蠟燭燃燒時，融化了的蠟由於毛細管作用沿著燈芯往上升。同樣的機制可見於植物，將水從根部抽取帶到植物的其他部分。在桌子上留下來的蠟不會燃燒，同樣一大塊蠟也不會燃燒，因為附近並未有足夠的氧氣。只有在蠟氣化後，附近才有足夠的氧氣使燃燒繼續下去。 為什麼燭光是黃的而煤氣爐火是藍色的？ 這取決於附近有多少氧氣。有足夠氧氣時才能產生藍色的火焰，而在有限氧氣的情況下則產生黃色的火焰。燭光所用的氧氣份量仍然不足以產生完全燃燒，即是說蠟不能全部變成水蒸汽和二氧化碳。在熱力下，一些蠟﹙石蠟﹚分解成為碳微粒，稱為煤煙。這些微粒在高溫加熱下發出明亮的黃光。燭光因此是黃色的。煤煙隨火焰上升，途中大部份碳粒子遇到足夠的氧氣而燃燒掉。但是仍留下一些碳微粒﹙即煤煙﹚的殘餘。將一把刀或者湯匙放在燭光上幾秒，便能察覺到一層黑色的碳，與煙囪裡面找到的煤屑相同。煤煙是污染的一種，通常見於欠缺保養的車輛、燒煤的家庭和工業。 總的說來，蠟燭燃燒的燃料太多但氧氣不夠。這並不是一個有效率的燃燒過程。相反，煤氣爐較有效率，它使用氣體燃料，毋需氣化過程。煤氣幾乎完全燃燒，它的火焰比燭光熱得多並且能達到攝氏幾百度。煤氣燃燒時，燃料分子因熱發出藍光和綠光。由於人眼對藍光較敏感，因此我們看見的煤氣火焰是藍色的。 畢竟，空氣大約只有20%是氧氣。為使燃燒更有效率，人們使用高純度的氧氣。燒焊工人的噴燈使用純氧和乙炔氣體，溫度高達攝氏3000度以上。

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朦朧的山景

為什麼遠的山丘比近的山丘較朦朧？為什麼偶爾看見遙遠的山丘差不多和近的山丘一樣光亮和清楚？

為什麼遠的山丘比近的山丘較朦朧？在正常的日子，你可能看到以下的相片，遠的山丘比近的較不清楚。為什麼?讓我們重溫一下：天空為什麼是藍的？天空的光亮度取決於視線中空氣分子的數量，分子愈多，天空就愈光亮。遙遠山丘的例子也是一樣，位處較遠的山丘看起來光亮，即較白，但卻不清楚，是因為眼睛與山丘之間有較多空氣分子和微粒。但偶爾看見遙遠的山丘差不多和近的山丘一樣光亮和清楚。為什麼？天朗氣清時，例如香港吹起南風，遙遠的山丘幾乎和近的山丘一樣光亮和清楚。這是因為空氣中微粒較少，即煙霞亦較少。在電影場面中，你經常會看到交戰中的太空飛船互相射出明亮的雷射激光。這不是真的 — 因為在太空，幾乎是沒有粒子將光散射。你見到的只是那些直接射向你的光束。

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月光雲

當氣溫相當低時，形成的雲只有冰晶。沒有光線的時候，冰晶雲便會隱藏於黑夜的天空。但當明亮的月色高掛時，雲裡的冰晶將月光散射，看起來像發光。

在南極嚴冬的月份，當太陽相當低於地平線而月亮高掛天空時，便會看到發光的雲。在阿蒙森—斯科特南極站的冬天，平均氣溫可下降低於零下60攝氏度，當氣溫相當低時，形成的雲只有冰晶。沒有光線的時候，冰晶雲便會隱藏於黑夜的天空。但當明亮的月色高掛時，雲裡的冰晶將月光散射，看起來像發光﹙相片1和2﹚。

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粗沙還是幼沙的顏色較深？

粗沙還是幼沙的顏色較深？為什麼粗沙看來較深色？

粗沙還是幼沙的顏色較深？這問題是繼《為什麼濕沙比乾沙深色？》一文發表後，有讀者向我們提出的。本地有很多充滿幼細白沙的美麗沙灘。香港其他的沙灘，有些沙可能較粗糙。它們看來也較深色。為什麼粗沙看來較深色？我們在討論《為什麼濕沙比乾沙深色？》時提到光線射向沙粒時會改變方向（即散射）。但是粗沙和幼沙的散射角度其實分別不大。不論沙粒大小，沙粒是由硅（二氧化硅）或花崗石（大部份是硅）造成。所以，散射現象並不能用來解釋為什麼粗沙看來較深色。其實，很容易想像到，粗沙看起來較深色的原因是大沙粒比小沙粒吸收更多光能。

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幻日

幻日是什麼？幻日如何形成？在什麼時候什麼地方觀看幻日最好？

幻日是什麼？幻日是在太陽兩邊上的明亮地區，通常疊加在冰暈上。   幻日如何形成？ 陽光透過六角形冰晶的平面折射22 度，形成幻日。觀察者可於太陽兩邊大約22 度觀賞到太陽的幻影。在什麼時候什麼地方觀看幻日最好？觀看幻日，太陽須接近地平線，大氣須充滿冰晶或天上有卷雲。除此之外，幻日一般出現在永久覆蓋著雪或冰的地方，例如北極，南極，和高山地區。 

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「切倫科夫輻射」是什麼？

媒介中﹙例如水﹚原子的電子會受激發到更高能級繼而瞬間發出弱電磁波﹙或者光子，即是光﹚。這樣產生的電磁波會追及較早之前發出的電磁波而增強。一個電磁衝擊波就如此形成，稱為「切倫科夫輻射」。

像出現在空氣中的音爆和在水的舷波一樣，粒子也可以引發衝擊波。我們都知道光速在真空裡是速度的極限。不過，光在媒介裡﹙例如水﹚會以較低的速度傳播。在水裡，光的速度只是它在真空裡速度的75%。因此，一些物質如「高能帶電粒子」有可能在水中移動得比光快。在這種情況下，媒介中﹙例如水﹚原子的電子會受激發到更高能級繼而瞬間發出弱電磁波﹙或者光子，即是光﹚。這樣產生的電磁波會追及較早之前發出的電磁波而增強。一個電磁衝擊波就如此形成，稱為「切倫科夫輻射」。 圖1顯示從一個在核反應堆裡的水箱發出來的藍光不是螢光，而是「切倫科夫輻射」。因為是可見光，所以是沒有放射性的。 

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地震可以預測嗎？

地震是其中一種能造成廣泛影響的自然災害，在發生前可以毫無預兆。本文解答有關地震預測方面的疑問，並介紹地震預警的原理及其限制。

地震是其中一種能造成廣泛影響的自然災害，在發生前可以毫無預兆。地震發生時，能量由震源釋放出來，以不同頻率及波幅大小（或強度）的地震波向四方八面傳播，引致地殼運動。釋放能量愈多，震級便愈大。震級相差兩級，能量就相差1,000倍。統計顯示2000至2023年期間全球由地震及其衍生災害引致的死亡人數超過78萬[1]，為所有自然災害中最多。以現今科技，地震學家只能根據某個地方過去的地震事件、地球物理、地球化學和地質等觀測數據計算出該處在一段年期內發生強烈地震的機率[2]和估計未來可能發生大地震的位置及震級上限。近年雖然有研究利用大數據、人工智能等技術就不同時間尺度的地震風險作出預測，但目前還未能預測地震確實的發生時間、震中位置及強度（統稱「地震三要素」）。有見及此，各國地震機構皆積極研究及推動利用高密度的地震監測網絡增強監測能力，儘量提供快速地震訊息服務，務求爭取訊息可在破壞性地震波到達前傳播到受影響群眾，保障生命安全。跟地震波「鬥快」的地震「預警」「如何解讀地震參數？」一文中簡單介紹了不同類型的地震波（P波、S波及面波），並提及它們的傳播速度不同，所以地面上的地震儀可記錄到它們不同的到達時間，並可在時間序列的數據分析出來。P波的速度(約每秒6至8公里) 比S波(約每秒3至5公里) 快，而S波所帶的能量是P波的幾倍到幾十倍（見圖一），隨後的面波振幅更大，能量也就更大。當地震發生時，震源附近儀器密集配套高速數據傳輸的地震監測網絡先把所測到的P波傳至地震機構，以P波快速估算地震三要素，再利用不同地震波速度上的差異及數學模型估算地震波（主要指S波）到達周邊地區的時間，以及在該區的地殼震動程度（亦即「地震烈度」）。對於一些距離比較遠及顯著的地震，在配套許可下，地震機構就有機會爭取於較具破壞力的地震波到達前的數秒至十數秒前，利用電磁波（波速約每秒300,000公里）及快速通訊技術向公眾發布地震訊息（見圖二），發出預警提醒有機會受影響的市民及時採取行動，儘量減低傷亡的風險。為何地震預警需要用高速傳輸及儀器密集的地震監測網絡來「鬥快」呢？首先，在一個或多個地震儀偵測到P波後，相關波形數據透過快速通訊技術實時送回地震監測機構，以作即時自動分析並計算地震位置，機構方可有機會超前地震波，儘早將地震訊息傳播出去。第二，地震訊息傳遞的快慢與估算地震位置及強度的準繩度取決於地震儀的佈局及密度。箇中原因不難想像：地震波從震源向四方八面傳播，如果在震源附近有地震儀，便可儘快偵測到地震波，自然爭取到更多時間傳遞地震訊息。此外，在短時間內要處理愈多地震波形數據，對自動地震分析系統造成愈大負荷，但估算出來的地震三要素及地震烈度會較為準確，可減低誤報機會。建立密度高的地震監測網絡、進一步發展實時地震監測技術，以及提升先進通訊科技的應用有助增強地震訊息服務，但城市發展發達，不容易找到合適地點建設地震站。在成功建設高密度地震監測網絡後，亦需要安排足夠人手及資源進行維修工作，以維持網絡24小時的正常運作。另外，現時的科技也有一定限制。首先，S波在訊息發出時很有可能已到達非常接近震源的地區，快速訊息變相沒有預警作用。這些地區被稱為「盲區」，一般距離震中約20多公里以內出現。震中發出訊息所用的時間愈長，盲區的範圍便愈大。可是，當追求速度時，估算地震位置及強度的準繩度方面就需要取捨。如地震儀受非地震因素如人為因素、天氣、機器故障等影響而產生雜訊，也有可能作出誤報。此外，地震烈度估算是以統計模型推斷的，並需要使用當刻分析估算的地震參數，烈度模型準繩度及地震數據多寡皆會影響估算結果的誤差大小。最後，餘震頻生時地震波也會變得複雜，未必能夠及時判定P波的到達時間，因此較難就此發出快速地震訊息或地震預警。現時中國、日本[3]、墨西哥、美國西岸等地設有地震預警通知當地可能受顯著影響的居民。當這些訊息送到公共事業機構，它們可用於制定減慢行駛中的火車、控制升降機、暫停機械運作或手術等決策方案，以策安全。香港並非位處活躍地震帶上，距離板塊邊緣頗遠，最近的地方亦相距約600公里，發生大地震的機會很低。若果震中於香港境內，在十數秒鐘之內，地震波已經傳播到香港各處，就算用自動程式發出預警，也難以做到預警效果。況且根據天文台的記錄，過去40多年間震中位於香港境內所引發的有感地震皆屬輕微，亦只偶然發生（自1979年至2024年 3月 為止只發生過9次輕微地震，震級為1.4至3.1級），烈度均在修訂麥加利地震烈度V (五) 度或以下，只有在震中附近的市民才有較明顯的感覺。輕微的地震對一般樓宇結構沒有影響，市民不須作出應變措施， 因此預警在這些情況下亦起不了實際的作用。至於震中在本港以外的地震，由於香港位於華南沿岸，在香港以外地區，特別是南面海域的地震數據密度不足。這先天性限制令到天文台很難實施有效的地震預警系統，在重大地震發生前向公眾發出預警。無論如何，當遇上大地震時都必須保持鎮定，並緊記三個重點：趴下、掩護和穩住（見圖三）。

2024年5月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/earthquake/00715-Can-earthquakes-be-predicted.html

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如何利用地震波發現地殼與地幔邊界？

地球的內部結構及其特徵可以從地震波推斷出來。地震波在一段距離後加快到達遠處的地震站，揭示了地下的地震波傳播速度存在明顯差異，此不連續界面即是地殼與地幔之間的交界。

無法直接勘探的地球內部地球的平均半徑為6300多公里[1]。然而，時至今日，人類對地球表面以下的勘探仍然非常有限。在海洋底部最深的勘探點位於太平洋，在8公里深的海底下，人們採集到了一段長37.74米的沉積岩芯[2]，而在陸地上，最深的人造井則是位於俄羅斯西北部的科拉超深鑽孔，有12.2公里深[3]，但依然不足地球深度的0.２％。雖然人類暫時並沒有方法可以直接觀察地球內部，但可以從經過地球內部的地震波間接推斷出它的結構和特徵。自1889年人類首次利用地震儀錄得遠距離地震以來[4]（圖一），世界各地的科學家便在短短50年間先後發現地球內部的主要結構。在這篇文章我們會為你揭曉科學家究竟是如何從地震波揭示地心之謎。地震波如何傳播？地震發生時所釋放的彈性位能部分會以地震波的形式，由震源開始向地球內部所有方向傳播。地震波的傳播速度（波速）取決於許多因素，例如地球內部介質的成分、温度和壓力等。當地震波在同一波速的介質中傳播時，它會以直線行走。可是，現實中的地震波路徑幾乎從來都不是直線。這是因為地球內部存在不同波速的介質，令地震波產生折射現象，因而路徑在連續的介質內會彎曲。就地殼而言，通常岩石愈深，地震波的傳播速度便會愈快（圖二）。試想像一個簡單的兩層模型（圖三），地震波的傳播速度在上層的岩石較慢，而在下層的岩石則較快。從不同方向傳播的地震波會經各自的路徑從震源到達地殼表層（簡稱地表）。以下我們會介紹兩個最明顯不同的路徑。「直達波」是指在上層由震源以最短途徑直達地震儀的地震波。當地震波進入更深傳播速度更高的地層時，若入射角少於臨界角，部分地震波就會被折射，而部分則會被反射。若入射角等於臨界角，地震波會沿著界面以較快的速度前進，更快到達地面，稱為「首波」[5]。地震圖分析地震波可分為「體波」和「面波」，體波可以在地球內部傳播，而面波只能在地表傳播。體波當中以「縱波」，即「P波」的傳播速度最快，所以地震儀在地震發生後測量到的首個到達訊號「最初抵達波」便是Ｐ波。把不同距離的地震儀所測量到的最初抵達時間連在一起後，就會得到「走時曲線」（圖四）。科學家莫霍格維奇分析地震儀圖表後發現，在震源附近偵測到的最初抵達波，其走時曲線的坡度，比較經過某個距離之後，走時曲線的坡度有顯著分別。坡度的明顯下降表示了後段路徑的地震波平均速度明顯比近距離更快。（考考你：你可以從莫霍格維奇的走時曲線[6]（圖五）中找出坡度不一樣的距離嗎？）為何最初抵達時間會突然變快？要知道答案，我們就要先分析這些最初抵達波來自哪條路徑。試想像在地表佈上多個地震儀（圖三）。在震源附近的地震站，直達波在較慢層的傳播距離比首波更短，所以地震儀的最初抵達時間自然源於直達波。但隨著距離愈遠，在兩層之間的界面上走得更快的首波已經追上了在較慢層內傳播的直達波，因此在與震源有一定距離的地震儀所測量到最初抵達時間的來源是首波。「莫霍面」的發現莫霍格維奇的發現證明了地下存在令到波速有明顯差異的不連續界面，即地殼與地幔之間的交界，及後命名為「莫霍面」。莫霍面上的地殼P波速約為每秒6 公里，而界面下的地幔P波速約為每秒8 公里。地殼和地幔有著明顯的化學成分差異。地幔主要由富鐵和鎂的矽酸鹽礦物組成，而大陸（海洋）地殼則由富鉀、鈉、和鋁（富鐵、鎂、鈣，和鋁）的矽酸鹽礦物組成[8]。由於地殼均衡理論，莫霍面在世界各地的深度也有差異。大陸地區的莫霍面平均約38公里深[9]，而造山帶下莫霍面更可深至65公里或以下[10]。

2024年5月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/earthquake/00717-Unveiling-the-boundary-between-the-Earth-crust-and-mantle-with-seismic-waves.html

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如何解讀地震參數？

地震是地殼運動的一種物理現象，與地質構造有關係密切。地震參數包括有地震發生時間、震中、震級、震源深度、震源機制等。不同計算方法所定義的震級反映不同週期的地震波的能量，黎克特制震級會低估大型地震強度，只有矩震級不會飽和。

「據香港天文台的初步分析，本港時間2023 年 2 月 26 日（ 星 期 日）上午5 時 25 分 巴布亞新幾內亞新不列顛島區發生一次6.5級地震， 震中位於 …」相信大家在日常生活中都會留意到地震訊息。地震是地殼運動的一種物理現象，與地質構造關係密切。要描述一個地震，主要的參數包括地震發生時間、震中（震源向地面的垂直投影位置; 見圖一(a) ）、震級（震源所釋放的能量）、震源深度（震源與地面之間的距離; 見圖一(a)）和震源機制（地震期間發生的破裂滑動類型）等。震源位置大多數在斷裂帶上，絕大部分是震源深度小於 70 公里的淺層地震，一般發生在地下5 - 20公里左右，約有3% 為深層地震，震源深度為300 – 700 公里。全球及地方地震台網收集實時的地震波，從足夠多的地震波形數據便可分析出地震參數（見圖一(b) 及圖二 ）。地震烈度與震級不同，它是用來表示地震影響或破壞的程度。烈度是由震動對個人、家具、房屋、地質結構等所產生的影響來斷定，亦可從當地的地震加速儀數據來估算。許多地方包括香港都採用修訂麥加利地震烈度表地震烈度表來表示烈度。一般來說，距離震中越近，受地震的影響便越大，烈度亦會越高。在過去的幾十年，隨著技術的進步和人口的增加，地震儀的分佈密集了，我們能夠更好地監測地震及記錄更多的地震。地震波當地震發生時，不同類型的地震波會在地球表面和內部傳播，由於它們的傳播速度不同，到達同一地點的時間亦不同，地面上的地震儀可記錄到它們以序列出現（見圖二）。地震波主要分為以下兩大類：1. 體波：可於地球內部空間向任何方向傳播的波，包括縱波(或稱P波)和橫波(或稱S波)。P波的速度比S波快，所以在地震圖最早出現的通常是P波。2. 面波：只沿地球表面傳播的波，振幅一般比體波大，速度比體波慢。地震監測機構可透過全球及地方地震台網提供的波形數據快速分析地震發生位置、強度等資料。由於S波的振幅通常較P波大，S波的水平向振動對房屋結構威脅會較大。震級震級是由美國地震學家黎克特於1935年提出。震級是用作描述地震強度的分級系統，與地震時所釋放的能量相關，震級愈高，一般造成的破壞就愈大。除了耳熟能詳的黎克特地震震級外，地震學家在過去數十年亦為了彌補既有系統的不足而定義了各種震級類別。現時各地常用的震級主要有四種，它們分別是黎克特制震級（ML）、面波震級（MS）、體波震級（mb / mB）及矩震級（Mw）。黎克特制地震震級ML黎克特是首位提出以地震儀所記錄的地震波的振幅表為地震分級的地震學家。圖三簡述如何利用地震波計算震級。計算黎克特制地震震級時，需注意它是為短週期地震儀而設，只可應用於發生在數百公里範圍之內的地震，因此黎克特當年也將震級命名為「地方震級」。面波震級MS與體波震級mb / mB短週期的波隨震中距衰減得較快，ML也就對遠震沒有作用。古登堡提出利用長週期地震儀所探測到、週期較長（18至22秒）的面波作震級計算，並稱這種震級為「面波震級」MS。由於面波是在地球表面傳播，因此面波震級只適用於淺源地震。那麼可如何計算深層地震的大小呢？ 古登堡和黎克特有見體波在任何地震的記錄中都清晰可見，提出根據體波的大小訂定震級。mb及mB分別是短週期（一般可達數秒）和中長週期（可達十或幾十秒） 「體波震級」。震級飽和以上三種震級類型各自反映不同週期的地震波的能量，可是大型地震中岩石的破裂時間較長，地震波的週期往往會大於這些週期，以2011年3月11日在日本的巨大地震為例，破裂時間就被推斷為接近3分鐘。以上提及的震級類型均有上限，會低估大型地震的強度。這個現象被稱為「震級飽和」，上限則是「飽和震級」。用作計算震級的地震波週期愈短，低估情況愈早出現。圖四及表一分別顯示不同震級的關係和列出了各震級的飽和震級。矩震級地震學家安藝敬一在1966年提出用「地震矩」（M0）來量度地震大小的數值。具體來說，地震矩形容的是斷層附近物質移位時所釋放的能量，等於物質的剛度（即物質抵抗變形的能力）、斷層的平均位移和斷層面積的乘積（圖五），後兩者可從整段地震記錄取得。金森博雄其後提出基於地震矩的矩震級，設計上盡量保持得出的結果與其他震級接近。矩震級不易飽和，並且可測量各種深度和距離的地震，但缺點是運算較為複雜。震級與能量地震的能量釋放與振幅的 3⁄2 次方成比例。震級每增加一級就表示能量增加約32 倍（ (101.0)3/2），相隔兩級的震級表示能量相差1000 倍（ (102.0)3/2）。從圖六所見，六級地震中所釋放的能量已相當於廣島原子彈爆炸，強地震的威力不可少覷。細心留意香港天文台發出的地震報告，你可能已發現震級訊息內很久沒有提及「黎克特制」了。事實上，各地官方地震機構如中國地震局、美國地質調查局（USGS）等，在決定發布地震震級前都會參照該地震的參數，並不會單一使用一種震級，以更客觀地描述地震大小，而不會出現飽和的矩震級通常是大多機構現今的首選。

2023年5月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/earthquake/00694-How-to-interpret-seismic-parameters.html

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什麼是「地殼均衡說」？

什麼是「地殼均衡說」？異常的重力測量值是什麼？「地殼均衡說」的模式是什麼？沉積和侵蝕的地殼均衡效應是怎樣的？重力是什麼？重力是怎樣測量的？

什麼是「地殼均衡說」？「地殼均衡說」模式在一個世紀多前提出，解釋在地球各地測量重力得到的異常數據﹙重力是什麼？怎樣測量重力？﹚。地殼壓力均衡的概念是密度平衡，即山脈下有較小密度的物質以平衡山脈的質量，而在海洋下則有大量較高密度的物質以平衡較小密度的海水。 從這個觀點考慮，「地殼均衡說」就是建立在「阿基米德原理」的基礎上 — 即物體浸沒在液體中所受到的浮力相等於它所排液體的重量。﹙或物體在液體中減少了的重量，等於所排液體的重量。﹚  異常的重力測量值是什麼？上述經測量所得的奇特重力不同現象通常稱為「重力異常」。簡而言之，它是重力測量值﹙經各種因素作出校正後﹚與理論數值之間的差別。圖1分別顯示在大西洋中部的山脈上，歐洲阿爾卑斯山和澳洲東南方大陸邊緣的重力異常情況。很明顯，在海洋地區的重力異常是大正數﹙即測量值明顯超過理論值﹚，強度隨海洋深度增加，而在魏峨聳立的高原上則變成大負數﹙即測量值明顯小於理論值﹚。「地殼均衡說」的模式是什麼？科學家為「地殼均衡說」提出幾個模式，以解釋上面第一條問題提及的密度平衡。兩個最常提及的型式是︰ -圖2 展示說明兩個模式的示意圖。雖然兩種模式是基於不太實際的假設，但是在描述不同地形地區上的重力觀測卻極其好，這表明世界上大部分地方均服從「地殼均衡說」概念。喜瑪拉雅山是否處於地殼均衡的狀態？不。「地殼均衡說」只能解釋喜瑪拉雅山升高的部分原因。科學家仍在推測此中奧秘。一些科學家提出喜馬拉雅山之經常被推擠至更高的高度，是由於印度板塊﹙參考此處﹚向北移動所致。沈積和侵蝕的地殼均衡效應是怎樣的？在沈積發生的地方，沈澱物的重量可能會引起在下面的地殼下沉。同樣，在侵蝕發生的地方，地殼會向上升。 同樣地，當冰床形成時，地殼可能下沉。相反地，當冰床融化時，地殼會回升，例如波羅的海和加拿大赫德森海灣地區周遭正在發生的地殼升降現象。具體的例子如，斯堪的納維亞半島和蘇格蘭在冰河時期埋藏在冰下超過300米，但冰河期過後，波羅的海北面的地殼迅速上升，地殼現仍以每世紀大約一米（即大約每年一厘米）的速度上升。就好像一塊蹺蹺板一樣，大陸板塊另一邊的波羅的海南部和英格蘭南部由於冰雪負重較少，現正下沉。[不幸地，氣候轉變令情況惡化 --- 因為全球變暖使海洋暖化，海水因受熱膨脹而令海平面上升。此外，冰川融化將更多的水輸往海洋。這兩個因素都會引至海平面上升。] 重力是什麼？物體彼此互相吸引，例如太陽和地球之間的引力，又如地球與地球上物體之間的引力。在地球表面上，有另一種力 — 由地球日夜不停自轉引起的「離心力」。重力是引力﹙我們叫地心吸力﹚和離心力抗衡的結果。許多人都知道地球重力引起的加速度「g」大約是 9.8 m/s2。它隨緯度和高度變化。例如，以上提及的離心力在赤道上最大，並且與地球引力方向相反，大約是引力的1/3%。此外，「g」大約以 3.1 x 10-6/s2 的速率隨高度改變。   另一方面，重力在地球表面上也隨地點改變而有所變化，反映出地殼和地幔裡的質量分佈不均勻。此外，還有微小的短期變化是由於太陽和月球引力改變所產生的。重力是怎樣測量的？由於鐘擺的週期只取決於它的長度和重力，可以利用鐘擺來測量重力。只須量度時間和長度便可﹙即鐘擺的週期和它的有效長度﹚。還有其他一些不常用的方法，例如透過量度自由落體的時間。 以上提到是重力的絕對測量方法。相對重力可以用「比重計」測量，比重計利用螺旋形彈簧懸起一件重物，彈簧長度按重力變化的比例伸縮。由於比重計只測量重力變化，對微細變化更敏感，且操作更簡單和便捷。因此，比重計廣泛使用於測量重力，只須將測量值加諸一個基本站的已知絕對重力上便可。與鐘擺儀器相比，比重計的精確程度大3或4個等級。  現時利用人造衛星上測量重力已屬例行公事。簡而言之，當一個衛星飛越重力異常地點時，它會在軌道上加速/減速。雖然一般重力異常值較小，但衛星反覆多次飛越同一位置時所累積的加速/減速是可以測量得到的。

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/earthquake/00343-what-is-isostasy.html

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山崩地裂、碧海潮生

香港作為沿海城市，必須提防不能完全排除的海嘯威脅，縱使海嘯造成嚴重影響的可能性甚低。

2011年3月11日，日本本州以東海域發生9級大地震引發破壞性海嘯，摧毀本州東北部多個沿海村鎮，遇難或失蹤人數高達二萬三千人。觀眾看了電視上播映海嘯衝擊海岸時的短片都會感到震撼，而其後引發的福島核危機亦引起不少人的憂慮。大家可能會問：香港會否發生像日本一樣的大海嘯呢？事實上香港的海嘯風險遠低於日本。日本位處環太平洋地震帶，是歐亞板塊、太平洋板塊、菲律賓海板塊等主要地殼板塊接壤的地方1，經常發生大地震並引發海嘯。今次海嘯的受災地區在過去一百多年曾不只一次發生過破壞性海嘯，包括1896年引致三萬人死亡的明治三陸海嘯以及1933年造成一千五百人喪生的昭和三陸海嘯。香港距離環太平洋地震帶超過六百公里，並非地震活躍地區，歷史上香港附近地區從未發生過破壞性海嘯。中國是文明古國，歷代保存了豐富的地震和海潮現象史料。根據中國科學院、地震局和社會科學院各方專家合力彙編的地震目錄，歷史上中國東南沿岸及台灣地區可能曾引發海嘯的地震並有類似海嘯破壞記錄的有1604年福建泉州的7級半地震、1605年海南瓊山的7級半地震和1867年台灣基隆的破壞性地震。有傳言曾引發海嘯但沒有海嘯破壞記錄的地震包括1661年台灣台南地震、1792年台灣嘉義地震和1918年廣東南澳的7.3級地震。此外，民間流傳一些沒有地震記錄的疑似海嘯傳說，包括1076年、1640年和1641年潮陽地區海水上升和1782年台灣高雄海嘯等，傳說中的描述可能跟天文大潮或風暴潮有關。例如1782年台灣沒有地震或海嘯的記錄，但當年有奏摺報告『颶風大雨海潮驟漲……淹斃人口衙署民居營房間有倒塌……』，顯示颱風引起的風暴潮也許是傳說的根源。菲律賓位於歐亞板塊和菲律賓海板塊交界，地震活動頻繁，群島和呂宋以東的菲律賓海溝的地震尤其活躍，而呂宋以西的馬尼拉海溝如發生大地震有可能會引發海嘯影響中國東南沿岸地區。過去一百多年來馬尼拉海溝最強的地震是1934年發生的7.6級地震，當時香港亦感到震動，有報告指在菲律賓呂宋島San Esteban和Vigan以南有人觀察到海嘯，但沒有任何記錄指海嘯曾影響香港。香港作為沿海城市，必須提防不能完全排除的海嘯威脅，縱使海嘯造成嚴重影響的可能性甚低。天文台在2010年啟用了位於港島寶珊道一條深長隧道內的寬頻地震站，並參加了全球即時地震數據交換，以加強探測南海地震的能力。為了加強海嘯預警能力，天文台引進了聯合國教科文組織政府間海洋學委員會（IOC）推薦的數值海嘯模式。天文台把該模式本地化後利用模式成功模擬2006年12月26日台灣恆春以南海域7.1級地震所引發的海嘯，當晚香港大廟灣錄得海嘯波幅11釐米，跟模擬數值14釐米相距不遠，海嘯到達時間亦相當吻合。除了香港之外，南海周邊國家過去幾年亦紛紛加強地震海嘯的探測。總部設在泰國的亞洲災難防禦中心在越南、菲律賓和緬甸新建了寬頻地震站以探測南海地震；越南和菲律賓分別在南海沿岸加建了驗潮站探測海平面即時變化；國家海洋局在南海馬尼拉海溝附近佈置了海嘯浮標，提供海嘯測量數據等。可見為了保障公眾安全，國際間的合作不遺餘力。根據現時的香港海嘯預警系統，如果天文台預測香港會受高度達0.5米或以上的顯著海嘯影響，會發出海嘯警告通知市民。自1960年代設立海嘯預警系統至今的五十多年，天文台均無須發出海嘯警告。為了讓市民增加對海嘯預警系統的認識，天文台近年加設海嘯報告，向市民報告高度較低的非顯著海嘯。此外，香港天文台聯同保安局和各有關政府部門亦於2006年和2008年參加了「太平洋海嘯警報及減災系統」的泛太平洋海嘯演習，並準備參加籌備中於2011年11月舉行的另一次演習，以增強應變能力。民眾對海嘯認識，是防災的重要一環。天文台除了以宣傳單張和網站介紹地震及海嘯外，亦和國家海洋局合作將 IOC 的海嘯科普讀物「Tsunami – the Great Waves」翻譯成中文「海嘯 – 駭人的巨浪」出版，並把電子版本放在 IOC 和天文台網站供大眾參考（按此下載）。天文台亦不時舉辦科普講座，推廣地震海嘯的知識。有興趣的讀者可從天文台網站獲取宣傳單張和科普讀物的電子版本，以及科普講座的消息。

2011年7月

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/earthquake/00371-a-groundbreaking-tidal-story.html

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地震與氣候有什麼關係？

地震和氣候之間有關連嗎？ 板塊構造學是什麼？ 什麼是地殼潛沒？地震與當地火山活動有關連嗎？

地震和氣候之間有關連嗎？地球的氣候與地震、二氧化碳和海洋有關。循環由火山釋放二氧化碳，進入大氣開始。我們知道，二氧化碳是主要的溫室氣體，保持地球溫暖（若不這樣，地球的溫度將從平均約攝氏 15度下降到驚人的零下18度！）。熱力助長海水蒸發，產生雲和雨。雨水由於含有溶解的二氧化碳畧帶酸性。雨水的酸度腐蝕地球表面岩石，溶解了的礦物質從而流進江河和海洋。礦物質一般含有碳，而這些碳可能曾經是源遠流長的遠古生物。一旦流進海裡，礦物質最終在海底成為沈澱物，繼而成為岩石。地表板塊結構的緩慢移動，使這些岩石潛沒逐漸進入地球的地幔。在那裡，地球內部巨大的熱力令二氧化碳釋放出來，經火山活動返回大氣，完成整個循環。另一方面，月亮透過地心引力，扮演減輕地球轉軸搖晃的角色。因為甚小的搖晃也會引起地球轉軸大幅度傾斜，帶來冰河時期。在過去40億年中，上述兩個因素令地球的氣候維持相當穩定，使生物欣欣向榮（之後，出現恐龍，再很長時間之後出現人類）。自從200 多年前的工業時代開始，耗用礦物燃料增加，特別是在過去30年中，令大氣中的二氧化碳顯著增加，啟動了我們現正面對的全球變暖，擾亂了正常的循環。科學家估計大氣二氧化碳以及已轉變的氣候會熒繞很多很多年，人類在地球上消失後，仍會維持一段長時間。板塊構造學是什麼？20世紀60年代初，一個遍及全球的地震監測網建成，我們關於地震的知識突飛猛進。一場地震發生時，它向四面八方發送出振動（或震波）。由於地震波到達各地震監測站的時間不同，利用時間的差異，我們便能夠將地震震中定位。由是，出現了一張類似下面圖2的地震區域圖。圖中可見地震位置或多或少標誌了巨大板塊的邊沿。因此我們知道地球的地殼由十多個地殼板塊組成。一些板塊幾乎停滯不動，另一些板塊每年可能移動幾厘米。板塊與板塊之間互相磨擦，擠壓，或者在彼此的下面或上面移動，產生了地球上大多數的地震。什麼是地殼潛沒？地殼潛沒是指兩個地殼板塊磨擦，擠壓，並且在彼此的下面或上面移動。測量到的移動速度一般為每年幾厘米，結果是聚積了大量能量。當極限超越時，板塊破裂，巨大能量溢出。圖3顯示海底地震的機制，並且解釋海嘯如何發生。 海洋板塊密度比大陸板塊大。因此，海洋板塊通常在大陸板塊下面滑動。地震與當地火山活動有關連嗎？如上所述，地殼潛沒有時造成火山弧。環太平洋地區以活火山和地震為特色，是一個例子。有火山弧的地方包括日本，菲律賓，阿留申群島和美國的西海岸。潛沒機制（參閱圖3）幫助解釋為什麼火山與地震位置之間經常有一段距離。須注意，地震不是經常與當地火山有關連。世界上很多地方出現的地震是與火山無關的。換句話說，地殼潛沒不一定產生火山。

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/earthquake/00381-what-have-earthquakes-to-do-with-the-earths-climate.html

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大氣的聲音世界

除了我們日常聽到的聲音，大氣中還存在很多人耳無法聽到的低頻聲音。人的聽覺極限為２０赫茲至２萬赫茲，低於２０赫茲的音波稱為次聲，我們人類便無法聽到。由於天氣系統的尺度通常較大，所以很多天氣現象都會產生人耳無法聽到的次聲。

大氣中有各種各樣的聲音：風聲、雨聲和最為人熟知由閃電造成的雷聲。由於風和溫度都對聲音的傳播速度有很大影響，也會產生類似光學上的海市蜃樓那樣的現象，因此，透過分析聲音訊號，亦可估算當時大氣的性質如溫度的高低或風力的分布。除了我們日常聽到的聲音，大氣中還存在很多人耳無法聽到的低頻聲音。人的聽覺極限為２０赫茲至２萬赫茲，低於２０赫茲的音波稱為次聲，我們人類便無法聽到。由於天氣系統的尺度通常較大，所以很多天氣現象都會產生人耳無法聽到的次聲。研究聲音在大氣中傳播特性的科學稱為大氣聲學，當中的次聲學便是專注於人耳無法聽到的低頻聲音。早在第一次世界大戰前，次聲已用於偵測爆炸的位置，在冷戰期間亦被用來監測大氣中的核試驗。全球正在推動的”全面禁止核試驗條約”中，便要求在全球範圍內設立次聲監測網，以監察在大氣中有否異常的大規模爆炸。因為有了這些探測網，科學家們得以發現大量自然現象都會產生不同特性的次聲。除了地震，海嘯，火出爆發等等，各種氣象系統如颱風，雷暴，龍捲風甚至晴空湍流都會產生次聲。次聲波的波長很長，例如颱風風眼所產生的次聲振動週期約４－８秒（0.25 – 0.125赫茲），波長便可達數公里。次聲波的特點是衰減小，可作長距離傳播，因此能夠對大氣進行大範圍連續不斷的監察，當結合其他的遙感資料一起使用，更可提供額外的關於大氣結構的數據。認識並利用次聲方法來預測各類危險天氣的活動規律，成為近代次聲學研究的重要課題。

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/physics-in-daily-life/00386-sounds-in-the-atmosphere.html

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為何鐵橋和石橋的拱形方向相反，一個向上一個向下？

為何鐵橋和石橋的拱形方向相反，一個向上一個向下？這是混凝土必須預加應力的原因嗎？

為何鐵橋和石橋的拱形方向相反，一個向上一個向下？這是因為石頭和鋼鐵是非常不同的材料。石頭能受得起壓力，但在拉力情況下容易破碎。因此，拱橋的石頭是擠壓在一起的。這樣石橋便很堅固，能讓人、貨物和車輛經過。鋼鐵剛好相反。鋼索被張力拉緊時，特別堅固。鐵橋的架構一般用是懸吊鋼索，懸吊鋼索兩側均向上拱起令鋼索經常保持在張力之下。因此，人們很少建造拱形的鐵橋。這是混凝土必須預加應力的原因嗎？是的。混凝土像石頭一樣，受擠壓時特別堅固。預加應力的混凝土是在混凝土裡面藏有鋼根。在混凝土變硬之前，這些鋼根是受張力拉緊的。這樣，在混凝土變硬後，鋼根不能收縮。於是，鋼根保持混凝土經常緊壓，而鋼根本身保持受著張力。所以結合混凝土和鋼相反特性製造的建築材料，比加強混凝土更強並且比全鋼鐵建築便宜。預加應力的混凝土在1950年代出現，被視為二十世紀建築的一大進步，已廣泛地應用於很多高樓大厦。

https://www.hko.gov.hk/tc/education/earth-science/physics-in-daily-life/00388-why-are-steel-and-stone-bridges-arched-in-opposite-directions-one-upward-and-one-downward.html

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