全國中小學科展

地球科學科

追太陽

目前不論是國內或國外,專家或業餘工程人員都熱衷於新能源的開發,最流行的即是以太陽能的收集作加熱器,標準的太陽能加熱系統由三個部分組成,太陽能收集器、儲熱氣和熱能分配。太陽能收集器最好能永遠面向太陽成垂直,所以製一個控制器能讓收集器的面永遠面向太陽。

五百公分以上各層面地中溫度曲線變化之分析

氣候學是研究對地表長時期氣象觀測數值所求得平均狀況的科學,在大氣科學的領域中自成一個體系,地中溫度為氣候學範圍內的一個環節,通常在氣候學中很少去討論,本研究試從地中各層面的溫度的逐日變化、季節變化及年變化等不同角度去探討分析,旨在發現地下各層面的特徵。本研究產生的動機是因為常我們觀測地中溫度時,對每個不同深度的溫度計所產生溫度的差別以及不同時問內的溫度升降變化發生興趣,經過初步研究的結果始發覺它們都有規律性與週期性,當我們把這個現象報告老師,老師才鼓勵我們對這個問題做更深一層的探討。本賓驗主要探討的目標是由地面到下層 500 公分深處之問各個層 面,地中溫度升降起伏的變化,並求得短時問的氣溫升降所能達到地下的深度,冬夏季節性的溫度變化對地下溫度所產生的影響。本校的氣候觀測站,因儀器簡陋,所得資料難免有誤差,所以本研究僅強調方法的進行和理論的證實。

以 Ia 型超新星測量哈伯常數

我們利用 Ia 型超新星來驗證討論哈伯定律(Vr = H ×d )與測量哈伯常數、探討宇宙年齡,並討論宇宙加速膨脹的可能性、哈伯常數是否為恆定值等。利用網路找出Ia型超新星觀測資料,並借由此型超新星可當成標準燭光(StandardCandle)的特殊性質,我們可以很容易算出星體的距離d ,再借由觀測到的紅移值(RedShift)可算出星體遠離我們的徑向速度 Vr (Radial Velocity),最後再利用數值方法求出最佳擬合直線來得到哈伯常數。我們從資料、各式理論進行討論分析,認為宇宙極有可能在加速膨脹,意即哈伯常數並非恆定值。我們得到的哈伯常數分為高、低紅移兩部分,以低紅移超新星測量到的哈伯常數~57.6km/s/Mpc;以高紅移超新星測量到的哈伯常數~ 30.6/km sMpc;並綜合高、低紅移超新星,測量到的哈伯常數~ 31.7/km sMpc。若假設哈伯常數為恆定值,低紅移資料對應的之宇宙年齡約 170 億年;高紅移資料對應之宇宙年齡約 319 億年;綜合高低紅移資料對應之宇宙年齡約 309 億年。由於宇宙極可能加速膨脹,哈伯常數極可能是時間的函數,所以宇宙年齡可能也並非簡單哈伯常數的倒數就可算出。

溫寶寶的啟示

五年級觀測一年的太陽高度角和氣溫的變化,對於在不同地點或不同高度,所測得的溫度差異,感到好奇,以及日照下、日落後、地落後,地面上各處的溫度和地下、水裏的溫度又有什麼不同的變化呢?這些問題引起同學們濃厚的好奇心理,於是共同討論,擬定計劃,利用溫度計(溫寶寶)分組實地觀測,以解決心中的疑難問題。

奇妙的地熱

我們對自然科的活動,都非常有興趣,尤其是上「火山和地震」這一課時,談到「地熱的利用」,更是令我們關心而有興趣;老師又補充說:「現在世界上的許多國家,為了解決能源不足的問題,都正在努力尋找新能源,利用地熱就是其中的一項。我國是世界上第十一個研究利用地熱來發電的國家……」我們一方面感到非常光榮,一方面引起了我們進一步認識地熱的動機。在老師們的指導下,我們走向地熱谷,走向溫泉區,走向噴氣孔 … 一開始了有趣的觀察實驗活動。

「牆」「牆」滾-颱風雙眼牆形成機制之探討

本研究的目的在於了解:探討判讀颱風雙眼牆的方法、挑選雙眼牆颱風個案、雙眼牆颱風之特徵及雙眼牆颱風之可能形成因素,由研究得出下列結果:一、我們判斷的依據是只要兩層?回波區中夾有明顯無回波區或弱回波區即為雙眼牆颱風,依此挑出14個雙眼牆颱風個案。二、雙眼牆颱風皆為中強颱,其七級暴風半徑均達180公里以上。三、近中心最大風速在颱風雙眼牆結構出現前後短期內並無明顯變化,而時間的範圍拉長後,可以發現其結構的出現約在近中心風速最?的期間。四、雙眼牆颱風內外眼牆的角速度大略成正比,且比值都在五倍以上,而大部分的比值集中在約5~8倍。五、距地表在兩公里內的風速隨高度的變化率較高,兩公里以上風速隨高度的變化率較小。而雙眼牆結構出現時間長度和風速隨高度的變化率之極大值並無特別關係。

光影逐日-地球公轉現象的探討

同一種現象,甚至相同的測量工具,從不同的角度切入或是用更細膩的方式去觀察,往往可以得出完全不同的結果。例如觀察單擺,除了來回擺動之外,如果觀測的時間超過一小時以上,就可以看到單擺的擺動面會有明顯的轉動,從而證明了地球的自轉。而我們的圭表測量也如同這樣的情況。我們實驗探討發現,圭表所呈現出來的光影長度變化不只可以對應四季的不同,也可以說明地球不是等速率的在公轉,更可以由數據的比對中找出近日點與遠日點的確切日期,並進一步透過橢圓數學的模擬獲得地球繞日公轉的長短軸比值。如果有萬有引力定律來算出地球公轉的平均半徑,我們幾乎也可以描繪出地球公轉的橢圓模型了。

貓羅溪畔測風雲

哇!好高興呀!老師指導我們科學展覽,在上屆展覽中,觀測有關天氣概況等,得到全國地球科學初小組第一名,倍增我們對「她」的興趣和信心。當老師上自然科學第七冊(四年級上學期)第二單元『雲』中,更使我們對『她』有一種說小出的喜悅。我們可以冉在老師的指導下,研究出各種雲彩、形狀雲量,將會大自然的影響很大。俗語說:「旱霞不出門,晚霞晴千里。」確實印證,當年的兵家孔明先生的「借東風,火燒連環船」一事,確有此事,證明了繼續不斷的觀察天空景象,當可推測將要發生的事倩。因此,引起我們對天氣的觀察記錄,有莫大的興趣,並竭力有恆的來研究天氣的變化。

探網取霧-影響捕霧網集水特性之探討與應用

我們好奇影響捕霧網集水過程因素為何?使用超音波霧化器搭配風扇模擬霧氣,在壓克力箱中放置捕霧網進行實驗。秤量製霧箱所消耗的水,配合捕霧網集得的水量,即可得回收率。實驗結果為①三種不同材質網子中,疏水性高的不鏽鋼網回收率較佳。②不同網目單一網孔最短邊長度大於0.5mm時,網目多會增加回收率:24目較16目高出6.7%;網孔過小,會降低回收率,複雜編織的針織遮光網亦相似。③長形的網孔或複雜編織的網子,架設方向會影響集水效果。垂直向長度大於水平向,有利水珠滑落,能提升集水效果,最高可增加約5%。④使用疏水塗料塗佈在垂直向的網線上,間距2.7mm,可提升7.5%的回收率。高集水效能捕霧網具備吸附霧氣多、水珠增長時間短及滑落速度快的特性。

內轆先民生活的研究

因為生物課講到「北京人」、「南方猿人」,同學們便紛紛去尋找化石,於是引起了先民石器的發現。去年台灣大學考古系前來發掘,更引起了我們的興趣。