全國中小學科展

地球科學科

藉光譜分析研究太陽

本社對於太陽黑子的觀測紀錄,今年已第四個年頭。且對黑子的研究,已有相當的結果( 註 )。唯對太陽光譜的探討,限於儀器問題,未能實行。待由我們自己動手克服後,開始了這項實驗計畫。 目前,世界上美、日兩國從事此太陽光譜的分析已具成果,但國內卻仍無一單位從事之。雖然我們的儀器簡陋,但希望藉著我們的努力,能激起國內對研究太陽的重視。敬請專家指教。

「濁」毋庸議-濁水溪中下游之濁度與自製水質濁度測量法之研究

我家附近水溝每年都要清,濁水溪真有這麼濁嗎?是否濁水帶來淤泥?還是只有我們家是這樣的?我們學校前的莿子埤圳,河水混濁但卻看不見淤積的泥沙,到底是甚麼原因造成的?濁水溪中下游的主流裡的溪水是否也是這樣?要怎麼測量濁度呢?我們想研究濁水溪的「濁」度及如何測量。於是蒐集濁水溪及附近的溪水和泥沙回來做實驗。結果發現:一、西畔分校泥沙減重多含水高。溪州大橋及水里龍神橋都是細沙蒸散快。二、雨後的水含沙量高,水較濁。梅雨季含沙量均提高。三、【一】灑水泥沙向外擴散,西畔分校的泥塊堅硬土質不同。【二】灌溉溝渠之泥沙小而黏稠,易結塊,懸浮物造成混濁。主流顆粒大。【三】坡度越高,易將泥沙、石塊帶走;沖的時間久,易被沖走;顆粒小易被帶走。四、透光率最低是彰雲大橋,次是岸角牌樓。梅雨後透光率皆低。流動的水透光率低濁度高。水里街上的岩層不同,泥沙少,濁度低。五、主流雨後較清澈,而灌溉溝渠雨前較清澈。雨後則濁度變高,透視度變低;主流雨後稀釋,泥沙量變多,透視度高。六、多處透視深度可達13cm,三處約3-4cm。雨後:僅岸角田變濁,其他透視度仍深。梅雨季後:水變濁,透視度2㎝以下。七、直射與散射發電量呈反比。濁度高:光線穿透少,直射線發電量低,散射多,90度角發電量高,可量化測量。八、濁度高浮標下沉深;濁度低浮標下沉淺。與原先濁度高,浮標上浮的假設相反。九、流速快,濁度高,流速慢,濁度低。靜止時濁度最低。十、西畔分校與集集攔河堰有非土壤有機質。顆粒大小以溪州大橋最大、而水里工程與水里街上無懸浮顆粒,與濁度實驗相同。

鬼斧神工的風化窗

大自然是一本多變化且內容豐富的百科全書,不論是無垠的沙漠,浩瀚的大海,都孕藏了許許多多的奧祕,因此激起我們接近她的興趣。在一次老師領導的墾丁國家公園自然景觀實察中,發現了許多形狀變化多端,猶如一個一個窗戶排列在岩石上的小洞穴景觀,經過老師的指點及查閱資料後,明白這就是「風化窗」地形景觀,在好奇心及對環境景觀的關心下,我們決定同心協力地深入探討她的奧秘。

氣壓和天氣

五下的自然課本中有說:「氣壓和天氣的關係非常密切,高氣壓來了天氣會變冷,穗定後天氣會轉好。知道了氣壓的高低變化,就可預測天氣。」這一段話我們始終不了解其中的意思,於是就展開了下列的探討活動。

豈知潮無信—探討臺灣西南海域颱風暴潮關係

本研究選取兩種最易導致暴潮之颱風路徑(南北向及穿越型),共四個颱風時期的潮位及氣象資料進行分析,結果顯示暴潮有空間上的傳遞性及對氣壓反應的延遲性,以數學工具及物理原理建立網格模式探討流體的運動,再和觀測潮位比較。結論如下:一、暴潮具有空間傳遞性,與颱風路徑、風場結構、地形有關。二、暴潮亦具時間延遲性,且穿越型颱風易造成台灣西部沿岸潮流堆高。三、建立的模式能簡化流體運動並探討因氣壓差導致的海面高度變化。四、建立的模式可印證實際觀測到的潮位,穿越型颱風在水位未達平衡前颱風已移動,故各測站呈現明顯的延遲;南北向颱風水位平衡時颱風才移動故影響潮位的主要因素為氣壓,且切過邊緣的長水溝模式較符合觀測結果。

颱風的烙印--侵台颱風路徑對災害的影響

當颱風侵襲台灣時,或多或少都會造成災害和損失,本篇研究是利用氣象資料探討各類\r 侵台颱風路徑對台灣降雨、風力及焚風分布的影響,再利用各縣市土石流潛勢溪流及產業結\r 構的客觀資料與各類路徑造成的降雨、風力及焚風分布互相交叉分析,推估不同路徑可能所\r 造成的災害。研究結果顯示,影響降雨分布最主要的因素為颱風路徑,加上地形,造成迎風\r 面比較容易降雨;影響風力大小分布的因素為靠近颱風路徑的縣市,風速都較大;影響焚風\r 出現地區的主要因素是位於背風面且位置離山脈較近。而由資料所推估的可能災情,以第二\r 類及第六類路徑所帶來的災害較為嚴重。未來可先判定颱風的侵台路徑,再利用我們的災害\r 推估結果當做參考,針對各縣市作災害防範措施。

湊合!湊合?

上了 「地層」一課之後,同學們對野外露頭都很感興趣。遠足的時候,經過三峽湊合地區,兩旁地層排列很清楚,於是我們決定利用上課所學的知識,來研究「湊合地區」地層的真相。

暈頭轉向─揭開太陽自轉的面紗

本研究主要是利用數位相機所拍攝的照片,以電腦應用軟體Photo Impact、Math PS 處理影像並讀取黑子座標,先找出將近十個月中太陽自轉軸與地球自轉軸夾角的變化,結果與天文年鑑的數據相當符合、最大偏角約26 度,顯示此方法對於自轉軸方位角的測量相當精準。藉此進一步求得的太陽自轉軸傾角及太陽自轉方向和週期,發現太陽自轉方向與地球公轉方向一致;自轉軸亦非垂直黃道面,而是約在九月時其北極傾向地球的角度最大且在二月左右時背離地球的角度最大;太陽赤道附近自轉的恆星週期約24.9 天、會合週期約26.9 天。

搖一搖,天崩地裂

台灣主要的天災是颱風和地震,對台灣造成嚴重的生命財產損失;低年級時,曾到內湖的防災教育館,體驗過地震模擬情境,令我們印象深刻所以,我們決定藉科展機會,探討地震對於房屋造成的損害情形。因無法用實屋來進行實驗,所以利用陶土、珍珠板、巴爾莎木來建構簡易屋型。先製作不同素材簡易屋的簡易屋,以增加接點及竹籤的數量,來比較經過加強結構後,簡易屋的耐震變化;再將簡易屋放置在不同地質上,探討簡易屋在不同地質的耐震性。我們希望能藉由簡單的實驗,來了解結構加強對於房屋的耐震效果是否有實質的幫助?以及在不同地質的地方蓋房屋是否也影響到房屋的防震效果?

星星相映-以理論與觀測探究雙星形成機制

在銀河系中,多數恆星以雙星系統存在,因此雙星的形成機制在恆星的演化理論中扮演極重要的角色。但目前天文學界對其形成的機制未有定論,而爭論的焦點主要為兩個假說:一個假說為當分子雲在裂解為雲核時,同一雲核會形成兩顆恆星互繞;另一假說為不同雲核會分別塌縮為不同的恆星。這份研究中,我們以金斯最小質量與半徑為理論依據,找尋了上萬筆的觀測數據,並利用兩種不同的算法----週期公式與視直徑法計算出雙星間距,進而分析雙星間距的分布。結果中,我們發現前主序雙星間距分布圖出現了一個小於金斯最小半徑的峰值,經過推論我們排除了兩種方法的觀測限制可能造成的偏差,最後得出結論:分裂說必定存在,然無法排除捕獲說的存在。