全國中小學科展

地球科學科

電動天球儀之設計及亮片點星法

自從美國太陽神 11 號(1969.7.16~24)人類第一次完成登陸月球後各國重視地球物理及太空科學教育之實施,各國先後乃於高中課程中增加「地球科學」一科,作者有幸担任該科教學。依幾年來在教學上之經驗,深感本科教具極為欠缺,尤其感到宇宙星雲之奧秘及深淵不能由教科書及各國現售天球儀模型中所能理解和體會,更無法達到全班學習之效果。各式天體投影機必需要半圓頂之特別教室等設備來配合其價格均極高昂。作者遂奉政府提倡教師利用課餘時間從事教學設備之研究。及達下列教學目的等因,決定試作本教具茲將製作過程發表於后,敬請各位先進及專家們不吝指教,以利今後製作之改進。

台灣地區酸雨的測定與分析

雨水酸化現象最早是在 1967 年於北歐為瑞典的科學家所發現,但歐洲地區的雨水可能自1950年代使已開始一年一年地增酸,若以 PH 值表示,則約從過去的 6.0 降至目前的 4.0 左右,但 PH 值到達 4.0 以下亦是常有的事。一般所謂雨水酸化,是指PH值低於 5.6的雨水而言。酸性雨水降至地面,對於環境乃是一種嚴重的威脅,一般報告指出它會使土壤變酸,減低肥力;侵蝕金屬造成生銹,會損害建築物,為害木材;會傷害植物,阻礙植物生長;會使湖水、池水變酸,為害或消滅魚類;會改變土壤或空氣中的生物相,造成不平衡;另外亦可能影響動物的生長,以及人類的健康。它的影響雖是緩慢且難以發現的,但卻是全面性的,故被認為是一種近代環境的大問題。木研究是在測定與分析台灣各地區雨水的酸化的情形,希望人們加以關心、研究,並設法解決。

石門地區土壤的研究

每次看到校園光禿禿的一片,花草樹木總是長不活,但是距離三十公尺之遙的我家菜園,卻是生氣盎然,長得非常茂盛,我感到非常奇怪?我們常常去海園別墅玩,附近有一種土壤顏色非常的白,但是黏性很強,我們常拿來做玩偶,我家後面有一家磚廠,他們就用後山的紅土,製造一塊塊的磚頭,後院的垃圾場,經過長期堆置垃圾,也成一堆堆非常臭的土堆,於是我們很想研究石門地方土壤的特性。

泥沙與滲水

我很喜歡到鄉下外婆家,但是我最怕到外婆家以後下雨,因為下過雨後路上不是常常積水,就是濕濕滑滑的,非常不好走,而有時候同樣下過雨,但是學校的花圃卻是不會有這種現象,同樣是泥土,因為地方不同,滲水的快慢就相差那麼多,是不是只有如三年級自然科學上課時,我們發現的因為粗細均勻不同而滲水就不同?泥沙除此之外,還有沒有別的特性?因而引起了我們研究的興趣。

海埔新生地─慈湖農場地質初探

地球是只有一個,由於人口的過度成長,可以想見生活的空間是愈來愈狹小了,我們需要更多的土地來居住,來生產糧食,世界上有許多與海爭地的例子,都極為成功,值得我們學習,今天在金門地區我們也接觸了幾個海埔新生地的開發及應用的例子,我們選了轉為農漁生產的慈湖農場,作土質方面的分析調查配合實地的參觀訪問,希望能激起大家對於新生地的愛護與研究。

我把板塊拼起來了-板塊運動模擬

南美洲及非洲兩大陸塊的形狀非常契合,是因為中洋脊的擴張使它們分開。本研究以奧伊勒理論為基礎,利用大西洋中洋脊附近的許多轉型斷層及破裂帶,並以空間向量及解空間方程式的方法,來求奧伊勒極的位置,以進行南美洲和非洲之間板塊運動模擬。先算出分別中垂於兩個不同轉型斷層的兩個平面方程式,再找出兩平面與地球球面的交點,即奧伊勒極的位置。奧伊勒極可以用來描述板塊相對運動,相對運動量則由中洋脊兩側的條帶磁力異常線換算求得。最後將所求得的奧伊勒極和現有的板塊資料與海岸線資料,輸入電腦進行板塊運動的模擬,並進一步算出兩板塊間的相對運動速率。本研究所算出的奧伊勒極位於63.8° N、32.9° W;以奧伊勒極為基礎,算出兩億年來非洲和南美洲兩板塊間相對運動的平均角速率約為0.305 度/百萬年;最後模擬出兩億年來南美洲相對於非洲的古位置。在一億九千五百萬年前的古位置圖中可發現,當兩陸塊北端密合時,南端有陸塊重疊的現象,可見南端實際相對運動的量比預估的還少,推測是因為板塊經過長時間的運動,受到擠壓而變形,而這些變形吸收了部分的相對運動量,而非洲西南外海的確有一Wafisch Ridge 存在。

冷的火山──泥火山

七十九年七月二日我們參加學校舉辦的學藝營時,我們去觀察泥火山,本來以為和火山相似,後來到現場才知道它截然不同的。觀察中我們有許多疑問,於是我們從事下列之探討。

呼風喚雨

「大雨大雨一直下???? 」想要讓天空中的水掉下來(降水),可不容易!首先,一定要使空氣中的水氣達到飽和。但不是飽和的水氣,就會凝結而降水,往往還需要空氣中的小微粒(例如:灰塵、煙、花粉?)附著,才能形成小水滴或冰晶,而這些小微粒就是我們所要研究的對象~凝結核(condensationnuclei)。凝結核的種類非常多,我們可運用人工的方式,將凝結核散佈在空氣中,除了讓小水滴附著外,也可降低溫度,增加凝結的效果,達到降水(圖A)的目的,這就叫做「人造雨」(rainmaking)。期望我們的實驗能找到最佳造雨的條件,除了解決缺水的問題,還能兼顧自然環境的保護。此外,古代人們擺設香案,祭天求雨,其實是以燒出來的煙飄到空中,做為凝結核,達到下雨的目的,這是有科學根據,與神蹟無關喔!

竹林地區氣象與稻作研究

本校自設見童氣象台至今已有九年(六十年一月一六十八年十二月)老師每年除教導我們學習氣象基本知識,使用氣象儀器外,每日作定期氣象觀測,並保存所觀測的資料,同時把所觀測的氣象資料加以分析,在氣象變化的特性中我們發現了正確的自然科學研究方法,激起我們同學對氣象問題研究的濃厚興趣,而且本校多數的同學家長均以務農為生,因此為了更進一步發揮自然科學教育的實用性,所以我們調查了學校附近地區的稻作狀況,以研究「氣象變化與稻作的關係」為主題使研究結果直接提供社區發展,使社區家長們也能分享研究的成果。

探討颱風之性質演變及大氣主環流實驗模型之製作

台灣位於亞熱帶地區,每年受颱風侵襲,常引起嚴重災害,生命及財產之損失甚鉅,足以影響經濟建設之發展。目前對於颱風警報準確性與適時性之頸求愈來愈高,為了瞭解熱帝性風暴一旦形成颱風後,是否會侵襲台灣地區的可能性。我們嘗試以簡單的設計,應用物理、化學等科學知識,用以解決地球科學教學上,產生許多實際的困難。尤其對於現象錯綜複雜,誘因極多;時空範圍臘大之颱風之性質,演變以及大氣主環流風系等知識,以實驗補助方式來探討,旨在避免深奧理論的引入,以及提供一些深入淺出的接觸了解。