地球科學科

世界上最壯觀迷人的景觀莫過於火山之噴發，其噴發時，岩漿冷凝後形成的岩石有玄武岩、安山岩、流紋岩等，其噴發出的產物有火山灰、火山彈、火山玻離(黑曜岩)，而岩漿在較深層固結而成的岩石稱為深成岩，如花崗岩、橄欖岩等、經由一連串的地科課程、火山影片之觀賞，以及實驗課程中火成岩礦石標本之分類辨認，使我們便深愛我們這個深具動態之活生生的地球，其中沉積岩較具層理及砂粒性(為火成岩與變質岩風化之產物)而火成岩其結晶顆粒大小與形式更是迷人，使我們賞玩好奇不已，更激起能深入研究火成岩結晶大小變因的一連串科學活動

近年來，由於人口增加，都市及社區擴大，以及工礦業發展結果，各種不同性質的廢棄水漫無管制地相率排入圳路、排水溝或附近河川中，廢水量急劇增加，遠超過原有埤圳及河川水量自然淨化能力，因此許多地區之灑溉水質已漸早惡劣，其危害生產與生活環境，隨污染擴散程度而日趨嚴重，甚至已達公害地步。因此，如何減少污染，以維生產及生活安全，是目前經濟建設的首急之務。

本次科展的研究主題是如何製作日晷，因為日晷是利用太陽照射晷針產生影子來判定時刻，所以我們猜想日晷和竿影的變化必定有密切的關係，於是我們先由繪製竿影圖著手，進而將竿影圖轉換成水平型日晷。竿影圖的繪製雖然可以每天直接觀測記錄，但是基於準確性及方便性，我們間接的透過太陽在天空中的位置資料來求得竿影圖，以中央氣象局網站上的「四季太陽仰角與方位角」資料為基礎進行竿影圖的繪製。我們先以手電筒照射透明天空模型來模擬太陽在天空的運行，以鐵釘代替竹竿來繪製竿影圖，接著更進一步以電腦輔助計算的方式計算出更精密的竿影圖，從竿影圖中我們發現了小時線，接著配合將鐵釘換成薄的三角形板，我們製作出了含有季線的水平型日晷，如果我們的資料更多的話，更可加上月線，而將日晷變成判別方位的日光方位指示盤。

前幾天我們到燕巢的泥火山玩，遠遠就聽到清脆“啵”的泥爆聲，真是興奮極了，我們在泥火山爬上爬下，忽然間我滑了一跤，奇怪！泥火山不應該都是泥嗎？怎麼會有石頭呢？這些石頭又怎麼來的？再仔細一看，更奇怪的是那些石頭竟然被分得很整齊，一區是大石頭，一區是小石頭，另外一區則是細粉，是誰？是誰這 麼有耐心的在分石頭呢？是人為的嗎？還是…？他們又是怎麼分的呢？…我把問題帶到學校和班上同學一起討論，也才發現這其中的問題可真是不少呀！

今年太陽黑子活動邁入高峰期有較多的黑子可觀測，太陽黑子在不同的時間地點，有不同的變化。像高緯度如低緯度的太陽黑子不僅出現的機率不一樣，連轉動的週期也不一樣，我們在好奇心的驅使下，決定要研究這個富挑戰性和趣味性的問題，再加上前年的學長們的研究，留下許多相關的紀錄，我們更容易探索這個問是。於是，立刻展開漫長的研究之旅…

台灣有許多泥火山，雖然各地的噴發泥黏度不同，而造成外貌的差異，但其噴發原理是一樣的。因泥火山的價值主要在於景觀及教育方面，其吸引力往往取決於噴發規模。本實驗以自製岩板作為地表岩層，以幫浦加壓讓模型有像真實般的高壓氣體壓力，再用U 形管內裝Hg 測量其壓力，藉此探討影響泥火山噴發規模的原因。經由我們設計的實驗，得到以下結論：一. 噴發規模不是單純直接受熱效應影響的，壓力對於噴發的影響較直接受熱大。二. 由模擬實驗可知當泥漿上湧時，裂隙面積越大、上覆岩板越厚、底泥厚度越厚、黏稠度越高、含砂量增多時，噴發所需的的壓力越大。所以在有泥岩及充分地下水及適當的通道下，有無良好的儲氣構造生成高壓氣體，是造成泥火山噴發的關鍵。台灣東部泥火山噴發不若西南部壯觀，由此可見。三. 由模擬實驗得知，噴發量會隨上覆岩板厚度增加而增加，但是隨泥漿含砂量增多、裂隙面積增大及底泥層厚度增加而減少，所以在泥火山景觀區，切勿濫開鑿，以免噴發規模減小。

哇！好高興呀！今天又是假日了，我約了班上幾位同學一起上本地觀音山去郊遊，我們在目的地玩的好高興呀！忽然下起雨來了，使我們全身都被雨淋濕了，致使本次的郊遊又失去了到處去臨摹、搜集標本的好機會。正巧，郊遊過後，老師上自然課第二冊第六課中教我們「怎樣觀測天氣」；天氣對人類的生活和農作物的生長都有密切的關係。所以老師對我們說：「每天觀測天氣，把觀測結果記錄下來，如集能繼續不斷，把記錄好好整理並保存起來，我們就能夠發現天氣的變化是有規則的，而且也可以預測未來的天氣變化。」因此，引起我們對天氣的觀測記錄，有莫大的興趣，並竭力有恒的來研究天氣的變化。

我們自製「氣壓式的可回收水流裝置」以節水的方式來探討『水車扇葉和水流速』的關係得知不管水流速大小，8 支的扇葉水車設計轉數均較低扇葉的為佳。在設計可實際帶動發電機轉動的水車模型中，我們以作圖及計算在水流速度為 118cm/s下，水車的最適力柄大小為 27.3cm 長。實地以自製設計的『水車及發電機組做葫蘆墩圳的水力發電』測量時，我們所設計的水車其發電情形也令人滿意。所以，我們證明了：『只要流動中的水均可以設計合適的水車帶動發電機來發電』。在能源短缺的今天，妥善運用這種「取之不盡、用之不竭」的大自然力量是最值得推廣的水力發電方式。

暑假時，我到南部外婆家玩，有一天，小舅舅要到菜園去，因為好奇，我就跟了去，很奇怪！隔壁稻田裡的泥土都裂開了。我問舅舅：「是不是沒有灌水呢？」舅舅點點頭。又問：「是不是太陽太熱呢？」他說：「是」但當我又跑到其他的稻田去看，田裡雖然沒有水份怎麼不會裂開呢？我一直問了舅舅很多問題，他很行都回答了，於是我就請王老師指導我們研究這個問題。

本研究主要為下列幾點：一、泡泡（Bubble）配方若加入起泡劑、薄膜劑與保濕劑有效延長泡泡壽命。二、透過肥皂泡沫虹彩紋路觀察，有助於了解大氣環流（Atmospheric circulation）。三、泡泡若不受側壁阻擋，會產生紊流（Turbulent flow）造成單氣旋（Cyclon）。四、肥皂泡沫升溫或降溫，可用來解釋北極震盪(Arctic Oscillation)正相位與負相位原因。五、觀察泡泡上的顏色變化，主要是黃、藍是其常出現的顏色，之後變白破裂。