全國中小學科展

地球科學科

星系團照妖鏡.

我們藉由電腦多體模擬的手段,透過對宇宙微波背景輻射中之Sunyaev-Zel’dovich 效應(簡稱S-Z 效應)的研究,來探討星系團的一些根本性質,以便應用在觀測上。重要的發現有: 一、 星系團的S-Z 效應之強度(即所造成之背景輻射的溫度變化)ΔT = ,其中 r 為至星系團中心的距離,a、b、c均為常數,且c = ?1.0 ± 0.22。 二、 星系團的質量密度 = ,且c = ?0.71± 0.087。 三、 星系團總質量M(單位為太陽質量)與其中心S-Z 強度ΔT(單位為K)的關係為: M = 1018.2±0.360 ×T1.00±0.081。 四、 星系團總質量M與其總積分ΔT (ΔTtotal)的關係為: 五、 以後將可根據以上的四和五,推算出所觀測到之S-Z 星系團的質量。 我們的研究成果,將可在短期的未來,直接應用在許多期待中的觀測結果上,以揭開星系團 的神祕面紗。

高低間的秘密

去年大哥哥、大姊姊們曾對泥火山形成的原因,做了深入的調查研究。當我們看到他們的作品被發表出來時,內心真有說不出的羨慕,當時除羨慕外,還特別用心的看了他們研究的結晶,發現他們所拍出來的照片,卻有高有低,同樣都是泥火山,為什麼會有不同形狀?訝異之餘,便去查詢資料,請教老師,老師認為這一問題很值得研究,大夥兒便在老師的鼓勵下,開始了我們的實驗實際了解這高低間的秘密。

深藏不露!?~渦流效應對新店溪流域地形形成的探討

夏天一到,大家總是喜歡往有水的地方玩樂,但也由於不諳水性,或是沒有謹慎注意,常常造成悲劇產生,在我們居住環境附近的新店溪流域可以常常聽到有溺斃事件的發生,其中肇事原因大部分跟渦流有些許關聯。為此我們經由資料蒐集、實地探勘、透過實驗驗證實際狀況、模擬地形等研究方法,以更進一步了解渦流的形成及種種資料;經由研究結果,我們發現:影響渦流形成的原因有:(1)凹洞的存在 (2)阻礙物的存在 (3)外力的介入,實驗結果更進一步驗證與找出渦流容易產生的地點,並觀察及分析渦流與新店溪流域地形的關聯性,進而讓我們更能夠了解渦流的習性,並保障我們的生活。

溫泉我的家~藏在陽明山底下的秘密

陽明山溫泉最常見的是青磺、白磺和美人湯(鐵磺)三種,日本溫泉外觀像白磺但偏鹼性,跟北投白磺差異大。我們測量溫泉的總溶解固體量(TDS)、酸鹼值(pH)和鹽度(S),並偵測硫化氫(H2S)毒氣。同時以雨水、海水做比較,發現兩者都會影響溫泉TDS變化。溫泉中若含鹽分,如青磺,TDS會很高,青磺的TDS是白磺的20倍左右。白磺有臭雞蛋味,硫化氫反應最明顯,青磺其次,泡湯時一定要保持通風;溫泉溫度若上升,TDS也跟著上升,TDS上升,是否可預測火山地震的發生?這是值得追蹤的課題。溫泉粉跟真溫泉差異大。青磺可取代稀鹽酸幫助水管暢通;青磺泡太久,對髮質的傷害比雨水還大;青磺、白磺會生鏽加速,這可能是電器壽命低的原因;泡溫泉有助減肥、除蟲,有益健康。

風吹沙—草漯沙丘粒度及鐵礦砂含量分析

草漯沙丘群位於桃園縣沿海。砂丘群東西延長約8公里。其外緣長寬約數十至數百公尺的砂灘。單獨的砂丘走向為東北東,與冬季盛行東北季風呈現一小夾角,主要為風積作用形成。本研究取草漯沙丘表層、垂直方向沉積物,以及附近海灘表層之沉積物。利用過篩、磁鐵吸附的方法,分析沉積物粒度分布情況及磁鐵礦砂含量變化,藉此了解其相關性。依據沙丘表層顆粒分布,沙丘面海一側中段,所受風力應最強。沙丘頂部附近磁鐵礦砂含量變化大,可能因為風的侵蝕作用造成密度大的磁鐵礦砂富集造成。沙丘面海面對北方一側採樣點,沉積物粒度隨深度變化週期明顯,可能與季節性風向、風力變化有關。

基隆河下游與北勢溪曲流之比較與研究

台潤地區環境特殊,面積雖小,地形上卻包羅萬象,其中河流地形方面的景觀更是令人嚮往,因此使我們興起了一探究竟的興趣。淡水河系台灣北部地區最重要的水系,它提供了台北地區早期的交通,亦為飲用水源,近年史成為大眾遊樂、休閒的活動場所,因此有關此處可尋之資料甚為豐富,而其支流基隆河、北勢溪的曲流地形,尤為特殊與顯明,在全城中更具研究價值。本研究活動之目的,即係藉著簡單可行的方法,對基隆河下游與北勢溪之曲流進行計量的研究工作,探討並解釋同學們對曲流地形共同產生之疑點:1.曲流是如何形成的?2.曲流兩岸之土地利用如何?3.河流流速與河道迂迥是否有關?4.基隆河與北勢溪流路迂迴,共波動振幅、曲流帶、氾濫原之情形如何?5.曲流擺動是合其有週期性?進而藉此簡單具體的成果,印證課本上所學之知識,並激發同學對地球科學的興趣及參與,從而培養科學研究的精神。

理光頭真難看

上次遠足,我們到東甫溫泉野餐,走呀走的,砰的一聲,溪流的對岸正在炸山,抬頭一看,好多的沙石滾到溪底,還有好多的泥土堆積在半山腰,原來美麗青翠的山坡,早已變成一片枯黃,同學們喊著光頭!光頭!真難看!老師說:「這不只難看,以後大家還得有罪受。」為了想了解為什慶有罪受,我們和老師爬了很多山,拍了很多相片,也做了一些實驗。在活動和實驗中,我們得到的結果,都令人非常難過。以下是我們一年來所做的活動。

一語「擒」天?誰能抓得住老天的心

媽媽常說:春天後母面,要我多穿一件外套;爺爺常常抱著一本農民曆,用裡頭的節氣預測來當作種田的準則;我們每天出門前依靠氣象預報來決定穿多少衣服,要不要帶傘。透過四下自然課─「認識氣象」單元探討各項氣象預報的機會,讓我們想到這些從古到今人類對氣象預報的智慧是不是準確呢?習作裡的許多疑問是不是可以獲得解答呢?就這樣我們開始了深具挑戰性的觀測之旅。在一年365 天中犧牲了許多下課和假日時間辛苦的觀測後,加上抽絲剝繭的分析整理,我們終於嚐到收穫的樂趣─〈一〉我們發現現代氣象預報並不是百分之百的準確,但卻有相當程度的參考價值──氣溫預報準確率是79%,有80%的降雨機率預報和實際觀測差距在10%以內,只有天氣狀況的預報較不準確,準確率是28%;在科技尚未發達的時代,祖先們的氣象智慧,不論是節氣或是諺語都有相當的準確度──有75%的節氣預測和78%的諺語預測驗證結果是準確的。若能將現代氣象預報與節氣、諺語的預測相結合,一定可以讓天氣預測既長遠又精準,帶給我們生活上更大的便利。〈二〉一天中的最高溫最常出現在12:30,其次才是14:10,且最高溫也會出現在其他各時段,推翻了以前書上和老師告訴我們的「下午2:00 最高溫的說法」。〈三〉經過長期觀察記錄,我們才發現各種天氣型態的雲並沒有一定的特徵,自然習作要我們各觀察一種天氣型態的雲一次後,就要我們發現雲和天氣型態的關係,並不恰當。〈四〉我們家鄉的雨量從92 年4 月20 至93 年4 月19 日一年只有864.8mm,六月的雨量最多,十一和十二月最少,全年雨量大都集中在五月到八月這段期間;氣溫七月最高,一月最低,全年氣溫曲線有著規律的變化。

十八羅漢山圳頭坑岩石鑑賞

在五年級自然科學上學期第五單元「岩石」,下學期第二單元「地層的形成」---- 地層裡的岩石和礦物、 岩石礦物資源的利用,在學習過程中,回想我們曾經由老師帶領前往「十八羅漢山」做過「地層膠結」探討活動。在研究中發現山峰露頭岩壁的岩石和溪底五花八門的石頭,其顏色、形狀、質地等,頗值得人類去探討。上完自然科該兩單元後,為了做更深入的認知,而組合了同學,選定了「十八羅漢山圳頭坑」作岩石探討活動,希望把成果呈現給大家參考。

露點的測定

十大建設中的南北高速公路,去年十二月完成全線通車,因當時適逢白天溫度較高,夜晚溫度激降的冬天,極易產生濃霧,因為視線不明,通車不久即發生許多次大車禍,傷亡不少人命,損失無數財物。「霧」是靠近地面的水蒸氣,過冷而凝成細微水滴,漂浮瀰漫在地面。「露」是靠近地面的水蒸氣,夜間過冷凝結成小水滴。因此測定露點就知霧產生的氣溫。