地球科學科

去年我們做“拜訪石頭的老家”時，沿著鳳山溪採集岩石標本，發現河谷在有些地方很買很淺，有些地方就窄很深，變成峽谷，甚至變成瀑布，河流的方向也常改變，有些是直的，有些就拐彎 90 度，有些轉向180o，河流經過的地方岩石的軟硬也不同。河流的種種變化，跟流經的地層岩石有沒有關係呢？

哇！好奇怪呀！打開水籠頭洗手，自來水怎麼會有時溫溫的，有時卻冰冰、涼涼的呢？同樣是自來水，其溫度為什麼會不一樣呢？清晨、中午、傍晚或晴、陰、雨天，也會有不同的變化嗎？又溪流的水溫和氣溫的變化有關係嗎？流速的快慢會影響水溫的高低嗎？這一連串的問題究竟是什麼原因呢？我感到很好奇也很想瞭解其奧妙，於是請教老師指導我們，因此做了下列的各項實驗。

暑假中溫妮颱風的過境，暴風圈從東北角橫掃，使得北部及東北部地區災情慘重，靠近山坡地的建築與農作物幾乎無一幸免。想起林肯大郡的斜坡承受不了強大風力雨勢，整片坡面的下滑，整排樓房塌陷實叫人觸目驚心。而我們生活居住的蘭陽平原亦災情不少，住於此更須對我們生活環境加以調查認識。風災可怕，它可不可以預防呢？蘭陽平原三面環山，一面臨海是個畚箕地形，那一地區會承受風力特別嚴重須特別防範的呢？於是我們產生研究動機，關懷我們四周生活環境，在於蘭陽平原展開我們本次的研究活動。

利用中央氣象局之氣象資料，針對台東地區之颱風引發焚風案例進行分析，發現台東地區因颱風引發焚風之次數較其它地區多；焚風發生時，氣溫和相對濕度有較一致的變化，風向以西－西南風為主，但台東各地發生焚風時在時間順序和強度上有差異 類和 2 類之侵台颱風路徑最常引發台東焚風，台東發生焚風時，颱風中心位置之可能範圍約在北緯 23 度 40分至 25 度 30 分間、東經 120 度 0 分至 121 度 50 分之間；地形因素可能是造成台東地區焚風次數較多、以及大武之焚風現象常較輕微的原因。

我們實驗發現，影子移動方向與太陽相反，長度變化具有規律性，軌跡呈拋物線形狀。我們並製作各種日晷模型，設計變因進行探討：「牙籤型日晷」的晷針方向朝北方，且以 90 度最佳；只要高度相同，改變「地平式日晷」晷針的角度並不會影響影子的軌跡；而「赤道式日晷」的影子軌跡圖則似一直線。最值得一提的是，為了探討太陽與影子的變化關係，我們不但推算太陽在天球運行的高度角、方位角等，還自製一半球，模擬太陽在天球運行。也從模擬實驗探討太陽的運行是規律的，但影子的移動卻是不等距的！此外，我們更進一步深入探討不同日期正午太陽高度角的變化，藉由太陽在天球運行軌跡模型可明顯觀察到，冬至後不同日期太陽在天頂的位置，有逐漸上升的趨勢。

本文分析中央氣象局1999 至2008 年間六年的花蓮港實測資料，排除颱風暴潮的影響後，討論月相變化、月亮仰角、太陽仰角及月地距離等變因對潮位變化及延遲時間的影響。運用統計法，將各月相同相位的潮高和高潮間隙進行疊加平均，以比較月相變化的影響。在全年月相疊加平均潮高中，發現每天的兩次滿潮潮高約相同，且朔和望的滿潮潮位相近，表示排除其他因素，朔、望滿潮應相同。另外，高潮間隙在望和朔時較小，上、下弦月時較大，可能是因為朔、望時引力有加乘的效果，故延遲較少。分析比較不同季節、月相及日、月仰角的潮位，由此而知，月上中天所引起的潮位變化和月前滿潮較為吻合，因此我們認為海底黏滯力很可能使滿潮延遲180 度以上。

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。

本校去年研究鹽田底質之探討，發現在結晶池區鋪上一層黑色磁磚，即可解決洗田工作之辛勞，而榮獲全國地球科學科第一名，在大家歡悅聲中，某天鐘華日報報載：台南縣某國民中學某老師，亦有相同的研究題材，榮獲縣展國中教師組佳作，他在研究中指出，利用電爐加熱，可以提高產量數倍，縮短曬鹽時間，鼓勵鹽工探用。我看了報發現這研究與目前曬鹽怯不太相同，且不知這方法是否有利用價值？在這鹽田中不知如何進行操作？其投下的能源資本能否低於產量成本… …這一連串的疑問，我請教幾位同學無所擭，因此一同去請問老師，在老師指導下，進行研習工作。

本研究的目的是想要了解臺灣地區東北角沿岸沙灘沙子的顏色和顆粒大小不同的沙子，這些沙灘的沙子中鐵砂的含量有多少？這些沙灘沙子的成份是否含有碳酸鈣？為了瞭解這個問題，我們利用磁鐵及鹽酸來進行實驗，結果證明臺灣地區東北角沿岸我們所採樣的沙灘，發現不同的沙灘所含的鐵砂和碳酸鈣含量都不一樣。還有沙灘沙子顏色、沙子顆粒大小與鐵砂含量沒有一定的關係，而且沙灘沙子顏色與碳酸鈣含量也沒有一定的關係。

我們發現太陽的移動軌跡會因緯度的不同會有不同的變化，研究中我們得到以下幾項結論：一、四季高度角變化並不相同，水平變化量平方值+垂直變化量平方值=固定數值，越接近天球東西方位線水平變化量變大，垂直變化量變小。二、太陽每天相同時間出現在不同的位置，若長期會呈現8字型的變化，當距離8字型中線越遠，則時差越大。三、南、北半球相同緯度地區，6/21和12/22太陽軌跡恰好相反，但南半球軌跡偏北，北半球軌跡偏南。四、太陽8字型，北半球偏南；南半球偏北；短圈都是4~8月，長圈是1~3和9~12月。五、東北、西北方日影時間長，太陽能板適合擺放於東南、西南方，若要設置於建築物周邊，則可考慮在1/2 ~2/3建築物高的距離擺放。