地球科學科

我們在討論天體運動時，當只有個天體，就行等速度運動；兩個大體時，軌道呈圓錐曲線；但是三個天體的運動分析並不能算出解析解，而只能以數值分析來算出近似值(早期對於太陽系──簡化的三體運動問題──使用攝動理論（先考慮恆星重力，再加入行星的影響）做短期模擬（因為長期的攝動共振可以使運動軌跡完全改觀） )。 一般而言，想要進行預測星體軌道，人們只要解開相關的微分方程式就可以了。雖然如此，經由牛頓的計算，證實了想解出只有三個物體的微分方程式都是極度困難的。它的運動定律指出三體運動的模式沒有解析解 。要預側三體運動，唯一的方法就是利用攝動的理論計算近似值。但是現在藉由電腦的的輔助，我們可以用數值分析的方法去做三體運動的模擬。只要計算夠精確、模擬時間不要太長，都可以得到令人滿意的結果。既然有了良好的土具，就可以探究一些三體運動的問題了。

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。

本研究專題為了瞭解灰塵的構造與成分，並加以了解灰塵是以沉降的方式或者是以靜電吸附方式，吸附在柱體上，且觀察吸附在柱體哪個表面上的灰塵較多，還有會不會因為風速的快慢，而影響灰塵的吸附多寡，另外不同的形體及表面光滑度、不同材質會影響灰塵的吸附情形嗎？在同一空間裡，不同高度的地方觀察灰塵累積的量，以便知道灰塵最容易吸附在哪一高度。經過我們的研究後，發現灰塵裡有岩石礦物、黴菌的孢子、塵?、花粉粒、植物的種子、棉屑、碎屑、其他任何可以懸浮或隨著空氣流動的細小物體，而灰塵沉降的方式並不一定，有因材質不同所造成之靜電，以及風速快慢和重力的影響，所以沉降方式都有所不同。我們發現越粗糙的柱體，灰塵越容易累積在上面；所以，空氣擾動、不同形體的接觸面積、風速的快慢、表面的光滑或粗糙、不同材質，都會影響灰塵的沉降與吸附，重力和靜電引力實為灰塵吸附的重要關鍵。

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。

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。

由於參與天文社及閱讀相關書籍並藉由地科老師指導從高中地球科學課本下冊中學習了許多完整的天文知識，也藉此了解到了黑暗物質的問題，引起我們深入了解的慾望。並加上本身對理論物理和天文的熱誠在資料蒐集及分析的過程中，也認知了許多相關的知識，並發覺整個暗物質的問題並沒有當初所假設的架構那麼單純。所以我們再運用課本及相關期刊論文的內容將我們之前的理論重新架構，做多方面的討論，使整個理論更完整。

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？

日月共存於地平面上的時數受到日出日沒及月出月沒變化影響，日月共存時數達最長集中於初一、初廿九、初三十，之後則共存時數趨短；日月共存時數達最短則集中於初十五、初十六、初十七，之後則共存時數趨長。緯度高低除影響日照時數外，「最長日月共存時數」亦隨緯度變化，緯度愈高則「日照時數」愈長，亦日月共存時間愈長；反之，緯度愈低則最長日月共存時數愈短。「最長日月共存時數」最長可接近或等於當日「日照時數」，故以該地回歸年內日照時數變化與朔望月月相變化即可初步判斷該日「日月共存」的時數；但高緯度地區在朔日前後的日月共存時數則介於該地回歸年內最長日照時數與最短日照時數之間變動。

攤開全省的地圖馬士就可清楚地瞭解，台灣東北角三面環山，一面臨海的宜蘭縣獨自成為一個地理上的小單元”由於重山峻嶺阻擋濕暖氣流的繼續挺進，使宜蘭地區帶來充沛的雨量，也造成不少問題，因此最近幾年來，各級政府對宜蘭地區最重視的措施奠過於「治山防洪」這個主題。而蘭陽溪是宜蘭縣的主要河川，長約 73 公里，沿著雪山山脈與中央山脈之分界線一路往下，貫穿蘭陽平原，兩岸耕地約達 12000公頃，其重要性可想而知，故身為蘭陽地區的一份子的我們，便想利用我們極有限的知識，對蘭陽溪作一番基本的調查與研究。