地球科學科

國民中學物理課程第四冊第十九章中，有關照度測量之實驗，係以一對摺之硬紙片常作屏，然後在屏的左右兩側各點燃蠟燭（或小電燈），從紙屏之稜角用兩眼分別看左右邊，然後移動紙屏，使紙屏兩邊之照度相等，記下兩側光源到紙屏的距離，以求出 〔 發光強度／距離平方二常數（照度） 〕 之關係。以上之實驗方法，發生的問題是1.用肉眼觀察紙屏上的照度，其準確性太差，故使實驗結果因誤差太大，以致無法導出，發光強度、距離、照度三者之間的關係公式。2.實驗時必須在有遮光的設備下才能進行，一方面在實驗操作時，容易受外界光線的影響，另一方面也容易造成實驗室常規的此亂。由以上所述，設計一種裝置簡單，操作容易、準確性高、且不受外來光線影響之實驗方法是必要的，本項研究目的即在此。

由於新聞的啟發與對大自然的好奇，我們嘗試對閃電做了一些初步的探究。從資料的收集與研讀，並且經過一系列模擬裝置的改進，從而找出較適當的模擬方法，希望從實驗中能對雷擊與閃電形狀的發生有進一步的認識。而由研究中我們有了以下初步的發現： 一、雷擊發生的機會，下午比早上容易出現，特別是在夏季的午後。 二、雷擊發生的機會，海洋多於沿岸陸地、北部多於南部、山地多於平地。 三、台灣夏季雷擊發生原因來自於地形雷雨、鋒面雷雨與對流雷雨。 四、金屬製品、或具有尖端等性質的物質是比較容易被雷擊的。 五、閃電的形狀，通常是會依循較有利的路徑而形成。 六、避免雷擊的方法有：雷擊發生時應避免在高處或水邊活動、避免穿著潮濕衣物等。

八里與林口的海邊，原有一望無際的銀白色沙灘。 五、六年前台北商港設立築堤以後，美麗的沙灘不見了，家園變色了，沙子又到那裡去了呢?眼見的是洶湧的巨浪以及遍在在海岸邊巨大的礫石。海灘的變化是不是和台北商港的築堤有關呢?我們想出問題的答案?同時了解沙灘的流失，對自然生態產生了那些影響?於是我們組成一個「小探索隊」，利用假期，尋答案去嘍!

「哇塞！好奇怪的雲呀！」下課時，大夥兒差點把欄干給擠掉了，經過觀察後，我們拿出課本來對照，發現課本裡的圖片找不出這種雲，使我們產生了許多疑問，大夥兒熱切的想知道它的名稱，於是進行一連串的研究。

我們去年參加科展，研究的主題是：「化石就在社區的土壤中」，在嘉南療養院旁的水果園撿了許多貝殼化石，發現有些殼上有一個小小的圓洞，我們很感興趣；於是今年又回到嘉南療養院旁的水果園，採集泥砂和貝殼化石來研究，希望找出孔洞形成原因及特徵。也利用科學的方法模擬玉螺掠食貝殼化石進行實驗，並探討水果園裡的貝殼化石被玉螺掠食與環境的關係。我們從實驗中，瞭解嘉南療養院這個地區在5800~7200年前被沿海洲所包圍的潟湖，是淺海和淡水的交界處，醞釀許多軟體動物。在這裡採集到的錐螺化石很多，牠們的個體跟被鑽的孔洞都很小，和現代錐螺相比相差很大。掠食者及被掠食者會為了生存而改變身體的結構和成長，進而演化出現代的掠食者及被掠食者。

本地漁友們以漁諺「搶風頭、趕風尾」來擭豐產，「烏腳西南」需邊雨，「秋風怕風」 …… 等來定作息，這些是以風、雲、雨來預測天氣。其中尚未以太陽顏色來預測側天氣的漁諺。俗諺：「出門看天色，見人看臉色」，天「色」怎樣看？如何來？除此以外，太陽在不同的天氣與是什麼顏色？早晚太陽為何發紅？其顏色如何變化？為何如此變化？能否以斜陽轉紅的（角度）位置來預測天氣呢？

清風徐來，水波不興：那一夜，風兒叮噹響起，雨兒斷斷續續，沙沙作響：心中盤算丹恩到來，景象朱知，清晨風雨加劇；風兒，你為什麼不輕輕吹呢？時鐘滴答滴答走著，約近中午，汪風怒吼，待在家中臨窗注視外界景色，晦黯天空，不時霹靂啪啦聲響，傳入耳中，夜深了，外界響聲也漸漸平靜， 〝 丹恩 〞 你走了。翌日起床，風停雨止，走出屋外，行道樹東倒西歪，斷枝連連，交通中斷，公路無一倖免，啊！綠色風獅爺，您受傷了，經年累月，您屹立不搖，這一回，卻損傷連連，一一伏地不起，看到這麼多的殘枝落葉，被吹倒的樹，心中不禁起了疑惑，為何平日屹立不搖的樹木，會在一夕之間傾倒斷折這麼多？再加上颱風後的一段日子中，外界的訊息幾乎完全中斷，更驅使了我們想一探究竟的好奇心。為此，幾個夥伴，抱著關愛的心 情，金門走透透，希望能更加認識家鄉。

土壤中的水可分為水膜水、游離水及毛細管水，因土壤具有這些不同形式的水分和難以抹除的空氣、礦物質，使其孔隙率不但多變，也成為影響土壤性質的重要因素；鑒於此因，土壤成為一種複雜的非等向性、非均勻的材料。我們從種植盆栽的觀點切入，對土壤的吸水速度、滲透性及含水量加以討論；並以自製器具，測量土壤對水的特性。除了探討其趨勢外，也試圖套入理論及公式來落實想法，並以塑膠珠的含水量實驗，來強化不同粒徑的保水方式，補足土壤含水量實驗不足處。此外也參考了部分盆栽用土需要將土分層的現象，將粒徑分析後的土壤以不同程序將土壤分層排列，再經由這些測量出來的數值，找出最適合種植的土壤排列方式。

我們發現，羅盤之所以指向北方，囚其內有磁針，而磁針朝向地磁方向。又將磁針接近鐵粉時，其兩端能吸著鐵粉。於地球上，磁針之一極，永遠朝向北方，另一極朝向南方，係因地球本身為一磁鐵，作為磁鐵之極與地理上之極，大體一致”此為英人 GIlbert ，於 160O 年首先提倡者。然而，究竟地球上，何以能成為巨大之磁鐵。此不祇為研究地磁學之基本問題，亦為人類久已想解之迷。自從十七世紀以來，有不同 學者分別捉出各種理論，例如：(一)強磁鐵永久磁化學說。(二)電磁鐵學說，均難完全說明地磁之經久不滅。近五十年來之板塊學說（大陸飄移），方漸次脫離困惑之深淵。由於我們希望能有更深一層的瞭解，更清楚的觀念，而引起了我們對是些問題探討的興趣。

本篇為研究影響水塔阻尼器減振效能之因素，受△f、阻尼大小及水體晃動程度的影響。以自製建物及水塔、彈射平台與地震晃動平台進行實驗，後者平台以電鑽為動力來源，由調光器調整電流而可調頻，連接連桿與電鑽的鐵片長度可調幅。實驗得知，水體與建築物△f在臨界值(調諧)範圍內，水體會因共振效應而有效吸收大樓能量，若水塔底部改為曲面，亦能使水體更易晃動而有效吸收大樓晃動能量；另一影響因素為阻尼大小，網子、內部粗糙度、浮球及隔板開啟狀態均造成阻尼提升。隔板開啟狀態越高，水體自然頻率越低，反之亦然，而加入隔板亦可提升阻尼、降低延遲震盪時間；也許可用隔板開啟狀態調整水體頻率使得設計水塔阻尼器變得更易調整水體自然頻率。