地球科學科

民國 85 年，賀伯颱風以君臨天下的氣勢攻城掠地，令人驚悚的教訓，歷歷在目。台灣位於亞熱帶海洋上，颱風是夏季的常客，除狂風暴雨外，颱風對於台灣的天氣究竟還有哪些影響呢？地科課本中也提到，颱風的路徑易受太平洋高壓的駛引，兩者之間到底有什麼關係呢？是否仍存在其他因素？為解決這些問題，我們展開以下的研究。

水為萬物之源，為人類生存所必須。而本鄉鄉民使用井水之村民比例不低(35%)所以引起研究對龍潭地下水之興趣，自九月份便擬定計畫進行各項調查與研究討論。

雲霧是一種很奇妙的東西，在自然界中總是變化萬千，給人一種神秘感。而為了揭開雲霧的神秘面紗，我們設計製作了一個可調整氣壓的寶特瓶，使用打氣筒將氣體打入瓶內至一定壓力後再釋放，模擬水蒸氣升到高空，壓力下降而產生「絕熱膨脹」現象。此時瓶內氣體對外界做功，當溫度降到「露點」時，便可從瓶內看到霧氣產生。我們想藉此實驗來了解雲霧的形成，並探討當寶特瓶內外壓力差改變時，溫度會如何變化？所形成的雲霧有何不同？寶特瓶體積大小、放氣速度快慢、瓶內水氣多寡或其他揮發性液體，又會對雲霧造成什麼影響？經過一連串實驗後，讓我們了解了絕熱膨脹、露點溫度及飽和蒸氣壓等概念，也對自然界中變幻莫測的雲霧，有了更深一層的體認。

氣候變遷會影響海洋中海水的性質及流動。因此，本研究模擬海洋中的洋流溫度與鹽度不同時，所造成的海洋洋流流動的現象。實驗方法為配製鹽度或溫度不同的水，模擬不同密度之海水，使用實驗裝置觀察。根據實驗結果發現，當溫度差或鹽度差增加時，使密度差加大，則洋流流速加快。密度大的海水會下沉至密度小的海水下方。不同密度的水呈現出海洋中海水分層的現象，當靜止一段時間後，一團密度相近的海水形成，則會成為所謂的水團。另外，我們推論當全球暖化冰山溶解，大量的淡水注入海洋中，只要鹽度差縮小到0.4‰以下，就有可能使北大西洋洋流的沉降或流動減緩，甚至停止。

方位，一直是人們外出時最需要的重要工具之一。幾千年來聰明的祖先們發現自然界有許多方法可以用來判別方位，像是北極星、樹的年輪、苔蘚類植物生長的疏密.....等，而指南針的發明，使我們在外地迷路時，可以很方便找到方位，辨識回家的路。後來祖先們又發明了羅盤以應付航海上更精密的方位需求。可是當我們在野外沒有攜帶指北針，又沒有植物等自然方法知道方位時，「時錶法」就是一種不錯的方法。它所測出來的方向比植物更準，因為利用植物所指的方向只是一個大概，而時錶法所指的方向比較正確。那比較正確，就表示時錶法沒有誤差嗎？錯，經過和指北針比對後發現時錶法仍然有誤差。那是什麼影響時錶法所指的方向錯誤呢？有什麼輔助工具可以把誤差減到最小呢？這就是我們要研究的主題「時錶法的校正」。

台澗本島束邊毗鄰菲律賓海板塊，每年向台灣方向推進六、七公分，台灣本島受其持續性的擠壓，較脆弱的地殼在承受不住時，就會產生逆斷層，也就形成地震，其中以台灣東部次數最頻繁。據中央氣象局統計，台灣地區去年（七十三年）每月平均發生地震八次，其中，四月份高達十九次，但都為無感地震。中央氣象局地球物理科長李向華先生說，如果每月超過八次，就有不尋常的意義（亦即將有大地震發生），但今年（七十四年）一、二月均低於八次，情況正常。其仍為大陸板槐和菲律賓海板槐摩擦所引起的正常現象。台灣位處於環太平洋地震帶上，為了讓居處於此地震帶之居民能更深切地瞭解，同時對於地震學教學研究，提供簡捷而適宜方式，我們發揮團隊精紳，共同設計製作了七件簡易地震儀器，盼能在地球科學教學領域上，提供些許微薄力量。

關子嶺淙淙橋是地層、岩石和礦物野外考察的理想地點，本研究主要是藉由實地的考察及實驗室的觀察，以了解淙淙橋土石流區的岩石散佈情形及岩石種類。研究發現這裡的土石堆主要是石灰岩、泥質砂岩和頁岩所組成，最下部岩石裸露較多，最上部多數被崩落的表土所覆蓋。這裡的石灰岩有顏色及組成的不同，顏色以帶鐵銹色及灰色最多，組成的石灰岩有夾帶生物碎屑、包有礫石、包有完整化石(海綿、珊瑚和貝類)、包有砂岩及頁岩等。本研究主要的結論有以下七點：1. 淙淙橋崩落的石灰岩應該是來自於麒麟尾，與枕頭山的石灰岩類似。 2. 比重較小的石灰岩放入水中會有很多的氣泡；所採集的石灰岩和方解石滴上鹽酸都會起泡泡。 3. 淙淙橋的土石量約有40萬立方公尺，但較正確的估測應看實際的土石厚度而定。 4. 表層裸露的土石在大雨之後有部份的改變，除了較重沒移動之外‧每次的考察都發現地表的奇岩怪石都不同程度的改變，如搬動、侵蝕、破裂等。 5. 砂岩的岩石裂痕比石灰岩有規律，有平行的破裂和「丰」字型的破裂。 6. 石灰岩的主要礦物是方解石，發現的結晶主要在石灰岩體或被包於砂岩裡，和石英最大的不同是加鹽酸會冒泡泡。 7. 淙淙橋出現的礫石、珊瑚及貝類化石，推測當時的地質環境可能是溫暖的淺海或海邊。 關子嶺淙淙橋是很奇特的石灰岩土石流地形，裸露的岩塊以最下部較多，最上部多數被表土覆蓋，隱藏的秘密還有很多，可再進一步的研究。

科學中心舉辦一次戶外地質探訪，在教授帶領下，我們走訪黎明國小和攔砂壩的河床。我們發現河床被河水侵蝕產生各種景觀，透過現場調查，我們瞭解到這些都是因為地勢高低差引起不同的位能變化造成，在此地區有下切行水區、圓弧磨蝕面、湍流、壺穴、漩渦等。老師也指導我們觀察此露頭複雜的斷層現象，並協助我們以一公尺為單位拍攝60 公尺的照片。回來後，我們將照片拼貼，在老師指導下標出照片上地層褶曲、斷層及壓力方向，藉由這些照片和符號，我們深入探討這一段雜亂的斷層現象，發現和中央地質調查所的地質圖標示的觸口斷層位置不同，所以我們由河水兩岸礫石層研判此溪為一斷層，而在此段受強力或持續擠壓造成大轉彎。

我們從小就知道全球暖化的罪魁禍首是二氧化碳; 但現在知道讓大氣升溫的氣體有二氧化碳、水氣、甲烷等，所以這次便以二氧化碳和水蒸氣為主，探討這二種常見的氣體在溫室效應中所扮演的角色。除此之外，我們想明瞭因為氣溫升高所起的氣候變遷、生態平衡等交互作用。

從一年級起，我們就根據天空中的雲量，及各種雲狀，雲屬的變化來觀測天氣的好壞，到了四年級我就透過精確儀器百葉箱，來觀測天氣的變化，經過一學期來的觀測，我們發現大氣的變化實在很奇妙，其中最令我們感到疑問的就是「寒冷的冬季裹偶而也會下起小雨來」及「冬天的早晨常出現白茫茫的－片濃霧」是什麼原因呢？老師說：「答案就在你們的記錄上啊！」，於是我們全組同學在老帥指導下做了下列各項研究。