全國中小學科展

地球科學科

替地球蓋條被—水氣、二氧化碳與氣溫之關係

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。

轎車頂上的露水洩露了天機

本研究是觀察記錄99年11月至102年2月的天氣變化,並以這些天氣資料找出影響露水形成的天氣條件。發現露水形成的要素是:氣溫接近當時的露點溫度、水汽含量也要高,以及能讓露水凝結的凝結核;因此當太陽下山時,可以觀察當時的氣溫與露點溫度之差,以及雲量多寡,來判斷隔天容不容易有露水出現。在空曠處、微風、植生的有無也是影響露水出現的因素之一。若要判斷隔天早上會不會有露水出現,可以測量晚上十點的露點溫度,若與氣溫相差在4℃內,相對濕度又大於75%,則隔天早上四、五點可能就會出現露水。從有露水出現的天氣狀況統計圖可以發現,有露水的日子,當天早上的天氣幾乎是晴天,所以我們認為有露水出現當天的早晨,晴朗的狀況較多(88%)。

月球本影運動如何影響日食現象

地球自轉角速率大於月球公轉角速率,易使人認為月球本影在地表是由東向西運動。事實上,月球本影在地表是由西向東運動,而且月球本影在地表的線速率大於地球自轉的切線速率甚多。本研究以天體運動原理建構月球本影在地表之線速率的「簡易關係式」,並以NASA的資料驗證。研究發現:建構的「簡易關係式」能推算月球本影的地表線速率和地球自轉切線速率的關係,和NASA的數據比較,符合度達94.76﹪。此關係式具簡易、準確的特性,可解釋發生最大日全食時,月球本影的地表線速率大於地球自轉的切線速率;和月球本影由西至東穿越地表,以及月球由西至東掩蓋太陽之原因。

大樓結構聽診器?-利用震波來監控大樓結構改變之方法

本科展計畫是想發展出新的監控大樓結構改變之方法,目前階段是先用模擬建築物來觀測,我們將模擬建築物置入水浴槽中,將水浴槽模擬震源發震,來檢測模擬建築在各事件及各樓層之波形,將得之波形數值化,並用數學相關係數來分析結果。結果可分為三部分:一、同一事件中,樓層越高,其波形振幅有被放大之效應,且在各事件中各樓層間的相關係數幾乎是很高度相關。二、由各樓層中破壞前與破壞後事件互相比較時,皆顯示為很低度相關,因而反向推論,當前後事件波形改變,可能建築物的結構已改變。三、是否能用各樓層破壞前與破壞後波形振幅有放大效應,來判斷破裂面所在位置,是未來延伸方向。

月世界侵蝕地形的探討

「月世界」是台灣典型的惡地形,主要分布於二仁溪上游,包括高雄縣田寮鄉大部分及燕巢鄉金山地區,台南縣的左鎮鄉及南化鄉大部分。外觀上,一大片隆起的黃土丘,表面較少植物生長,呈現光禿禿的鋸齒狀山脊。本研究中,我們嘗試就月世界不同地點,不同地點做細部分析各小區域的岩性描述。並以此為分析沉積岩中的碎屑顆粒大小、含鹽量、碳酸鈣含量以及氧化鐵含量對惡地形侵蝕的影響。就月世界不同地點侵蝕情況的觀察:各小單位地層碎屑顆粒大小,由本文中發現相關性不明顯;含鹽量高者,容易有大規模團塊風化侵蝕,表面溝蝕、山脊反而不明顯;而含石灰岩質多者,因膠結較緊密,且差異侵蝕明顯,表面溝蝕密度甚大,蝕溝深,溝角(即 V 型谷)小而高。地貌上,溝脊峰稜較多分歧。含氧化鐵多者坡腳土指,山脊峰稜呈圓滑狀,表面多褐色碎屑,呈土指狀侵蝕,山脊密度不大,如夾碳酸鈣含量較多,則差異侵蝕更明顯。月世界地點而言,一般顆粒的土石流的穩定角約 31 度,如鹽分較高區為 35 度,石灰岩質較多區為 40 度,氧化鐵較多的坡腳呈較陡的土指狀。此數據可作為學術上、工程地質、土木技術上,在一岩性上邊坡施工的重要參考。不過,惡地形提供一個良好的鄉土野外教材,土壤也不適合農耕,實在不宜作過度的開發。

地球危機─溫室效應研究

哇!怎麼這個冬天如此不寒冷,且顯得有些溫暖呢!這在緯度高之寒帶倒是不必再長期忍受凍至零下好幾十度 C 的滋味,但在我們這溫暖的臺灣沒有酷寒之嚴冬,似乎略有所失,根據全球地表溫度的長期紀綠分折,地球氣溫有逐漸升高之趨勢,此種現象若日漸嚴重,據說將導致海水升高、動植物適應困難、亞洲許多小島沒入大洋中,而我們可愛之台灣島,不僅不能享受地球板塊擠壓摺皺後日益漸隆之高山效果一土地漸增,還會因全球增溫效果導致之海水上漲、土地漸消失之恐懼感。因此到底是什麼因素導致地球溫度升高…。這些問題深切地吸引我們這一群稚嫩孩子的關注,因此我們集體投注心力,分頭尋找,收集資料,研擬設計實驗,希一解心中之謎,也希能藉由我們之關注呼籲,全球一齊來挽救此地球危機─溫室效應,期使賴以生存的地球永遠如此地湛藍、清新、適溫,而富有蓬勃生機與希望。

星空地圖-自製渾天儀(立體星座儀)

星座盤是常見用來觀測星星的工具,它適用在觀察者面對北邊(南邊)的天空,但是平面星座盤上的星座圖案,與我們直接望向立體星空所看到的圖案會產生一些形狀上的差距,如果我們用它比對東方或西方天空中的星座,則變形的問題更大。為了改善星座盤的問題,我們藉由古代中國渾天儀(渾象)的概念,結合現代西方的天球儀,加上透明天空模型(上面標示有經度、緯度線,用來模擬星座盤的方位、仰角網線圖),使它整合成為立體星座儀(新式渾天儀)。只要給定觀測地點的緯度,透過日期盤、時間盤刻度的對齊,就可以知道星星的方位角、仰角,而這原本是需要經過複雜的數學運算才能得到的,所以我們的作品也可以說是簡單好用的手工天文計算機。

爭議時錶法,時錶法真義

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」。

太陽系外行星 HD 189733 b 和 HD 209458 b 光度測量與分析

搜尋太陽系外行星(extra-solar planet;exoplanet)是當今天文學家最重要的計畫之ㄧ;其中,當系外行經過其主星碟面時,會造成光度略微下降,稱之為凌日現象(transit)。本研究利用鹿林天文台 SLT(Sne Little Telescope)望遠鏡來拍攝兩顆已知的系外行星 HD在經過影像修正與資料分析後,作出凌日光變曲線圖,分析判斷後,HD 189733 看到一個剛開始發生和一個完整的凌日現象,分別由 B 濾鏡和 R 濾鏡拍攝;而 HD 209458 則看到兩個剛開始發生,三個要結束的凌日現象,分別由 B 濾鏡、R 濾鏡和 Hα 濾鏡拍攝。本研究成功得到完整的 HD 189733 光變曲線圖,並推得其基本參數,包括:行星半徑為 1.242 個木星半徑、軌道傾角為 88.94 度及軌道半徑為 0.03115 天文單位。

我的家鄉--三峽河川和土壤的研究

上學期自然科學上到“美麗的山川“時,老師帶我們到附近的河邊做沙盤實驗和實地觀察。每位同學都興緻高昂,對河邊的種種事物好奇的提出了許多問題。老師為了滿足我們的求知慾,便耐心的指導我們做了下面許多的觀察和實驗。