地球科學科

主要利用自製的“天體定位儀”來詳細探討月亮、太陽及地球之間的位置及軌道關係，並藉由三度空間模型的製作來進一步了解其中的奧妙。首先利用天體定位儀 (共研發出四代，見圖 1) 來量測月亮及太陽各自與北極的夾角在 1 年內的變化，經數據分析發現：一、 這個變化很像 sin 函數。二、 月亮與北極的夾角發生極大值的農曆日數，每月平均提早約 2.26 日。三、 白道面與赤道軸的夾角約為 63.5 度，黃道面與赤道軸的夾角約為 66.5度。四、 白道面與黃道面之間的夾角約為 5 度。這正是日蝕及月蝕不常發生的主要原因。五、 天體在地平線上的時間(分) = 1080 分－４(分/度) x 天體與北極夾角(度)。我們用幾何定理證明了這個觀測到的關係式，且配合天體定位儀可準確預測任何可見天體升上及落下地平線的時間。最後製作月亮、太陽及地球的 3D 軌道模型。過程中遭遇並解決了各種數學及天文難題，使我們對這個行星系統有了更深一層的認識。

「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。

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。

尖山是位於學校附近的小山丘，那裡空氣好、風景美，吸許多的人前來爬山、賞景、健身，因此登山步道也就愈來愈多。在學校的鄉土教學中，我們在尖山看見許多的事物，包括動物、植物、地質、遊客，也看到許多的步道，在這些步道中有些沖刷痕跡，尤其在較陡的山坡，沖刷痕跡特別明顯(較深的蝕溝有達到 30公分左右，較淺的有 5公分左右)。心裡在想，坡度要多陡時沖刷才算嚴重。於是我們針對尖山地質設計一套實驗儀器，來了解坡度與地表逕流水沖刷量之間的關係。\r

上自然課時，我們討論了地層，使我們對自然界中岩石的變化，有了初步的認識，也激起了我們探討大自然奧妙的研究興趣。上體育課是我們最高興的時刻，但每次狂風大作之際，風吹席捲大地，使人不得不閉目屏息；而只要老天一變臉，接連下了幾天雨，則到處泥濘，幾陷於寸步難行之境，那種晴天飛沙、雨天濺泥的的情況，真是掃興至極。

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。

關於月表坑洞已有不少研究進行過坑洞深度的討論，並提出深度的計算方法，但卻鮮少實際算出深度資料，我們的研究重點即是利用自製方式對月表55個坑洞，進行高解析攝影處理法拍攝，取得清晰坑洞影像後，從拍攝之日期與時間中求得日月相對位置並測量及推算坑洞深度，再加以驗證、分析與討論。此外，我們也測量坑洞其他地形數據，例如「寬度」、「面積」、「寬度與深度比值」、「面積與深度比值」，並將數據分析歸納，對數據在月表上分布情形進行討論，研究最後發現月表坑洞的寬度、深度與面積有由北向南遞增之明顯趨勢，而坑洞「寬度與深度比值」與「面積與深度比值」部分，則有「月陸比值普遍大於月海比值」的顯著分布趨勢。

本研究從在高雄大社觀音山發現不知名結晶物體，經過觀察、實驗、參考文獻、比對和推測得知，發現的物體是石膏，而不是海百合化石。經顯微鏡觀察結晶實驗所得的石膏晶體，發現與標本有相似的平行條紋結構和晶體發育情況。探討石膏形成原因，是由出土處緊鄰的岩層密佈貝類化石提供石膏成份中「鈣」的來源；另於附近也發現氧化鐵、硫磺，研判它們分別是由河水中的黃鐵礦、硫化氫風化產生，這過程同時提供了石膏（硫酸鈣）的成份「硫酸根離子或硫酸氫根離子」的來源；硫酸氫根離子或硫酸根離子和鈣離子化合成硫酸鈣溶液；推測當時觀音山地區出現高溫、少雨的氣候，使硫酸鈣溶液過飽和而結晶成石膏。而晶體出土處的古環境、古氣候仍有待進一步探討。

從貓空纜車T16 塔柱基礎地區之?探岩心檢核，實驗室試驗及各項收集資料的研究結果顯示，該塔柱基礎鄰近地區在地表下10 公尺以內的岩石品質指標，大部份皆小於25 以下，其地層屬於破碎狀態。薔蜜颱風24 小時累積降雨量超過400mm，使得土壤及岩石等地質材料在颱風豪雨的浸潤下，含水量呈現飽和狀態，間接弱化其地質材料的強度，減低該邊坡地層的穩定性，本研究地區在颱風豪雨的侵蝕作用下，因此產生了長約200 公尺，寬約40 公尺之邊坡破壞。本研究工作包括：地質資料收集，邊坡破壞勘察，岩石露頭位態量測，?孔岩心之岩石品質指標估算，地質材料樣品採集，含水量及液性限度試驗，力學強度試驗，地形剖面繪製，研究結果分析與討論，以及本報告撰寫等工作。

「賀伯颱風來襲，全省有多處道路坍方，橋樑損壞嚴重，交通為之受阻 … … 」，看到了以上的報導，不禁令我感到疑惑，為什麼會有那麼多的橋樑禁不起流水的沖刷而遭破壞？難道這些破壞真的都無法避免嗎？於是，為了更加了解橋樑，我們便著手進行以下的研究。