全國中小學科展

地球科學科

水土交融-泥中水的行為

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。

淡水河河床沖刷作用與沉積作用的探討

在台北縣八里左岸公園啟用典禮當天,我們全家也去湊熱鬧,順道至淡水漁人碼頭遊玩。在漁人碼頭時爸爸一直強調著當年他服兵役在此地區駐防的情況(20年前左右),這片土地可說是風沙飛揚、寸草不生的淺灘地,面積也比現在小得可憐,怎麼現在的景觀變化這樣多?碼頭區這一大片沙土不知怎麼移來的?回程至關渡宮拜拜,剛下車時我往停車場外淡水河面一望,不禁使我回想起國小二年級校外教學,到關渡自然公園參觀的情形,記得當時停車場剛擴建完工,岸邊淺灘露出水面的泥沙不多,水筆仔也沒多少。但如今水筆仔卻已成林,岸邊淺灘泥沙堆積非常多,河道相對的縮減很多。這引起我想研究的動機,回到學校後我就找幾位要好的同學一起去請教陳老師,請老師指導我們研究這個存在心中一直不解的問題。

這是我們喝的水嗎?

自來水在台灣人的日常生活當中扮演的極重要的角色,尤其飲用烹飪方面不可或缺,也關係著我們的健康。近來時聞自來水輸水管線遭如工程施工等因素的破壞,顯現出輸水過程的安全性勘憂。然而,據我們所知,今日工業廢水的排放造成土壤的嚴重污染;假如輸水管線有裂縫造成外來物質的混入,勢必將威脅到我們的健康。本實驗即是以此隱憂為出發點,從居住的周圍環境探討起。依據距離自來水處理場的遠近,在台南市內的街道上實際從住戶屋簷下的水龍頭採取未經水塔儲存,能最真實反應管線中水質的樣品,經過有系統的分析,試圖歸納出不同距離,不同區,水質的差異,並和飲用標準比較,以揭開自來水管線輸送之面紗。

悠溪泉湧

近年來十分風行 spa 溫泉水療,在偶然機會中看到電視節目帶領觀眾實地尋找野溪溫泉源口,引發我們的興趣,因此在了解溫泉的成因及分類後,再向專家詢問後,我們實地探訪尋找南部熱門野溪溫泉的源口。溫泉水療雖盛行,但也引發不少問題:許多民眾泡了溫泉後,皮膚出現不適症狀,經向醫師求證,原來是酸鹼值惹的禍。我們利用實地勘查所採的水樣,先找出溫泉溫度的變化與酸鹼值的改變關係,再進而以此找出使各溫泉適合人體肌膚長時間浸泡的處理方法。

溫室中的小豆苗

近數十年來我們所居住的環境,因空氣品質惡化、組成成份改變,造成許多氣候異常現象。其中尤以溫室效應與二氧化碳含量增加最是受人關切。此種現象的日益嚴重,致使全球氣溫增高、海平面上升,動植物生存遭受到空前的威脅!因此,我們針對此一現象,收集各方資訊,並綜合小學時的 『 豆芽發芽 』 的實驗,來對此進行實驗設計,研究溫室效應的現象,期能對我們所賴以生存的地球,有一點點微薄的了解。也希望藉此一起來呼籲大眾,對我們所居住的環境,多投注一份關切,多留一份綠、新鮮、陽光給我們的後世後代! !

月亮太陽斜斜掛

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。

若隱若現,朦朧之美-冬春之交,嘉義地區輻射霧之研究

每年冬春之交,嘉義地區經常發生輻射霧,為了了解濃霧的成因,我們透過嘉義氣象站的協助,取得 1998?2002 年的相關氣象資料。經過近一年來的統計和分析,並和老師、氣象站人員、中央大學教授討論研究,發現以下事實:一、輻射霧要產生時的現象,通常氣溫和氣溫露點差會下降,風力會較微弱,相對溼度也會增加。二、當能見度越低時,氣溫露點差也越低,相對溼度越高。三、隔日清晨有霧的夜晚和有霧的清晨,其平均氣溫皆較無霧時高。四、在同氣溫下,有霧時的水汽壓較無霧時為高。五、利用每日20和23時的氣溫和相對溼度(或氣溫露點差),可以用來預測隔日清晨是否有霧。只要相對溼度持續上升和氣溫露點差持續下降,隔日清晨有霧的機率較高。

花嶼走透透─從海底疑似古石牆遺跡的發現探討花嶼火山島的岩脈地形

一、 花嶼火山島岩脈的數量非常多,我們共調查出 68 條岩脈,依種類分有石英安山岩質岩脈共 47 條,流紋岩質岩脈共 20 條,玄武岩質岩脈僅1條。二、 不同的岩脈因組成礦物、顏色、抗風化力、熱接觸反應緣的不同,而容易辨認。三、 根據穿切定律法則,花嶼島岩脈活動的時間,依序為石英安山岩質岩脈、流紋岩質岩脈、玄武岩質岩脈。四、 花嶼的岩脈,常突起於陸地或海岸邊,而且大部份伸入海中。岩脈之間也有相互穿切 現象,形成如人造石牆的結構。因此,在東吉海域發現的疑似古石牆遺蹟,我們認為應是自然形成的岩脈地形。

土壤中施用廢水污泥對作物生長及土壤環境的影響

污泥對土城可能造成的影響可從三方面來看:(l)它可能改良上壤之物理性質和增進某些土壤養分(主要是氮素)的 供應能力,(2)它可能消耗土壤中很重要的氧氣血造成有害的嫌氣環境,(3)它在土中分解,其分解產物可能污染地下水。為了使其有益的效果彰顯,有害的影響減少,我們必 須對污泥有機質在土壤中的分解有相當的了解,才能設計出有效的汙泥施用方法。

細說二寮光陰的故事

在一次的城鄉交流活動,我們發現二寮景觀區是非常有價值的戶外地質教室,這裡有許多海相生物化石遺跡,其他還有波痕及犬牙交錯的沈積構造等,它們都是過去濱海環境的重要證據。在所有古生物當中,扇貝是新化丘陵的優勢種,分佈範圍遼闊,二寮地區向北延伸的扇貝密集層可以到達左鎮牛稠內及過嶺附近,向南可以到達龍崎鄉的石槽村一帶,多數密集層位在半面山的緩坡面,分佈位置不受海拔高度影響,推斷是地層不等量抬升的結果。研究中還意外發現單體珊瑚與蟹守螺共生的奇特現象,是生物生存的重要法寶之一,其他還有石膏礦物、有孔蟲及坡地災害問題等,值得大家再深入研究。