地球科學科

鹿角溪人工溼地是一個為淨化生活汙水而改造河川高灘地所建立的仿自然汙水處理廠。在去年98年9月小小河川巡守隊活動時，我們發現了鄰近大漢溪畔的草澤區出現了一個大峽谷。 為了確實測量並描繪大峽谷的範圍，我們使用了行動式繪製法、方塊製圖法、穿越線調查法與制高點觀察法等方式來測量，持續改進測量的方式，終於初窺大峽谷的面貌。 大峽谷是怎麼形成的？我們實作草澤區模型進行各種試驗，發現水流緩急、水流是否停滯、停滯時間的長短、草澤區本身的土質與暴雨侵襲交互影響下，均會產生大峽谷的現象。另外還透過實地勘查，蒐集當時雨量紀錄與洩洪資訊，來推論大峽谷可能形成的原因。希望藉由此次的莫拉克大峽谷初探，能對人工溼地邊坡的維護有更進一步的了解，也讓民眾思索人與河流和諧共存之道。

在三、四十年前的高雄愛河，有可愛的清流、遊客和垂釣者，而今天的愛和卻是既髒又臭，早已沒有生物喜歡「永玉愛河」了，為什麼我們不可能再在愛河裏釣到魚呢？為了什麼呢？

二峰圳當初在日本時代，由日本工程師鳥居信平先生，為了台糖灌溉需要所建造的工程。林邊溪來義段到處是粗碎頁岩礫石地質，容易滲水成伏流，又有坡度，所以適合建地下水庫。二峰圳分成梯形堰堤廊道、拱形隧道與半圓形集水暗渠隧道、方形進水塔、導水系統。運用地勢高低落差原理來作導水，一點都不必用到電力。今年二峰圳在十月份出水量每秒約7.8立方公尺的潔淨水，最乾旱的二、三月還可出水每秒約1.3立方公尺，如果在雨季出水量肯定會更多。高屏各溪流地質都很類似：砂、礫、硬頁岩、板岩等等。進入山區，每條河川的水量土質坡度，條件幾乎都比二峰圳段優越，如不建水庫，可考慮多建幾座二峰圳，來解決大高雄與屏東縣飲水問題。

本實驗的目的在探討凌日時的黑滴效應。實驗以投影機在螢幕上投射出亮區模擬太陽，以保麗龍球模擬內行星橫越太陽表面，以相機作為觀測記錄器材，結果發現在內行星與太陽的第二及第三次接觸時會有黑滴現象。黑滴效應在光源顏色越接近紅色、拍攝相機的光圈值越小越明顯、相機對焦比實際值越小越明顯；光源的明亮度對黑滴效應沒有顯著影響。金星大氣、地球大氣不是造成黑滴現象的主因，而影響黑滴效應的因素與光的繞射相同。實驗結果發現，黑滴效應的成因主要發生在觀測的器材上。

有一次老師帶學長們去看河流地形，我們跟著去遊山玩水，因討論砂石的粗細排列而去觀察沉積剖面，發現天然的排列非常規則、完美，非人工能比，同時也發現一些問題，於是在老師的指導下做了一連串的探究。

民國82～85 年間國軍以防止海岸侵蝕為由，構築突堤及碼頭而挖除破壞\r 「會擺動的沙嘴」——「東沙沙嘴」，使原本的淤積地形於五年內被侵蝕而消\r 失。\r 影響東沙沙嘴擺動的原因，主因非文獻提及的海流，而是季風再加上波\r （沿岸流）的影響。沙嘴的侵蝕分突堤南方的單堤侵蝕：積沙向外擴散落在\r 環礁或礁湖中，和北方的雙堤侵蝕：沙子的水平移動與鉛直移動，即沙子受\r 反射波的影響，造成雙堤間海岸線凹凸不平直。\r 在政府大力提倡復育東沙珊瑚礁的同時，是否能多關照東沙沙嘴，拆除\r 突堤。而我們皆下來想要探討的，是波入射的角度、前堤和海岸的角度及前\r 堤和後堤的長度彼此的影響及關連，以便瞭解何者對海岸侵蝕的影響最大，\r 而對症下藥阻止沙嘴的侵蝕。

時代日新月異，科學教育的推動，有效的造就人才，促進科學的研究與發展，是今日教育的重點之一。設計有效的科學教具，藉這簡單儀器的觀測，有助於概念的說明，各種現象的解釋，更重要的是使學生實際觀測，加深觀念與徹底的理解，有興趣於觀察自然現象的奇觀，探求宇宙的奧秘。祇有經由觀測所得，始能成為真正本身的知識。去年曾經設計製作「多功用日晷儀」利用日影觀測，對教學上的效益匪淺。因此，今年繼續研究，配合國民小學社會科第八冊六年級下學期第一單元“地球的運動和季節的發生”及自然科第七冊六年級上學期第八單元“地球的自轉”、第九單元“地球的公轉和四季” ，著手設計構想創新，富有啓發性，使學生更容易了解有效的科學教具 ─ ”光環與焦點”太陽位置觀測儀。如何從基本觀念上逐一理解，進而探討科學的本質，化抽象的觀念為具體的產物，就是學習自然學科的目的，亦正是設計製作本觀測儀的動機。

每次上學的途中，都會經過雄偉的世貿大樓，小妹總是大叫：我的裙子呀！而我，幸好長得夠壯，否則，在後座的我，恐怕也會被吹走。 我只是世貿大樓的過客，不知住在大樓旁的住戶，是否有“大風吹”的困擾。為此，我們相約到世貿大樓附近測量風力。風向變化的情形，也給媽媽一個良心的：風太大的時候，不要強行通過，可以繞道而行。這種風，只在特定區域才會大。

空氣汙染議題，在近兩年吵得沸沸揚揚，關心空氣品質的情形是否又紫爆，似乎已成為臺灣人們的全民運動，中、南部的空氣品質較差，與火力發電廠相關性確實很高，季節與風的吹向，也影響臺灣空氣汙染濃度的變化，冬天只要境外汙染濃度偏高，東北季風的來臨，就會將汙染物帶到臺灣來，濕度也是影響汙染物濃度的原因之一，夏天的濕度比冬天的高，大量的水氣、雨量，可以把較多的汙染物給沖洗掉；溫度與氣壓也有微妙的關係變化：氣溫愈高，氣壓愈低；氣溫愈低，氣壓愈高。高氣壓不易降雨，讓冬天產生很多的汙染物；低氣壓容易降雨，夏天的汙染物，呈現濃度較低的情形，就診人數因科技發達，延緩人類罹病、致死，但PM2.5相關疾病死亡率正逐年提升中。

本次研究發現深層崩壞真的是世紀的大山崩，主要的山崩原因有超級雨量、溫度、岩石容易風化、斷層、數量很多的方解石脈斷裂擦痕、順向坡及坡腳破壞等。獻肚山的野外調查發現頁岩非常的容易風化，加上非常多的岩石擦痕及方解石脈，是頁岩和砂岩塊再次嚴重破裂的重要原因。另外，深層崩塌的岩石材料會有來源區、輸送區和堆積區等類似土石流的情形也是很少見到的奇特現象。 研究發現深層崩塌更加速風化的速度，目前看起來好像已經穩定，但是大岩塊碎裂的小碎粒，如果沒有植物保護，可能會有再次崩塌的危險。