地球科學科

去年（民國八十八年）九月二十一日凌晨一時四十七分發生的集集大地震，為台灣帶來了重大的災難，亦是台灣百年來最大的地震，從各類型的災情報導中，地震造成的破壞包括建築物的倒塌、山崩、地殼變形、公共設施的破壞（如橋樑、水壩、電力設備等）及土壤液化等，另人觸目驚心。 這次的地震的確帶給我們很大的衝擊，於是更激勵了我們繼續前年和去年的地震相關特性研究，前年（民國八十七年）由嘉義瑞里地震後，我們便開始蒐集地震有關資料，不管透過電腦網路、書籍和刊物，甚至設計震動台進行簡易模擬，均讓我們對地震的破壞特性有進一步科學上的了解和實驗，在科學展覽比賽上也獲得不錯的成績。因此，藉由老師的指導，繼續蒐集資料進行研究，並至中央大學參觀地震設備和地震相關介紹；從改善震動台運動快慢開始，重新規劃模擬試驗，期望對地震破壞現象進行更多的模擬和試驗，和這次集集地震所看到的破壞現象比對，並對過去研究作更為詳盡的比較和探討，才能對地震特性有更多的了解。

週未團體活動，老師帶我們到校外採集岩石標本，當我們帶著各式各樣石頭回學校比照標本時，發現岩石分為幾大類，不是沈積岩就是變質岩或火成岩，不然就是造岩礦物。我們查閱了些岩石的書籍，發現岩石好比植物的光合作用，是個循環的過程。書上又說：沒有人能看到整個岩石的自然循環，因為一個岩石的製造和分解需要不止千萬年。於是我們向老師提議來模擬岩石的循環，以下是我們整個模擬過程和觀察的結果。

在某個星期日，我們班上的同學在老師的領導下，到防風林烤肉，我們準備了許多的東西，大家吃得津津有味，這時候海水退潮了，我們到沙灘上拾貝殼，我發現在沙灘上有許多的腳印，乾的砂與濕的砂顏色部不一樣，也發現這些砂非常的細，與我家建築用的砂大不相同，於是我心裏想：「難道砂還有不相同的嗎？」因此，請問同學，還是得不到答案，祇好一塊去請教若師。老師說：「各種砂的確不一樣，河流中、海裏的、北部的紅砂……都不相同，它們的特性也不一樣，如果大家有興趣的話，共同來研究。」因此，我們在老師的指導下，進行研習活動。

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。

本研究經由調查活動，了解礁溪溫泉區之地層構造是由四稜砂岩所組成，四稜砂岩經地層變動擠壓，除了形成傾角多數為60度到80度的節理之外，也形成數條斷層。再透過實驗設計操作得知，節理越多且角度越大的四稜砂岩，其導水性越好。因此，地底的原始溫泉就順著四稜砂岩的節理和斷層湧出沖積扇，形成平地溫泉。再經由得子口溪的野外調查活動中發現，得子口溪的中、下游，因地底有砂石、泥等沉積物，溪水會從地表沉積物下滲到地底，造成溪床乾涸。結合礁溪溫泉和得子口溪地質調查及實驗設計操作的結果，本研究設置了「礁溪溫泉」模擬裝置以實驗探討之並依實驗結果推測礁溪溫泉區的溫泉泉溫變化情形。

本研究在觀測前根據GCVS（GeneralCatalogueofVariableStars、俄羅斯大學變星資料庫）找尋適合的目標，我們考量星體的光度變化、週期及適合觀測的時間、方位，經篩選後，再從可能之目標中選定此次觀測目標：VZCnc，並且擬定計畫，以利於觀測及拍攝的進行。使用TheSky6軟體找尋VZCnc附近星體分佈的情況，以供分析使用。我們使用CCD(ChargeCoupleDevice、電荷耦合裝置)拍攝，以V濾鏡拍攝三天共一千零七十八張影像，加以整理及刪除不適合者，再進行疊圖使繪出的圖有較高的準確性，並根據光變曲線圖加以分析其變化範圍、週期，和手邊擁有他人的觀測資料對照，充分了解其亮度變化的情形。

本研究探討在不同pH值酸化海水中，有殼動物外殼重量下降的情形；進一步研究不同種類的酸和溫度對外殼之影響；最後，針對外殼和酸化海水的交互影響作更深入的研究。實驗發現酸化海水pH值越低，對不同外殼影響亦有差異，其中以幾丁質成分為主的螃蟹(重量減少約2~4成)及蝦子(4~6成)較為嚴重。硫酸與鹽酸的酸化海水溶蝕外殼的速率差異並不明顯；高溫酸化海水(33℃)導致外殼溶解量增加，蝦子重量差異可達25%。在pH值4.0酸化海水下，螃蟹對酸化海水回升有最大的貢獻，在0～23天內能使pH值維持在6.0左右，其他三種外殼(珊瑚、文蛤、蝦子)在第四天後，pH值即降至6.0以下。最後，我們綜合評估四種外殼對海水pH值回升影響的大小為：螃蟹＞蝦子＞文蛤＞珊瑚。

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。

台東「水往上流」一直都是可以迷惑大眾的有趣自然現象，因此成為台東熱門的觀光景點，許多網路資料也都針對水往上流現象提出各種猜測與解釋，我們首先透過問卷調查的方式蒐集一般民眾對於「水往上流是如何形成？」這個問題的想法，並藉由實地訪查探究了解當地水流與地景的真實情況後，明白當地是如何藉由樹臺、水道、車道的三條不同傾斜線造成「視錯覺」，將明明是向下傾斜0.6度的水往下流誤以為是「水往上流」。我們最後還以「水往上流」這個地景條件來設計操作實驗用以建構模型，此模型包含了「傾斜角度」、「方向」以及「顏色組成」等，以提供未來在工程上應該如何才能夠維護當地奇特自然現象的一些實質建議。

此次實驗利用特製水族箱(120cm x 30cm x 45cm)裝載水體，並利用起波器撥動水面，用以模擬海底地震所帶來的能量變化，並將水體染成紅色，方便觀察，藉由水深、坡度、底面的粗糙程度、地型型式等的改變，觀察記錄波速和浪高，以及防波堤型式與位置如何有效降低海嘯所帶來的衝擊，做一探討，讓我們對海嘯有更深一層的認識，也期望此次的實驗能提出較有效的防波堤型式，降低海嘯的傷害，讓我們的生命財產有更大的保障；面對此次日本311的九級大地震，台灣也同樣位於環太平洋地震帶上，相較於日本，我們不得不對它提早有所防範，以及應有一些基本的認識。