地球科學科

去年暑假的某一天，爸媽開車帶我到南部旅遊，歸途中經過高速公路泰安休息站後，北上車道嚴重堵車，車子走走停停。媽媽正在抱怨的時候，我突然發現左前方有一座奇形怪狀的山，和我家鄉一坪林的山不同。父親告訴我那是有名的「火炎山」是一座地理景觀很特殊的山，而且政府列為國家自然生態保護區。接著在我好奇的追問下父親從三義交流道下高速公路，首次拜訪這座神秘的一一火炎山。返校日回到學校圖書室，查閱有關資料並請教老師，老師說：「火炎山的地質和環境很特殊，經常有濃霧籠罩，帶有幾許神秘，很有研究價值。」於是，我們幾位同學就在老師的指導下，展開火炎山特殊景觀的研究工作，想揭開她的面紗，探究濃霧裡的天地。

行星狀星雲呈現多樣的外型，有的如星空中的魔戒，有的呈現美麗的雙極(蝴蝶)狀。什麼因素使得行星狀星雲的形狀不同？前人研究指出行星狀星雲的外形和中央星質量有關。本研究針對不同形狀的光譜譜線強度，配合其在本銀河系的緯度分布，探討行星狀星雲外形和質量的相關性。一般而言，質量較大的恆星表面溫度較高，分布的位置集中在在本銀河系盤面上。本研究以[He II]、 [Ｃa V]及[O III]三條譜線的強度做為中央星的溫度計，分析各行星狀星雲的光譜資料可得知其中央恆星溫度，進而推論其中央星質量大小的相對關係；而從其銀河緯度的座標可大略比較其到銀河盤面距離的大小。本研究綜合以上兩方面所得的結果，發現譜線強度較高、中央星溫度高的行星狀星雲、代表其中央星質量大，這一類星雲較集中在低緯區，其外型多呈雙極狀及不規則狀；而譜線強度較弱、代表質量低、中央星表面溫度較冷的行星狀星雲，廣佈由高到低的不同緯度區域，其外型較多圓狀及橢圓狀的行星狀星雲。

一天下午，我踏著輕快的腳步邁向歸途，忽然感覺到風聲比平常大，鄰居的李伯伯在窗戶上加了木條，對面的百貨行老闆把招脾卸下來。晚上，氣象報告播出輕度颱風的消息，並發出了警報，要大家做做好防颱工作。隔一天早上，教室裹面一團哄，見同學們正在討論這次颱風在北部肆虐後的災情，女同學聽了個個花容失色，又驚嘆不已，而人家心中也在慶幸中部地區又是一次有驚無險！這時老師走到門口，幾位同學圍了上去，談了一些這一次颱風的問題，但始同學們興趣仍然很濃，一問再問，老師只好做很簡短的解答。我們要知道颱風發生的原因，它的行徑，怎樣防止它所帶來的災害等，一也得要深人的探討它才能解決心中的疑難。今年已有三次颱風侵襲過臺灣，但每次中部地區的災情都沒有南、北部嚴重，這引起了我們的興趣，所以老師也很願意利用暑假，輔導我們探討颱風的問題，於是便展開搜集資料和計畫工作。

本校於民國六十年一月一日設立兒童氣象觀測教學園地，至今已滿十週年了，十年來老師每天教導我們自己動手去觀測、記錄氣象，並以不同的方法整理分析所獲得的資料，建立了我們對自然科學的研究方法 ─ 實驗重於空想的正確觀念 ─ 在此我們將十年來的觀測資料作一有系統的整理，對於本地區氣候影響最大之氣壓、溫度、雨量、風向等要素，以尋求其週期性波動，貢獻以農為生的社區農民，儘量減少農作物損失增加農作物收穫，並為校區的氣候現象作一註解。

每當放學回家，看到學校對面的北基公路交通阻塞，貨櫃車相當多，我們猜：一定是基隆河把應有的交通空間給占了。基隆河能否改道呢？基隆河彎彎曲曲，我們猜一定會切斷，那麼它怎麼切斷呢？我們幾個同學感到很有興趣，就請教老師，老師覺得這個問題很有意義，就指導我們開始著手研究。 基隆河全年水量相當充沛，多彎曲，自然科學課本也有與他部分相關。我的另一位好朋友以前老家住台南，家鄉也有相同的地形，因此兩者拿來做比較。發現大自然瞬息萬變，滄海會變桑田，今年河東，明年河西，真的有可能。好奇心的驅使下，經過長期的考察研究，發現了不少問題，為何水流會有如此大的本能？彎彎曲曲的曲流又怎麼切斷？切斷或不切斷對我們人類影響將如何？所以自然科學的地球科學部分也值得我們重視。

我們想要檢驗本縣行政首長所說：有信心能複製韓國青溪川成功經驗，讓瓦?溝這條淹水大妖魔幻化成兩市民眾主要休憩場所，是否真能實現。因此以水質檢驗儀、PH計、濁色度計來檢驗瓦?溝的水質。 實驗結果顯示﹕ 一、瓦?溝的酸鹼值、濁度、溶氧量真的有改善。 二、瓦?溝的水溫、導電度、?度並沒有因整治工程而改變。 總體而言，我們認為溝水真的有改善，目前是輕度污染，希望能趕快進步成為未受污染的河川，但需要我們更進一步的觀察與期等，也希望政府當局能夠投注更多的心力，來改善大家的環境。

2018年2月6日花蓮地區發生規模6.0強震，造成米崙斷層附近有4棟大樓倒塌事件，加之臺灣西南沿海養殖業超抽地下水造成地層下陷，使居民受水患之苦更甚！ 我們體認地上建物受強震災害的地層不可逆，決定承續去年浮屋的研究，由下載的振動APP軟體Vibrometer及Mobizen Screen Recorder螢幕畫面錄影程式，記錄比較加速度值的變化，證實浮屋在第三代打浪造波器衝擊下、臺灣近海的實測下，運用船艙理論研發的機能性，均使浮屋的穩定性更高。 加之，超音波感測避障可提高浮屋遇風災進避風塘之安全性；光生電、風生電、海生水廢鋁發電之浮屋自力發電能源型態的研究，再畫下一筆浮屋可宜人居的可行性研究。

宜蘭縣海岸線全長 106 公里，絕大部分地區屬於侵蝕海岸。而影響海岸變動主要因素?波浪、潮汐、水力及風力等作用力；另外宜蘭縣海岸東向寬廣太平洋，每年颱風期間的暴風巨浪更在瞬間就可能使海岸地形完全改觀。經過實地探勘及資料的蒐集發現，現今宜蘭海岸線已施作的海岸保護工法包括了：突堤、傳統海堤、拋石堤、編籬定沙及沙丘植生等工法。因此我們利用自製的造波水槽的模型試驗方法，想了解波浪與漲退潮的營力對於海岸侵蝕所產生的影響；以及針對拋石堤這種近自然的工法，對於波浪所產生的防護作用。利用造波水槽，產生不同波長的人工波浪，並且經過實驗研究發現：位於深水區與淺水區的海床砂子受到海浪作用而呈現不同的運動方式，另外在拋石固砂的研究方面，不同的拋石排列方式、形狀以及不同間隙大小，觀察波浪對其所產生的侵蝕與堆積效應。

本研究從101年10月起至102年6月止，共進行九個多月的時間。我們為了探討花蓮溪風沙的問題，在花蓮溪出海口及下游段各處進行野外調查，並結合歷年氣象資料分析，與河川局參訪活動，以瞭解花蓮地區的天氣型態，與花蓮溪河床風搬運作用的情形。為了防治花蓮溪的風沙，並給予河川局灑水定沙的建議，我們研究出風搬運作用的「啟動風速」，及可穩定控制風速變因的塑膠桶風洞。更進一步研究出不同的沙樣本，在控制風速、含水量等變因的情形下，對風搬運作用所產生的影響。最後，我們歸納出一個建議：在三個不同區域(花蓮大橋段、月眉大橋段、米棧大橋段)，累積降雨量達10mm或20mm過後的一週內，當地風速達某一定值以上，即可實施灑水定沙措施。

放假到海邊戲水，看到波浪由遠至近湧來，在遠方看來風平浪靜，一到岸邊卻變成一公尺高的浪，並激起許多美麗的浪花。為何海浪能在數秒內捲成大浪，令我們百思不得其解。又常見報紙報導，海底地震後，常有海嘯隨後跟至，造成重大傷亡。而臺灣的東北角，在冬季時，常由平靜的海面上，突然捲起致命的瘋狗浪，令人防不勝防。這些現象，使我們對海洋的奧秘愈來愈感到好奇，於是興起研究波浪的念頭，來滿足我們的好奇心。