地球科學科

爸爸是桃園縣樹石會的會員，假日常帶著我們全家到河邊去撿奇石。有一天我們到奎輝的河谷去撿石頭，無意中卻發現：石頭上黏著好多好多的貝殼，爸爸告訴我：「那是化石」。於是，爸爸連絡了老師，再約集一些同學，一起採化石，並進行證明桃園以前曾在海底的調查工作。

隨著工業革命的進步，經濟亦逐漸地放快腳步而發展，但在這其中對生態的破壞也是令人覺得不可思議。近年來「溫室效應」所帶來的嚴重破壞更是引起各界的注意。在台灣這塊小小的土地上，我們所能發現的災害並不十分明顯，由此我們不禁納悶，溫室效應中，那些我們看不見、摸不著的氣體真會有如此大的影響嗎？於是引起了我們對這個問題的興趣。

太陽在天空中的方位，會隨觀察者所在位置的不同和觀察時間的不同而有所不同，我們對預測太陽的方位感到興趣。在學習理化的過程中，發現課本常將許多的現象的性以數學公式表示，那麼太陽的方位是否也可以數學公式表示?我們是否可以利用此公式很快的算出不同位置的觀察者在不同時間下觀察到的太陽的方位?為了進一步探討，於是開始了以下的研究。

龍捲風是快速熱對流的現象，局部區域的地表溫度過高，導致這個區域的氣流快速上升。氣流快速上升的結果，根據流體力學中白努力定律，這將使得中心地帶成了低壓中心。所以四周的空氣就會往中心集中最後形成渦流，並造成災害性破壞稱為「龍捲風」。金門夏季在空曠平地(如：操場) 會出現一種迷你型的龍捲風，這種熱氣流所引起的地表附近的氣象其實是一種稱為「塵卷」的現象。本研究即是利用簡易的裝置在水中產生了類似龍捲風的現象，創造了「水中龍捲風」，來模擬金門下季會出現的塵卷現象。「水中龍捲風」的形成是利用攪動水產生漩渦，並且讓漩渦將底部的細沙捲起。從燒杯的側邊觀察，被捲起的細沙就像電影中利用電腦所模擬的龍捲風特效一樣。接著，我們探討了影響龍捲風規模的參數，發現不同粗細的攪拌棒、攪拌的位置不同以及攪拌棒的轉速不同都會影響水中龍捲風形成的規模、出現時間和達到穩定的時間。其主要是因為攪拌棒越粗，攪拌棒形成的低壓中心壓力越低並且和四周的壓差更大，所以塵卷的規模也越大。同樣的，轉速越快低壓中心的壓力也越低，結果當然塵卷的規模也較大。而攪拌棒越接近底部細沙的位置，形成壓力差的梯度不同造成塵卷形成即達到穩定的時間不同，但是塵卷的規模卻相同的結果。從製造「水中龍捲風」來模擬塵卷現象的實驗中，我們學習到低壓中心如何產生並且造成劇烈的氣流現象。如果我們持續加熱地球而不能正視人類過度發展的結果，未來面對極端氣候的挑戰時，將會付出更大的代價！

去年七月賀伯颱風的造訪，帶給美麗的臺灣嚴重的海水倒灌、山崩坍方、土石流 … … 造成了淹水、活埋、交通受阻等的傷害，不少民眾毀了家園、失去了親人、損失了財物，滿目瘡痍的景象令人觸目驚心。政府的檢討聲，百姓的埋怨聲，充斥了各報章雜誌，“雨量過大、雨水太急”是政府各單位認為很重要的因素之一，「雨水」是土壤流失的主因嗎？我們可不可以防範呢？在課堂中我提出了質疑，老師讚賞我的細心觀察，帶領我們做了以下的實驗。

每天上下學時穿梭在大街小巷中，走著走著常發現風兒忽大忽小，尤其是經過巷道時變化更是明顯。我注意觀察後，發現在不同的地點風力大小的確會有不同。風為什麼會變大變小呢？是受巷子的影響嗎？所以就約了同學進行一些實驗與觀察的活動。

本研究探討宜蘭縣蘇澳地區颱風或超大豪雨來臨時，地形對淹水程度的影響。結果顯示，蘇澳地區地形中心位置較低，一旦下雨，就會形成平地部分區域的淹水。蘇澳地區於2010年10月21日當天梅姬颱風帶來強大豪雨，造成土石流情況嚴重；水深最高達400cm，研究範圍內1/2的區域淹水。廣泛而大規模的土石流及山崩，導致流水宣洩不良，減緩排水速度是帶來災害的第一個原因；單日的雨量逐年增加，驟雨情況發生的機率提高，顯示出極端氣候是第二個原因。加上東北季風和颱風所帶來的共伴效應，潮位對較高的9.10月，在滿潮時期加上足夠的雨量就會造成淹水。我們所製作的模型選用油土做出平地，用ㄧ般的土做出丘陵，模型縮小比例1/5620(89/500000)是我們認為較準確的模型條件。

閃電在陸地和海洋何者較多？在高山或平地何者較多？我們希望藉著這個研究，為自己，也為想知道的人，提供一些可能的答案！

約半年前，我發現單一光點斜向進入普通平面玻璃鏡面後在玻璃介質內會發生多次折射反射現象，在該鏡面上形成一系列可見之光點。旦自第二光點以後亮度逐漸減弱。又該系列中光點個數與光源強弱成正相關。故聯想到若將普通天文望遠鏡中之天頂稜鏡換裝成該種(普通)平面玻璃鏡後，應有相同效果，即可用來判別星等。一一經試行改裝後，在普通天文望遠鏡中觀測任一星體均可見一系列之光點。且光點數確與星體亮度成正相關，即較亮之星體在望遠鏡中分散成可見之光點較多，較暗之星體可見光點較少。

為了尋找較新地層所遺留下來的歷史記錄，我們選定了一個露頭極佳的地區─一豐原山地的大坑溪流域，作為出發點，採溯溪的方式，由尋訪各處露頭所得之資料，來對於這些地層形成的原因及台灣西部地形作最合理的解釋，以達到學以致用的目的。