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地球科學科

大談大潭

上鄉土課,我們遊大鵬灣,當地人稱大潭,解說員說:很久前大潭是個小海灣,由林邊溪與東港溪的泥沙逐漸淤積所形成。又講到因為人為破壞,使大潭陷入地層下陷與海岸內移的危機,也許有一天會變回原來的大鵬「灣」。為了瞭解真相,在老師的指導下,我們展開研究,研究目的是:一、了解大潭地理位置與環境。二、探討大潭形成原因。三、研究大潭目前人為干擾因素與未來可能的發展。我們搜集地圖、鄉鎮誌水利署第七河川局資料、大潭風景特定區景觀資源解說手冊……做為佐證資料,並用自然課本的地層形成實驗方式來實驗。研究成果:一、大潭就是大鵬灣,位在屏東縣的東港鎮與林邊鄉之間,是一個大型潟湖,地質屬粉土與沙質層,目前四周全被魚塭包圍,有一出海口,此潭屬於會漲退潮的海水湖泊。二、大潭的外緣是淤沙帶與台灣海峽接觸,目前正在內縮中,所以建有高大的海堤與離岸海堤保護著,淤沙帶寬度已不到 100 公尺,帶上有南平、土角厝(南興)、崎峰三村落。三、由實驗得知:大潭的形成主要是由林邊溪與東港溪的泥沙沖積而成,尤其以林邊溪為主要的泥沙供應者。四、海浪把林邊溪泥沙帶走,海流把帶走的泥沙往北帶到大潭海域,海浪再把它推到岸上,封閉了潭的海岸線,真是美妙的組合。五、經過流水盤一連串實驗,大潭的形成,我們獲得結果:林邊溪與東港溪的泥沙流出海,經海浪沖刷與淤積成扇形狀排列,兩扇形的外緣漸漸接觸形成湖泊,經漲退潮、海流再沖刷與再淤積,形狀改變成橢圓形狀。潭域有四條小溪,溪水不斷流入潭,使潭與海有一出口,仍受海浪、漲退潮與海流的影響,泥沙一面倒似的往東港這邊堆積,所以出口不在淤積帶的中央,而是靠近東港這一方,這就是大潭形成始末。六、林邊溪與東港溪的上游採砂石很嚴重,再加上第七河川局築攔沙壩,難怪下游淤積量大量減少,已危及大潭海岸。七、調查與研究顯示,目前大潭正受到地層下陷與泥沙淤積大減的困擾,這是危害大潭的主要因素。也是人為破壞的主要兇手。八、大潭四周近 300 口的水井每天都在抽水,在地下水源補充不足之下,當然地層會下陷,目前東側的林邊一帶下陷最嚴重,有些陸地已在海平面以下。九、三十幾年前大潭的海岸線寬闊,種滿椰子樹,風景非常美麗,大家都說它為夏威夷海岸,後來又再種植木麻黃,也一樣風景宜人,現在卻看見高高的水泥海堤,海岸線卻一直往內移,這樣很煞風景也很可悲。我們的作品可延續自然科地層單元,也可配合台灣自然環境特徵單元,做為輔助教材。

疏散星團赫羅圖

利用數位單眼相機拍攝多幅疏散星團M45影像,將影像扣除暗電流及平場修正後,使用軟體疊圖,匯出M45每顆星體的V星等及B星等,依此做出M45的赫羅圖後發現: 1.由天體攝影與影像處理的過程中,印證了恆星演化的理論 2.由影像處理程式中了解R、G、B色光與轉換V、B光度影像關係 3.透過M45星團V、B光度影像的H-R圖,可分析星團的分布與演化在操作與理解原理的過程中,不知不覺也開啟了我們對天文知識的理解,也終於體會到天文愛好者,為何會對天上的星星如此著迷了!

聽流星在說話

流星真的會說話嗎?當然不會!但是我們卻可以收到「來自流星的聲音」,流星墜入大氣層燃燒時的高溫,可使電離層局部電離濃度升高,高度電離化的空氣將會反射地球遠方平時收不到的電台訊號,藉由偵測這些訊號可用來觀測流星。我們將要製作一電波流星觀測站,並進行實際的觀測。電波觀測不受天氣影響,即使白天也可以觀測。配合現代電腦強大的運算能力,可以解析出更多的微訊號,並精確的紀錄、統計,透過網際網路還可以即時與全球分享。優點甚多!台灣缺少這方面的觀測研究,希望本作品能引起後人的興趣,做進一步的研究。

「陽」「仰」得「意」-探討太陽能板擺設最佳角度

本次報告旨在針對受世界矚目之再生能源「太陽」的分布與太陽能板的最佳吸收角度進行研究。首先我們發現了看似複雜的太陽方位可區分為「仰角」和「方位角」。為了使太陽能板的熱量吸收能達到最佳化,我們透過中央氣象局鄭振豐研究員的協助,了解太陽的移動規律及軌跡,進一步找出公式來協助釐清太陽能板擺設與吸收的關係。我們使用了繪圖法與水平模擬器兩種方法,設定太陽能板的仰角與方位角的兩個變數來推導出兩種太陽熱量吸收公式,計算出太陽能板吸收值公式=cos太陽入射角×cos方位角差,最後將中央氣象局提供之2015年嘉義逐時太陽移動方位角與仰角套入公式,計算得太陽能板擺置的最佳角度為朝正南向上仰37~40度。

就是那個光─小氮氮現形記

常在雜誌上看到有關恆星光譜的文章,對於他們利用光譜儀將遙不可及的星辰化為一道色彩繽紛的光譜,我們感到無比的好奇與極大的興趣。而我們想要知道的是;能不能用光譜的技術,觀察生活周遭的大氣。於是我們便試著藉由自製的光譜儀,了解空氣中的汙染氣體之一 ──二氫化氮的濃度與光譜的關係,以及光譜儀在日常生活中的應用。

河流的污染與影響

本研究以PH儀、電導度計、數位式溫度計及電子天平等儀器量測不同河流(濁口溪、美濃河、荖濃溪)、河段(上、中、下游及出海口)之水質變化情形,及其對於不同金屬的氧化情形。研究可知,各水質PH值變化為 濁口溪<美濃河≒荖濃溪;從上游到下游電導度呈現增加的趨勢;各河流從上游流到下游溫度皆增加,一到出海口,電導度與溫度增加的幅度就大幅上升。各種金屬片以使用出海口的水質浸泡,其氧化幅度最大,不同金屬的氧化程度則為 鐵>鋅>銅>鋁。金屬浸泡於各種水質中,溶液的PH值皆上升,以鐵金屬的上升幅度最大;含鐵的溶液其電導度會隨著靜置時間而下降外,其餘皆上升;塗上防鏽漆可使金屬的氧化速率減緩,而通入空氣,使金屬的氧化速增快。

泥岩沖刷與地形變化之分析探討

本報告研究降雨型態對泥岩的沖刷變化,以高雄田寮區之中寮山泥岩為研究主體,並使用立體模型取代傳統沖刷水槽,以模擬實際地形對沖刷之影響,再利用Surfer繪圖軟體繪製沖刷前後之地形變化,進行圖層之套疊與分析,即可完整呈現不同坡度與高程之沖刷差異。 由實驗結果歸納發現,高程越高處受到雨水打擊能量最強,沖刷也最嚴重;另外降雨強度高低對沖刷的影響是最大的,值得未來做更進一步的研究與討論。

溫度的逆襲-探討逆溫現象對埔里盆地空氣品質的影響

我們發現埔里地區在106年1月到3月、107年3月到4月期間,的空氣品質較差,再將埔里盆地106、107年PM2.5超標的日子,與附近魚池氣象站資料比對,發現106年超標的日子中,有90%發生逆溫的現象,於107年有83%發生逆溫的現象,比較106年的3、7月逆溫現象出現的日子,發現當逆溫現象出現的時間越久,PM2.5就越容易超標。我們利用銅管和觀察箱,模擬逆溫現象下熱對流情形,在上熱下冷時(模擬逆溫)對流不易發生,不同層的溫度分層且不易平衡,在上冷下熱時,容易產生對流,不同層的溫度會漸漸平衡,但溫差小時會使平衡時間加長。在逆溫發生的空間注入煙霧,模擬煙霧流動的情形,發現,煙霧會下沉,不會對流,而使下層空氣更混濁。

黑暗的活動指標

本研究從最基本的天文觀測著手,記觻每日太陽黑子變化,藉由同一黑子群在太陽表面移動嘗試計算出太陽自轉運動週期,並探討太陽表面差動自轉的情形,亦即自轉週期隨緯度的增加是否有逐漸增加的趨勢。結果顯示太陽各緯度的自轉週期並非為一定值,其速度隨緯度的增而增加,從4 度22 度會合周期由27.1 天增加至27.8 天,證實較差自轉的現象。此外,紀錄結果顯示太陽輻射通量的變化隨太陽表面黑子群數而改變,黑子相對數增加時,當日的太陽輻射通量值與日珥、閃焰活動亦會增強,呈現高度正相關。因此,我們推論太陽黑子數量的多寡能反映太陽大氣活動情形,可以作為太陽活動的標誌。

流水的「傑作」~探討河道中曲流的形成及其影響

本研究藉由學生對大自然中河流的現況感到好奇,透過實驗了解曲流的形成,並探討曲流對河道的影響,提出改善曲流對河道沖刷的方法。 實驗探究發現:河道坡度和寬度、水流量大小、流水沖刷時間及泥沙顆粒大小都會影響曲流的形成。河道坡度、水流量及泥沙顆粒越小或過大時,都不易出現明顯的彎曲水流。也發現寬度越大、坡度適中、水流量適中、泥沙顆粒0.42-1mm或1-2mm、再加上沖刷時間越久,曲流越容易形成。 實驗中發現彎曲度較大的曲流或是曲流位在坡度較大的河道中,曲流對河道沖刷的影響特別大。 最後發現在曲流凹岸設置防護措施,可以明顯減少泥沙被侵蝕的量,也可使水流改變流動的路線,不但能改善曲流彎曲度避免擴大,還能使原本彎曲的河道慢慢變直。