全國中小學科展

地球科學科

井觀其變-地下水面與孔隙率、距離因素之關係探討

本實驗主要是研究在不同孔隙率的砂層中以及離抽水點不同距離的地方,其含水面下降速率的比較。首先,我們利用篩選機初步篩出粒徑大小相近的砂子,接著在砂子中加入水,使砂子上不易分離的粉塵擴散至水中,使用抽水機抽除含有粉塵的水,來回幾十次,直到分離出不含粉塵的砂子,我們把這些砂子放入自製的實驗箱,利用抽水機抽水,觀察不同水位下降的速率。我們初步觀察到孔隙率越大,整體水面下降越快,其中的共通點是水位剛開始下降時,速率並不是最快的,而是在開始後一段時間,且各水位在接近下降終點時,速率會趨於一致。

水荒、水慌、心慌慌─探討91年夏台北水荒的天災人禍

91年夏台北水荒嚴重,我們決定探討91年夏台北水荒的原因?我們分天災、人禍兩方向。天災 ex:梅雨.颱風.午後雷陣雨…等雨量銳減.(由 B.D 生負責);人禍 ex:北宜快速道路開發,雪山隧道大量出水,是否影響翡翠水庫原水,以及發電用水水量調度因素…等(由 A.C 生負責)天災設計實驗二:翡翠水庫集水區雨量統計圖-了解翡翠水庫雨量分布時間。實驗三:集水區面積-印証計算集水區面積的方法,是否與翡翠水庫計算集水區面積的方法相同。實驗五:每日上網查 以便了解雨量和水庫水量關係(C 生負責)人禍設計實驗四:地下水層的地點-了解可能聚集地下水地層!以及破碎斷層造成地下水層相互流動→這是北宜快速道路雪山隧道大量出水的原因 註 A-02(A、C 生負責)共同設計實驗一:製作翡翠水庫模型-了解翡翠水庫全貌,並印證實驗二、三、四的相關理論(A 生負責)並分別探討 89、90、91 年雨量及翡翠水庫關係;以及翡翠水庫管理局在水量調度上有沒有疏失;還有北宜快速道路開發是否影響翡翠水庫“水脈“….等。水,不是說“翡翠水庫可滿足至民國 119 年自來水原水供應量”嗎?

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。

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。

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!

「紫爆」不助我!--環境中細懸浮微粒(PM2.5)的偵測研究

球表面覆蓋範圍約一千公里的大氣,而大氣中的PM2.5(氣膠的一種)在生活中或許不容易讓我們發覺..... 然而卻時時刻刻都漫佈在我們的生活週遭,並成為我們呼吸空氣的一部份,嚴重影響到我們生存的環境及生活品質,甚至讓我們的健康受到威脅,此研究以LASS開源公益的平價Ameba與LinkIt one開發板及G3 與A4感測器所組成的感測裝置進行PM2.5的偵測。研究結果:(一)LASS監測PM2.5濃度的作法適合運用在對地球環境的了解與調查,(二)新北市新店區的PM2.5濃度比彰化縣大城鄉來得低,(三)不同距離馬路位置(遠近、高低)PM2.5的濃度有差異,(四)空氣流動會影響PM2.5的濃度,(五)N95口罩防護PM2.5的效果最好,(六)意識到力行環境保護的重要性。

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。

防颱最前線-颱風在台東的劇烈降雨分析與應用

為減低颱風災害,及避免莫拉克颱風造成兩名員警在太麻里殉職悲劇再發生,本文嘗試以氣候統計,並統整颱風預報的數值法、類比法等,來建立台東縣颱風防災應變決策作業程序。分析近十年颱風資料後,我們發現,除颱風本身外,地形效應、西南氣流、或引進的南方雲系也會帶來較大降雨。尤其是路徑3的颱風(穿越台灣中部地區) 常為大武地區帶來較大降雨,如:莫拉克颱風高達1216.0毫米。將氣候統計分析所得,應用在防災應變決策作業上,我們認為,可依數值預報路徑,就本研究所知可能出現劇烈降雨區域進行警戒守視(氣候法及類比法應用),再利用衛星及雷達即時資訊修訂警戒區域,以爭取應變前置作業時間,避免在風雨中進行疏散安置,降低救災困難及風險。

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。

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。