地球科學科

夏天常見土石流，想研究成因及預警裝置，以減少災害。 我們發現該區具下列特徵:坡度陡，土質主為砂岩，植物以草本及淺根木本為主，離斷層帶五公里內，常有人為施作，雨量集中。 把雨量計的儲水筒改良成儲水、雨量兩用筒，設計兩半圓保麗龍夾磁鐵成浮標置於筒內;指標磁鐵置於筒外，當收集雨水後，指標磁鐵會指在某刻線上，使測雨水方式更簡便精準，頗具創意。 簡易土石流警報裝置，精算調控漏水面積，使儲雨量加調控漏雨量等於警戒雨量，利用常見的臉盆加蜂鳴器及校正過的規律漏水設計，若水位達警戒值時，導電浮板碰觸上緣導絕導板、雙半圓導線即形成通路，使蜂鳴器鳴叫，達到預警效果，其中第三代最優，可推廣到好發土石流區一般家庭使用。

火流星於空中爆炸及撞擊地面之型態，以模擬實驗觀察空中爆炸後碎屑雲及撞擊地面隕石坑現象。撞擊模擬利用BB槍射擊(1焦耳動能)不同地質層，得到與現實相同結果： (1)模擬之撞擊坑多數有形成環形山及中央丘 (2)無論不同角度、模擬物質量，隕石坑都接近圓形。 另發現乾燥土壤(125-250μm)，長寬深不會因為撞擊角度改變；玉米粉(10-15μm)，角度30度-90度所形成之隕石坑，長寬與深度比值接近，15度因撞擊時間較短差異較大，撞擊能量與地質作用占較大影響因素。以土球進入水中不同介質做測試實驗，有碎屑產生。在氣球內放入玉米粉等小顆粒粉末，在不同移動角度下，皆成功模擬出羽狀碎屑雲、蝴蝶狀衝擊波，與2013年俄羅斯隕石事件及通古斯大爆炸相符。

我們研究目標為北海岸麟山鼻岬角的安山岩所形成的藻礁與風稜石、風化作用的沙丘與磁鐵礦的分布。研究方法上主要採實地踏查並透過圖書及網路資料的分析，針對寄生在安山岩藻礁以及海岸的沙丘和風稜石風化現象形成條件詳細做調查與比對。在踏查與分析麟山鼻海岸岩石和沙灘與簡單實驗室實驗結果，統整得到結論:在堅硬的安山岩經殼狀珊瑚藻寄生的藻礁，加上受到東北季風所形成的特殊風稜石，風化作用形成了沙丘、磁鐵礦。在進行簡單的風、水和沙土沖積，實驗結果可以推論麟山鼻具有的磁鐵礦、沙丘、藻礁、風稜石，受到大屯火山熔岩流向海冷卻形成後、常年受到東北季風風化作用、海浪沖蝕，這些都是對麟山鼻地形、地質重要的影響原因。

竹南中港溪入海口處的紅樹林分佈數量在南、北岸有顯著的差異。實驗結果發現，北岸因海流及河水堆積作用的影響，有許多細泥在此沉積，提供適合紅樹林生長的環境，而南岸則無此優勢。此外，紅樹林適合生長於水域酸鹼值中偏酸的環境，而北岸採樣點的水樣本酸鹼值平均較南岸酸，加上本區水域酸鹼值會因季節不同而產生變動，也會受漲、退潮和大、小潮所影響，漲潮時的酸鹼值較退潮時鹼，大潮時的酸鹼值變動較小潮時大，且距離入海口越近，受潮汐的影響越大，水域酸鹼值變動幅度也越大。故南、北岸在沉積物形態、水域酸鹼值上的不同，以及潮汐變化的影響，應是南、北岸紅樹林分佈數量差異的主因，造就現今北岸紅樹林數量顯著多於南岸的情形。

我們以水漩渦模擬颱風進行不同路徑的侵台實驗，以量化方式記錄漩渦生成時和侵台前暴風範圍變化。我們也利用兩個水漩渦模擬雙颱形成，實驗在不同距離及強度變化下，漩渦之間的相互影響。透過實驗我們有下列發現： 一、 路徑2、3、4颱風受到臺灣地形破壞較嚴重。 二、 路徑1、6、7颱風受到臺灣地形破壞程度較輕微。 三、 路徑5、8、9颱風受到臺灣地形影響居於上列兩者之間。 四、 颱風的氣流切入角愈大，受到地形破壞情形愈嚴重。 五、 沒通過臺灣的颱風，離台愈遠，受到破壞的情況較不嚴重。 六、 兩漩渦相距15公分時無法產生相互影響。 七、 兩漩渦相距10公分時，兩漩渦會以質量中心產生逆時針互繞，小的漩渦最後被併入大的漩渦中。

本研究認定竹山地區低位河階共9階，高位河階6階，總河階數共74個，高位河階最大面積為坪頂埔LT3面，總面積達1.9平方公里，應為濁水溪與東埔蚋溪聯合沖積形成；最高位河階為LT6分別為坪頂與第一公墓-1，原屬觸口台地東側不對稱背斜，經清水溪切割而分離；低位河階最大面積為竹山面FT2面，成因較為複雜可能先後受濁水溪與清水溪作用所致；河階剖面顯示，受活動構造通過的階面皆出現撓曲現象，竹山地區東側活動斷層構造明顯，西側則多為背斜與盲斷層，有潛在性危險，若能定時監測與調查必能降低災害發生。

本研究的主題是自己製作一個投影日晷，以人為晷針，藉由人影來觀察時間。一開始我們透過網路尋找人影日晷的製作方式，得知投影日晷就是赤道型日晷在地面上的投影的重要觀念(參考資料一)。再來透過網路我們學到橢圓形作圖的方式，一旦決定長短軸的長度，就可以運用這種橢圓作圖法(參考資料二)，來畫出橢圓形外圈的時間刻度(一半的橢圓)，接著我們將中央氣象局網站宜蘭地區2014 年太陽過中天的仰角資料(參考資料三)，套到我們分析的公式，畫出雙腳所站日期位置點，就完成人影日晷的設計。經實際驗證，得到的時間還蠻準的，成果令人滿意。最後我們再進一步討論如何提高人影日晷的準確度，還有在什麼日期及緯度，人影日晷較適用。

五年級自然課太陽觀測單元時，老師補充介紹了日月食現象；說到日月食雖然每年都會發生，但相較於月食持續時間長、涵蓋範圍大，近乎半個地球人口均可親眼目睹；日食卻因為持續時間極短、可觀賞範圍既窄又短，因此日食現象顯得彌足珍貴。去年發生在美國的日全食，全食帶經過了許多人口稠密的大城市，因此得到了全球廣泛的關注。我們藉由本次研究，探討了日全食最長持續時間的理論條件，並找出21世紀歷時最長的11次全食來驗證理論。同時我們也運用六年級數學課所學的速率、比值、代數的概念，配合NASA、Stellarium、Google Earth提供的資訊，計算2186年未來史上最長日全食的數據，並對照NASA公布的參數資料，獲得極高的準確率。

近十年降雨變異性增加，強降雨事件引發災害。本研究希望由異常海溫值預測異常降雨發生，以減少災害的損失。 分析 2003 至 2011 年臺灣 19 測站雨量分為 5 區進行統計，臺灣全區雨量以 7 至 9 月平均雨量、變異性最大，可能與颱風強降雨有關。除部分區域外 1 月雨量、變異性均最小，可能和冬季吹東北季風帶來乾燥空氣有關。臺灣附近海溫值，發現臺灣西南部海域變化較大，東南部海域變化最小；海溫以 6 月及 11 月差異值最大，可能與季節轉換有關。海溫距平標準差值則有逐年增加的趨勢。利用海溫異常預測降雨，經檢驗有 4 個情況完全正確預測臺灣異常降雨發生，可做為雨量預測的參考。本研究試圖找出強降雨發生時海面高度、海面風場特性，但並無共通特徵。

本校距離桃園國際機場相當之近，又剛好位於飛機降落的必經之路，時常見到影子從校園中經過，在如此得天獨厚的環境之下，可用太陽的仰角再配合二年級學到的畢氏定理進行飛機高度的計算。 本研究係用兩次的畢氏定理，先將飛機影子和觀測位置做一次畢氏定理後，再配合太陽仰角與地面形成的三角形做一次畢氏定理可求得飛機的高度，並與flightradar24比對當時的GPS高度。 研究結果顯示，用此方法算出來的飛機高度，與實際GPS顯示的飛機高度相當吻合，甚至達到精準的程度。