地球科學科

本研究利用日光偏振訊息找出太陽方位，發現ω(日光強度的極大值對稱軸旋轉角度)與太陽方位角As的關係為：As=-ω+φ，負號代表逆時針旋轉，φ為偏光膜初始角度。因此可藉由日光偏振訊息得知太陽的所在方位角。 此外，為了得知觀測者所在經緯度，本組採用三角定位法，並以原地觀測到不同時刻的太陽方位角，及已知兩點太陽直射地球的經緯度，來作推算，並輔以球面三角學加以修正，且更進一步測試觀測者在不同緯度、經度、觀測時間差及觀測時間等情形，使本計算模式更完善。本計算模式為本組創新之研究，其適用範圍隨太陽直射緯度而變化，最小適用範圍在正午前後2小時，且兩次觀測時間間隔只需15分鐘，比一般只能在正午時推算經緯度的方法還來的便利。

我們以「大潮州人工湖」為起點，探討地層透水性的相關問題。實驗的地層分為「分層堆疊」和「混合堆疊」，地層組成物質泥、沙、石的比例有「1：1：1」、「1：1：2」、「1：2：3」、「2：1：1」、「3：2：1」5 種，實驗結果顯示「分層堆疊」是以泥、沙、石比例為「1：2：3」的透水速率最快、透水量最多；「混合堆疊」則是比例為「1：1：2」和「1：2：3」的透水速率最快，透水量也非常多，這和「大潮州人工湖」的選址想法相符合。泥、沙、石比例是「3：2：1」以及「2：1：1」的地層透水速率相當慢，說明地表泥層很厚的地區遭逢暴雨時，水來不及滲透和宣洩會造成水患，超抽地下水引起地層下陷又讓問題雪上加霜。

以2007~2015年規模大於5.5的地震，配合國家通訊傳播委員會電離層觀測站的電離層圖與頻率特性圖找出電子濃度異常時段，觀察地震規模、地震深度與震前10日之間的關係，並觀察造成電子濃度異常的震前天數、震源與測站間距離、地震的規模與地震深度的相互關聯。 影響 到電離層的旺盛期位於震前3～5天，震前一天為寧靜期 ，與規模大小無明顯關係。 台灣東部太平洋海域小規模地震較不易影響到電離層，推測地震規模小釋放出的電子也少，可能被海水 吸收 。地震前兆電子釋放所在位置 的岩質剛性越大 ，較容易影響到電離層 。 震源離測站距越遠，若要能影響電層 E層，則地震的規模就需要越大。地震前兆影響電離層 E層範圍半徑 R與地震規模 M的關係模型 為： R=100.65M

為了瞭解土石災難與崩塌的關係，和影響崩塌的因素，並提出改善建議，使崩塌造成的土石災難降低，因此經由野外地質調查、土石災難因素的實驗得到以下的結果： 一、特富野村曾文溪兩側的岩層是砂頁岩互層，差異侵蝕很明顯，區內有兩處崩塌較嚴重的地方，豪大雨時要多留意。 二、觸口附近八掌溪和腦寮溪兩側的有很多處崩塌，阿里山公路36K處是崩塌最嚴重的地方。 三、坡度越陡，沖蝕量越多，可見坡度與崩塌量有關係。 四、下雨時降水量與坡地的崩塌有關係，水量越多，沖蝕量越多。 五、我們發現堆積物的體積越多，豪雨後沖蝕量越多。 六、從野外調查與實驗證明，擋土牆可以減少雨水沖蝕，還有在崩塌較嚴重河道建造防砂壩可減少造成土石災難。

在陽光照射下，若窗簾關閉會導致房間太暗；打開則使房間太熱。因此我想設計隨著陽光強弱改變角度的遮陽簾。看3D電影時，我發現兩片偏光片重疊可改變透光度，若配合黑色吸熱和空氣受熱膨脹原理，就能做出自動調整透光度的遮陽簾。 用燈泡代替陽光進行實驗，可得到【黑色金屬罐溫度上升與照度成正比】、【空氣膨脹量與照度成正比】、【偏光片透光度與夾角成反比】等結論。利用這些結論設計不需外部能源的裝置，此裝置能依據光照的強弱，自動改變透光度，達到無論室外、室內光線如何，照度都維持在舒適的情況。 由於此裝置不需耗費任何外部能源，可被安裝在房屋或汽車的屋頂或窗戶上，隨時保持室內或車內有舒適的照度，進一步達到節省能源的目的。

不同溫泉的礦物質、酸鹼性不同。火山溫泉的熱源為岩漿，溫泉多為酸性。礁溪溫泉為板塊運動引發高溫加熱地下水而成，呈弱鹼性，主成分為碳酸氫鈉。 採集大屯山區、礁溪溫泉種植綠豆和空心菜，發現火山地區酸性溫泉不利植物生長，pH值接近中性(弱鹼或弱酸)的溫泉對植物影響較少，有些情況用自來水種的植物甚至長得較好。 空心菜為礁溪農特產品，經過實地勘查、訪談農夫和種植實驗，發現空心菜生長與品種、水溫的關聯較大：礁溪空心菜長得好，除了與較溫暖的水溫有關，也與當地特別品種有關。以溫泉澆灌時，濃度不能太高，否則反而逐漸枯萎，所以酸鹼值接近中性的溫泉能讓蔬菜長得較好，而適當溫度與礦物質濃度經稀釋的溫泉，更有利於植物生長。

研究動機：溪流的水面看似整齊、規律的水紋隨著溪流前進。仔細觀察，有些河流在不同位置就出現不同的波紋。溪流的水紋是怎樣產生？為何形狀不同？水面的水紋可以探知水底下的世界嗎？ 研究結果：溪流水紋受流域之地形、流速及沖擊石頭、不同地形、水流互相沖擊影響，而形成不同形狀之水紋。在同位置，以不同的角度，看到的水紋都不同。樹、山頭、大樓等的陰影，都會影響水紋的觀測。河流上游狹窄、陡峭地形，水流速較快，水紋橫面較窄小；下游水域較寬，流速較慢，水紋橫面較寬。大量水流在較窄的木槽內，碰到木槽撞回來的水流與其他水流互相沖擊，造成極複雜的水紋。流速不同的溪流，流速越快的，出現相同的波紋、水花或小漩渦的頻率也越快。

白天什麼時候看得到月亮？依本團隊研究，得到兩點結論： 一、翰林版教師手冊第24頁有兩點敘述有爭議： （一）同一天中，不可能早上、下午都可以看到月亮。說法錯誤。 （二）白天可以見到月亮的日期大約為農曆初四至十日的下午、農曆廿日至廿五日的上午。說法模糊。 二、只要在藍天的好天氣，除了以下幾種情形外，白天在月亮已經上升，尚未落下的情形下，都可以看得到月亮。 （一）月亮剛升起約1小時以內，因為角度很低，被建築物擋住，可能看不到月亮。 （二）月亮太陽夾角小於40° 時，因為太陽附近會受太陽光影響形成白色光冪，可能看不到月亮。 （三）月亮即將落下之最後2小時內，因為西邊形成的灰色光冪，可能看不到月亮。

本研究對象為台南市牛山剖面六重溪層內碎屑化石密集層，透過野外調查與模擬實驗，分析六重溪層上部化石密集層，與下部油氣儲集層關係，並推論牛山地區古今的地理環境。 我們發現這些密集層的化石種類，具有相似的地質現象，因此重建碎屑化石密集層間的關係 ；並採集沙灘現生貝類與觀察碎屑分布，透過破壞實驗與水流實驗，了解貝類被破壞成碎屑 的能量，與碎屑被搬運堆積的過程。 本研究針對岩塊孔隙率測量，提出獨創的浸沒白油法，並與專業儀器測得孔隙率之砂岩比較，證明具備準確性。透過高解析度的電腦斷層掃描圖，分析砂岩中孔隙的分布情形；並推測六重溪層下部油氣儲集層，其地層條件與上部碎屑化石密集層類似，為膠結較不緻密的鈣質砂岩地層。

近年來全球大力推廣太陽能發電，台灣太陽能板數量急遽上升，然而也逐漸衍生出「與農爭地」問題。我們以太陽視運動軌跡來探討如何架設太陽能板才能使太陽能發電和農業生產能夠共存共榮。 我們發現農地種電時所架設太陽能板應採用斑馬線方式排列，且應朝向正南方。太陽能板寬度與架設間隔距離之和越小，其所需架設高度可越低。若以市面常見太陽能板尺寸而言，在太陽能板遮蔽率30%、40%與50%情況下，可得出最低架設高度均低於3公尺，確實可適用於棚架與溫室，極具可行性。同時我們也發展出一太陽能板架設高度儀，使農民能夠輕易計算出太陽能板應架設的高度，能夠確實改善「與農爭地」這一現象，促使太陽能發電與農業更有可能共存