全國中小學科展

地球科學科

小河兒彎灣-河道沖淤的探討

此次實驗的目的在找出影響河道沖淤之原因,並觀察及驗證八掌溪河道沖淤的情形。我們自製實驗模型並設計實驗,變因包含了河道的傾斜度、總流水量、河道的曲度、河道的寬度等四項,並觀察實驗後河道淤積的情形,並將沖淤後收集的砂石依不同顆粒的大小作分類統計並觀察後加以討論,最後我們實地觀察八掌溪上、中、下游的河道情形,並製作模型後加以實驗驗證。從研究結果中,我們得到以下結論:(一)河道的傾斜度越大、流水量越多,被沖到下游的泥砂越多,而顆粒大的砂石也較容易被沖下來,而且大部分的泥砂會淤積在河道上游,而凸岸處容易被沖刷;(二)河道彎曲度越大,被沖到下游的泥砂越少,但淤積在河道上的泥砂較多,而且大部分在河道上游,而凸岸處依然有被沖刷的情形;(三)河道寬度越大,被沖到下游的泥砂越少,淤積在河道上的泥砂較多,但當河道太過狹窄,泥砂反而不容易被沖到下游;(四)河道凸岸並不適合人們居住,因為沿岸容易被沖刷破壞;(五)河道若能截彎取直,居住在河岸旁比較沒有被沖刷的危險。(六)八掌溪的上、中、下游呈現出不同的河道樣貌。(七)大雨過後,上游水位上升速度最快,溪水容易暴漲,造成危險。

震不倒的六家!?

地震發生時常伴隨土壤液化,出現砂質土壤失去承載建築物重量的力量,造成建築物下陷或傾斜。本研究針對竹北六家地區土壤液化和建築物型態間的關係進行探討,藉由土壤採樣,觀察外觀、計算含水量、土壤過篩、文獻資料等方式來瞭解其特性。模擬地震發生時,何種建築物型態在發生土壤液化時最不易傾倒?利用衛星影像空照圖統計常見建物形狀,以木塊製作模型,改變建築物地樁形狀、數目,結果以一字型、矩型、口型等建築物結構抗震效果最佳,土壤液化發生的時間最晚;ㄇ型或L型只要搖晃,轉角處就會裂開受損,防災效果較差。建築物地樁以方柱較圓柱佳,地樁愈深,數目越密集,建築物抗震及抗土壤液化能力較好。

海洋酸化對噪音傳播的影響

低頻的噪音能夠順利的穿透海水,而中高頻的噪音因為無法穿透,而音量明顯的比較低。當海水開始慢慢變酸,酸鹼值從8.4降到6.8時,低頻噪音的音量會逐漸變大,而中頻噪音不會有明顯變化。水溫增加時,低頻噪音的音量也會隨著變大聲。因此,當海洋逐漸變酸,酸鹼值及水溫的改變,會讓低頻噪音的音量變大,而影響海中生物。大氣泡袋對於50Hz、150Hz、1000Hz和1000Hz、2000Hz、3000Hz有較好的阻擋效果,主要原因是聲音進入空氣和海水等不同物質造成損耗,以及凹凸不平程度大增加摩擦力因而消耗聲音的能量。

午後,就是「雨」眾不同

因為覺得在下午的時候好像常下雨,讓我們對下午的雨充滿了好奇,再加上自然課人造霧的啟發,於是開始了一連串的數據分析與實驗設計。數據的分析來源主要是台中氣象站2004-2014年的逐時天氣資料。同時在實驗室逐一控制條件下,嘗試找出較佳的人造雨製造條件。研究結果發現: 一、一年中以夏季最容易下雨;一天中則以下午時段下雨出現次數最多。 二、下午下雨前的天氣變化趨勢為,氣溫、風速、氣壓會下降,而相對溼度、露點則會上升。 三、實驗室製造人造雨的較佳條件:將65℃水倒入250ml量筒中,以鋁合金 (由廢棄的光碟機拆下的外殼) 蓋住量筒上方一分鐘,再置上冷凍舒跑冷卻3分鐘,拿開舒跑,即可發現鋁合金上附有大量水滴。

台灣夏季午後對流閃電與地形之關係

本研究由2013 年夏季中5 個典型午後對流天氣系統,分析閃電發生地點與地形的關係。結果顯示雲對雲及雲對地閃電的起始位置均位於中央山脈西側斜坡、屬於西部麓山帶的區域。雲對地閃電最密集的區域位於由兩個山脈所包夾的谷地地形與西部麓山帶的前緣處,顯示地形為影響雲對地閃電發生位置的主要因子之一。山區水庫、湖泊等大型水體本身及其周遭的區域內有較為密集的雲對地閃電分布,說明谷地地形為發育對流胞與雲對地閃電的最佳位置。閃電高發生率的西部麓山帶上配置有南北超高壓輸配電線,然鄰近電塔(線)的雲對地閃電為零星散佈、並未與電塔(線)呈現線性分布的現象,故雷擊發生的地點乃是受到地形效應所影響,非高壓電塔的誘集而好發閃電。

冰與火的吶喊-2010年冰島艾雅法拉火山爆發對大氣對流層的影響

我們使用福爾摩沙衛星三號在冰島艾雅法拉火山2010年爆發期間(2010年3月5日~4月29日)測得的大氣資料,討論火山爆發對大氣對流層溫度變化的影響。初步獲得以下結論: 火山噴發能量大小與大氣層對流層頂降溫溫差成正比;火山噴發能量小,對流層溫度變化的影響多發生在低空處、火山噴發能量大,對大氣溫度影響高度偏高;以及火山噴發持續時間對溫度的影響也成正比關係。此外還討論了火山灰雲的分布影響溫度的變化情形:在迎風處火山灰雲聚集,其聚集處陽光被遮擋了,無法照射到地表,因此溫度較低。

從夢時代挖出的寶藏

看見去年大哥哥研究的題目:「挖!挖!挖!挖出夢的時代」時,覺得有些美中不足,所以今年我們想從去年大哥哥挖的泥砂中,知道這些化石中的秘密及故事。 在觀察中,發現斧足綱較腹足鋼多了許多,我們認為這裡是砂質基底環境,除此之外並發現這裡有牡蠣、藤壺、海膽、分支形的苔蘚蟲,可以知道這裡是一個環境乾淨,有清澈的海水,流水慢,適合生物生長。 我們也發現這裡有好多微小的貝殼化石,代表貝類在幼體時大量死亡,因此推測當年可能受到生存環境的深淺變化,或氣溫冷熱變化劇烈,或水質清澈程度變化,或海進帶來的細顆粒泥砂快速沈積的影響等。 這次的實驗雖然很辛苦,但是大家都樂在其中,也從中學習到很多事情,很高興能參與這次的研究。

颱風挖角,季風跳槽-颱風與季風槽關係探討

以季風槽為主軸,探討其與颱風生成、發展條件之關係。利用西北太平洋季風槽指數(WNPMI)及西北太平洋850mb重力位高度圖分別與歷史生成颱風特性做比較。結果發現WNPMI值愈高,颱風生成數量愈多;反之WNPMI值愈低,颱風生成數量較少。另外從850mb重力位高度圖得知,季風槽强度越强,颱風生成位置越偏東及偏北,颱風生成於135°E以東的機會就越高,若侵襲台灣時強度發展成強烈颱風的機率升高;另季風槽强度較弱時,颱風生成於南海機率就愈高。而於路徑研究發現颱風主要受高壓馳流引導,絕大多數的颱風呈現在季風槽範圍內移動行進。 研究近一步發現當季風槽強度較強時,颱風偏北行進象限機率升高;季風槽強度較弱時颱風則容易行進通過菲律賓至南海。

太空船的百慕達三角洲-南大西洋磁力異常區之模擬

許多的書上或是博物館的資料都會告訴我們,地球的磁場分布就是一個偶極磁場,我們可以把它想成是有一個很大的磁鐵在地球裡面。但地球上有一個「南大西洋磁力異常區」,在這個區域中,磁場特別弱,跟一般學到的地球磁偶極磁場分布不一樣。在我們的實驗中,我們利用磁鐵以及其他的鐵磁性物質,配合智慧型手機裡面的磁力計,來看看能不能建立一個磁場模型,模擬南大西洋磁力異常區的磁場。

震震有池?震動能量.頻率與砂土性質對土壤液化的影響

中質量黑洞在研究超大質量黑洞的演化進程上扮演重要的角色,目前只能透過黑洞吸積過程中輻射出的光源來推測他們的存在。宇宙中有一些異常明亮的X光源,稱為星系核外超強X光源(off-nuclear ULXs),他們的亮度超過恆星質量黑洞等級的天體所能達到,即為中質量黑洞極佳的存在證據。 本研究使用了錢德拉深景南半球探測(Chandra Deep Field South Survey 4 Ms, CDFS 4Ms )資料,搭配可見光影像疊圖,篩選出符合條件的X光(off-nuclear ULXs),探討這些X光與其宿主星系的性質。 在這些中質量黑洞候選者當中,有許多具有高紅移的特性,他們的特別之處在於能反映宇宙早期的情況。目前我發現可以透過宿主星系的型態推測得出數個中質量黑洞候選者的性質,即中質量黑洞候選者具有高恆星形成率與低硬度比的特性。