地球科學科

學校旁要蓋社宅，大家很關心日照遮蔽將如何改變？我們發送表單問卷詢問師生，空拍校園上中下午日照遮蔽現況，整合出師生的期待—希望社宅在夏季為操場、綜合球場和靜思樓遮陽降溫，但冬季別遮擋以保有暖冬陽。我們收集資訊製作模型以模擬四季的日照遮蔽，實驗探究陰影生成和遮擋的原理，發現建物愈高、距離愈近和高度角愈小，陰影愈易遮擋；夏天影子遮蔽的範圍最廣、最短；夏季照物角４５°遮陽效果最好，冬季照物角０°或９０°較能曬到太陽；植栽或不透光建物的遮蔽，可減少輻射量及降溫；北面的建物易被南面的遮擋，最後模擬的結果是—春、夏、秋三季的操場將能在朝會獲得遮陽，但冬季操場、綜合球場和靜思樓將增加更多陰影，迎來更多嚴寒。

馬祖列島的地質與地形主要是由中生代的花崗岩及花崗閃長岩等深成火成岩體所組成，馬祖列島地貌，受到地球內部結構運動，以及季風、雨水及風浪長期侵蝕，大自然在層次分明的節理，雕砌出海蝕門、海蝕柱、海蝕洞、崩石海礁等，展現出千姿萬化的壯麗景觀，留給先民無限的想像空間，鬼斧神工的大自然創作，呈現地質與地形景觀極為特殊，是上天送給馬祖特有的禮物。馬祖的地質景觀特色是我們驕傲的資源。本研究經由野外考察與實物觀察，探討並分析岩石的種類，鑑別沙粒的礦物成分，藉此了解不同地區的岩石礦物組成成分的差異關係。

本研究主要為調查新竹所有的野溪溫泉，含清泉、秀巒、泰崗與小錦屏四地野溪溫泉，探討溫泉露頭的泉況、溫泉水質與溫泉功效。我們以溫泉的溫度、酸鹼值、固體溶解量作為露頭泉況調查項目，以溫度、酸鹼值、固體溶解量、導電率、鹽度、腐蝕性與元素含量作為溫泉水質檢測項目，以白皙度、彈性、含油量與含水量檢測手部在浸泡溫泉水與自來水後，將皮膚所測得的數值。 透過數據與圖表的整理，我們發現溫泉露頭的泉況與中央地質調查所所公告之數值有差異；隨著溫度的改變，溫泉水質也會有不同的數值變化；四地溫泉皆具輕微腐蝕性，且清泉與泰崗的氰尿酸含量高於安全標準；溫泉對於皮膚含油量的影響較明顯，在白皙度、彈性與含水量則與自來水無太大差異。

本研究利用中央氣象局觀測資料查詢系統中的2012-2022年6-8月雨量及逐日平均溫度資料，將桃園市的12個氣象測站數據輸入excel中，做成長條圖或趨勢圖並解讀。發現根據十年來每年6到8月的平均逐日溫度分布情形，都市熱島效應可能發生於桃園測站附近，可能及於中壢及八德。逐日平均溫度上升趨勢以龍潭測站最高。A型午後熱對流降雨雨量上升趨勢以中壢測站最高。山區的熱對流降雨雨量與逐日平均溫度上升趨勢，與平地或海邊測站相比都有不及的情況，推測造成平地與山區熱對流降雨降雨量的異常變化有可能與都市熱島效應有關。

本研究利用處處可見的土壤進行色粉的研究，在採集5處土壤樣本中，不同區域的土壤均具有獨特的特性。大肚山土壤的黏性較高，含有較大比例的細顆粒黏土，製作出來的色粉也較重；相對地，溪河砂土製作的色粉較輕，這可能是因為較粗的沙子成分居多。在土質分類上，高美土和大肚山土屬於黏土含量較高的埴土，菜園土和阿嬤田土則是黏土含量次之的埴壤土，而溪土和溪沙則是粘土含量較低的壤土和砂土。通過一系列的製作流程，我們能夠從原土中提取出細緻的礦物色粉，這些礦物色粉不僅能用於水彩畫顏料，還能與鹿膠等材料混合製作成膠彩畫顏料。最後 ，我們將自製的礦物色粉製作出 環我大地指甲油」 ，除了增添趣味外，也是對自然資源的一種永續利用。

本研究探討非牛頓流體阻尼位於地上不同樓層及地下室的減震效果。我們以樂高動力積木搭配伺服馬達及程式控制器自製地震模擬器，體積較小，且能透過調整程式的功率模擬不同震度的S波，進而討論不同震度在相同變因中的差異。此外，我們為建築物設計地下室結構，並將非牛頓流體阻尼放入地下室外牆，觀察減震效果，實驗得知，地下室外牆放入阻尼皆較填入輕黏土更減震。同時，我們也製作不同長細比及不同建材的建築，分析數據後得出最減震、最具安全性的結構比例和建築材料。並比較建築上不同重心高度及搖晃時間長短對非牛頓流體減震效果的影響。最後，利用Arduino超聲波測距模組進行建築傾斜觀測，提高建築各面向的安全性。

地震這項話題一直是我們在注意的，尤其更身處於板塊交界帶上，地震成為重要的課題，近年來有許多研究在對地震進行更地研究深入。本研究的目的在探討阻尼球置於不同的樓層高度後，施以人為震度後對建築物的減震及影響，我們自行製作地震台、建築物、阻尼球，並用Tracker拍攝搖晃的情況、用Phyphox APP紀錄加速度，將數據匯出程式並做出分析。 實驗結果顯示，對應對壓換算最小地震級數為3級，最大為5強。而每個地震級數都有對應較佳放置阻尼球的樓層。且將阻尼球放置在房屋模型6分之3處帶來的減震效果最佳，而其他情況仍有加裝阻尼球造成加速度增加的情況出現，而在能量轉移的過程中多為高層樓轉向低層樓居多。

台灣位於環太平洋地震帶上，全世界每年平均有超過90%的地震都在這裡發生。也因此，台灣常常遭到地震的波及與危害，這激起了我們對地震與防震方式的好奇心。因此，我們開始了一連串的研究，經過大量實驗研究之後，我們發現：對房屋會造成最大影響的是梁柱的粗細以及房屋的面積；對一般房屋最有效防震的方式為阻尼減震。

日前，竹北發生天坑事件，讓我們想探討影響地層下陷和土壤液化的變因。於是我們設計了水量、地質、地層分布、震度、地樁長度和不同建物等變因的實驗。研究發現，地質種類是影響地層下陷與土壤液化的最關鍵因素。粗砂層最容易地層下陷與土壤液化上層是細砂的地層也較易液化。水位與震度越高影響越大，但二者也會交互影響，低水位要震度6級以上才會發生下陷；粗砂層則在中水位、震度4級以上就會下陷與液化。礫石層則只在7級以上才會下陷但不會液化。地樁較長者，房屋傾斜角度較小。竹北地質層易受強震而產生地層下陷、掏空及土壤液化，且軟腳蝦大樓在此地層中遇7級震度時，一震就倒故地樁長度與避免形成軟弱層結構是建築安全最重要的考量。

為探討季風對颱風風場之影響，本研究選取自2013至2023年間279個颱風，分析與季風互動後的七級風範圍及氣流輻合情形，並設計實驗模擬。我們發現，約84%的颱風受季風影響，常使風場不對稱，本研究以螺旋形取代傳統的正圓描述颱風風場，發現東北季風共伴時，風場北大南小、西大東小，為6字等角螺線形，輻合帶類似鋒面結構且多在北側；西南季風共伴時，風場南大北小、東大西小，為9字等角螺線形，輻合帶多在西南側；雙側季風共伴則都有影響；而無共伴時，風場呈橢圓形且無明顯輻合帶。本研究以水流場實驗模擬單、雙側季風共伴輻合帶，並分析實際颱風案例之氣流進入角，以氣流場裝置模擬颱風受季風影響的風速與風向場不對稱性，其結果與實際情形吻合。