地球科學科

本研究主要探討淡水區沙崙海水浴場離岸流的特性與成因。透過專訪了解到2012年所發生的5位學生溺水事件中，學生落海的位置與溺水倖存者對當時海流的描述。接著從沙崙海水浴場海底等深線圖製作立體地形模型，觀察保麗龍球和紅墨水在模型中隨著水波移動與擴散的情形，再實際踏查並空拍海水浴場海水的流動狀況。我們發現：沙崙海水浴場有離岸流，這個離岸流區大約在(25°11'25.50"北 121°25'1.66"東)、(25°11'19.91"北 121°24'49.64"東)兩警戒點之間的海岸線，而其他區域也存在著迴向離岸流區的環流，因此強烈建議在沙崙海水浴場須嚴禁下水活動。沙崙海水浴場離岸流主要是由填海造陸後形成的巨大岬角地形所產生，若沒有人工的改變，原來的海流會順著海岸線進出沙崙海水浴場海灣。

前人利用太陽在同一經度的南、北兩地點過中天時的仰角差與兩地距離，換算出地球的半徑。因測量儀器的精準度與日期、時間選擇的限制，測量方式有很大改良空間。本研究以測距輪、公路里程牌與Google© Map尺規工具，選擇同一經線上的南、北二測量點，量測出直線距離，再利用手機高精度陀螺儀，自製北極星仰角測量平台，搭載應用程式phyphox® APP，在測量點測量北極星的仰角，換算成地球半徑，量得最接近地球實際平均半徑的距離為6366.514507km，與實際值誤差約-0.0766%，準確度更勝前人研究，大幅縮短「利用天體仰角測量地球半徑」所需要的測量距離，且在任何一天，只要月相、天候允許，都可以進行測量。

本研究是探究臺灣在1998~2021年的氣候變遷現象，主要是以國小學生生長階段的視角將中央氣象局臺北、臺中、臺南測站的氣溫和降水觀測資料分組和統計，藉以比較近6或12年與出生前12年或氣候平均值的差異。結果發現：氣溫方面，三測站近年各月平均氣溫多為加劇上升，出現警報高溫的時間倍增，並以5、6月和臺北測站最顯著；日最高溫和最低溫的眾數落點皆上升1℃，但三測站日溫差升降趨勢完全不同。降水方面，三測站近年的降水增減趨勢不同，但各月平均降水量距平值皆小於50mm。此外，扣除颱風影響，豪雨等級的強降水發生次數在三測站都有增加，並以臺北測站豪雨占強降水比例增加12倍的變化最劇烈。綜合上述，可以得知臺灣近年的確發生劇烈的氣候變遷。

本研究探討臺灣北部煤礦坑內鐘乳石形成的原因。採野外實地調查，尋找有鐘乳石的煤礦坑，現場觀察記錄坑內各種型態的鐘乳石，測量煤礦坑內的溫度、濕度、風速、二氧化碳濃度及水樣的酸鹼度，並進行水樣的元素分析。研究發現礦坑鐘乳石形成的環境條件為：礦坑內溫度介於16˚C至24˚C、濕度介於62%至72%、風速為零、礦坑所在區域的地層中含有碳酸鈣成分、有穩定的降雨提供充足的地下水。此外，利用模擬實驗探討鐘乳石的形成過程與碳酸鈣溶液的膠結現象。最後，採集生活中常見的人工設施管狀碳酸鹽沉積物，分析其與天然鐘乳石的差異，藉以比較在不同環境下生長的鐘乳石。

研究發現瀑布漩渦的形成主要是有不斷出現的強大水流流進深潭，持續的水流來回交錯就可能出現漩渦；如果遇到潭底礁石，更容易產生漩渦。而人偶在深潭中會以橫向或上下移動方式持續運動，水流會對人偶產生拉址現象。 經實驗探究發現：高度越高及水流量越大的瀑布，水流會離開石壁以幕簾式或水柱流入深潭，較容易形成漩渦，掉進漩渦內需較長時間才能往外脫離。另外，在凹地地形人偶較容易被石頭卡住，但水流會在凹地處產生一個向上向外的流動，讓人偶往外離開漩渦，是一個脫離的機會。 最後提出建議：瀑布區旅遊，不應該進入到深潭區。瀑布漩渦並不是一直保持著強大水流，會有一段時間水流會將人偶帶往旁邊，如果發生溺水人們就可趁這時間點逃離漩渦。

化石在地球上是珍稀的寶藏，特別是大型脊椎動物的化石。我們以澎湖水道動物群的古菱齒象為科展主題，通過比較觀察古菱齒象的牙齒化石形態特徵，特別是齒面、齒板，發展出了可以簡單量測齒板厚度、間隔距離、齒板密度，結合觀察並判斷其是古菱齒象的方法。我們希望了解化石是怎麼形成的，通過進行埋藏實驗，探索化石埋藏的環境（熱帶淺土、深土、淺水、深水）及埋藏的深度對樣品保存的影響，並培養和觀察起主要分解作用的生物。我們實驗發現在熱帶環境要形成化石極其困難，深水的環境比較有利生物樣品的保存。我們非常好奇巨大的古象1萬多年前還有，為什麼隨後它們會滅絕？我們最後討論古象的滅絕和全球環境氣候變遷可能存在的關係。

此研究是探討臺灣海峽沉積物種類、風力大小及風機的水下結構等因素，進行對風機穩固度的分析。 預設在地震五弱時，臺灣灘北側及東側，位於24.0~24.5°N、118.2~120.5°E沉積物粒徑大於0.5mm，對單樁式及螺距2mm的螺紋式風機穩固度影響較大。 蒲福風級6級風，在海峽中線到馬祖的部分大約位於25.0~26.3°N、119.3°E~120.0°E，對風機的穩固度影響甚鉅，比5級風的傾斜角多約12倍；在新竹、苗栗外海至海峽中線大約位於24.0~25.3°N、120.0°E~120.5°E，傾斜角度隨著風力級數增加而逐漸變大呈正相關的態式；在臺灣灘北側及東側大約位於24.0~24.5°N、118.2~120.5°E，風級在6級以下就對風機穩固度沒有影響。且我們發現風機發電機艙重量，模擬在120克重時，風機為最穩定；在比較四種不同的螺距，發現螺距和旋轉次數於地震五弱（150RPM）時對穩固度影響較小。

關於卷雲與天氣變化的研究，我們得出以下的結論：(1)卷雲出現的頻率並不固定，大多集中在5~7月份。(2)「量多時長」部分：①與六種天氣型態比較有關聯性；②形成卷雲的高空水氣全部來自於熱對流系統(包含滯留鋒型熱對流)；③天氣系統靠近台灣時卷雲就會變得比較厚，也愈容易出現積雲。(3)有七種天氣型態會導致卷雲出現「量多時短」的雲況。(4)有三種天氣型態會導致卷雲出現特長外形。(5)熱對流在強勢發展的過程中，容易被強風吹出特長密狀卷雲。(6)不管是「位於鋒面雲帶尾端+高空有強大的氣流」，或者是颱風，都會形成特長脊狀卷雲(前者卷雲條較稀疏，後者較密集)。(7)我們可以由卷雲的分布判斷出颱風的動態。

本研究想透過製作三種不同日晷與實際測量，了解日晷如何運作。第一種為赤道式日晷，製作上較容易，形如時鐘，時間刻度也都一樣大，晷針須和晷面垂直，晷針和地平面的夾角須和當地緯度吻合，分為北面和南面，兩面的刻度順序相反。第二種為水平式日晷，晷面和晷針夾角的角度為當地緯度，晷面的時間刻度大小不同，需用特定三角函數公式計算，刻度越靠近十二點線的越小，越遠離的越大，每個刻度單位是小時，測量容易產生誤差。第三種為圓弧式日晷，製作較複雜，但使用上能更精確、更方便。研究結果發現，日晷時間和手錶時間有差異，除了要考慮磁偏角、時差和經差補正之外，若能將刻度做到最小，則測量數據將會更精確。

塑膠微粒影響著人類日常，但家鄉沙灘滿是塑膠垃圾，促使我們進行研究，得到以下結論： 一、比較沿岸海域不同深度的海洋塑膠微粒數量。 表層>1m深>>2m深。 二、比較人造港埠對海洋塑膠微粒的影響。 (一)數量方面：龍門＞尖山。 (二)深度方面(塑膠微粒數量)：表層>1m深>>2m深。 (三)最大顆粒粒徑大小：人造港埠＞開放水域。 三、比較潮間帶不同位置海砂的海洋塑膠微粒數量。 (一)低潮線＞高潮線＞飛沫帶。 (二)龍門後灣沙灘低潮、高潮線多於尖山烏泥沙灘。 (三)塑膠微粒數量(深度)0-4cm>4-8cm>>8-12cm，且海砂中含量多於開放水域。 四、比較不同受風面的海洋塑膠微粒數量。 迎風面多於背風面。