地球科學科

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。

本研究主要在探討太陽系外行星的天空外觀和適居性。除了光的散射，行星大氣層中的物質大小、密度和溫度、行星的恆星類型、溫度和光度也是影響天空外觀的因素。我們使用Python程式語言從科學資料庫中提取和轉換太陽系外行星的數據，並用GPT-4平台來創造一個人工智慧模型。透過專家訪問和科學論文閱讀，我們把所學到的知識用英文寫出描述影響天空外觀和適居性的因素以訓練這個模型。最後，結合我們輸入的太陽系外行星資料，我們訓練的自定義人工智慧模型成功預測出符合科學數據之天空外觀和適居性的描述，並製作出細節豐富的圖片。我們是第一個使用人工智慧來預測太陽系外行星的天空外觀和適居性的研究，也自創了一個新且容易的恆星光譜類型記憶口訣。

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。

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。

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。

以學生所居住的新北市三重區為研究地點，探討秋冬季節大屯山區對東北季風造成地形遮蔽，形成背風面降雨偏少的 雨影現象（龜神效應）。首先蒐集並分析2023年10~12月大屯山區的迎風面與背風面影像及氣象資料，再進一步探究長時間五年氣象參數特性，最後以模型實驗模擬東北季風受地形屏障形成的降雨差異現象。結果發現：迎風面與背風面四個研究地區中，五年數據分析顯示降雨量最少是背風面三重區，表示地形遮蔽的雨影現象在三重地區確實存在。東北季風帶來的氣溫越低、溼度越高、風速越強、風向偏東北方向時，迎風面的降雨越多，且迎風面與背風面降雨有明顯差異。水氣通過山區模型實驗，可以呈現東北季風通過大屯山區地形遮蔽作用所造成的降雨差異。

海邊踏浪發現美石時，如何判定這塊石頭的種類？利用硬度或外觀判斷法則，常會矛盾或無法準確判斷。因此，本研究首次提出藉由物質受敲擊所發出的特色聲頻進行辨識：針對台灣東海岸常見礦石建模並分析，重現《聽音辨玉》的場景。為了要證明同一材質樣品厚度對特色聲頻沒有顯著性差異，利用水泥、環氧樹脂建模；同時利用環氧樹脂包覆玉石來驗證複合材質的特色聲頻偏移量，也在玉髓共生麥飯石的樣本中得到佐證；發現礦石材料中有微小孔隙或氣泡空間，會造成較大的特色聲頻偏移量。在建立標準樣本的特色聲頻數據後，本研究透過統計的資料分析來確認礦石的身分；它讓我們解鎖了珍藏許久一廂情願認為的玉髓得以水落石出，更補足傳統辨石法所需的經驗值。

濁水溪南北二岸共14點測PM2.5、蒐集落塵以顯微鏡測粒徑、氣象署AQI，分析109.11至112.04 間PM2.5發現： 一、實測PM2.5與蒐集落塵及氣象署AQI，南岸高於北岸，戶外高於室外，冬季北風南岸揚塵與AQI同。 二、北岸戶外小顆粒低於南岸，戶外大顆粒大於室外，南岸戶外大顆粒高於北岸。冬季大顆粒高於夏季。 三、陰天PM2.5高，雨天PM2.5低。 四、冬季北風：戶外高於室外，南岸戶外、室外均高，環境影響。夏季南風：PM2.5低，北岸略高。 五、戶外落塵量：冬天南岸略高，夏天111年6~11月南岸也高。環境影響。相關係數低，落塵量二岸無相關。 六、風速高PM2.5增；溼度高PM2.5降。 七、PM2.5低夕陽清澈明亮；數值高夕陽渲染朦朧。雨後PM2.5二岸低。 八、濁水溪北風吹彿揚塵測試模型可模擬冬季北風情形。

我們依雨量多寡將大埔里地區午後雷陣雨分作Ⅰ型(達大雨標準)、Ⅱ型(10mm<雨量<大雨)、Ⅲ型雨量<10mm)，研究成果如下：(1)導致三種降雨類型的熱對流形態並不相同。(2)因風場的不同熱對流可能發生滯留或「堆疊」現象。(3)若濃積雲穩定快速發展，則午後雷陣雨會來得比較早。(4)可由氣溫的反轉(下降)點來判斷厚濃積雲發展情況。(5)降雨前氣溫愈高且維持愈久，愈可能帶來較大的雨勢。(6)濃積雲-RVD或強熱對流的包夾作用預測下雨的成效非常好。(7)可藉由觀察第三象限濃積雲-RVD發展情況來判斷埔里是否會發生午後雷陣雨。(8)可由淺山帶熱對流「集-水黃金三角」來預估核心區是否會發生劇烈降雨。

本研究透過文獻的蒐集，了解風與建築物之間的關係，發現風流經建築物的過程中變化相當複雜，有多重因素會影響到風的行進。本研究以學校建築物為依據，透過自製教室模型進行水煙模擬氣流的流動，真實體會到空氣的流動，也觀察到水煙經過長廊的情形。 經實驗探究發現：長廊長度越長、寬度越窄及適當的高度，都會使觀測物移動較快，表示所受風力較大；在長廊的前、 後段位置風力都較大，推測前段靠近風扇出風口，而後段可能受到狹管（窄管）效應的影響，與實際於學校長廊上人體所感受到的是相符合的。 最後，發現在長廊後段高處是一個較佳的集風口位置，可把導風裝置設計在此處，藉由長廊聚風的效果將風導入到兩側教室內，善用大自然的風讓教室更舒適。