地球科學科

本研究探討三種日晷：水平式、赤道式以及半球面式之製作及觀測，並分析實驗數據所代表的意義，進一步歸納造成誤差的變因，以求做出準確的日晷。計畫的步驟如下：一、從理論探討日晷的運作原理二、製做並研究不同形式的日晷三、測量不同形式日晷之準確度四、分析並減少導致誤差的變因五、探討日晷所具有的延伸功能六、討論不同日晷的應用與發展水平式是製作、觀測最容易的日晷型式。我們發現測量所得數據精密度高，其誤差值的範圍十分固定，應是系統性誤差所致。赤道式日晷十分準確。影子成等角速度轉動，只要知道影子轉動之角度即可轉換為經過的時間，堪稱基本的日晷型式，水平式、垂直式、圓弧式、半圓柱面式、圓柱面式、極式日晷乃至變心日晷在理論上皆要借助於它。半球面式日晷的功能最廣泛，可說是集日圭與日晷於一身的天文儀器。特色之一為將白日等分。球面本身可對應到天球，位於球心的影子位置即太陽在天球上的位置。只需知道兩晷針的影子與子午、卯酉兩大圓交點位置，以及所在地緯度，就能求出日期。無論使用哪一種日晷，都須經經差補正及時差補正才能得到手表時間。三種日晷雖然樣式各異，基本原理卻都是相近的，都能將太陽在天球上的運動完整地投影到面盤或球面上。

本校自民國六十年一月一日設立兒童氣象觀測園地以來，至今已通六年。這六年來，有兩次大水災，農作物秋收，人民生命財產受到了很大的威脅，有談水色變之感，這降雨量、蒸發量與每年水份的收支情形是否有所謂「週期」的現象，對農作物之栽培、缺水、剩水時期是否可預測預防？這個問顯激發了我們研究的興趣。

本研究實地調查採訪台中火力電廠及高美溼地沿岸生態;評估酸化海水對珊瑚及文蛤、牡蠣、紅蟳、公代、福壽螺等有殼動物外殼的影響;了解外殼對酸化海水pH值平衡的貢獻;最後探討高低溫下酸化海水對外殼溶解速率的影響。結果顯示電廠及溼地海溫及海水pH值測量期間多數仍屬正常(7.3~8.5),但人為的空氣及水污染對生態影響仍相當嚴重。起始pH值4.6的海水使殼白化、脆裂甚至崩解；殼的溶解則使海水pH值回升至7以上，但一段時間（23天）後緩衝能力減弱，海水仍逐漸偏酸。同種殼體積較小者溶解速率較快，其中紅蟳50天後幾乎完全溶解。溫度升高殼的溶解速率也加快,公代在33℃酸化海水中7天後重量減少達72%,其次為福壽螺30.7%、紅蟳28.7%、牡蠣16.0%、珊瑚6.7~12.7%、文蛤10.7%。

十一月一日「象神」颱風過境，帶來的豪雨，使得多處地方有「水患及土石流」，造成人民和國家極大的損失和傷痛，不禁讓我想起，為什麼每一次颱風來襲，即使風颳的不算大，但只要氣流帶來豪雨，必定會有「土石流」，帶給人們莫大的災害，使得人人「聞雨變色」，因此，藉由這次的科展，我們幾個同學相約，要來對沙、土、石的凝聚力和流失及崩落的情形做認真的研究。並去九份堪察土石流的現場，及訪問當地居民土石流發生前後經過的情形。

(一)我們在基礎地科的課程中學到「生痕化石」為生物因生理活動留在沈積物之痕跡，例如行動時留下的爬痕、居住所鑽的洞穴或消化後之排泄物；生痕化石代表著生物之生活情況，可直接提供有利之線索，藉以研判生物之生活環境。(二)野外觀察中，我們經常可以看到砂棒（生痕化石之一種），在北濱公路自基隆至鼻頭角之問，生痕化石極為豐富，同時還有貝類化石、螃蟹化石（胡 1984 ）多種沈積構造及海蝕地形等景觀，這些生痕化石可提供何種線索？(三)本實驗為採討生痕化石與生物環境之關係，除了調在生痕化石形態，並在北部三種海濱沈積環境中觀察生物活動的痕跡，以討論現代生物痕跡與鼻頭角（中新世）之生痕化石。

在地球科學的課堂上，瞭解到利用對太陽運行之觀測及應用三角函數的關係，可求得日地之距離，因而選擇在夏至當天到水上鄉北回歸線標誌處做整天的太陽觀測實驗，加上平時之觀測，發現太陽在中天之時並非 12 時正，且北回歸線之地標的正北方亦偏差約3°，因而引起研究興趣。

自接觸天文幾年以來，對於太陽特感興趣，從前我以望遠鏡拍攝太陽頂多只能記錄到黑子、白斑之類的現象。但是，去年我在日本的天文雜誌上見到許多業餘天文學者攝下了只在日全蝕才可見到的日珥，一時倍感興趣，決定要以我現有的儀器拍到日珥，且要研究關於日珥的特性，這才不失天文攝影之意義。

台灣是一個海島，四面環海，每個人多多少少總會有機會去海邊，成到漁村去走走。我們常有機會駐足拾取一個貝般，欣賞大自然所賦予它的炫麗光彩。貝殼，它曾是貨幣、是飾物、是建築材料，是我們生物研究及探集的好對象。只類的探集常不受時間和空間之限制，可隨時隨地進行，我們老師平時教學活動中之一項，帶我們做野外觀察，採集時，貝類也是常見的教材之一。老師為了充實學校教具設備，餒使我們了解鄉土教材，進而培養學生愛護鄉土之情操，曾帶我們在台南近郊做貝類之採集與調查，包括安平近郊、海灘及被挖走泥土建高速公路的台南地層（約五千年）等發現了不少類似之貝類。

本報告主要研究不同變因對西太平洋颱風移動路徑之影響，方法為使用旋轉圓錐盤來模擬高壓風場，以BB 彈射入盤內時，BB 彈的下滑力和離心力平衡後，其移動的路徑，模擬颱風進入副熱帶高壓後的路徑變化。實驗結果發現，模擬高壓越強，模擬颱風越不易被快速拋出，且較強模擬高壓橫移時，模擬颱風的路徑也隨之偏轉。對照實際情況，發現高壓越強，颱風較不易被拋出，而順著高壓西側北上，有些更因高壓移動，路徑隨之偏移而接近台灣。實驗發現颱風不會被高壓直接向外推出，主因是摩擦力較小時，氣壓梯度力和科氏力平衡，形成幾乎平行等壓線的駛流風場帶動颱風移動。另外，侵台颱風路徑不是造成全面降雨的主因，明顯外圍環流及颱風眼對全面降雨的效果更強。

台灣的土石流災害非常嚴重，土石流下游危險氾濫區範圍的規劃是很重要的課題，而防災壩體以「透過式防砂壩」為現代的趨勢，我藉由地形坡度、梳子壩體高度、間距寬度、柵面角度等條件，來探討兩種防砂壩的防災效益，並嘗試提出改良型壩體設計。實驗結果顯示： 1. 危險氾濫區的堆積範圍會隨坡度和供水量的增加而變大，供水量小或流動區的地形坡度小時，堆積最高點出現在渠槽出口處。 2. 梳子壩的間距增大，其壩前堆積長度和高度皆呈現下降的趨勢。而採用「雙層間距梳子壩體」雖然攔阻率比較低，卻可使自我排砂的調節功能增加。 3. 透水柵的總攔阻效果以平行渠床架設法優於順坡架設法，但採用順坡架設法有助於分流功效及柵面土石的清除，使用上要小心評估。