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臺灣

臺灣極端寒流個案與東亞地區冬季氣候之關聯

本研究定義1967~2016年的極端寒流並將其分成1985前與1986後兩個時期,進行前後期寒流個案合成之綜觀環境場的比較,得知前後期確實有所不同,且以天為單位,後期寒流及非寒流差異較不明顯,推測需要更長時間尺度才能凸顯差異。再以臺北冬溫與世界冬季的溫度、風場做相關性分析,發現緯向風的蒙古地區,在前後期正相關性都相對明顯;經向風則是西伯利亞西部的負相關在前後期皆較明顯。因此,我們分別取蒙古緯向風及西伯利亞經向風以月為單位做不同季節延遲、同步及領先的迴歸分析,並發現與臺北冬溫相關性最高者,分別為蒙古冬季同步緯向風,及西伯利亞春季領先2經向風。最後為了驗證,再將此二風場1967~2016年的數據分為寒流、非寒流期間及全部數據進行比較,觀察同個月份在寒流及非寒流期間與平均值的差別,也探討這些差異與臺北冬溫三個月份間的差異有何異同,結果證實寒流及非寒流大多具有明顯不同。

尖角薊馬在不同寄主植物上的生活史特徵

本實驗建構實驗室飼養尖角薊馬的方法,並探討其與大花咸豐草的關係,發現其除蛹期在大花咸豐草花器上的比例低(7.7%)外,其產卵位置、幼蟲發育時期皆高度依賴大花咸豐草花器。且以大花咸豐草花器飼養之幼蟲期發育時間(3.793±0.144日)較以葉片飼養(6.125±0.295日)為短(P值<0.001),且蛹體長(0.998mm)較以葉片飼養(0.872mm)長(P值<0.001),可見其在大花咸豐草花器發育有絕對優勢。再加入番茄花器、葉片與甘藷葉片比較後發現番茄花器各項數值皆優於三種葉,且與大花咸豐草花器比較,除幼蟲期發育時間(4.412±0.364日)大於大花咸豐草花器外(P值<0.001),其他生活史特徵均無顯著差異,因此,我們認為尖角薊馬可以在番茄花器內發育,其在農業上的危害須審慎評估。

圓圓不絕

一、本研究探討在一個基圓註一的圓周上任取一點當作圓心,以不同半徑畫出旋轉圓註二,旋轉不同角度,旋轉角度θ註三=360°÷n,nϵN,且n≧3,探討旋轉圓之間的交點數、交點連線所產生的圖形及規律。 二、我們發現旋轉圓產生的交點數、交點連線所產生正多邊形數與旋轉圓的半徑R有關,詳見本作品說明書第23頁之研究結果一。 三、將和基圓圓心等距的交點連接起來會產生正多邊形,正多邊形的外接圓半徑公式有著對稱的關係。 四、利用簡單的道具可分別以平面和立體呈現圓與圓之間交點的情形,如下圖:

魚水相逢,金光燦爛-以光照探討觀察者眼中魚類腹色的變化

本研究在探討黃色腹色對金線魚生存、繁殖以及不同海洋環境下觀察者眼中不同腹色的影響。 我們針對金線魚金黃色部位進行顯微鏡、螢光光譜觀察,發現金線魚金黃色部位是表皮分泌出的螢光物質,非色素細胞。在照射藍光後會產生螢光,與黃色腹部的魚類不同,此為本研究貢獻。 我們用不同色光測量不同腹色的亮度,並計算出「魚腹亮度/背景亮度=亮度比值」來判斷消滅色的效果,再與棲息深度進行比較,符合比率達76%,我們認為「魚腹顏色與棲息深度有關係」,此模擬方法為本研究特色。 市場上金線魚金黃腹色是季節性的,以不同光源及入射角實驗後發現,太陽仰角影響金線魚的腹色亮度,90度時亮度比值最亮,我們認為金線魚金黃腹色與繁殖期有關。

冷熱都來電-Seebeck效應之熱電現象的應用

1821年,德國物理學家Thomas Seebeck發現,當Seebeck用銅線和鉍線在兩端連接形成一個迴路,在其兩端產生電壓電路。如果兩個連結處保持在不同的溫度下形成電路,則熱能轉化為電能。也從自動攪拌杯商品引發想法並分析其優缺點來設計研究。其實驗結果可歸納如下: 1.致冷片型號TEC1-12706價格便宜也較易溫差發電產生。 2.馬達以微型空心杯能在弱電壓啟動產生高轉速。 3.散熱裝置以面積大且伏貼致冷片有效延長發電效能。 4.攪拌子較短且有補償環裝置較能運轉。 使用步驟:易熱傳導容器盛裝高溫80℃以上熱水量或低溫10℃以下冰水量,放入攪拌子於容器中,靜置致冷片上,再放入溶質(如:牛奶粉、即溶咖啡等)。

銅鋅生長之術~探討電解硫酸鋅溶液之研究

本研究秉持綠色化學之精神自製反應槽,並探討電解硫酸鋅溶液之研究。實驗就電極距離(1.0 ~ 2.0 cm)、施加電壓(9 ~ 21V)、溶液濃度(1x10-3 M~1x10-2 M)、不同正極材料和不同金屬溶液(分別包含Zn2+、Sn2+、Ag+、Co2+)進行討論。 當電解硫酸鋅溶液且鋅為正極時,電極距離之倒數和鋅金屬生長速率呈正比。當施加較大電壓時,鋅金屬生長速率有越快的趨勢,電解溶液濃度和在45秒內析出鋅金屬量成正比,也和鋅金屬生長速率成正比。 當電解硫酸鋅溶液且銅為正極時,除鋅金屬析出外也發現銅金屬析出,溶液濃度越高則銅金屬生長位置距離負極越遠。當電解1x10-2 M不同金屬離子溶液時,金屬生長速率快慢為銀>錫>鈷>鋅,而銅金屬生長距負極距離為鋅>鈷>錫>銀。

非平衡系統之多體粒子集體行為相變研究:量子電腦統計在有序參量分析之應用

我們設計一AIoTs物聯網相變實驗系統,觀察與分析多體粒子的彈跳運動行為,並以二分法來觀察系統在不同驅動電壓下的粒子數失衡參數α與有序參量β;在改變頻率實驗中,觀察到低驅動電壓下的粒子集體行為(collecting behavior)、臨近相變臨界點之粒子漸近行為(Approaching behavior)、與遠離相變臨界點之粒子漲落行為(Fluctuation behavior)皆與頻率有關,且臨界電壓隨頻率增加,呈現指數遞減,約在6 Hz後即趨於常數3.6 eV,而高驅動電壓下之粒子漲落行為仍依然存在,而量子電腦計算結果說明,利用26-Qubits成功描述20個自旋粒子在控制旋轉閘(Controlled Rotate Y-gate)運算下的相變行為,並能完美擬合相變區間之漸進行為(Approaching behavior)。藉由本次科展所提出之實驗模型,可以在未來為凝體物理系統與相變實驗提供更豐富的研究課題與更廣闊的研究前景。

錐心覓跡-圓錐曲線及其內接四邊形的作圖與幾何性質之探討

在平面上,我們都知道相異五點可決定一圓錐曲線。若給定任意四邊形,是由四邊形的四個頂點及異於此四頂點的第五點來決定圓錐曲線,則稱此四邊形為圓錐曲線内接四邊形。 本研究將四邊形分成平行四邊形、梯形及兩雙對邊皆不平行的四邊形等三種來討論,並同時考慮其為圓内接與非圓内接之兩種情形的四邊形,探討圓錐曲線内接四邊形的作圖及其幾何性質。研究中藉由六個輔助定理(包含圓錐曲線的直徑與定值性質及推廣圓内兩交弦定理)論證出二種拋物線及其内接四邊形的作圖及其判定條件,再進一步推導出圓錐曲線内接四邊形的作圖及其判定條件。也發現圓錐曲線內接四邊形的兩對角線斜率性質,並證明有趣的錐線中心軌跡圖形。

探討不同養殖環境對Pantoea sp. 降解亞硝酸鹽能力之影響

本研究探討如何提升養殖於冬季降解亞硝酸不良的問題。養殖益生菌中潘朵拉菌Pantoea sp.可在冬天生長並降解水體亞硝酸,不同於其他菌其在低溫時生長較好但降解較差,顯示兩者無直接關聯,進一步得知溫度會影響Pantoea sp.細胞內代謝機制。水體中添加葡萄糖可使冬季亞硝酸降解能力多7倍,且不影響其生長,與文獻添加碳源會促進益生菌生長不同。比較各式糖類後得知單醣和雙醣皆可提升降解能力,其中單醣較雙醣好(單醣50%、雙醣95%),而碳源可提升降解能力,推測因其影響細胞內TCA cycle運作。最後添加碳源做法適用各鹽度環境,具廣鹽性,對改善台灣冬季亞硝酸過高問題有高度應用價值。

親疏有別—水滴在親疏交錯界面之運動現象探討

當水滴碰撞親疏交錯界面,直線、弧線及螺線親疏線條決定了水滴鋪展收縮的對稱形態與受力,研究發現水滴有分割、彈跳、移動、旋轉等多樣化運動現象,接著以此基礎提出「水滴移動猜想」並且驗證成功水滴置於 繪有親水弧線道的疏水振動平板上,會因為持續的不對稱鋪展收縮產生了振動-移動現象,且和水滴大小、振幅頻率、親疏線型、平板材質、張力黏度、角度…有關。本研究亦嘗試控制水滴使其產生繞圓周、直角過彎、 爬坡下坡等現象,更測試出「懸吊」水滴的振動-移動。最後,針對其形態、受力加以分析,提出模型予以解釋。