九十二學年度高級中學地球科學科能力競賽決賽口試試題與解答

九 十 二 學 年 度 高 級 中 學 地 球 科 學 科能 力 競 賽 決 賽 口 試 試 題 與 解 答國 立 臺 灣 大 學 地 質 學 系地 質一 、 三 塊 一 樣 大 小 與 形 狀 的 石 頭 , 分 別 為 花岡 岩 、 閃 長 岩 、 玄 武 岩 。 小 明 在 河 的 左 岸撿 起 閃 長 岩 塊 用 力 擲 向 對 岸 , 差 了 一 點 點就 到 岸 邊 而 掉 在 水 裏 。 請 問 小 明 接 下 來 該選 那 一 塊 石 頭 , 才 比 較 有 機 會 投 到 對 岸 ?為 什 麼 ?( 已 知 三 塊 石 頭 的 孔 隙 率 都 很低 , 且 具 有 一 般 標 準 的 礦 物 組 成 。)解 答 :(1) 小 明 應 該 選 較 輕 的 花 岡 岩 塊 。 雖 然 岩 石 的密 度 會 隨 著 其 中 礦 物 組 成 與 孔 隙 度 而 變化 , 但 題 目 已 限 定 低 孔 隙 率 , 且 具 有 一 般的 礦 物 組 成 , 因 此 可 以 用 平 均 密 度 來 看 這個 問 題 。 常 見 的 深 成 岩 的 密 度 變 化 範 圍 如下 表 :岩 石 名 稱 平 均 密 度 密 度 範 圍花 岡 岩(Granite)2.67 2.60~2.73花 岡 閃 長 岩(Granodiorite)2.71 2.65~2.77正 長 岩 (Syenite) 2.76 2.65~2.85石 英 閃 長 岩(Quartz diorite)2.82 2.72~2.92閃 長 岩(Diorite)2.85 2.75~2.95輝 長 岩(Gabbro)2.99 2.85~3.15(Ref: McGraw-Hill Encyclopedia of the Geological Sciences, 1978, p.391)而 玄 武 岩 的 密 度 變 化 也 很 大 , 如 果 在 標 準溫 壓 情 況 下 而 且 無 孔 隙 的 話 , 密 度 約 在2.8~3.1 之 間 , 平 均 約 接 近 3。 所 以 很 明 顯的 小 明 應 該 選 比 玄 武 岩 塊 還 要 輕 了 約 10% 的 花 岡 岩 塊 才 比 較 有 機 會 擲 到 對 岸 。回 答 本 題 的 學 生 只 要 知 道 花 岡 岩 為 大 陸 地殼 的 主 要 成 分 , 玄 武 岩 為 海 洋 地 殼 的 主 要成 分 , 而 且 大 陸 地 殼 比 較 輕 , 就 可 以 回 答此 問 題 。( 當 然 也 要 知 道 閃 長 岩 是 介 在 二 者之 間 的 中 性 岩 , 平 均 密 度 應 該 也 在 中 間 。)(2) 只 有 純 鋁 塊 。 四 種 材 料 的 密 度 如 下 : 鋁 (=2.70) , 鐵 (= 7.86) , 金 (=19.3) , 鑽 石 (=-41-

科 學 教 育 月 刊 第 271 期 中 華 民 國 九 十 三 年 八 月3.52)。 因 此 只 有 純 鋁 塊 比 閃 長 岩 輕 。二 、 請 解 釋 什 麼 是 「 順 向 坡 」。 房 子 蓋 在 順 向坡 下 會 很 危 險 嗎 ? 有 什 麼 其 他 方 法 可 以補 強 岩 層 或 預 防 山 崩 災 害 嗎 ?解 答 :(1) 順 向 坡 為 岩 層 的 傾 斜 方 向 與 地 形 斜 坡 之 傾斜 方 向 大 致 上 一 致 的 坡 面 。 其 實 將 房 子 蓋在 順 向 坡 下 並 不 一 定 會 很 危 險 , 因 為 發 生「 順 向 坡 滑 動 」 必 須 具 備 三 個 條 件 :(a) 斜坡 必 須 是 順 向 坡 ;(b) 地 層 或 不 連 續 面 的傾 角 要 小 於 斜 坡 的 坡 度 ( 也 就 是 在 坡 面 上可 以 看 到 地 層 的 層 面 );(c) 地 層 或 不 連 續面 的 傾 角 要 夠 大 ( 即 要 大 於 潛 在 滑 動 面 的內 摩 擦 角 )。 當 然 若 是 施 工 不 當 , 將 順 向 坡的 連 續 岩 層 之 坡 腳 挖 斷 , 造 成 失 去 支 撐 的順 向 地 層 , 就 會 很 容 易 發 生 像 林 肯 大 郡 般的 災 害 。(2) 岩 栓 、 岩 錨 及 擋 牆 都 是 補 強 岩 層 與 防 止 順向 坡 滑 動 的 最 常 用 措 施 。 其 中 岩 栓 與 岩 錨類 似 , 都 是 長 條 形 鋼 條 ( 岩 栓 的 長 度 一 般可 達 8 公 尺 , 岩 錨 的 長 度 則 可 超 過 30 公尺 ), 將 其 埋 入 岩 體 後 並 進 行 張 拉 , 如 此 可以 提 高 潛 在 滑 動 面 上 的 抗 剪 強 度 。 在 坡 腳建 造 堅 固 的 檔 牆 , 則 可 以 降 低 岩 層 滑 動 的機 會 , 但 需 要 配 合 排 水 措 施 , 以 排 除 地 下水 在 岩 層 內 造 成 的 水 壓 。 另 外 若 岩 層 中 有軟 弱 地 層 ( 如 薄 層 頁 岩 、 黏 土 層 等 ), 可 能需 要 將 其 移 除 並 實 施 灌 漿 , 或 岩 層 中 有 過多 裂 縫 時 , 也 需 要 進 行 裂 縫 灌 漿 以 提 高 順向 坡 的 穩 定 性 。三 、 都 市 裏 的 高 樓 大 廈 的 外 牆 與 內 部 裝 潢 常常 黏 貼 著 天 然 石 材 製 造 的 石 片 , 不 僅 美觀 而 且 具 有 質 感 。 但 是 雖 然 可 以 使 用 的岩 石 種 類 應 該 很 多 , 真 正 使 用 的 建 材 卻種 類 有 限 , 其 中 要 以 花 岡 岩 ( 片 麻 岩 )與 石 灰 岩 ( 大 理 岩 ) 最 為 常 見 。 請 問 在台 灣 塵 土 飛 揚 的 環 境 中 , 使 用 哪 一 種 較好 ? 為 什 麼 ?( 假 設 不 考 慮 表 面 經 過 鍍膜 等 特 殊 處 理 過 的 石 材 )解 答 :使 用 花 岡 岩 ( 片 麻 岩 ) 較 好 。 因 為 兩 個 理 由 :(1) 塵 埃 中 的 礦 物 顆 粒 常 會 較 方 解 石 硬 ( 摩 氏硬 度 大 於 3), 因 而 會 刮 蝕 石 灰 岩 ( 大 理 岩 )石 材 表 面 , 使 其 短 時 間 內 失 去 光 澤 , 甚 至局 部 侵 蝕 出 現 孔 洞 。 至 於 花 岡 岩 ( 片 麻 岩 )主 要 由 石 英 、 長 石 等 較 硬 的 礦 物 組 成 , 相對 之 下 較 能 保 持 光 滑 的 表 面 。(2) 台 灣 地 區 常 下 酸 雨 ( 北 臺 灣 pH 值 平 均 約4.5 左 右 ), 因 此 由 碳 酸 鹽 類 礦 物 組 成 的 石灰 岩 ( 大 理 岩 ) 會 與 酸 反 應 而 分 解 , 釋 出二 氧 化 碳 氣 體 , 加 速 毀 損 。四 、 台 北 盆 地 北 邊 的 大 屯 山 是 座 火 山 。 距 離上 一 次 噴 發 距 今 僅 有 十 幾 萬 年 , 種 種 跡象 顯 示 其 仍 有 再 次 活 動 的 可 能 。 請 問 如果 你 ( 妳 ) 是 負 責 觀 測 火 山 活 動 的 調 查員 , 應 該 採 取 哪 些 措 施 ? 進 行 哪 些 觀測 ?解 答 :(1) 措 施 -(a) 設 立 各 種 觀 測 儀 器 進 行 監 測 、(b)研 究 過 去 火 山 噴 發 之 地 質 歷 史 - 包 括 噴 發年 代 、 週 期 、 噴 發 形 態 、 影 響 範 圍 等 ,(c)-42-

九 十 二 學 年 度 高 級 中 學 地 球 科 學 科 能 力 競 賽 決 賽 口 試 試 題 與 解 答最 後 並 應 研 判 與 預 測 可 能 發 生 的 災 害 , 建議 有 關 當 局 建 立 緊 急 應 變 措 施 。(2) 觀 測 -(a) 進 行 火 山 氣 體 監 測 、(b) 火 山 與 其周 圍 之 微 地 震 觀 測 、(c) 重 力 異 常 觀 測 、(d)地 熱 觀 測 、(e) 地 表 地 形 變 化 觀 測 等 。海 洋 與 地 球 物 理 ( 一 至 八 題 為 海 洋 , 九至 十 一 為 地 物 )一 、 第 四 紀 冰 期 時 的 海 水 面 比 現 在 的 海 水 面下 降 大 約 多 少 公 尺 , 那 時 的 台 灣 海 峽 是否 與 現 在 的 情 況 不 同 ? 有 何 種 證 據 支 持你 的 看 法 ?解 答 :第 四 紀 冰 期 時 海 水 面 比 現 在 約 下 降 140 公 尺當 時 台 灣 海 峽 出 露 於 空 氣 中 。 可 由 哺 乳 類 化石 ( 如 象 等 ) 在 台 灣 海 峽 出 現 得 到 證 實 。Cl - =55.05%) 河 水 中 主 要 含 有 HCO3 - (48.6%) 及 Ca ++ (12.5%)。五 、 請 說 明 東 海 陸 棚 沈 積 物 的 主 要 特 性 。解 答 :東 海 陸 棚 沈 積 物 大 部 分 為 第 四 紀 冰 期 時 之 殘留 沈 積 物 , 粒 度 較 粗 ( 砂 質 )。六 、 北 大 西 洋 比 北 太 平 洋 更 常 見 船 撞 冰 山 的災 難 , 為 什 麼 ?解 答 :北 大 西 洋 與 北 極 海 暢 通 , 極 區 附 近 形 成 的 冰山 大 量 流 入 北 大 西 洋 , 而 北 太 平 洋 只 有 白 令海 峽 與 北 極 海 相 通 , 白 令 海 峽 的 海 流 又 是 由北 太 平 洋 流 入 北 極 海 , 因 此 北 太 平 洋 較 少 冰山 , 發 生 船 撞 冰 山 的 機 率 就 較 小 。二 、 海 洋 地 殼 主 要 由 那 種 岩 石 構 成 ? 並 說 明此 種 岩 石 中 最 主 要 的 兩 種 礦 物 ?解 答 :海 洋 地 殼 主 要 由 玄 武 岩 構 成 , 其 中 最 主 要 的兩 種 礦 物 為 斜 長 石 及 輝 石 。三 、 我 們 用 什 麼 數 據 ( 方 法 ) 可 以 推 論 海 底擴 張 ?解 答 :我 們 可 以 利 用 磁 力 異 常 ( 倒 轉 ), 熱 流 值 分佈 , 沈 積 物 之 年 代 與 厚 度 等 來 推 論 海 底 擴 張 。四 、 海 水 與 河 水 化 學 成 分 最 大 的 差 異 為 何 ?解 答 :海 水 中 主 要 含 有 NaCl ( Na + =30.61 %,七 、 在 海 難 中 , 拼 命 掙 扎 的 人 愈 容 易 下 沈 ,為 什 麼 ?解 答 :在 海 面 拼 命 掙 扎 的 人 急 促 呼 吸 時 , 會 把 肺 部的 空 氣 排 出 體 外 , 殘 存 在 肺 部 的 空 氣 減 少 ,因 而 人 的 比 重 會 增 加 , 在 海 中 就 容 易 下 沈 了 。八 、 在 同 一 處 海 邊 , 今 天 早 上 9:00 時 最 低潮 , 則 明 天 早 上 最 低 潮 會 在 何 時 發 生 ?為 什 麼 ?解 答 :早 上 9:50 最 低 潮 。 潮 汐 漲 落 主 要 是 因 月 球引 力 而 起 , 每 一 地 方 的 潮 汐 漲 落 都 依 其 相 對於 月 球 的 位 置 而 變 化 。 月 球 〝 繞 〞 地 球 一 圈需 24 小 時 50 分 鐘 , 因 而 每 日 的 最 低 潮 時 刻-43-

科 學 教 育 月 刊 第 271 期 中 華 民 國 九 十 三 年 八 月每 經 一 日 就 會 延 後 50 分 鐘 。九 、 台 灣 地 區 的 地 震 活 動 特 性 為 何 ?解 答 :台 灣 地 震 活 動 大 都 於 東 北 外 海 及 東 部 區 域 ,其 主 要 為 菲 律 賓 海 板 塊 及 歐 亞 大 陸 板 塊 碰 撞所 形 成 。 但 台 灣 島 內 特 別 在 西 南 區 域 亦 有 許多 大 地 震 , 其 主 要 為 碰 撞 前 緣 之 逆 衝 構 造 所造 成 形 成 許 多 活 動 斷 層 。十 、 台 灣 地 震 活 斷 層 的 分 佈 及 其 與 臺 灣 歷 史災 害 性 地 震 的 關 係 ?解 答 :台 灣 活 動 斷 層 主 要 由 板 塊 碰 撞 前 緣 之 逆 衝 構造 所 形 成 。 台 灣 島 內 與 外 海 相 比 雖 無 較 頻 繁之 地 震 , 但 大 部 分 的 災 害 性 地 震 , 大 都 在 台灣 西 部 及 西 南 部 區 域 。 如 1935 年 新 竹 - 台 中烈 震 ,1960 年 嘉 義 區 域 地 震 及 1999 年 集 集大 地 震 。十 一 、 地 震 發 生 時 , 我 們 首 先 想 要 了 解 的 是地 震 的 位 置 及 大 小 。 試 問 如 何 決 定 此參 數 ?解 答 :地 震 發 生 的 位 置 可 由 收 到 的 第 一 個 震 波 的 到時 , 藉 由 多 個 地 震 站 的 到 時 , 決 定 其 距 離 。另 由 P 波 及 S 波 到 時 的 時 間 差 亦 可 估 計 其可 能 的 距 離 。 而 地 震 大 小 以 地 震 規 模 表 示 ,以 地 震 站 記 錄 的 地 震 波 , 經 過 波 進 行 路 徑 的衰 減 修 正 後 , 以 其 震 幅 大 小 決 定 其 規 模 大 小 。十 二 、 台 灣 地 區 的 地 熱 主 要 分 佈 於 何 處 ? 您 認為 理 由 是 什 麼 ?解 答 :台 灣 地 區 的 地 熱 主 要 分 佈 於 北 部 大 屯 火 山 地區 , 地 熱 溫 度 高 , 中 央 山 脈 尚 封 存 著 台 灣 變質 過 程 的 餘 熱 , 屬 中 溫 地 熱 。十 三 、 布 蓋 重 力 之 意 義 為 何 ? 台 灣 地 區 的 布蓋 重 力 異 常 ( 指 高 區 及 低 區 ) 大 致 上 位於 何 處 ? 其 所 代 表 之 地 質 意 義 是 什麼 ?解 答 :布 蓋 重 力 是 指 地 球 基 準 面 以 下 ( 一 般 以 海 平面 為 基 準 面 ) 之 岩 層 密 度 之 重 力 反 應 , 以 加 速度 單 位 mgal (10 -3 cm/s 2 ) 表 示 之 。 台 灣 地 區 之布 蓋 重 力 高 區 異 常 位 在 台 灣 東 部 海 岸 山 脈 ; 而低 區 異 常 位 在 中 央 山 脈 處 。 主 要 意 義 是 台 灣東 部 鄰 近 海 洋 地 殼 , 而 中 央 山 脈 地 區 地 殼 較厚 。大 氣一 、 為 何 「 山 雨 欲 來 風 滿 樓 」?「 煙 雨 濛 濛 」又 如 何 ?( 提 示 : 可 由 天 氣 狀 態 及 盛 行 天氣 系 統 著 手 )解 答 :(1)「 山 雨 欲 來 風 滿 樓 」: 山 區 旺 盛 上 昇 氣 流造 成 低 層 水 汽 上 昇 凝 結 成 雲 , 乃 至 成 雨 ,而 此 時 在 向 風 面 之 高 處 明 顯 可 感 受 到 風力 。(2)「 煙 雨 濛 濛 」: 初 春 綿 綿 細 雨 , 主 因 為 天氣 系 統 較 弱 , 一 般 為 淺 鋒 ( 冬 春 交 替 )、 層狀 雲 為 主 。( 考 生 可 自 由 發 揮 , 例 如 冬 雨亦 有 此 類 似 現 象 )-44-

九 十 二 學 年 度 高 級 中 學 地 球 科 學 科 能 力 競 賽 決 賽 口 試 試 題 與 解 答解 答 :二 、 何 謂 逆 溫 ? 其 與 空 氣 污 染 關 係 如 何 ? 冷鋒 來 襲 時 , 是 否 會 發 生 逆 溫 現 象 ? 其 與空 氣 污 染 關 係 又 為 何 ?解 答 :(1) 對 流 層 大 氣 之 溫 度 應 為 自 地 表 向 上 ” 遞減 ”, 若 發 生 溫 度 反 轉 , 即 上 熱 下 冷 情 形 ,即 稱 之 逆 溫 , 通 常 形 成 穩 定 大 氣 , 低 風速 , 空 氣 污 染 物 擴 散 不 易 , 空 氣 品 質 不 良 。(2) 冷 鋒 之 冷 暖 氣 團 分 布 垂 直 剖 面 來 看 , 的 確造 成 所 謂 暖 空 氣 在 上 , 冷 空 氣 在 下 之 ” 鋒 面型 逆 溫 ”, 但 因 風 速 大 , 移 動 快 , 甚 或 下 雨 ,因 之 不 會 造 成 空 氣 品 質 惡 化 , 反 倒 有 助 於空 氣 流 動 及 清 除 作 用 。三 、 何 謂 溫 室 效 應 ? 主 要 之 溫 室 效 應 氣 體 有哪 些 ? 其 來 源 為 何 ?解 答 :(1) 溫 室 效 應 為 地 球 大 氣 讓 太 陽 輻 射 短 波 進 入而 為 地 表 吸 收 , 地 表 再 放 射 長 波 ( 黑 體 輻 射原 理 ) 回 天 空 , 以 紅 外 線 為 主 , 而 大 氣 將 之限 制 在 其 下 , 而 產 生 阻 隔 作 用 , 以 使 大 氣保 有 溫 度 。 另 外 , 如 花 室 暖 房 之 玻 璃 ( 或 透明 塑 膠 罩 ) 屋 亦 是 。(2)CH4 水 稻 田 、 農 牧 、 沼 澤 等 。CO2 – 化 石 燃 料 使 用 , 海 洋 排 放 。H2O( 氣 相 水 汽 ) – 蒸 發 作 用 。N2O – 土 壤 中 的 生 化 作 用 。CFCS – 冷 煤 、 氣 膠 噴 劑 、 電 子 清 洗 劑 等 。四 、 試 舉 出 兩 個 例 子 , 說 明 海 洋 如 何 影 響 大氣 。海 洋 對 大 氣 的 影 響 最 直 接 的 就 是 氣 溫 的 分佈 。 暖 流 或 是 冷 流 影 響 海 岸 城 市 氣 溫 影 響 顯著 。 在 大 氣 現 象 部 份 , 海 溫 的 高 低 影 響 海 面可 感 熱 通 量 和 潛 熱 ( 水 氣 ) 通 量 大 小 , 對 颱風 的 生 成 以 及 強 度 的 影 響 很 大 。 海 溫 和 洋 流的 變 化 形 成 聖 嬰 反 聖 嬰 現 象 , 影 響 長 期 大 氣運 動 和 降 雨 的 分 佈 。五 、 你 知 道 氣 象 局 發 布 的 颱 風 警 報 包 含 哪 些內 容 嗎 ? 試 說 明 他 的 含 意 。解 答 :中 度 颱 風 編 號 第 0321 號 ( 國 際 命 名 :LUPIT、中 文 譯 名 : 盧 碧 、 國 際 編 號 :0321)中 心 位 置 :26 日 08 時 的 中 心 位 置 在 北 緯 12.5度 , 東 經 136.8 度 , 預 測 進 行 速 度 及 方 向 : 以每 小 時 13 公 里 速 度 , 向 西 北 進 行 。中 心 氣 壓 :945 百 帕 。近 中 心 最 大 風 速 : 每 秒 45 公 尺 , 相 當 於 14級 風 。瞬 間 最 大 陣 風 : 每 秒 55 公 尺 , 相 當 於 16 級風 。暴 風 半 徑 : 七 級 風 暴 風 半 徑 250 公 里 , 十 級風 暴 風 半 徑 100 公 里 。預 測 位 置 :十 二 小 時 :26 日 20 時 的 中 心 位 置 在 北 緯 13.0度 , 東 經 135.5 度 ,二 十 四 小 時 :27 日 8 時 的 中 心 位 置 在 北 緯 13.5度 , 東 經 134.3 度 ,四 十 八 小 時 :28 日 8 時 的 中 心 位 置 在 北 緯 14.7度 , 東 經 132.6 度 ,七 十 二 小 時 :29 日 8 時 的 中 心 位 置 在 北 緯 16.8-45-

科 學 教 育 月 刊 第 271 期 中 華 民 國 九 十 三 年 八 月度 , 東 經 131.1 度 。天 文一 、 在 夜 空 中 , 紅 色 的 火 星 自 古 就 一 直 吸 引人 類 的 注 意 。 依 據 美 國 海 軍 天 文 台 的 推算 , 火 星 與 地 球 的 距 離 , 在 今 年 八 月 二十 七 日 中 原 標 準 時 間 17:51 時 , 達 到 數萬 年 來 最 接 近 的 一 刻 , 只 有 55,758,006公 里 遠 。 這 次 超 級 「 火 星 大 接 近 」 在 媒體 大 量 報 導 下 更 是 引 起 全 球 觀 賞 火 星 的熱 潮 。 說 明 在 哪 些 條 件 下 , 火 星 與 地 球的 距 離 最 接 近 ? 分 別 說 明 「 火 星 大 接 近 」的 主 要 條 件 與 次 要 條 件 。解 答 :火 星 的 距 離 遠 近 與 亮 度 起 伏 可 以 用 下 圖 來 示意 。 火 星 與 地 球 都 繞 著 太 陽 運 行 , 當 地 球 與火 星 都 位 於 太 陽 的 一 側 時 , 兩 者 最 近 , 稱 為「 火 星 大 接 近 」, 大 約 每 兩 年 發 生 一 次 , 此 時火 星 看 起 來 非 常 明 亮 。 火 星 離 地 球 很 遠 時 ,看 起 來 就 暗 淡 許 多 , 火 星 最 亮 與 最 暗 的 亮 度差 異 可 達 25 倍 。太 陽火 星 地 球天 文 學 家 用 「 衝 」(opposition) 這 個 專 有 名 詞來 描 述 行 星 與 地 球 最 接 近 的 時 刻 , 此 時 行 星在 午 夜 時 分 大 致 位 於 「 中 天 」, 整 晚 都 可 以 觀賞 。 每 隔 兩 年 , 會 有 一 次 「 火 星 衝 」。 如 果 這時 , 火 星 位 於 近 日 點 附 近 則 「 火 星 衝 」 將 是火 星 距 離 相 對 比 較 近 的 時 候 , 特 別 稱 為 「 火星 大 接 近 」 或 「 火 星 大 衝 」, 天 文 學 專 有 名 詞為 「 近 日 點 衝 」(perihelic oppositions)。 當 然今 年 八 月 二 十 七 日 火 星 超 級 大 接 近 便 是 屬 於「 近 日 點 衝 」, 而 地 球 又 剛 好 位 於 遠 日 點 附近 , 距 離 就 更 近 了 , 火 星 看 起 來 特 別 大 、 特別 亮 , 視 直 徑 約 為 25 角 秒 , 亮 度 達 到 2.9。其 次 , 地 球 軌 道 面 與 火 星 軌 道 面 並 不 重 疊 ,如 果 在 「 火 星 大 接 近 」 時 , 地 球 剛 好 位 於 兩行 星 軌 道 面 的 相 交 的 節 線 上 ( 即 火 星 、 地 球與 太 陽 形 成 一 線 ), 則 兩 行 星 的 距 離 會 更 接 近一 點 。 另 外 , 月 球 、 金 星 、 水 星 . 等 對 地 球 與火 星 的 重 力 , 也 會 對 地 球 與 火 星 的 軌 道 產 生細 微 的 擾 動 , 影 響 到 兩 行 星 的 相 對 距 離 。二 、 依 據 過 去 一 百 多 年 來 的 監 測 , 地 球 大 氣中 二 氧 化 碳 的 濃 度 確 實 在 增 加 中 , 其 原因 是 「 人 為 因 素 」 造 成 的 , 還 是 「 非 人為 因 素 」 的 循 環 現 象 ? 說 明 你 的 觀 點 ,並 提 出 可 行 的 觀 測 方 案 。解 答 :雖 然 目 前 的 學 術 界 主 流 理 論 認 為 「 地 球 大 氣中 二 氧 化 碳 的 含 量 的 增 加 , 是 由 於 人 類 活 動所 致 。 例 如 汽 車 排 氣 、 工 廠 燃 燒 所 產 生 的 廢氣 .」。 但 是 , 依 據 「 全 球 變 遷 研 究 」 對 過 去 數萬 年 至 數 百 萬 年 的 大 氣 成 分 分 析 結 果 , 發 現地 二 氧 化 碳 成 分 有 類 似 週 期 性 的 起 伏 , 很 可能 目 前 的 「 二 氧 化 碳 成 分 增 加 」 是 在 循 環 的增 加 過 程 中 。-46-

九 十 二 學 年 度 高 級 中 學 地 球 科 學 科 能 力 競 賽 決 賽 口 試 試 題 與 解 答另 一 種 說 法 是 , 如 果 大 氣 中 的 二 氧 化 碳 成 分增 加 , 有 利 於 植 物 的 成 長 , 植 物 數 量 增 加 ,促 進 光 合 作 用 會 消 耗 所 增 加 的 二 氧 化 碳 。 但是 , 過 度 砍 伐 林 木 則 會 增 加 大 氣 中 的 二 氧 化碳 含 量 。這 問 題 目 前 仍 沒 有 絕 對 性 的 定 論 。 可 是 有 越來 越 多 的 證 據 顯 示 , 目 前 地 球 大 氣 中 的 二 氧化 碳 之 增 加 , 與 人 類 工 業 活 動 過 度 排 放 二 氧化 碳 有 關 。三 、 人 類 遲 早 會 移 民 火 星 。 但 是 火 星 的 天 然環 境 惡 劣 , 大 氣 非 常 稀 薄 , 平 均 大 氣 壓力 不 到 地 海 平 面 大 氣 壓 力 的 1%; 火 星 大氣 中 的 二 氧 化 碳 成 分 高 達 95% 以 上 。 雖然 確 定 火 星 地 表 下 有 水 , 但 目 前 還 沒 確定 有 水 的 地 點 與 含 量 。 在 初 期 的 火 星 移民 先 遣 隊 中 , 重 刑 犯 可 不 可 以 隨 行 ? 說明 你 的 論 點 。解 答 :沒 有 標 準 答 案 , 只 要 可 以 說 出 一 番 道 理 都 可以 接 受 。重 刑 犯 的 個 性 大 都 強 悍 , 在 惡 劣 環 境 下 的 適應 力 比 一 般 人 強 。 這 是 可 以 考 慮 的 優 點 。 在實 例 中 , 或 從 某 些 電 影 中 , 顯 示 如 果 提 供 抵免 刑 期 之 類 的 誘 因 , 重 刑 犯 有 可 能 達 成 困 難的 任 務 。四 、 就 你 所 知 , 有 關 月 球 起 源 有 哪 些 學 說 ?請 扼 要 說 明 ?解 答 :地 球 分 裂 說 ─ 月 球 由 地 球 分 裂 出 去 。地 月 同 時 形 成 說 ─ 月 球 和 地 球 一 樣 , 是 在 46億 年 前 由 相 同 的 太 陽 星 雲 中 的 氣 體 和 塵 埃 凝聚 而 成 的 。捕 獲 說 ─ 在 數 十 億 年 前 , 經 過 地 球 附 近 的 天體 被 地 球 重 力 「 捕 獲 」。外 來 天 體 擦 撞 說 ─ 經 過 地 球 附 近 的 一 個 天體 , 與 地 球 擦 撞 , 並 被 地 球 重 力 捕 獲 。 隨 後 ,混 合 著 外 來 天 體 與 地 球 表 層 物 質 的 物 體 冷 凝形 成 目 前 的 月 球 。 此 一 理 論 為 目 前 的 主 流 。在 美 國 登 月 任 務 中 , 太 空 人 取 回 不 少 月 球 岩石 與 土 壤 ; 前 蘇 聯 也 由 無 人 登 月 小 艇 攜 回 少量 的 月 球 土 壤 。 化 驗 分 析 這 些 採 自 月 球 的 樣本 , 發 現 月 球 的 成 分 和 地 球 不 同 。 地 球 是 鐵多 硅 少 , 月 球 是 鐵 少 硅 多 ; 地 球 鈦 礦 很 少 ,月 球 卻 很 多 , 讓 專 家 相 信 月 球 應 該 不 是 從 地球 分 出 去 的 。五 、 離 太 陽 近 的 「 類 地 行 星 」 與 離 太 陽 遠 的「 類 木 行 星 」, 分 別 說 明 兩 種 行 星 的 特徵 。解 答 :在 太 陽 系 中 , 水 星 、 金 星 、 與 火 星 , 不 論 就體 積 、 密 度 、 或 外 形 , 都 與 地 球 類 似 , 所 以稱 這 四 顆 行 星 為 類 地 行 星 。 它 們 的 特 徵 是 體積 小 、 密 度 大 ( 約 為 水 的 五 倍 ), 而 且 都 具 有岩 石 表 層 ; 此 外 祇 有 少 數 衛 星 , 甚 至 沒 有 。在 小 行 星 帶 以 外 , 有 四 顆 體 積 龐 大 的 氣 態 行星 , 分 別 為 木 星 、 土 星 、 天 王 星 與 海 王 星 ,稱 為 「 類 木 行 星 」。 最 小 的 海 王 星 體 積 比 地 球大 60 倍 以 上 , 最 大 的 木 星 比 地 球 大 1000倍 , 它 們 的 平 均 密 度 低 約 與 水 相 當 , 沒 有 明顯 的 固 態 表 面 , 也 都 有 光 環 系 統 , 而 且 有 許多 衛 星 , 本 身 像 個 小 型 的 太 陽 系 。-47-