建國中學

\(111^\text{st}\) 地球科學讀書會

高中地球科學導論

Presenter: 22527 Brine

本日規劃

會在讀書會看到的人

一些超級強的人還有很弱的我

負責人

• 天文社 教學

• IMC 臺灣區複賽 銀牌

• 「我有時候會出現，有時候不會。」

王鶱華

正則人

• 哈哈是我啦

• 資訊讀書會 講師

• 資訊社 學術長

• 電研社 學術

• 地科奧林匹亞 沒有決選

• 臉盲

鄭竣陽

讀書會幹部

• 選訓老

• Elephant 🐘

• 讀書會資歷：參與接近一年

• 興趣

  • 幫忙解題

  • 分享 fun fact

  • 散布謠言

項淵

讀書會幹部

• 天文社 教學

• IMC 臺灣區複賽 銀牌

• 新北市數學科科學展覽會 優等

• 110 校內地科能競高一唯一二等獎

蕭宇博

讀書會幹部

• 建中英文辯論社 國手

• 建中英文辯論社 公活

• 建中校內英文簡報達人賽 特優

• 建中校內英文簡報達人賽 個人獎（三人）

• 地球科學奧林匹亞選訓前半

• 生物免修、地理免修

• 卷王

何亮宏

外校電神

• 成功高中

• 選訓老

• 本業是社會科

• 國家地理知識大競賽 銅牌

• 暑假地讀 MVP

邱柏凱

其他人

更多大學長和外校電神

自我介紹（？

視情況

一些小問題

項淵叫我放的，水時間特別舒服

地科是什麼

和地理有差嗎？和物理有差嗎？

為什麼要學地球科學

因為其他科目太難了

各等教育的地科

有差嗎

競技地科？

沒有那種東西

以下這些問題我都不會

@Elephant

出路

工作機會

地科的歷史

誰知道阿

如何學好地科

我只會唬爛 :(

地質

Geology

地球歷史

The history of earth

地質年代

誰適合拿來當指標化石

• 演化快
• 生命短
• 範圍廣
• 數量多
• 好判斷

沉積定律

• 好像沒有這個名字 我可能在唬爛
• 原始水平定律
• 疊置定律
• 截切定律
• 包裹體定律

地殼什麼時候形成的？

• 鋯石 Zircon
• Th/U
• Nd/Hf

古氣候

• 鑑古知今
• 沈積物、沈積岩
• 石筍
• 珊瑚
• 冰芯
• 有孔蟲
• 樹輪

地球的結構

The internal structure of Earth

概述

地殼

• 地殼均衡說

地函

• 莫氏不連續 moho
• 上部地函（8/40-660）
  • 軟流圈（200-300）
  • 過渡帶（410-660）
• 下部地函（660-2900）
  • d"（2600-2900）

• 岩石圈？
• 壓力、溫度影響岩石性質

地核

• 雷氏不連續
• 鐵鎳合金
• 外核（2900-5150）
  • 液態
  • 電流
• 內核（5150-6371）
  • 太陽表面溫度（6000 K）

如何得知地球內部結構

岩石與礦物

Petrology & Mineralogy

高一地科課本甚至沒有這章節

笑死

礦物的定義

• 礦物為天然產生之均質固體
• 由單一元素或無機化合物所組成
• 礦物是由無機作用所生成
• 構成礦物之原子或離子都具有一定之排列方式
• 礦物具有一定之化學成分與物理性質

• 黑曜石
• 汞
• 琥珀
• 冰

礦物的性質

• 晶體結構
• 晶體慣態
• 硬度
• 光澤
• 透明度
• 比重
• 顏色
• 條痕
• 解理
• 斷口

岩石的定義

• 由一種或幾種礦物和天然玻璃組成
• 具有穩定外形的固態集合體

• 依成因分類
  • 火成岩
  • 沉積岩
  • 變質岩

岩石的分類

火成岩

酸性

長英質

淺色

熔點低

基性

鐵鎂質

深色

熔點高

沉積岩

• 水成岩
• 地表 70%
• 層理
• 層面
• 種類
  • 碎屑
  • 生物
  • 化學

變質岩

• 高熱（150℃）
• 高壓（100 bar）
• 岩理區分
• 葉理
• 變質作用類型

超級比一比

板塊

Plate Tectonics

板塊學說的演進

板塊邊界們

地震

Seismology

地震規模

震度（臺灣）

• 臺灣的跟國外不一樣，很重要
• 4 以下看加速度
• 5 弱以上看速度

土壤液化

海洋

Oceanography

波浪

Waves

公式

Tanh(X)

某些地形

測量

• 浮標
• 浮球
• 超音波

潮汐

Tidology

引潮力

週日不等

測量

• 潮位儀
• 浮筒
• 壓力
• 超音波
• 雷達

海水的性質

The Characteristics of Sea Water

鹽度

溫度

溫鹽圖

混和增密

儀器

• Conductivity, temperature and depth
• Practical Salinity Unit

Sound fixing and ranging

洋流

Ocean Currents

海流分類

• 吹送流
• 密度流
• 傾斜流
• 補償流

表面海流

• 丟浮標
• 衛星

行星風系

艾克曼輸送

溫鹽環流

測量

• 流剖儀

海洋遙測

Remote Measurement

遙測目標

• 海面溫度
• 海面水色
• 水位測量
• 波浪風場
• 鹽度
• 地形

地理

Geography

投影法

Projection

麥卡托投影

• 等角投影

臺灣的地圖

• 橫麥卡托二度分帶投影

原點 X 座標是東經 121 度 - 250 km

莫爾威投影

• 等積投影

等距投影

• 算最短距離

羅賓森投影

折衷

地形

Topography

營力

• 內營力
• 外營力

火山

• 寧靜式火山
• 猛爆式火山

石灰岩地形

• \(CaCO_3 + CO_2 + H_2O\rightarrow Ca(HCO_3)_2\)

河流

• 向源
• 向下
• 向側

海岸

• 海蝕崖 & 海蝕平台
• 海蝕洞到海蝕柱
• 沙頸岬
• 沙洲 & 潟湖
• 沙嘴
• 藻礁和珊瑚礁
• 沉水離水

冰河

• 大陸冰河
• 山岳冰河
• 冰斗 刃嶺 角峰
• 冰河槽 懸谷 峽灣
• 槽湖 冰蝕湖
• 羊背石 鼓丘 蛇丘
• 端磧 冰磧平原
• 外洗扇 外洗平原

大氣

Atmospheric Science

大氣成分

Atmosphere Composition

乾空氣

• 水蒸氣另外算

濕度

• 水氣壓
• 飽和水氣壓
• 絕對溼度
• 相對溼度
• 露點溫度 \(T_d\)

大氣分層

Atmosphere Stratfication

溫度

• 對流層
• 平流層
• 中氣層
• 增溫層
• 外氣層

電離性

• 電離層
• 非電離層

均勻度

• 均勻層
• 非均勻層

大氣的運動

How air parcels move

運動

• 氣壓梯度力
• 科氏力
• 摩擦力
• 重力
• 向心力

山谷風環流

• 白天吹谷風
• 晚上吹山風

焚風

• 直減率

水循環

Water Cycle

圖片

• 可能要背？

露霧霜

Dew, Mist, and Frost

露

• 夜晚
• 地表冷卻快
• 水氣飽和

霜

• 露，但是比較冷

霧

• 輻射霧
• 平流霧
• 升坡霧
• 蒸氣霧

雲

Cloud

成雲機制

• 上升
• 對流抬升
• 地形抬升
• 輻合抬升
• 鋒面抬升
• 穩定度
• 看更多
• 雪
• 冰雹

氣象觀測

Meteorological Observation

溫度計

• 最高溫度計
• 最低溫度計
• 乾溼球溫度計

毛髮溼度計

• 有支語 但這張蠻清楚的

壓力計

雨量筒

蒸發皿

風向、風速儀

高空觀測儀器

• 送的 sonde
• 探空氣球
• 降落傘

時間

• WMO
• UTC 0:00, 6:00, 12:00, 18:00
• 8:00, 14:00, 20:00, 02:00
• 氣球每半天

遙測

• 氣象雷達
• 同步衛星
• 繞極衛星

天氣圖

Weather Charts

這輩子都記不起來的表

颱風

Typhoons

當颱風的條件

• 熱水
• 緯度
• 低壓
• 一致

路徑

• 沒有臺灣，颱風不會來
• 不會有要漂流的樹枝
• 九種和其他
• 太平洋高壓

災害

• 風
• 雨
• 西北颱
• 西南氣流
• 共伴效應
• 藤原拓海效應

和海洋的交互作用

Interactions with Oceans

熱量運輸

• 吹動海流
• 聖嬰現象
• 等等說

天文

Astronomy

地球的防護罩

The shields of Earth

我們會怎麼死

• 高能輻射
  • \(\gamma\) ray
  • x-ray
  • UV
• 高能帶電粒子
  • 太陽風
  • 太陽閃焰
  • 宇宙射線
• 小天體
  • 隕石
  • 彗星
  • 小行星

我們是怎麼活

• 臭氧層
• 電離層
• 范艾倫帶
• 磁場

天地觀

What were the skies to us?

中國古代

• 蓋天說
• 宣夜說
• 渾天說

古代西方

• 地球是球
• 地心說
• 日心說

晝夜和曆法

Day-Night Cycle and Calendars

各緯度各季節

日

月

年

• 回歸年
• 恆星年
• 交點年

曆法

• 陽曆
• 陰曆
• 陰陽曆

太陽系

Solar System

起源

• 超新星屍體
• 5 BYA
• 引力
• 太陽
• 吹

成員

• 類地
• 小行星帶
• 類木
• 柯伊伯帶
• 歐特雲

天體的尺度

The scale of celestial objects

從大到小

• 宇宙
• 星系團
• 星系群
• 星系
• 星團
• 星雲
• 恆星

星等

Magnitude of the stars

視星等

• 用看的
• 1~6
• 100 倍
• 亮度
• 光度

絕對星等

• 10 秒差距
• 移動後的視星等
• 距離模數

電磁波

Electro-magnetic Waves

依波長分類

韋恩定律

• 黑體輻射最強波段
• \(\lambda(cm) = 0.29 / T (K)\)
• 視錐
• 溫度和顏色

光譜

• 發射光譜
• 吸收光譜
• 恆星光譜

恆星演化

Stellar Evolution

課本的圖片但是是英文

• 不同質量不一樣

赫羅圖

天文觀測

Astronomical Observation

波段

望遠鏡

• 亮度
• 解析度
• 放大

光學望遠鏡

• 折射
• 反射
• 折反射

無線電波望遠鏡

• 解析度低
• 大
• 陣列

為甚麼只有無線電波

• 光害
• 天氣
• 整個大氣層

太空望遠鏡

• 所有波段
• 小心被防護罩幹掉
• 貴
• 時間旅行

天體距離

Distance Measurement

雷達

• 簡單暴力

視差法

距離魔術模數

• 光譜視差
• 造父變星
• 1A 型超新星

哈伯定律

• 差很多
• 特別會測

宇宙

The Universe

宇宙的大小

• 13.8 BYA
• 大霹靂
• 溫度 背景輻射
• 都卜勒效應
• 紅移

星空

The Starry Sky

你的星座不是你的星座

• 我聽你在唬爛

米蘭科維奇循環

• 進動
• 章動
• 離心率

環境和氣候

Environment & Climate

什麼是氣候

What is climate?

定義

• 變量的統計
  • 溫度
  • 濕度
  • 氣壓
  • 風速風向
  • 降雨
• 年尺度

氣候分類

Climate Classification

Bergeron 分類

• 簡單
• 氣團
• 天氣預報

屬性

一些常駐氣團

誰記得

空間天氣分類系統

Köppen 氣候分類

• Köppen, 1884
• 主分類
• 降雨量（E沒有）
• 溫度（A沒有）

更多代號

主代號

分布

能量收支

Energy I/O

地球能量收支

• 危險平衡

能源

Energy

再生能源

• 水力
• 風力
• 地熱
• 太陽能
• 海洋能
• 生質能

非再生能源

• 化石燃料
• 核能

聖嬰-南方振盪現象

EL NIÑO-SOUTHERN OSCILLATION

異常的結果

• 氣壓
• 風速甚至風向
• 降雨
• 湧升流

測量

測量