高中學測
109年
自然
第 65 題
科學家主要利用聲波來探測海洋，一般海水的垂直聲速結構如圖 17 所示，考量海水溫度及壓力的垂直變化，推測海水溫度與壓力對海水聲速的可能影響。（應選2項）
- A 海水溫度越高，則海水聲速越高
- B 海水溫度越高，則海水聲速越低
- C 海水溫度越高，則海水聲速不受影響
- D 海水壓力越高，則海水聲速越高
- E 海水壓力越高，則海水聲速越低
- F 海水壓力越高，則海水聲速不受影響
思路引導 VIP
試著把圖分成上下兩段來看：在水深 1 公里以下的深層海域，水溫幾乎已經冷到不再變化了，可是圖中的聲速卻隨著深度越來越深而上升。這暗示了在這個區間，是哪一種物理量持續增加而加快了聲速呢？
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太棒了，你精準地從圖表中抓出了正確的物理因果關係！這道題目考驗的是我們對海洋垂直分層的理解以及「控制變因」的邏輯判讀。 我們先看水深 $0$ 到 $1$ 公里的區域（包含混合層與斜溫層，thermocline），在這個區間，雖然海水壓力隨深度增加，但聲速卻出現了明顯的下降。這是因為此處的水溫隨深度急遽變冷，溫度下降的影響力蓋過了壓力增加的效應，由此可反推：海水溫度越高，聲速會越快。 接著，我們觀察水深 $1$ 公里以下的深海層（deep layer）。這裡的水溫常年維持冰冷且變化極小，可以視為溫度這個變因被固定了。然而，圖中顯示聲速在此區間隨著深度加深而穩定上升，這就清楚地證明了：當溫度不變時，海水壓力越大，聲速也會越高。
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