Laiks tvertnē

Rotējošu šķidrumu uzvedības izpēte ir ļoti svarīga, lai saprastu, kā darbojas laikapstākļi un klimats, taču šo sistēmu fiziku var būt grūti aptvert. Daļa no problēmas ir tā, ka pasniedzēji parasti māca šos abstraktos jēdzienus, izmantojot tikai vienādojumus vai datorsimulācijas.

krāsainas straumes : Krāsa rotējošā tvertnē palīdz skolēniem uzzināt, kā atmosfēra un okeāni ietekmē klimatu.

Bet divi pedagogi no Zemes, atmosfēras un planētu zinātņu katedras ir atraduši veidu, kā abstraktu padarīt konkrētu. Gandrīz desmit gadus Lodovika Illari, EAPS vecākā pasniedzēja, un Džons Māršals, atmosfēras un okeāna zinātņu profesors, ir izstrādājuši bakalaura laika un klimata mācību programmu, ko tagad pieņem desmitiem skolu.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2010. gada jūlija numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Illari un Māršals izstrādāja uz eksperimentiem balstītu mācību programmu, kas pazīstama kā Weather in a Tank, 2001. gadā pēc tam, kad viņi sāka piedāvāt laikapstākļu un klimata ievadklasi, kas atbilstu viņu studentu laboratorijas prasībām. Kopš 2006. gada MIT un piecas citas universitātes ir testējušas mācību programmu projektā, ko finansē Nacionālais zinātnes fonds. Tas atdzīvina laikapstākļu sistēmas, izmantojot zemu tehnoloģiju laboratorijas aprīkojumu: akrila tvertni uz pārnēsājama ratiņa rotējoša diska. Tvertnē veiktie eksperimenti parāda, kā ūdens un gaisa kustība ietekmē Zemes klimatu.

Viens eksperiments, kas parāda, kā Zemes rotācija rada laikapstākļu sistēmas, kas ietekmē temperatūras starpību starp siltajiem tropiem un vēsajiem poliem, ietver ledus spaiņa ievietošanu rotējošās ūdens tvertnes centrā. Ledus cilindriskās tvertnes iekšpusē rada dažādu temperatūru diapazonu, padarot centru vēsāku nekā salīdzinoši siltā perifērija. Pagriežamajam galdiņam griežoties, tā kustība tvertnes iekšpusē izraisa virpuļus vai nelielas straumes. Daži pilieni pārtikas krāsvielu var palīdzēt skolēniem tos ieraudzīt.

Virpuļi imitē atmosfēras laikapstākļu sistēmas, nesot siltu šķidrumu no ekvatora (tvertnes malām) uz poliem (ledus spaini). Vienlaikus tie ved aukstu šķidrumu no spaiņa uz perifēriju. Lai gan šķidrums ievērojami atdziest, sasniedzot polus, virpuļi palīdz padarīt stabus nedaudz siltākus (un ekvatoru nedaudz vēsākus), nekā tie varētu būt citādi. Pēc tam skolēni var mainīt parametrus, piemēram, rotācijas ātrumu, un redzēt ietekmi uz virpuļu cirkulāciju dažādos platuma grādos.

The EAPS laikapstākļi tvertnē mācību programma nav paredzēts, lai ļautu skolēniem izvairīties no sarežģītiem vienādojumiem vai datorsimulācijām. Tā vietā, Illari saka, tas ir paredzēts, lai palīdzētu viņiem izprast procesus, ko apraksta vienādojumi un simulācijas. Mēs domājam, ka ir kļūda sniegt skolēniem parādības bez instrumentiem, lai tos saprastu, viņa saka.

paslēpties