211service.com
Vejret i en tank
At studere roterende væskers adfærd er afgørende for at forstå, hvordan vejr og klima fungerer, men fysikken i disse systemer kan være svær at forstå. En del af problemet er, at instruktører normalt underviser i disse abstrakte begreber ved kun at bruge ligninger eller computersimuleringer.
farverige strømme : Farvestof i en roterende tank hjælper eleverne med at lære, hvordan atmosfæren og oceanerne påvirker klimaet.
Men to undervisere fra Institut for Jord-, Atmosfærisk- og Planetvidenskab har fundet en måde at gøre det abstrakte konkret på. I næsten et årti har Lodovica Illari, en EAPS-lektor, og John Marshall, en professor i atmosfæriske og oceaniske videnskaber, udviklet en undergraduate vejr- og klimapensum, som nu er ved at blive vedtaget af snesevis af skoler.
Denne historie var en del af vores juli 2010-udgave
- Se resten af problemet
- Abonner
Illari og Marshall designede det eksperimentbaserede læseplan, kendt som Weather in a Tank, i 2001, efter at de begyndte at tilbyde en introduktion til vejr- og klimaklasse, der ville opfylde deres elevers laboratoriekrav. Siden 2006 har MIT og fem andre universiteter testet læseplanen i et projekt finansieret af National Science Foundation. Det bringer vejrsystemer til live ved hjælp af lavteknologisk laboratorieudstyr: en akryltank oven på en roterende drejeskive på en bærbar vogn. Eksperimenter udført i tanken viser, hvordan bevægelsen af vand og luft påvirker Jordens klima.
Et eksperiment, som demonstrerer, hvordan Jordens rotation skaber vejrsystemer, der påvirker temperaturforskellen mellem de varme troper og de kølige poler, involverer at placere en spand is i midten af den roterende vandtank. Isen skaber en række temperaturer inde i den cylindriske tank, hvilket gør midten køligere end den relativt varme periferi. Når pladespilleren roterer, forårsager dens bevægelse hvirvler eller små strømme inde i tanken. Et par dråber madfarve kan hjælpe eleverne til at se dem.
Hvirvlerne simulerer atmosfæriske vejrsystemer ved at transportere varm væske fra ækvator (kanderne af tanken) til polerne (spanden med is). Samtidig transporterer de kold væske fra spanden mod periferien. Selvom væsken afkøles betydeligt, når den når polerne, hjælper hvirvlerne med at gøre polerne lidt varmere (og ækvator en anelse køligere), end de ellers ville være. Eleverne kan derefter ændre parametre, såsom rotationshastigheden, og se effekten på hvirvlernes cirkulation på forskellige breddegrader.
Det EAPS vejr i en tank læseplan er ikke designet til at lade elever undgå svære ligninger eller computersimuleringer. I stedet, siger Illari, er det meningen, at det skal hjælpe dem med at forstå de processer, som ligningerne og simuleringerne beskriver. Vi synes, det er en fejl at give eleverne fænomenerne uden værktøjer til at forstå, siger hun.