Oras tanke

Besisukančių skysčių elgsenos tyrimas yra labai svarbus norint suprasti, kaip veikia oras ir klimatas, tačiau gali būti sunku suvokti šių sistemų fiziką. Dalis problemos yra ta, kad instruktoriai paprastai moko šias abstrakčias sąvokas naudodami tik lygtis arba kompiuterinį modeliavimą.

spalvingos srovės : Dažai besisukančioje talpykloje padeda mokiniams sužinoti, kaip atmosfera ir vandenynai veikia klimatą.

Tačiau du pedagogai iš Žemės, atmosferos ir planetų mokslų katedros rado būdą, kaip abstrakčią medžiagą padaryti konkretų. Beveik dešimtmetį EAPS vyresnioji dėstytoja Lodovica Illari ir atmosferos ir vandenyno mokslų profesorius Johnas Marshallas rengė bakalauro orų ir klimato mokymo programą, kurią dabar taiko dešimtys mokyklų.

Ši istorija buvo mūsų 2010 m. liepos mėn. numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

Illari ir Marshall sukūrė eksperimentu pagrįstą mokymo programą, žinomą kaip Oras rezervuare, 2001 m., kai pradėjo siūlyti įvadinę orų ir klimato klasę, kuri atitiktų jų studentų laboratorijos reikalavimus. Nuo 2006 m. MIT ir dar penki universitetai išbandė mokymo programą Nacionalinio mokslo fondo finansuojamame projekte. Jis atgaivina oro sistemas, naudodamas žemų technologijų laboratorinę įrangą: akrilo baką ant besisukančio patefono ant nešiojamo vežimėlio. Tanke atlikti eksperimentai parodo, kaip vandens ir oro judėjimas veikia Žemės klimatą.

Vienas eksperimentas, parodantis, kaip Žemės sukimasis sukuria oro sistemas, turinčias įtakos temperatūrų skirtumui tarp šiltųjų atogrąžų ir vėsių ašigalių, apima ledo kibiro įdėjimą į besisukančio vandens rezervuaro centrą. Ledas sukuria temperatūrų diapazoną cilindrinio rezervuaro viduje, todėl centras yra vėsesnis nei santykinai šiltas pakraštys. Kai patefonas sukasi, jo judėjimas sukelia sūkurius arba mažas sroves bako viduje. Keli lašai maistinių dažų gali padėti mokiniams juos pamatyti.

Sūkuriai imituoja atmosferos oro sistemas, pernešdami šiltą skystį iš pusiaujo (cisternos kraštų) į ašigalius (ledo kibirą). Tuo pačiu metu jie neša šaltą skystį iš kibiro link periferijos. Nors skystis gerokai atšąla, kai pasiekia ašigalius, sūkuriai padeda stulpams šiek tiek sušilti (o pusiaujui šiek tiek vėsiau), nei galėtų būti kitu atveju. Tada mokiniai gali keisti parametrus, pvz., sukimosi greitį, ir pamatyti poveikį sūkurių cirkuliacijai skirtingose ​​platumose.

The EAPS Oras rezervuare mokymo planas nėra sukurta tam, kad mokiniai išvengtų sudėtingų lygčių ar kompiuterinio modeliavimo. Vietoj to, sako Illari, tai yra skirta padėti jiems suvokti procesus, kuriuos apibūdina lygtys ir modeliavimas. Manome, kad klaida duoti mokiniams reiškinius be priemonių suprasti, sako ji.

paslėpti