Pogoda w czołgu

Badanie zachowania wirujących płynów ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia, jak działa pogoda i klimat, ale fizyka tych systemów może być trudna do zrozumienia. Częścią problemu jest to, że instruktorzy zwykle uczą tych abstrakcyjnych pojęć, używając tylko równań lub symulacji komputerowych.

kolorowe prądy : Barwnik w wirującym zbiorniku pomaga uczniom dowiedzieć się, jak atmosfera i oceany wpływają na klimat.

Ale dwóch pedagogów z Wydziału Nauk o Ziemi, Atmosfery i Planetarnych znalazło sposób na zrobienie abstrakcyjnego betonu. Od prawie dekady Lodovica Illari, starszy wykładowca EAPS, i John Marshall, profesor nauk o atmosferze i oceanie, opracowują licencjacki program nauczania o pogodzie i klimacie, który jest obecnie przyjmowany przez dziesiątki szkół.

Ta historia była częścią naszego wydania z lipca 2010 r.

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

Illari i Marshall opracowali oparty na eksperymencie program nauczania, znany jako Pogoda w zbiorniku, w 2001 roku po tym, jak zaczęli oferować wstępne zajęcia dotyczące pogody i klimatu, które spełniłyby wymagania laboratoryjne ich uczniów. Od 2006 roku MIT i pięć innych uniwersytetów testuje program nauczania w ramach projektu finansowanego przez National Science Foundation. Ożywia systemy pogodowe za pomocą prostego sprzętu laboratoryjnego: akrylowego zbiornika na obrotowym stole obrotowym na przenośnym wózku. Eksperymenty przeprowadzone w zbiorniku pokazują, jak ruch wody i powietrza wpływa na klimat Ziemi.

Jeden z eksperymentów, który pokazuje, w jaki sposób obrót Ziemi tworzy systemy pogodowe, które wpływają na różnicę temperatur między ciepłymi tropikami a chłodnymi biegunami, polega na umieszczeniu wiadra z lodem w środku obracającego się zbiornika z wodą. Lód tworzy szereg temperatur wewnątrz cylindrycznego zbiornika, sprawiając, że środek jest chłodniejszy niż stosunkowo ciepłe obrzeże. Gdy gramofon się obraca, jego ruch powoduje powstawanie wirów lub małych prądów wewnątrz zbiornika. Kilka kropli barwnika spożywczego może pomóc uczniom je zobaczyć.

Wiry symulują atmosferyczne systemy pogodowe, przenosząc ciepły płyn z równika (krawędzie zbiornika) do biegunów (wiadra lodu). Jednocześnie przenoszą zimny płyn z wiadra na obrzeża. Chociaż płyn znacznie się ochładza, zanim dotrze do biegunów, wiry sprawiają, że bieguny są nieco cieplejsze (a równik odrobinę chłodniejszy), niż mogłyby być w innym przypadku. Uczniowie mogą następnie zmienić parametry, takie jak szybkość rotacji, i zobaczyć wpływ wirów na krążenie na różnych szerokościach geograficznych.

ten EAPS Pogoda w czołgu program nie został zaprojektowany, aby umożliwić uczniom unikanie trudnych równań lub symulacji komputerowych. Zamiast tego, mówi Illari, ma to pomóc im zrozumieć procesy, które opisują równania i symulacje. Uważamy, że błędem jest podawanie uczniom zjawisk bez narzędzi do zrozumienia, mówi.

ukryć