Hore

Simulácia pohybu morských prúdov

Morské prúdy majú zásadný vplyv na podnebie rozsiahlych oblastí. Tieto obrovské oceánske rieky tvoria fascinujúci systém, poháňaný viacerými faktormi. Okrem prevažujúcich vetrov v prízemných vrstvách atmosféry hrajú kľúčovú úlohu v tomto globálnom mixéri aj rozdielne teploty a hodnoty salinity (slanosti) vody medzi jednotlivými oblasťami, ktoré sú výsledkom meniacej sa intenzity slnečného žiarenia od rovníku k pólom. 


Odkazy na zaujímavé materiály:


K premiešavaniu vôd medzi tropickými a polárnymi oblasťami dochádza prostredníctvom hlbokomorských prúdov (oceánsky výmenník). Povrchová voda v studených moriach zamŕza, čím sa z nej vylučuje soľ. Soľ a nízke teploty zvyšujú hustotu aj hmotnosť vody pod ľadom, v dôsledku čoho voda klesá k morskému dnu. Táto studená a hustá morská voda potom tečie smerom k teplejšej a redšej vode, postupne sa s ňou zmiešava a opäť vystupuje na povrch.  Povrchová voda v teplých moriach sa pôsobením tropického slnka rýchlo ohrieva a stáva sa ľahšou. Pri intenzívnom výpare dochádza k zvyšovaniu salinity vody.

Pohyb morských prúdov v oblasti severného Atlantiku môžeme do istej miery simulovať cez jednoduchý experiment na realizáciu, ktorého budeme potrebovať nižšie uvedené pomôcky. Samozrejme, ak chceme, aby žiaci pracovali na experimente vo viacerých skupinách, je nutné zabezpečiť potrebné množstvo všetkých pomôcok. O prinesenie niektorých z nich môžete už v predstihu požiadať žiakov.

Pomôcky:

priehľadná sklenená alebo plastová miska (v tvare misky na zapekanie lasagní), lampa so žiarovkou, ktorá vyžaruje dostatok tepla, igelitový sáčok s ľadom, plastový pohár, potravinárske farbivo (alebo atrament)  

morské prúdy pokus

Priebeh experimentu

  • Žiakov rozdeľte do štvorčlenných skupín. Do každej z nich rozdajte potrebné pomôcky na realizáciu experimentu. 
  • Požiadajte ich, aby do približne polovice nádoby napustili vlažnú vodu.
  • Nad jednu stranu nádoby s vodou žiaci umiestnia stolovú lampu so žiarovkou tak, aby po zapnutí osvetľovala hladinu približne jednej štvrtiny nádoby. Malo by ísť o lampu so žiarovkou, nie žiarivkou, ktorá vyžaruje oveľa menej tepla.
  • Na opačnú stranu nádoby žiaci opatrne ponoria sáčok s ľadom.  Náhľad toho, ako by to malo vyzerať je zobrazený na fotografii nižšie.
  • Žiakom vysvetlite, že lampa v experimente reprezentuje intenzívne slnečné žiarenie v rovníkových oblastiach a strana nádoby, na ktorú je namierená tvorí tropické oceány. Sáčok s ľadom ponorený na opačnej strane predstavuje chladné polárne oblasti. V tomto prípade rozhranie Atlantického a Severného ľadového oceánu. 
  • Chvíľu počkajte, kým sa ustáli hladina v nádobe a začne sa prejavovať ohrievanie vody pod lampou.
  • Vyzvite žiakov, aby v plastovom pohári zmiešali trochu vody s potravinárskym farbivom (atramentom) a takto zafarbenú vodu po kvapkách naliali na stranu nádoby pod lampou. 
čo poháňa morské prúdy
  • Vyzvite žiakov, aby pozorne sledovali, čo sa bude so zafarbenou vodou v nádobe diať. Kde bude smerovať? 
  • Ak máte k dispozícii tablety alebo majú žiaci pri sebe smartfóny, priebeh pokusu môžu skupiny zachytiť aj na video, ku ktorému sa dá neskôr vrátiť a ešte hlbšie ho rozanalyzovať. 

Zafarbená voda sa bude pohybovať od strany s lampou smerom k ľadu, pričom bude postupovať tesne pod hladinou.  Pri sáčku s ľadom poklesne, zmení smer a dnom nádoby sa bude vracať opäť k strane s lampou, až vznikne niečo ako cyklus. Zafarbená voda pláva najskôr po hladine preto, že má po ohriatí lampou nižšiu hustotu.

  • Úlohou žiakov je prísť s vlastnou hypotézou prečo sa voda v nádobe pohybuje pozorovaným spôsobom. Akú hypotézu je možné z pokusu dedukovať o vplyve teploty na hustotu vody, ak vieme, že hustejšia voda klesá ako ťažšia ku dnu?  
  • Platia rovnaké fyzikálne zákony nielen na vodu, ale aj na masu vzduchu?

Teplá voda má menšiu hustotu ako chladná voda, preto je ľahšia a vystupuje nad ňu. Akonáhle sa takáto voda ochladí (pri sáčku s ľadom, alebo v polárnych oblastiach), jej hustota stúpa, voda oťažieva a klesá ku dnu. Následne prúdi popod masu teplejšej redšej vody. Tento proces je možné pozorovať aj v prípade Golfského (Severoatlantického) prúdu, i keď v jeho prípade hrá ešte významnejšiu rolu prevažujúce západné prúdenie vetrov. 


Celý priebeh pokusu si môžete ešte pred jeho realizáciou samotnými žiakmi pozrieť na videu nižšie. Ak viete po anglicky, určite oceníte aj výborný komentár k pokusu od dievčaťa, ktorý ho pravdepodobne robila ako školský projekt. Video ma privádza aj k myšlienke zadať v prípade nedostatku času realizáciu pokusu vybraným žiakom ako projektové zadanie na doma. Žiaci nahrajú priebeh pokusu aj so svojim komentárom na video, ktoré budú v škole neskôr prezentovať. 

Trochu to osoľte

Ak by ste chceli využiť už prichystané pomôcky aj na ďalší krátky pokus, môžete sa spoločne so žiakmi pristaviť aj pri skúmaní vplyvu rozdielnej salinity (slanosti) na hustotu vody. Pred pokusom vymyte nádoby a naplnte ich do tretiny vlažnou vodou. Do každej skupiny žiakov rozdajte soľ a ďalšie dve farby potravinárskej alebo inej zdravotne bezpečnej farby. Na prípravu horúcej vody budete potrebovať v triede rýchlovarnú kanvicu.

Úvod
  • Žiaci ostávajú v už vytvorených skupinách. Oboznámte ich, že ako ďalší bod programu idete skúmať slanosť morskej vody. Všetci predsa vedia, že morská voda je slaná. Vedeli by však žiaci povedať, aká je priemerná slanosť vody vo svetovom oceáne? Zorganizujte tipovaciu súťaž. Ktorý žiak bude mať najpresnejší tip na množstvo gramov soli v litre priemernej morskej vody? Správna odpoveď je 35 gramov na 1 liter. Víťazovi súťaže dajte za odmenu ochutnať vodu s takýmto množstvom soli, ktorú si do plastovej nádoby prichystáte už pred vyučovacou hodinou 🙂 
  • Ak sme doteraz hovorili o priemernom objeme soli v moriach a oceánoch, znamená to, že nie všetky moria a oblasti svetového oceána sú rovnako slané. Ktoré oblasti sa podľa žiakov vyznačujú najvyššou a ktoré najmenej najnižšou salinitou? Čím je to spôsobené? Na sformulovanie hypotéz dajte žiakom v skupinách niekoľko minút. Následne ich nechajte odpovede prezentovať. Všetky hypotézy heslovite zapisujte na tabuľu.
  • Cez dataprojektor premietnite mapu znázorňujúcu priemernú salinitu hladiny morí a oceánov, ktorú nájdete na tomto odkaze. Vybranú skupinu nechajte opísať oblasti s najnižšou a ďalšiu skupinu oblasti s najvyššou salinitou. Vyzvite ich, aby sa salinitu v daných oblastiach pokúsili vysvetliť s využitím už predtým sformulovaných hypotéz.
Priebeh pokusu
  • Pristúpte k pokusu, pomocou ktorého žiaci spoznajú vplyv salinity na hustotu vody. Žiaci každej skupiny si na jednej strane podložia nádobu učebnicami alebo zošitmi tak, aby vznikol jemný sklon. Nádoba bola už predtým naplnená približne do jednej tretiny vlažnou vodou.
  • Ďalej postupujte podľa priebehu pokusu tak, ako je zachytený na videu nižšie. Najskôr žiaci do zvýšenej strany nádoby z pohára opatrne nalejú slanú zafarbenú vodu (roztok si vytvoria sami zo soli a vody). 
  • V ďalšom kroku do nádoby rovnako nalejú aj studenú vodu zafarbenú odlišnou farbou – najlepšie modrou.
  • V poslednom kroku nalejú do nádoby horúcu vodu.   
  • Počas pokusu majú žiaci za úlohu pozorovať, čo sa s nalievanými tekutinami v nádobe deje a na základe svojho pozorovania odhadnúť hustoty vody pri rôznych teplotách a salinite. Ktorá zo vzoriek vôd má najvyššiu hustotu, ktorá naopak najmenšiu? 
  • Odkiaľ sa berie salinita v polárnych oblastiach, ak tam dochádza kvôli nízkym teplotám len k minimálnemu výparu? Pri zamŕzaní hladiny morí v polárnych oblastiach sa ľad tvorí len z vody, kryštáliky soli sú tak v procese zamŕzania odpudzované a klesajú pod ľad.
Podporte nás

Podporte nás

V čase zatvorených škôl chceme pomôcť učiteľom, žiakom aj rodičom a preto je plný obsah Lepšej geografie pre všetkých zdarma. Znamená to pre nás výpadok príjmov, ktorý nás existenčne ohrozuje. Na tvorbe nových materiálov pre vás pracujeme denne. Ak sa vám zdá naša činnosť prospešná, prosíme, podporte nás ľubovoľným finančným príspevkom. Aj malá pomoc môže byť veľkou. Ďakujeme!

Chcem podporiť