Geovidenskab A i praksis - i teorien

Geovidenskab A

i praksis - i teorienPhilip Kruse JakobsenSilkeborg Gymnasium

Nov. 2011

Hvordan kan

MeteorkratereSPØRGSMÅL: Hvordan ved vi hvor gamle meteorkratere er? Hvordan kan vi bestemme størrelsen af den ansvarlige meteor? Hvad er konsekvenserne af et meteornedslag?

Kernestof: Kinetisk energi og potentiel energi i tyngdefeltet nær Jorden. Planeten Jorden som en del af solsystemet samt grundtræk af den fysiske

beskrivelse af universet og dets udviklingshistorie. Absolut datering og relativt tidsbegreb, herunder stratigrafi.

Kompetencer: Tilrettelægge, beskrive og udføre observationer og eksperimenter såvel i felten

som i laboratoriet Behandle empiriske data med henblik på at opstille og diskutere matematiske

sammenhænge mellem variable Analysere og fortolke strukturer og udviklingsprocesser i naturen og menneskets

omgivelser

Fra Ingeniøren, 12 marts 2010

Meteorkrater”Virkeligheden”

Observation og klassifikation. Indentifikation af rumlige mønstre.

ModelverdenEksperimentel undersøgelse af sammenhænge og opstilling af matematiske modeller

PROBLEM”Virkeligheden”

Observation og klassifikation. Indentifikation af Rumlige mønstre.

ModelverdenEksperimentel undersøgelse af sammen-hænge og opstilling af matematiske modeller

Ser alle kratere ens ud?Hvilket krater er ældst?Hvordan ser man forskel på meteor- og vulkankratere?

MARS observation

Månen i Google Earth

På opdagelse i Google Earth

Modelverden - eksperiment

7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 120

0.20.40.60.8

11.21.4

f(x) = 2.38047713122012E-05 x^4.49361944773198R² = 0.99503352425789

Kinetisk energi

Kraterstørrelse i cm

Kine

tisk

ener

gi i

Joul

e

Hvordan skal vi fortolke den matematiske model?Hvilke gyldighedsområde har modellen?Sammenhæng mellem model og virkelighed?

Månens dannelse Blev Månen dannet samtidigt med

Jorden eller senere i et planetsammenstød?

Indsynkning af jernkerne. Densitesmålinger af bjergarter. Beregning af Månens metalkerne.

Senere…..et andet sted…

Information 3. maj 2011

Hvorfor svinder isen i det Arktiske område?Opstilling af tre videnskabelige hypoteser:

Hypotese A: Naturlig svingning.

Hypotese B: Det skyldes ændringer i luften/stråling.

Hypotese C: Det skyldes ændringer i havet.

Erkend problemet gennem autentiske data…

Her arbejdes med: Begrebet anomali. (hvordan bestemmes

referenceperioden) Identificere rumlige mønstre på kortet. Hvor er opvarmningen størst over land

eller vand? På hvilket tidspunkt på året er

anomalien størst? Hvordan er datadækningen?

Problem: Isen smelter i Arktis

”Virkeligheden”Observation og klassifikation. Indentifikation af rumlige mønstre.

ModelverdenEksperimentel undersøgelse af sammenhænge og opstilling af matematiske modeller

Problem: Isen smelter i Arktis

”Virkeligheden”Observation og klassifikation. Indentifikation af Rumlige mønstre.

ModelverdenEksperimentel undersøgelse af sammenhænge og opstilling af matematiske modeller

1. Hvordan kan man indsamle målinger om historisk klima?

Problemer med rumlig og tidslig opløsning. Øvelse med temperaturdata.

Egne feltmålinger af mikroklima, IR og termometerundersøgelse i GEOTOP. (Hvorfor er temperaturen forskellig?)

Problemfelt: Varmeøer, konstruktion af kort ud fra begrænsede målinger. (måling af temperaturer i byerne)

Hvordan kan man indsamle målinger om fortidens klima?iskerneboringer. (isotoper)

2. Hvordan kan klimaet svinge på naturlig vis? Forcering (strålingsbalance, drivhuseffekt, inklination mv.) Feedbacks (vanddamp, Albedo mm.)

Spørgsmål knyttet til observationer af virkeligheden?

Spørgsmål knyttet til modelverdenen?

Havisudbredelse på nordlig havlkugle

1860 1910 1960 2010400,000600,000800,000

1,000,0001,200,0001,400,0001,600,0001,800,000

VinterForårSommerEfterår

Årstal

Hav

is i

km^

2

”Virkeligheden”

Iskernedata”Virkeligheden”

Kortlægning af afsmeltningen fra Satellit

”Virkeligheden”

Is-Albedo modellen

”Modelverdenen”

Albedo-overfladetemperatur

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%13

13.5

14

14.5

15

15.5

16

RadiatorMurstensvægTræbænkBlad på hækVandGasflaskeSort, mat metaldimsHvid bilSort bil

”Modelverdenen”

Opgaver i forbindelse med den skriftlige eksamen

Argumenter ved brug af Figur 1 og 3 for at området omkring Sumatra er en del af en subduktionszone

Figur 3: Topografi for området samt vulkanerFigur 1. De pladetektoniske forhold i det nordøstlige indiske Ocean.

Bestem ud fra figur 2, hvor lang tid der går fra P-bølgerne når Sydafrika til S-bølgerne når Sydafrika. Antag, at P- og S-bølgerne bevæger sig langs en ret linje mellem epicenteret og Sydafrika, og beregn vha. denne tidsforskel, hvor langt der er fra Sydafrika til jordskælvets epicenter.

Figur 2.Seismogrammer, der viser Sumatrajord-skælvet d. 26. december 2004 i et tidsudsnit på to timer. Et jordskælv udløser en række forskellige bølgetyper. Den hurtigste bølge kaldes P-bølgen, og den antages her at bevæge sig med en fart på 9,0 km/s. Den næsthurtigste bølge kaldes S-bølgen, og den antages her at bevæge sig med en fart på 6,5 km/s.På figuren er det ved seismogrammet fra Sydafrika markeret, hvilke rystelser der svarer til ankomsten af henholdsvis P- og S-bølger.

Meget tyder på at Danmark for 9000 år siden blev ramt af en tsunami som følge af et gigantisk jordskred i Norge. På figur 4 ses et profil som er dateret til netop denne begivenhed. Diskuter om man på figur 4 kan se spor efter en katastrofisk flodbølge som en tsunami.

Brevkassespørgsmål: Kære Prof. Bjergkasse. Min far påstår at energien der slog de mange mennesker ihjel ved tsunamikatastrofen i 2004, kom fra radioaktive henfald i Jordens indre. Kan det virkelig passe?Venlig hilsen, Vibe (17 år)

OPGAVE: Skriv et passende svar til gymnasieeleven Vibe.