I dette forsøg med Grønlandspumpen undersøger I, hvorfor vand med forskellige temperaturer og saltindhold bevæger sig forskelligt. Først isolerer I de to påvirkninger, og derefter bygger I en cirkulationsmodel. Målet er både at forklare bevægelsen og vurdere, hvad modellen kan vise om havet.
Se først min video om Grønlandspumpen og havcirkulationen. Densitet betyder masse pr. rumfang. Havvand får normalt større densitet ved afkøling og ved stigende saltindhold, hvis de øvrige forhold holdes ens. Det er forskellen i densitet mellem vandmasserne, der er central.
Variabelkontrol: Undersøg én forskel ad gangen
I temperaturforsøget skal begge vandmasser have samme saltindhold, men forskellig temperatur. I saltforsøget skal de have samme temperatur, men forskelligt saltindhold. Brug omtrent samme vanddybde, vandmængde og lille farvemængde på de to sider. Notér temperaturerne og den måde, saltblandingerne er fremstillet på.
Fjern skillevæggen roligt, så håndbevægelsen ikke skaber de strømme, I bagefter vil forklare med densitet. Et kontrolforsøg med samme temperatur og saltindhold på begge sider kan vise, hvor meget opstillingen selv påvirker bevægelsen. Det forbinder undersøgelsen med variabelkontrol og kontrolforsøg.
Øvelse – Grønlandspumpen i et plexiglaskar
I denne øvelse skal I undersøge, hvordan temperatur og saltindhold påvirker vandets densitet.
Først skal I gennemføre to separate forsøg med skillevæggen nede i plexiglaskarret. Det ene forsøg skal vise temperaturens betydning for densiteten, og det andet skal vise saltindholdets betydning.
Til sidst skal I bruge jeres erfaringer til selv at forsøge at skabe en model af Grønlandspumpen.
Materialer
- Plexiglaskar med skillevæg. Eksempel på et egnet undervisningskar: plexiglaskar med skillevæg
- Vand
- Varmt og koldt vand
- Isterninger
- Salt
- Akvarievarmelegeme
- Rød og blå frugtfarve
- Engangspipetter
- Bægre eller kander til at blande vandet i
- Mobiltelefon til fotodokumentation
1. Undersøg densitetsforskelle
I skal gennemføre to forsøg:
- Varmt vand og koldt vand
- Ferskvand og saltvand
Inden I går i gang
Forudsig, hvad der vil ske, når skillevæggen fjernes:
Hvordan tror I, de to vandmasser vil bevæge sig, når skillevæggen fjernes – og hvorfor?
Sådan gør I
- Sæt skillevæggen ned, så de to vandmasser holdes adskilt.
- Farv de to vandmasser med hver sin farve ved hjælp af rød og blå frugtfarve.
- Farv vandet, inden I hælder det i plexiglaskarret. Brug kun lidt frugtfarve – for meget farve gør det svært at se, hvad der sker.
- Hæld vandet ned i de to rum samtidig. Hvis der hældes vand i den ene side først, kan det løbe uden om skillevæggen.
- Tag et billede, mens skillevæggen stadig er nede.
- Fjern skillevæggen, og observer, hvad der sker.
- Tag billeder af vandets bevægelse.
Forklar bagefter jeres observationer ved hjælp af begrebet densitet.
2. Byg jeres egen Grønlandspumpe
Nu skal skillevæggen fjernes helt.
Jeres opgave er at få vandet i karet til at cirkulere på en måde, der minder om havets cirkulation mellem varme områder nær ækvator og kolde områder omkring Grønland.
I må bruge
- Isterninger
- Varmt og koldt vand
- Akvarievarmelegeme
- Salt
- Rød og blå frugtfarve
- Engangspipetter til frugtfarve
Planlæg selv forsøget
Overvej blandt andet:
- Hvor skal det varme område være?
- Hvor skal det kolde område være?
- Skal noget af vandet være mere salt end andet?
- Hvor og hvornår vil det være smartest at tilsætte frugtfarve?
Frugtfarven behøver ikke nødvendigvis tilsættes fra starten. Den kan også bruges undervejs til at undersøge, hvordan vandet bevæger sig.
Dokumentér jeres model
Når I mener, at jeres model fungerer:
- Fotodokumentér forsøget.
- Vælg et godt billede af forsøgsopstillingen.
- Tegn pile på billedet, som viser, hvordan vandet bevæger sig rundt i karet.
Forklar til sidst:
Hvorfor bevæger vandet sig rundt i jeres model, og hvordan minder bevægelsen om Grønlandspumpen?
3. Hvor god er jeres model?
En model er aldrig helt det samme som virkeligheden.
Overvej derfor, hvad isterningerne faktisk gør i jeres forsøg:
- Fryser vand til is i jeres forsøg – eller smelter isen?
- Hvad tilfører den smeltende is til vandet?
- Hvordan påvirker smeltet is vandets saltindhold og densitet?
- Hvad sker der derimod med saltindholdet i havvandet, når havvand fryser til havis om vinteren?
- Hvad betyder denne forskel for, hvor godt jeres forsøg efterligner de processer, der foregår omkring Grønland?
Tænk til sidst over, hvad der sker, når havis og indlandsis smelter og tilfører ferskvand til havet.
Efterbehandling: Fra kar til hav
Beskriv først, hvilken farve der bevæger sig nederst og øverst, og knyt observationen til den relevante densitetsforskel. I ferskvand er sammenhængen med temperatur ikke helt enkel omkring frysepunktet: Rent vand har størst densitet omkring 4 °C. Det skal overvejes, hvis forsøget bruger meget koldt ferskvand.
Smeltende ferskvandsis køler vandet, men tilfører samtidig ferskvand. Afkøling og fortynding kan påvirke densiteten i modsatte retninger. Frysning af havis udelukker derimod det meste salt fra isen, så det tilbageværende vand bliver mere salt. Isterninger i karret modellerer derfor ikke automatisk vinterens saltudskillelse.
Et kar viser udvalgte fysiske principper, men mangler blandt andet havbassiners form, Jordens rotation, vind og den virkelige blanding over store afstande. Brug modellers muligheder og begrænsninger i konklusionen og Grønlandspumpen og klimaet til perspektivering. Forsøget kan ikke forudsige et tidspunkt for ændringer i AMOC.
