Fundacja Marka Kamińskiego
ZAPRASZAMY NA NIESAMOWITĄ PRZYGODĘ Z GÓRĄ LODOWĄ O IMIENIU
Na dalekiej północy, gdzie zimno i jasno, żyje młoda góra lodowa o imieniu "Lulie", niecierpliwie czekając na oderwanie od grenlandzkiego paku lodowego ...... tak zaczyna się niesamowita opowieść napisana ...

PIERWSZA WYSTAWA FOTOGRAFII Z WYPRAWY
Moi Drodzy! Od września do listopada planujemy zaprezentować światu po raz pierwszy fotografie z historycznej wyprawy RAZEM NA BIEGUN. Więcej informacji ...

NA BIEGUN Z FUNDACJĄ MARKA KAMIŃSKIEGO
Wszystkich, ale to naprawdę wszystkich, bez wyjątku zapraszamy do akcji edukacyjnej "Razem na biegun". Zrobimy wszystko co w naszej mocy, aby każdy z Was rozpoczął drogę ku własnym "biegunom".Chcemy z tym przesła...

Biegun zdobyty!
Wyprawa "Razem na biegun" zakończyła się sukcesem. 24 kwietnia o godzinie 16.16 jej uczestnicy, Marek Kamiński, Jaś Mela, Wojtek Moskal i Wojtek Ostrowski, szczęśliwie dotarli na Biegun Północny. Jeszcze w piątek rano Ma...


Jasiek i Marek mają jeszcze trzy dni na dotarcie do bieguna północnego. Na niedzielę zaplanowany jest lot helikopterem na dryfującą stację polarną Borneo. Uczestnikom wyprawy do celu pozostało jeszcze 19 km. Wczoraj...

Trzymamy kciuki
Trzymajcie mocno kciuki za naszych polarników. Do celu zostało im jeszcze 22 km. Zdobycie bieguna planują na 24 kwietnia. Nie są pewni czy uda im się dojść do tego czasu. Warunki są bardzo ciężkie. Na swojej drodze napo...

Spotkanie na lodzie
Z ostatniej relacji polarników wynika, że pogoda na biegunie pogarsza się. Jest słaba widoczność, chmurzy się i wieje silny wiatr. Temperatura waha się w okolicach – 25 stopni Celsjusza. Dziś w nocy naszych polarni...

19 kwietnia 2004
Nasi podróżnicy są już na półmetku. Codziennie pokonują od 5 do 10 km. Nam taki dystans nie wydaje się długi, ale Jasiek, Marek i Wojtkowie, podczas marszu muszą bardzo uważać. Na swojej drodze spotykają liczne utrudnien...

15 kwietnia, godz. 21:55 - Jasiek Mela
Wstaliśmy dziś przed godz. 10 rano. Najpierw mieliśmy łączenie z Polską, a potem mieliśmy czas dla siebie: zjedliśmy śniadanie, złożyliśmy namioty, pożegnaliśmy się ze znajomymi i wyruszyliśmy w drogę. Przeszliśmy prawie...

Wczoraj o godz. 21.45 Marek Kamiński podczas rozmowy przez telefon satelitarny powiedział nam...
O godzinie 16.30 dotarliśmy po krótkim locie samolotem na dryfującą stację Borneo, skąd jutro rozpoczniemy nasz marsz w kierunku Bieguna Północnego. Nasz punkt startowy znajduje się dokładnie na pozycji 89 stopień 22 mi...

      
Janek przygotowywał się do wyprawy pod opieką zespołu konsultantów...
Biegun to nie tylko zimno ale I także piekne widoki...

Ściągnij super plakat Szkoły pod biegunem!!

pobierz(1.42MB)


 
dostępne lekcje: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11     

Nadzór merytoryczny, metodyczny i językowy nad lekcjami pełni portal edukacyjny

Autor lekcji: Ewa Wilińska, nauczycielka z Gimnazjum, 25 w Gdańsku
Autor zdjęć: Ewa Wilińska





DLACZEGO NA BIEGUNIE JEST TAK ZIMNO?

Ziemia krążąc wokół Słońca jest nieco pochylona.


W położeniu 4. Arktyka znajduje się całkowicie w zasięgu promieni słonecznych, nic więc dziwnego, że przez trzy miesiące panuje tam nieustające lato, a Słońce świeci bez przerwy! Pół roku później (położenie 2.) w tym samym miejscu trwa zima, a Słońce nie zagląda tu przez trzy miesiące. Średnio do każdego miejsca na Ziemi rocznie dociera tyle samo promieni słonecznych - również do biegunów - północnego i południowego. Co zatem sprawia, że właśnie na biegunach jest tak zimno? Wróćmy do nachylenia Ziemi w ruchu dookoła Słońca.



Rys. 2


Jak widać z rys. 2 na 1 km2 na biegunie przypada o wiele mniej energii niż na równiku. Podsumowując: nachylenie kuli ziemskiej sprawia, że promienie słoneczne muszą przebyć przez atmosferę dłuższą drogę na biegun niż na równik. Ponadto do 90% energii, która w końcu dociera na Ziemię w okolicach biegunów, zostaje odbitej przez śnieg i lód, które działają jak lustro. Poza tym ilość energii, która pozostanie, stapia i odparowuje górne warstwy lodu. Jak łatwo się domyślić, jest to zbyt mało energii, by stopić potężne lodowce.


Dlaczego Titanic zatonął?

W swej podróży Titanic natrafił na niepozornie wyglądającą górę lodową. Okazało się jednak, że niemal cała masa potężnej góry lodowej znajdowała się tuż pod powierzchnią wody - ukryta przed wzrokiem marynarzy.

Jak to możliwe, by olbrzymia, a co za tym idzie, ciężka bryła lodu pływała w wodzie i nie tonęła? Cała tajemnica kryje się w gęstości. Jedną z cech ciekłej wody jest to, że ma większą gęstość niż lód - substancja gęstsza zawsze opadnie na dno, wypychając ku górze substancję o mniejszej gęstości.

Zatem lód zawsze będzie się gromadził na powierzchni wody. Góra lodowa, z którą zderzył się Titanic, była tak ciężka, że jej większa część znajdowała się pod wodą, jednak unosiła się ona swobodnie, a zatonięcie nie groziło jej ani przez chwilę.

Zjawisko zamarzania wody od góry jest ewenementem. Jeżeli włożymy do zamrażalnika naczynie z wodą oraz drugie, np. z ciekłym tłuszczem, to łatwo zaobserwujemy, że ciekły tłuszcz zacznie krzepnąć od dołu - gęstość zamarzających cząsteczek rośnie, zamarznięta substancja opada na dno naczynia. Zamarznięta woda gromadzi się na powierzchni.

Dodatkową przyczyną unoszenia się lodowców na wodzie jest zasolenie - woda jest słona, lodowce zaś powstały głównie z opadów atmosferycznych, zatem z wody bez dodatku soli. Dodatek soli w wodzie zwiększa jej gęstość i ułatwia górom lodowym swobodne pływanie bez tonięcia.

Fakt, że gęstość wody maleje podczas zamarzania pociąga za sobą kolejne interesujące zjawisko - wzrost objętości.

Czy już wiesz, dlaczego woda zamarzająca w szklanych butelkach może powodować ich pękanie?


Z kompasem na północ, czyli dokąd?

Dzięki kompasowi zawsze możemy powiedzieć, gdzie jest północ. No właśnie - ale jaka północ? Igła kompasu nie wskazuje nam serca Arktyki, czyli geograficznego bieguna północnego. Ziemia jest magnesem, na który reaguje igła kompasu. Zaś północny biegun magnetyczny (wskazany przez igłę) i północny biegun geograficzny to dwa różne miejsca!

Źródłem magnetycznych właściwości Ziemi jest jej jądro a dokładniej ruch metali znajdujących się w nim, wywołany obrotowym ruchem Ziemi. Pole magnetyczne Ziemi ma ogromny wpływ na nią, jej mieszkańców oraz zjawiska na niej zachodzące. Magnetosfera, bo tak nazwano ziemskie pole magnetyczne, chroni Ziemię i jej mieszkańców przed szkodliwym wpływem promieniowania słonecznego.

Pierwsza ważna rzecz: bieguny magnetyczne Ziemi leżą odwrotnie niż geograficzne!

Na rysunku widać też kolejny, bardzo ważny dla nas fakt: osie biegunów geograficznych i magnetycznych nie pokrywają się - są od siebie oddalone o około 11°.
Każdy z nas widział przyciągające się lub odpychające magnesy. Przyciągają się dwa różne bieguny- północny z południowym, dwa te same zawsze się odpychają. Igła w kompasie to mały magnes - jak zachowa się w ziemskim polu magnetycznym?

Zatem północny biegun igły wskaże nam (niestety niezbyt dokładnie) geograficzną północ.

Pole magnetyczne nie jest na stałe "przytwierdzone" do Ziemi - jego bieguny stale przesuwają się zmieniając swoje położenia. Na szczęście dzieje się to bardzo powoli - w ciągu ostatnich trzech milionów lat bieguny zamieniły się miejscami około 10 razy. Tylko przez ostatnich 170 lat przesunęły się o ponad 1000 km!

Pole magnetyczne Ziemi kieruje ku biegunom promieniowanie ze Słońca. Naładowane elektrycznie cząsteczki (protony +, elektrony -) wpadają w atmosferę ziemską zderzając się głównie z cząsteczkami azotu i tlenu (stanowią one ok. 99% objętości powietrza). Efekty tego zjawiska widać na niebie - jest to zorza polarna?


Izolator ciepła - co na to niedźwiedź?

Zwierzęta żyjące na obszarach o niskich temperaturach zabezpieczają się przed utratą ciepła na wiele sposobów. Zgodnie z zasadą termodynamiki ciało o wyższej temperaturze przekazuje ciepło ciału o niższej temperaturze. Zatem ciało np. niedźwiedzia powinno oddawać ciepło na zewnątrz tak długo, aż jego temperatura zrówna się z temperaturą otoczenia. Oznaczałoby to śmierć ssaków oraz ptaków żyjących w mroźnych regionach Ziemi. Jak zwierzęta poradziły sobie z tym problemem? Otóż na wiele sposobów - na przykład wymieniając ciepło. Krew płynąca z wnętrza ciała do naczyń podskórnych (czyli najbardziej narażonych na niskie temperatury) oddawałaby w nich ciepło do otoczenia. Aby temu zapobiec, oddaje ciepło wcześniej, krwi powracającej z naczyń podskórnych. Ciepło to nie jest zatem oddawane na zewnątrz organizmu, ale powraca do jego wnętrza.

Izolatorem ciepła jest warstwa tłuszczu oraz gęste futro - słabo przewodzą ciepło, zatem ograniczają jego uchodzenie z ciała zwierzęcia.

Czy wiesz, dlaczego człowiek "kuli się" z zimna? Nie bez przyczyny. Gdy jest nam zimno, intuicyjnie próbujemy ograniczyć powierzchnię ciała, przez którą ucieka do otoczenia ciepło z naszego organizmu. Zatem im mniejsza powierzchnia, tym mniej energii ucieka. Najmodniejsza figura na biegunie - zaokrąglona ? To właśnie kula spośród brył o jednakowej objętości ma najmniejszą powierzchnię. Stąd też zwierzęta z mroźnych terenów maja zaokrągloną sylwetkę ciała, z małymi uszami i krótkimi łapami. Futro u ssaków oraz pióra u ptaków same w sobie są już izolatorami ciepła. Mało tego, zatrzymują one przy ciele warstwę powietrza. Powietrze to nagrzewa się - zatrzymuje ciepło uchodzące z ciała zwierzęcia. To właśnie ta warstwa ciepłego powietrza ma kluczowe znaczenie w ochronie zwierząt przed zgubną utratą ciepła.


Jak to jest, gdy robi się naprawdę COOL, czyli podróż w krainę zimna.

Wyobraźmy sobie, że robi się coraz zimniej. Czy potrafimy sobie wyobrazić, co będzie się wtedy działo z naszym otoczeniem, z przedmiotami i materiałami, które nas otaczają? Sprawdźmy to:

  • +20°C jest COOL :)

  • +15°C trzeba włożyć sweterek,

  • +10°C woda w szklance robi się coraz gęstsza (ma coraz większy ciężar właściwy),

  • +5°C ubierzmy się jeszcze cieplej :)

  • +4°C z wodą w szklance zaczyna się coś dziać - osiągnęła maksymalną gęstość i przy dalszym obniżaniu temperatury robi się coraz rzadsza. Jest to wyjątkowa właściwość wśród cieczy, inne ciecze gęstnieją coraz bardziej z dalszym spadkiem temperatury (np. olej).

  • 0°C woda zaczyna zamarzać - pojawia się lód. Ponieważ najzimniejsza woda jest rzadsza (czyli lżejsza) od trochę cieplejszej, wypływa na powierzchnię i tam zaczyna zamarzać tworząc powierzchnię lodu. Tylko woda zamarza od góry. Inne ciecze (np. olej) są najcięższe w najniższej temperaturze i dlatego zamarzają od dołu. Zjawisko to ma fenomenalne znaczenie dla przyrody (np. dzięki niemu nie zamarzają całkowicie jeziora - na dnie utrzymuje się warstwa nie zamarzniętej wody o temperaturze około 4oC).

  • -2°C Czy jest możliwe, że w tej temperaturze może jeszcze istnieć woda w stanie ciekłym? Okazuje się, że tak. Możemy do tego wodę zmusić - ponieważ lód ma większą objętość niż taka sama ilość wody - musi mieć "miejsce", żeby powstać. Jeżeli wytworzymy odpowiednio duże ciśnienie, lód nie "będzie miał siły", żeby zająć więcej miejsca i nie powstanie. Widzimy więc, że nie tylko temperatura, ale także ciśnienie decyduje o zmianie stanu skupienia. Jest także możliwe powstanie wody "przechłodzonej" pod normalnym ciśnieniem - woda taka gwałtownie krystalizuje (zamienia się w lód) np. pod wpływem wstrząsu.

  • -17,8°C początek (zero) skali temperatury pana Fahrenheita. Jest to temperatura zamarzania mieszaniny salmiaku z lodem. Woda zamarza w temperaturze +32°F, wrze w +212°F. Skala Fahrenheita jest obecnie używana w krajach anglosaskich.

  • -25°C Jeżeli musicie skorzystać z samochodu, możecie mieć poważne problemy, większość akumulatorów ma przy tej temperaturze zaledwie 60% pojemności i to przy założeniu, że były całkowicie naładowane. Dla akumulatorów częściowo rozładowanych pojemności będą proporcjonalnie mniejsze. Obniżenie temperatury powoduje również zastyganie oleju. W skrzyniach korbowej i biegów wzrastają opory, jakie musi pokonać rozrusznik, czyli rośnie prąd pobierany z akumulatora podczas rozruchu. To powoduje znaczny spadek napięcia akumulatora podczas pracy rozrusznika (ponieważ w niskiej temperaturze akumulator ma znaczną oporność wewnętrzną) i czasem napięcie to już nie wystarczy do wywołania iskry w świecy zapłonowej. Zbyt mała gęstość elektrolitu (która występuje, gdy akumulator jest rozładowany) i niska temperatura mogą spowodować zamarznięcie elektrolitu i rozsadzenie obudowy akumulatora. Elektrolit o gęstości 1,10 g/cm3 zamarza w temp. -9°C, Elektrolit o gęstości 1,15 g/cm3 zamarza w temp. -15°C. W tak niskiej temperaturze może także zamarzać nawet najlepszy płyn do spryskiwaczy szyb - warto to sprawdzić, aby zapobiec uszkodzeniu pompki spryskiwacza.

  • -35°C krystalizuje większość płynów chłodzących uszkadzając silniki samochodów

  • -41°C najniższa temperatura zanotowana w Polsce

  • -89°C najniższa temperatura zanotowana na Ziemi (stacja Wostok na Antarktydzie)

  • -120°C temperatura (w cieniu Ziemi) na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej

  • -181°C temperatura powstania efektu nadprzewodnictwa w wysoko temperaturowym stopie (YBCO). W metalach i ich stopach nadprzewodnictwo pojawia się w ekstremalnie niskich (< -234°C) temperaturach. Dzięki nowym materiałom efekt ten można uzyskać w wyższych temperaturach, co rozszerza znacznie możliwości zastosowań. Obecnie obejmują one przede wszystkim budowę bardzo silnych elektromagnesów. Dzięki temu, że nie obserwuje się w stanie nadprzewodnictwa praktycznie żadnego oporu elektrycznego, nie ma spadku napięcia, nie wydziela się więc także ciepło i można przez elektromagnes "przepuścić" prąd o natężeniu wielokrotnie wyższym niż przy braku nadprzewodnictwa. Dzięki temu pola magnetyczne wytwarzane przez nadprzewodzący elektromagnes są wielokrotnie większe. Ale uwaga! Istnieje granica - powyżej pewnego granicznego natężenia pola magnetycznego efekt nadprzewodnictwa znika. Zastosowania: kolej magnetyczna, magnetyczny rezonans jądrowy (medycyna), budowa akceleratorów cząstek (fizyka). Efekt Meissnera: lewitacja magnetyczna - ciekawy efekt wywołany oddziaływaniem magnesu z materiałem nadprzewodzącym. Powoduje on zawisanie magnesu na poduszce magnetycznej nad materiałem nadprzewodzącym. Poduszka magnetyczna tworzy się niejako sama - zbliżenie magnesu indukuje w nadprzewodniku (tak samo jak w zwykłym drucie) prąd elektryczny, który z kolei sam wytwarza pole magnetyczne przeciwdziałające (zgodnie z zasadą indukcji magnetycznej) zbliżaniu magnesu. Jednak w przypadku zwykłego drutu prąd z powodu oporu elektrycznego szybko zaniknie i nie będzie efektu lewitacji. W nadprzewodniku prąd płynie stale - wytwarzając stałe pole magnetyczne, na którym unosi się magnesik.

  • -183°C temperatura na sondzie kosmicznej w okolicy Saturna.

  • -229°C temperatura na sondzie kosmicznej w okolicy Plutona

  • -270,42°C (2,73 K) "Temperatura przestrzeni kosmicznej" (energia wielkiego wybuchu rozproszona we Wszechświecie w postaci mikrofalowego promieniowania reliktowego).

  • -270,97°C (2,18 K) Ciekły hel staje się nadciekły.

  • -273,15°C (0 K) Zero absolutne. Trzecia zasada termodynamiki mówi, że uzyskanie zera absolutnego jest doświadczalnie niemożliwe. W warunkach ziemskich udało się zbliżyć do tej temperatury (np. ciekły hel udało się schłodzić do 90 ?K).



    Zapraszamy także do rozwiązania zagadek związanych z tą lekcją




  • ©2004 Marek Kamiński Foundation