earth – a somewhat bigger laboratory for school physics grzegorz karwasz andrzej karbowski...
TRANSCRIPT
![Page 1: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/1.jpg)
Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics
Grzegorz Karwasz
Andrzej Karbowski
Krzysztof Służewski
http://dydaktyka.fizyka.umk.pl
Zakład Dydaktyki Fizyki, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu
![Page 2: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/2.jpg)
Rationale (I): Polish National Curriculum Base (2007)
![Page 3: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/3.jpg)
Rationale (II): XXI Century Science
![Page 4: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/4.jpg)
XXI Century Science
![Page 5: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/5.jpg)
XIV: Structure and evolution of Earth
• Litosphere
• Hydroshere
• Atmosphere
• (Crysphere)
• Biosphere
XV: Structure and evolution of Solar System
![Page 6: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/6.jpg)
Didactical/ heurestic goal
• Bring together Physics & Geography• Illustrate, possibly experimentally, phenomena• Choose the minimum knowledge requirements• Make the whole package attractive
Didactical theory context: -neo-realism (show as much as you can,
and even more), -hyper- constructivism (make student construct his/ her knowledge from apparently nothing, i.e. pre-existing knowledge in his/her mind)
G. Karwasz, Problemy Wczesnego Nauczania, 2013G. Karwasz, GIREP Conference 2012
![Page 7: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/7.jpg)
Case examples:
- radioactivity → the age of Earth
- two-body mechanics → Earth and Moon
- gravity and rotation → shape of Earth
- convection and radioactivity → shield tectonics
- electromagnetic induction → magnetic field
- Coriolis force → general dynamics of atmosphere
- Coriolis force → dynamics of oceanic currents
- latent heat & convection → tropical storms
![Page 8: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/8.jpg)
Three heurestic functions of an interactive/multimedia object
- Child: that’s so funny!
- Pupil: that’s so easy!
- Scientist: that’s so complex!
G. Karwasz, J. Kruk, Idee i realizacje dydaktyki interaktywnej, Wyd. Nauk. UMK, 2012
![Page 9: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/9.jpg)
Radioactive series
rad - 1600 lat, gaz radon - 3,8 dnia, polon - 3 minuty, ołów - 27 minut (ten rozpada się przez proces β); bizmut - 20 minut; w kolejnym rozpadzie β powstaje ponownie polon, ale inny izotop, żyjący zaledwie 0,16 milisekundy, itd.
In other words:- a starting point 238U- some „bottle necks”- an ending point 206Pb
![Page 10: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/10.jpg)
What is the age of Earth/Solar system?
![Page 11: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/11.jpg)
What is the age of Earth?
Science 321, 1828 (2008); Jonathan O'Neil, et al. Neodymium-142 Evidence for Hadean Mafic CrustScience 309, 576 (2005); M. Boyet, et al. Silicate Earth 142Nd Evidence for Early (>4.53 Ga) Global Differentiation of the Silicate Earth
![Page 12: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/12.jpg)
What is the age of Universe?
Planck mission (March 2013): 13.67 bilion yrs
![Page 13: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/13.jpg)
Moon – a companion from (almost) ever
http://en.wikipedia.org/wiki/Lunar_eclipse
4.567 bln yrs + ~100 mln yrs ago
![Page 14: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/14.jpg)
„Satelite” = body guard
G. Karwasz, M. Więcek, Toruński po-ręcznik. Fizyka współczesna, ZDF UMK 2012
![Page 15: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/15.jpg)
„Satelite” = orbit stabilizer
→ destabilisation of Earth’s axis in 100 mln yrs
Physics and Toys
![Page 16: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/16.jpg)
„Jakiego kształtu jest kula ziemska?”What is the shape of Earth’s ball?Answer: „Geoide” = Earth-like shape
= tautologyFoto: ESA
https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/content/-/article/goce
![Page 17: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/17.jpg)
Copernicus: Why water does not flow down from Earth’s ball?
remained: „what is the shape of Earth?”
Newton: Because of gravity
Także i wody morskie układają się do postaci kulistej [...]
jako ląd i woda wspierają się na jednym środku ciężkości Ziemi, który jest zarazem środkiem jej objętości.
![Page 18: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/18.jpg)
Newton: Elipsoid
because of the centrifugal force
![Page 19: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/19.jpg)
Centrifugal force from textbooks
waves of kilometric heights would flush downthe globe!
![Page 20: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/20.jpg)
Elipsoid is perpendicular to the effective gravity force
„flatness” 1/297
![Page 21: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/21.jpg)
Parabole is perpendicular to the effective gravity force
![Page 22: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/22.jpg)
Springs in mountains flow perpendicularly to iso-height lines
In physics we call these lines - equi-potential lines:the gravity force is perpendicular to potential lines
![Page 23: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/23.jpg)
Ellipsoid vs. geoid
i.e. geometry vs. physics
Geoid – constant (gravitational + centrifugal) potential surface
![Page 24: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/24.jpg)
GOCE: equipotential lines
https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/content/-/article/goce
![Page 25: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/25.jpg)
Earth’s shape: equipotential surface
± 100 mhttps://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/content/-/article/goce
![Page 26: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/26.jpg)
Earth’s shape: equipotential surface
Geoid is lower than elipsoid in the Himalaya mountains!
Potential formula: V=GM/r2
Lower mass → lower r
Himalaya are ligth (calcite) rocks
![Page 27: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/27.jpg)
What is the shape of Earth?
The one, shown by the lever (libella)
and this is perpendicular to the verticalPoziomica, pion
![Page 28: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/28.jpg)
Earth’s shape: horizontal water
because water level is always horizontal, like Copernicus said
![Page 29: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/29.jpg)
What is the Earth’s internal structure?
S-wave in iron: 3,24 km/s
P-wave in iron: 5,95 km/s
Sprężyny, stukot
![Page 30: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/30.jpg)
What is the Earth’s structure?
![Page 31: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/31.jpg)
What is the Earth’s structure?
G. Karwasz, J. Chojnacka, Geografia w Szkole, 2012
crust ↔ litospheremantello ↔ astenosphere
![Page 32: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/32.jpg)
How old is Europe?
M. Grad, T. Tirra, and ESC Working Group, The Moho depth map of the European Plate, Geophys. J. Int. 176 (2009), str. 279.
![Page 33: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/33.jpg)
What is the Earth’s crust?
Lampa Lava
![Page 34: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/34.jpg)
Why this vertical movement?
Physics World, March 2013
Heat flux:
- 238U: 8 TW (1015 W)- 232Th: 8 TW- 40K: 4 TW- cooling: 20 TW
- (electricity production: 10 TW)
![Page 35: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/35.jpg)
Quarz, olivine etc.
http://webmineral.com/data/Forsterite.shtml#.U6dDmHZcuRM
Mg2SiO4
![Page 36: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/36.jpg)
so, the vertical structure is getting complex
![Page 37: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/37.jpg)
so, the vertical structure is getting quite complex...
Nature09401-f1.2.jpg
![Page 38: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/38.jpg)
Geo-fizyka dla nie-fizyków
Justyna ChojnackaZakład Dydaktyki Fizyki
Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej
300 mln yrs ago
„Pangea”
![Page 39: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/39.jpg)
and the surface structure?
some 500 mln yrs ago
![Page 40: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/40.jpg)
Moving continents
+ 50 mln yrs (?)
wosk
![Page 41: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/41.jpg)
Colliding continents (I)
John Nábelek, et al. Science 325, 1371 (2009); Foto: J. Karwowski, M. Karwasz, M. Visintainer
![Page 42: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/42.jpg)
Colliding continents (IIa)
Westward: JapanSubduction angle: 45º
Dwie kartki papieru
![Page 43: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/43.jpg)
Colliding continents (IIb)
Eastward: AndesSubduction angle: 15-25º
![Page 44: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/44.jpg)
Colliding continents (III)Subduction of oceanic plates
Ryc. K. Konieczna
Physics World, no 3. (2012)
![Page 45: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/45.jpg)
IV Continents drifting away
Foto M. Karwasz
![Page 46: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/46.jpg)
IVa Continents drifting away
Foto M. Karwasz
![Page 47: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/47.jpg)
Earth’s magnetic field
Dynamo model
![Page 48: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/48.jpg)
Magnetic nigthingales
![Page 49: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/49.jpg)
Auto-generated electric super-currents →auto-generated magnetic fields
389371aa.eps.2.gifIllustration of the dynamo mechanism that creates the Earth's magnetic field
![Page 50: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/50.jpg)
Glatzmaier and Roberts 1995
so, it is getting quite complex
![Page 51: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/51.jpg)
Atmosphere: Coriolis force
Ω
v
-2Ω×vΩ
![Page 52: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/52.jpg)
Atmosphere: Coriolis forceΩ
v
-2Ω×vΩ
![Page 53: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/53.jpg)
Atmosphere: Coriolis force
![Page 54: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/54.jpg)
Atmosphere: Tropics and trade winds
Why Tropics are high pressure regions?
It is dry (descending) air!
subtropical and polar jet streams
![Page 55: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/55.jpg)
Atmosphere: Columbus plan
Seasonal changes in Earth’s axis anglebetween September and March (1492/3)
http://earthguide.ucsd.edu/virtualmuseum/images/ColumbusRoute.html
![Page 56: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/56.jpg)
Atmosphere: simple mechanisms, complex pattern
![Page 57: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/57.jpg)
http://wps.prenhall.com/wps/media/objects/3312/3392285/blb1801.html
Atmosphere: vertical motion
http://www.hurricanescience.org/
Heat of condensation 540 cal/g →Heating high troposphere→ augmented air convection Warm ocean &Wind-induced evaporation
![Page 58: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/58.jpg)
Wind-driven oceanic circulation
Northern hemisphere: clockwise, like Gulf stream, California Southern hemisphere anti-clockwise: Chile (Humboldt), Kalahari)
antyzegar
![Page 59: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/59.jpg)
In-depth oceanic circulation
akwarium
Gulf Stream will stop if waters around Iceland warm up
![Page 60: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/60.jpg)
Time-dependent patterns: Fourier components
![Page 61: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/61.jpg)
Atmosphere (II): Fourier components
![Page 62: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/62.jpg)
Interdisciplinary search
• You will find the other rocks lie lower, but they are so close together that there is not more than a bowshot between them. [A large fig tree in full leaf grows upon it], and under it lies the sucking whirlpool of Charybdis. Three times in the dayThree times in the day does she vomit forth her waters, and three times she sucks them down againthree times she sucks them down again; see that you be not there when she is sucking, for if you are, Neptune himself could not save you; you must hug the Scylla side and drive ship by as fast as you can, for you
had better lose six men than your whole crew
Homer, Ulysses
![Page 63: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/63.jpg)
Homer: Scilla & Charybdis
![Page 64: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/64.jpg)
In-between Scilla and Charybdis
http://dydaktyka.fizyka.umk.pl/Publikacje_2014/GwSzk1_2014.pdf
![Page 65: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/65.jpg)
Messina Strait
http://it.wikipedia.org/wiki/Stretto_di_MessinaFontanna Herona, Fala w misce w przewężeniu
3 times a day!
![Page 66: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/66.jpg)
A bigger wave: tsunami
http://crisisreliefjapan.files.wordpress.com/2011/10/tsunami-wave.jpghttp://cksimpsonwx.blogspot.com/2013/03/throwback-tohoku-earthquake-and-tsunami.html
![Page 67: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/67.jpg)
Geophysics cardinal points
• Earth’s age: 4,567 mln yrs• Moon: 1/4 of Earth’s diameter• Shape: almost spherical 1/297 ± 100m• Tectonics: colliding every some 300 mln yrs• Cryosphere: bistable system, ~40k yrs• Atmosphere: Coriolis force + 7 days synoptic
Fourier component• Oceans: wind-driven (clock or anti-clock)• Significant human impact
![Page 68: Earth – a somewhat bigger laboratory for school Physics Grzegorz Karwasz Andrzej Karbowski Krzysztof Służewski Zakład Dydaktyki](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062712/56649c6e5503460f94920248/html5/thumbnails/68.jpg)
Conclusions: Need for interdisciplinary Science teaching
- Physics with Geography- Physics with Chemistry
- Geography with Literature-...
- Biology with Philosphy- ...
Thank you very much!