מפתח תשובות · יחידה 21

אטמוספירה ומזג אוויר.

שאלות התרגול של כל שיעור, התשובות הנכונות שלהן והטעויות שהן מזהות. תשובות שנקראות מהסצנה משתמשות באותה הגדרה שהלומדים רואים.

קטלוג הטעויות הנפוצות

מפתח תשובות 5

שיעור 1 מתוך 5 · כ־25 דקות

שכבות האטמוספירה

עולים באוויר מהקרקע עד 200 ק"מ: הוא מתקרר, מתחמם, מתקרר שוב ונעשה לוהט. נמדוד כמה מהר הוא מתקרר, נמצא איפה נמצא חצי מהאוויר, ונבין למה כל שכבה חמה או קרה.

לפתוח את השיעור

6 השלבים והתשובות שלהם

שלב 1 מתוך 6
לפתוח את השלב
לא קר יותר כל הדרך למעלה
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
ב־11 km הגשושית מראה −56.5 °C, ומתחת, בטרופוספירה, האוויר התקרר בהתמדה עם הגובה. הרימו את הגובה ל־30 km. מה תהיה הטמפרטורה שם?

התשובה הנכונה
- נכונה כמעט אותו דבר, ואפילו קצת חם יותר
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
גובה
11 km
קו רוחב
45 °
הצגת הטמפרטורה
אוויר
האפשרויות
- שגויה הרבה יותר קר, כ־−180 °C, כי האוויר ממשיך להתקרר באותו קצב
  טעות נפוצה: Thinks the air keeps getting colder with height all the way to space.
  משוב מהקטלוג
  האוויר מתקרר עם הגובה רק בטרופוספירה, עד כ־11 km. מעליה הטמפרטורה נעצרת ואז עולה שוב, כי האוזון בולע קרינה אולטרה־סגולה והופך אותה לחום. האוויר חם במקום שבו אור השמש נבלע: בקרקע, בשכבת האוזון ובגז הדליל שבראש האטמוספירה.
- נכונה כמעט אותו דבר, ואפילו קצת חם יותר
- שגויה חם, מעל 0 °C, כי האוויר קרוב יותר לשמש
  טעות נפוצה: Thinks air high up is warmer (or should be) because it is nearer the Sun.
  משוב מהקטלוג
  כמה קילומטרים הם כלום לעומת 150 מיליון הקילומטרים לשמש: אור השמש חזק כמעט באותה מידה בכל גובה. מה שקובע את הטמפרטורה הוא איפה האור נבלע. האוויר שקוף כמעט לאור הנראה, ולכן הטרופוספירה מחוממת מלמטה, מהקרקע. בסטרטוספירה האוזון בולע אולטרה־סגול, ולכן שם האוויר מתחמם עם הגובה.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
גובה
30 km
ואז הסצנה מראה: -46.64 °C · Air temperature at the probe/nodes/air/outputs/temperature
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
כ־−47 °C: מעל הטרופופאוזה ההתקררות נעצרת, ובסטרטוספירה האוויר מתחמם עם הגובה.

פתרון מלא
1. בטרופוספירה האוויר מתקרר כ־6.5 °C לכל קילומטר, ובקצב הזה ב־30 km הוא היה מגיע לכ־−180 °C.
2. אבל מעל הטרופופאוזה, ב־11 km, ההתקררות נעצרת: עד כ־20 km הטמפרטורה קבועה.
3. מעל 20 km היא עולה שוב, וב־30 km היא כ־−47 °C, קצת חם יותר מאשר ב־11 km.
זו הסטרטוספירה: שכבה שמתחממת עם הגובה, כי האוזון שבה בולע קרינה אולטרה־סגולה.
שלב 2 מתוך 6
לפתוח את השלב
כמה מהר האוויר מתקרר
תרגול · חשבו
השאלה
קו הרוחב נעול על 45°. קראו את הטמפרטורה בקרקע, בגובה 0 km, ואת הטמפרטורה ב־5 km. בכמה מעלות מתקרר האוויר בכל קילומטר של עלייה בטרופוספירה?

התשובה הנכונה
6.5 °C/km ± 3%
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
גובה
5 km
קו רוחב
45 °קבוע
הצגת הטמפרטורה
אוויר
מתקבלת בטווח
± 3%
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
How fast the air cools with height at the probe (negative where it warms)/nodes/air/outputs/lapseRate
כל יחידה של אותו גודל מתקבלת; התשובה מומרת לפני הבדיקה.
תשובות שגויות שהשאלה מזהה
- 9.8 °C/km ± 2%
  טעות נפוצה: Mixes up how fast a rising thermal cools with how fast the surrounding air cools with height.
  משוב מהקטלוג
  יש כאן שני קצבים שונים. בועת אוויר עולה, תרמיקה, מתקררת תמיד ב־9.8 °C/km, כי היא מתפשטת. האוויר שסביבה הוא פרופיל נתון, שבסצנה מתקרר ב־6.5 °C/km למעלה, וקרוב לקרקע תלוי בכמה הקרקע חיממה אותו. התרמיקה ממשיכה לעלות כל עוד היא חמה מסביבתה.
משוב לתשובה נכונה
6.5 °C לכל קילומטר: לכן פסגות הרים קרות, אף שהן קרובות יותר לשמש.

רמז
חלקו את ההפרש בטמפרטורה בהפרש בגובה.

פתרון מלא
1. בקרקע: 15 °C. ב־5 km: −17.5 °C.
2. ההפרש: $15 - (-17.5) = 32.5$ ⁠ מעלות.
3. לכל קילומטר: $\dfrac{32.5}{5} = 6.5$ ⁠, כלומר 6.5 °C/km.
זה הממוצע של האטמוספירה התקנית. בועת אוויר שעולה מתקררת מהר יותר, ב־9.8 °C/km, אבל זה קצב של הבועה, לא של האוויר שסביבה.
שלב 3 מתוך 6
לפתוח את השלב
איפה נמצא האוויר
תרגול · הגיעו למטרה
השאלה
הלחץ בכל גובה הוא משקל כל האוויר שמעליו, ולכן אפשר לקרוא ממנו כמה מהאטמוספירה נמצאת מתחת לגשושית. הרימו את הגובה עד שבדיוק חצי ממסת האטמוספירה תהיה מתחת לגשושית, ולחצו על בדיקה.

המטרה
- 0.5 ± 0.015
  בתחילת השלב: 1.11 × 10⁻¹⁶
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
גובה
0 km
קו רוחב
45 °קבוע
הצגת הטמפרטורה
אוויר
נקרא מהסצנה בנקודה
0..1 of the atmosphere’s mass below the probe/nodes/air/outputs/airBelow
הגדרה אחת שמגיעה למטרה
גובה
5.5 km
משוב לתשובה נכונה
כ־5.5 km: חצי מכל האוויר בעולם נמצא נמוך מפסגת האוורסט.

משוב לתשובה שגויה
עוד לא. אם יותר מחצי מהאוויר מתחת לגשושית, הורידו אותה; אם פחות, הרימו.

רמז
חצי מהמסה מתחת פירושו חצי מהלחץ שבקרקע: כ־507 hPa.

פתרון מלא
1. בקרקע הלחץ 101,325 Pa: משקל כל האוויר.
2. חצי מהאוויר מתחת לגשושית פירושו שמעליה נשאר חצי, כלומר לחץ של כ־50,700 Pa.
3. זה קורה בכ־5.5 km, פחות מגובה האוורסט.
האוויר לא מפוזר שווה עד גבול החלל ב־100 km: הוא נדחס למטה תחת משקל עצמו, והלחץ יורד בחצי בערך כל 5.5 km.
שלב 4 מתוך 6
לפתוח את השלב
גבוה מעל הטרופיים, נמוך ליד הקטבים
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
מעל האזור הטרופי מטוס הנוסעים, ב־10.5 km, טס עמוק בטרופוספירה. בחרו אזור הקוטב תחת קו רוחב. באיזו שכבה יטוס המטוס שם?

התשובה הנכונה
- נכונה בסטרטוספירה
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
גובה
10.5 kmקבוע
קו רוחב
5 °
הצגת הטמפרטורה
אוויר
האפשרויות
- נכונה בסטרטוספירה
- שגויה עדיין בטרופוספירה, כי הטרופופאוזה באותו גובה בכל מקום
  טעות נפוצה: Thinks the tropopause, the top of the troposphere, is at the same height everywhere.
  משוב מהקטלוג
  הטרופופאוזה גבוהה מעל האזור הטרופי, כ־16–17 km, ונמוכה ליד הקטבים, כ־8–9 km. מעל הקרקע החמה של הטרופיים האוויר עולה גבוה יותר וממשיך להתקרר עוד, ולכן הטרופוספירה שם עבה, והטרופופאוזה שלה היא הקרה ביותר, כ־−80 °C.
- שגויה במזוספירה
  משוב
  המזוספירה מתחילה רק בכ־50 km, בכל קו רוחב.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
קו רוחב
75 °
ואז הסצנה מראה: 8.5 km · Height of the tropopause/nodes/air/outputs/tropopause
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
בסטרטוספירה: ליד הקטבים הטרופופאוזה יורדת לכ־8.5 km.

פתרון מלא
1. מעל הטרופיים הטרופופאוזה בכ־16.5 km, ולכן 10.5 km הם עמוק בטרופוספירה.
2. ליד הקטבים הקרקע קרה, האוויר לא עולה גבוה, והטרופופאוזה יורדת לכ־8.5 km.
3. המטוס, ב־10.5 km, נמצא מעליה: בסטרטוספירה.
לכן טיסות ארוכות מעל הקטבים טסות לעתים קרובות באוויר השקט והיבש של הסטרטוספירה.
שלב 5 מתוך 6
לפתוח את השלב
שכבה שמתחממת
תרגול · בחרו
השאלה
הגובה 40 km, והצגת הטמפרטורה על טמפרטורה: רואים איפה נבלע אור השמש. מעל 20 km האוויר מתחמם עם הגובה, עד כ־0 °C ב־50 km. למה?

התשובה הנכונה
- נכונה אוזון בולע קרינה אולטרה־סגולה מהשמש, והאנרגיה שלה נשארת באוויר כחום
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
גובה
40 km
קו רוחב
45 °
הצגת הטמפרטורה
טמפרטורה
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה אוזון בולע קרינה אולטרה־סגולה מהשמש, והאנרגיה שלה נשארת באוויר כחום
- שגויה האוויר שם קרוב יותר לשמש
  טעות נפוצה: Thinks air high up is warmer (or should be) because it is nearer the Sun.
  משוב מהקטלוג
  כמה קילומטרים הם כלום לעומת 150 מיליון הקילומטרים לשמש: אור השמש חזק כמעט באותה מידה בכל גובה. מה שקובע את הטמפרטורה הוא איפה האור נבלע. האוויר שקוף כמעט לאור הנראה, ולכן הטרופוספירה מחוממת מלמטה, מהקרקע. בסטרטוספירה האוזון בולע אולטרה־סגול, ולכן שם האוויר מתחמם עם הגובה.
- שגויה אוויר חם מהקרקע עולה ומצטבר למעלה
  טעות נפוצה: Thinks warm air from the ground rises and collects at the top, so the upper air is warm.
  משוב מהקטלוג
  אוויר חם אכן עולה, אבל בזמן שהוא עולה הלחץ עליו יורד, הוא מתפשט ומתקרר. לכן הוא לא מגיע חם לגובה. החום של הסטרטוספירה לא בא מלמטה: הוא נוצר שם, כשהאוזון בולע קרינה אולטרה־סגולה מהשמש.
משוב לתשובה נכונה
האוזון: האוויר חם במקום שבו אור השמש נבלע.

פתרון מלא
1. אור השמש עובר את רוב האוויר בלי להיבלע. הוא נבלע בשלושה מקומות: בקרקע, בשכבת האוזון ובראש האטמוספירה.
2. בסטרטוספירה האוזון בולע את רוב הקרינה האולטרה־סגולה, וכל פוטון שנבלע מחמם את האוויר שסביבו.
3. החלק העליון של השכבה הכי חם: שם יש מעט אוויר לחמם, והקרינה נבלעת שם קודם.
מרחק של עוד 40 km מהשמש לא משנה כלום, ואוויר שעולה מהקרקע מתקרר בדרך, לא מתחמם.
שלב 6 מתוך 6
לפתוח את השלב
חם, אבל מרגיש קר
תרגול · בחרו
השאלה
בגובה 200 km, בתרמוספירה, הגשושית מראה כ־580 °C. מה הייתה מרגישה יד של אסטרונאוט שם, בצל?

התשובה הנכונה
- נכונה קור: יש שם כל כך מעט מולקולות שהן כמעט לא מוסרות חום, והיד מאבדת יותר בקרינה
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
גובה
200 km
קו רוחב
45 °
הצגת הטמפרטורה
טמפרטורה
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה קור: יש שם כל כך מעט מולקולות שהן כמעט לא מוסרות חום, והיד מאבדת יותר בקרינה
- שגויה כוויה: 580 °C זה חם יותר מתנור
  טעות נפוצה: Thinks air at hundreds of degrees would feel hot even when it is very thin.
  משוב מהקטלוג
  טמפרטורה מודדת כמה מהר נעות המולקולות, לא כמה חום הן יכולות למסור. בתרמוספירה המולקולות מהירות מאוד, אבל יש כל כך מעט מהן שמעט מאוד פוגעות ביד. היד מאבדת בקרינה הרבה יותר חום ממה שהיא מקבלת מהן, ולכן היא מתקררת.
- שגויה שום דבר, כי הטמפרטורה שם לא אמיתית
  משוב
  הטמפרטורה אמיתית: המולקולות באמת נעות מהר מאוד. רק שיש מעט מאוד מהן.
משוב לתשובה נכונה
קור: הטמפרטורה גבוהה, אבל אין כמעט חום למסור.

פתרון מלא
1. טמפרטורה מודדת את מהירות התנועה של המולקולות. בתרמוספירה הן בולעות את הקרינה העזה ביותר של השמש, ומעטות מהן חולקות אותה, ולכן הן מהירות מאוד.
2. אבל ב־200 km הלחץ קטן מבקרקע פי יותר ממיליארד, ומעט מאוד מולקולות פוגעות ביד.
3. היד קורנת חום לחלל מהר הרבה יותר ממה שהיא מקבלת מהן, ולכן היא מתקררת.
כמו ניצוצות מזיקוקים: הם חמים מאוד, אבל קטנים כל כך שהם לא שורפים את היד.

שיעור 2 מתוך 5 · כ־25 דקות

סופות ומזג אוויר

אחר צהריים אחד נגמר בכמה עננים לבנים, ואחר בסופת רעמים. נראה איך חום הקרקע, הלחות והרוח קובעים מה יצמח: תרמיקות, בסיס הענן, החום הכמוס שמזין את הסופה, וגזירת הרוח שקובעת כמה זמן היא תחיה.

לפתוח את השיעור

6 השלבים והתשובות שלהם

שלב 1 מתוך 6
לפתוח את השלב
תרמיקות
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
ביום קריר, 20 °C, התרמיקות נעצרות כמה מאות מטרים מעל הקרקע. העלו את טמפרטורת הקרקע ל־33 °C. מה יקרה לתרמיקות?

התשובה הנכונה
- נכונה הן יעלו הרבה יותר גבוה
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
טמפרטורת הקרקע
293.1 K
נקודת הטל
291.1 K
גזירת רוח
14 m/s
בניית הסופה
ענן מתנשא
האפשרויות
- נכונה הן יעלו הרבה יותר גבוה
- שגויה הן ייעצרו באותו גובה, כי האוויר שלמעלה לא השתנה
  משוב
  האוויר שלמעלה אותו אוויר, אבל הבועה שיוצאת מהקרקע חמה יותר, ולכן היא נשארת חמה מסביבתה לאורך דרך ארוכה יותר.
- שגויה הן ייעצרו נמוך יותר, כי אוויר חם מתקרר מהר יותר
  טעות נפוצה: Mixes up how fast a rising thermal cools with how fast the surrounding air cools with height.
  משוב מהקטלוג
  יש כאן שני קצבים שונים. בועת אוויר עולה, תרמיקה, מתקררת תמיד ב־9.8 °C/km, כי היא מתפשטת. האוויר שסביבה הוא פרופיל נתון, שבסצנה מתקרר ב־6.5 °C/km למעלה, וקרוב לקרקע תלוי בכמה הקרקע חיממה אותו. התרמיקה ממשיכה לעלות כל עוד היא חמה מסביבתה.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
טמפרטורת הקרקע
306.1 K
ואז הסצנה מראה: 13.25 km · Height where the rising air stops: the thermals or the cloud top/nodes/storm/outputs/top
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
הרבה יותר גבוה: ביום חם האוויר שליד הקרקע חם מסביבתו לאורך דרך ארוכה.

פתרון מלא
1. תרמיקה עולה כל עוד היא חמה מהאוויר שסביבה, ומתקררת ב־9.8 °C לכל קילומטר.
2. ביום קריר הקרקע לא חמה מהאוויר שמעליה, והבועה נעשית קרה כמו סביבתה כמעט מיד.
3. ביום חם הבועה יוצאת חמה בהרבה, ונשארת חמה מסביבתה עד גובה רב. כאן היא מגיעה לנקודת הטל שלה, ונוצר ענן שמטפס עד הטרופופאוזה.
המפל הזה בטמפרטורה, כמה מהר האוויר מתקרר עם הגובה, הוא המרכיב הראשון של סופה.
שלב 2 מתוך 6
לפתוח את השלב
המפל של האוויר מסביב
תרגול · חשבו
השאלה
יום חם, 33 °C בקרקע. התרמיקות ערבבו את האוויר הנמוך. התרשים שליד הסצנה מראה את הטמפרטורה של האוויר מסביב עם הגובה. בכמה מעלות לקילומטר מתקרר האוויר הזה ב־3 km התחתונים?

התשובה הנכונה
8.683 °C/km ± 5%
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
טמפרטורת הקרקע
306.1 Kקבוע
נקודת הטל
291.1 K
גזירת רוח
14 m/s
בניית הסופה
ענן מתנשא
מתקבלת בטווח
± 5%
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
The same lapse over the lowest 3 km, in kelvin per metre/nodes/storm/outputs/lapseRate
כל יחידה של אותו גודל מתקבלת; התשובה מומרת לפני הבדיקה.
תשובות שגויות שהשאלה מזהה
- 9.8 °C/km ± 2%
  טעות נפוצה: Mixes up how fast a rising thermal cools with how fast the surrounding air cools with height.
  משוב מהקטלוג
  יש כאן שני קצבים שונים. בועת אוויר עולה, תרמיקה, מתקררת תמיד ב־9.8 °C/km, כי היא מתפשטת. האוויר שסביבה הוא פרופיל נתון, שבסצנה מתקרר ב־6.5 °C/km למעלה, וקרוב לקרקע תלוי בכמה הקרקע חיממה אותו. התרמיקה ממשיכה לעלות כל עוד היא חמה מסביבתה.
- 6.5 °C/km ± 2%
  טעות נפוצה: Mixes up how fast a rising thermal cools with how fast the surrounding air cools with height.
  משוב מהקטלוג
  יש כאן שני קצבים שונים. בועת אוויר עולה, תרמיקה, מתקררת תמיד ב־9.8 °C/km, כי היא מתפשטת. האוויר שסביבה הוא פרופיל נתון, שבסצנה מתקרר ב־6.5 °C/km למעלה, וקרוב לקרקע תלוי בכמה הקרקע חיממה אותו. התרמיקה ממשיכה לעלות כל עוד היא חמה מסביבתה.
משוב לתשובה נכונה
כ־8.7 °C/km: הקרקע החמה הפכה את האוויר הנמוך לתלול, ותרמיקות עולות בו בקלות.

רמז
קראו בתרשים את הטמפרטורה בקרקע וב־3 km, וחלקו בשלושה.

פתרון מלא
1. בקרקע: 33 °C. ב־3 km האוויר כ־7 °C.
2. ההפרש: כ־ $26$ ⁠ מעלות על פני $3$ ⁠ קילומטרים.
3. לכל קילומטר: $\dfrac{26}{3} \approx 8.7$ ⁠, כלומר כ־8.7 °C/km.
זה בין 6.5 °C/km של האוויר העליון בסצנה לבין 9.8 °C/km של תרמיקה עולה. ככל שהמפל תלול יותר, האוויר עולה בקלות רבה יותר.
שלב 3 מתוך 6
לפתוח את השלב
בסיס הענן
תרגול · הגיעו למטרה
השאלה
הטמפרטורה של הקרקע נעולה על 31 °C. תרמיקה מתקרבת לנקודת הטל שלה בכ־8 °C לכל קילומטר, ולכן בסיס הענן נמצא כ־125 m מעל הקרקע לכל מעלה של הפרש בין הטמפרטורה לנקודת הטל. שנו את נקודת הטל כך שבסיס הענן יהיה בגובה 1 km, ולחצו על בדיקה.

המטרה
- 1 km ± 0.08 km
  בתחילת השלב: 1.723 km
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
טמפרטורת הקרקע
304.1 Kקבוע
נקודת הטל
291.1 K
גזירת רוח
14 m/s
בניית הסופה
קומולוס
נקרא מהסצנה בנקודה
Height where the thermals reach their dew point; NaN when they stop below it/nodes/storm/outputs/cloudBase
הגדרה אחת שמגיעה למטרה
נקודת הטל
296.6 K
גזירת רוח
0 m/s
משוב לתשובה נכונה
בסיס הענן ב־1 km: אוויר לח מתעבה נמוך.

משוב לתשובה שגויה
עוד לא. אם הבסיס גבוה מדי, העלו את נקודת הטל; אם נמוך מדי, הורידו אותה.

רמז
$\dfrac{1000}{125} = 8$ ⁠: נקודת טל נמוכה בכ־8 °C מהטמפרטורה.

פתרון מלא
1. בסיס הענן בערך $125\ \mathrm{m}$ ⁠ כפול ההפרש בין הטמפרטורה לנקודת הטל.
2. ל־1000 m צריך הפרש של $\dfrac{1000}{125} = 8$ ⁠ מעלות.
3. נקודת טל של כ־ $31 - 8 = 23\ ^\circ\mathrm{C}$ ⁠. בסצנה הבסיס מגיע ל־1 km בנקודת טל של כ־23–24 °C.
אוויר לח מגיע לנקודת הטל שלו נמוך, ולכן ביום מחניק העננים מתחילים קרוב לקרקע.
שלב 4 מתוך 6
לפתוח את השלב
בלי לחות
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
יום חם, 33 °C, ונקודת טל של 18 °C: סופת רעמים. הורידו את נקודת הטל ל־5 °C, בלי לשנות את החום. מה יקרה?

התשובה הנכונה
- נכונה השמיים יישארו בהירים, בלי ענן
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
טמפרטורת הקרקע
306.1 K
נקודת הטל
291.1 K
גזירת רוח
14 m/s
בניית הסופה
בשלות
האפשרויות
- נכונה השמיים יישארו בהירים, בלי ענן
- שגויה עדיין סופה, כי החום הוא מה שמניע אותה
  טעות נפוצה: Thinks a hot enough day is enough for a thunderstorm, whatever the moisture.
  משוב מהקטלוג
  חום לבד נותן תרמיקות, לא ענן. כדי שייווצר ענן התרמיקה צריכה להתקרר עד נקודת הטל שלה, ובאוויר יבש זה רחוק מאוד למעלה. ובלי התעבות אין גם את הדלק של הסופה: החום שמשתחרר כשאדי המים מתעבים. לכן מדבר חם יכול להישאר בהיר, ויום חם ולח בונה סופה.
- שגויה סופה גדולה יותר, כי אוויר יבש קל יותר
  משוב
  אוויר לח דווקא קל מעט מאוויר יבש. ובלי אדים אין התעבות, ובלי התעבות אין ענן.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
נקודת הטל
278.1 K
ואז הסצנה מראה: 3.07 km · Height where the rising air stops: the thermals or the cloud top/nodes/storm/outputs/top
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
בהיר: התרמיקות נעצרות לפני נקודת הטל שלהן.

פתרון מלא
1. עם נקודת טל של 5 °C ההפרש מ־33 °C הוא $28$ ⁠ מעלות, ולכן בסיס הענן היה צריך להיות בכ־ $28 \times 125 = 3500$ ⁠ מטר.
2. התרמיקות נעצרות בכ־3.1 km, לפני שהן מגיעות לשם.
3. בלי התעבות אין ענן, וגם אין את החום שמשתחרר מהתעבות ומזין את הסופה.
כך מדבר חם יכול להישאר בהיר ומעורבל, בלי טיפת גשם.
שלב 5 מתוך 6
לפתוח את השלב
הדלק
תרגול · בחרו
השאלה
העבירו את בניית הסופה מקומולוס לענן מתנשא. מעל בסיס הענן החרוזים הכתומים מתבהרים: האוויר העולה חם מסביבתו יותר ויותר. מה מחמם אותו?

התשובה הנכונה
- נכונה החום שמשתחרר כשאדי המים מתעבים לטיפות
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
טמפרטורת הקרקע
304.1 K
נקודת הטל
291.1 K
גזירת רוח
14 m/s
בניית הסופה
קומולוס
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה החום שמשתחרר כשאדי המים מתעבים לטיפות
- שגויה אור השמש שמחמם את הענן הלבן
  טעות נפוצה: Thinks sunlight warming the cloud is what keeps a storm cloud rising.
  משוב מהקטלוג
  אור השמש מחמם בעיקר את הקרקע, וזה מה שמתחיל את התרמיקות. בתוך הענן הדלק הוא החום הכמוס: אדי המים קיבלו כ־2.5 MJ לכל קילוגרם כשהתאדו, וכשהם מתעבים בענן החום הזה חוזר לאוויר. לכן אוויר עננים מתקרר לאט יותר כשהוא עולה, ונשאר חם מסביבתו עד הטרופופאוזה.
- שגויה חיכוך בין הטיפות לאוויר
  משוב
  החיכוך הזה זניח, ובכל מקרה הוא מאט את הזרם העולה, לא דוחף אותו.
משוב לתשובה נכונה
החום הכמוס: האנרגיה שהשמש השקיעה באידוי חוזרת בענן.

פתרון מלא
1. כדי לאדות קילוגרם מים צריך כ־2.5 MJ, שבאו מהשמש בים או בשדה רטוב.
2. כשהאדים מתעבים בענן, כל החום הזה חוזר לאוויר.
3. לכן אוויר עננים מתקרר רק ב־4–7 °C לקילומטר במקום 9.8, ונשאר חם מסביבתו עד הטרופופאוזה.
זה החום הכמוס, הדלק של סופת רעמים. חזאים מודדים אותו כ־CAPE.
שלב 6 מתוך 6
לפתוח את השלב
גזירת רוח
תרגול · בחרו
השאלה
בניית הסופה בשעה אחר כך. הזיזו את גזירת רוח בין 0 m/s, 14 m/s ו־25 m/s. איזו סופה עדיין פעילה אחרי שעה?

התשובה הנכונה
- נכונה זו עם הגזירה החזקה: הזרם העולה נוטה הרחק מהגשם שלו ומסתובב
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
טמפרטורת הקרקע
304.1 K
נקודת הטל
291.1 K
גזירת רוח
0 m/s
בניית הסופה
שעה אחר כך
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה זו עם הגזירה החזקה: הזרם העולה נוטה הרחק מהגשם שלו ומסתובב
- שגויה זו בלי גזירה, כי שום רוח לא מפרקת אותה
  טעות נפוצה: Thinks wind shear always weakens a thunderstorm by blowing it apart.
  משוב מהקטלוג
  בסופת רעמים מעל יבשה גזירת רוח דווקא מאריכה את חייה. בלי גזירה הגשם נופל בחזרה דרך הזרם העולה, והזרם היורד הקר חונק אותו בתוך פחות משעה. גזירה בינונית מזיזה את חזית המשבים כך שהיא מרימה תאים חדשים, וגזירה חזקה מטה את הזרם העולה הרחק מהגשם שלו ומסובבת אותו: סופר־תא שחי שעות.
- שגויה כולן אותו דבר, כי לכולן אותו חום ואותה לחות
  משוב
  לכולן אותו דלק, אבל הגזירה קובעת אם הגשם נופל לתוך הזרם העולה וחונק אותו.
משוב לתשובה נכונה
הגזירה החזקה: סופר־תא, שהגשם שלו לא חונק את הזרם העולה.

פתרון מלא
1. בלי גזירה הזרם העולה זקוף. הגשם נופל בחזרה דרכו, והזרם היורד הקר חונק אותו: תא בודד, שמתרוקן בתוך פחות משעה.
2. עם גזירה בינונית, 14 m/s, חזית המשבים מרימה אוויר חם בשוליה, ותא חדש צומח כשהישן מת.
3. עם גזירה חזקה, 25 m/s, הזרם העולה נוטה, הגשם שלו נופל לצדו, והוא מתחיל להסתובב: סופר־תא שחי שעות.
כך גזירת רוח, שנשמעת כמו משהו שמפרק סופות, היא דווקא מה שנותן להן לחיות.

שיעור 3 מתוך 5 · כ־25 דקות

אפקט קוריוליס

זורקים כדור בקו ישר על קרוסלה מסתובבת, והוא מחטיא. על כדור הארץ הקרקע מסתובבת סביב האנך שלה בקצב שתלוי בקו הרוחב, וזה מטה רוחות ומסובב סופות: ימינה בצפון, שמאלה בדרום, ובכלל לא בקו המשווה.

לפתוח את השיעור

8 השלבים והתשובות שלהם

שלב 1 מתוך 8
לפתוח את השלב
זריקה שמחטיאה
תרגול · בחרו
השאלה
מבט מהשמיים, כדור הארץ, לונדון. הכדור נזרק מאמצע הקרוסלה אל התופס שבשפה. מה הדרך שלו, כפי שרואים אותה מלמעלה?

התשובה הנכונה
- נכונה קו ישר: הקרקע, והתופס איתה, מסתובבים מתחתיו
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
קצב הסיבוב
1 סיבובים ביום
קו רוחב
51.5 ° צפון
נסיעה עם כדור הארץ
מבט מהשמיים
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה קו ישר: הקרקע, והתופס איתה, מסתובבים מתחתיו
- שגויה קשת ימינה, כי כוח קוריוליס דוחף אותו הצידה
  טעות נפוצה: Thinks a real sideways force pushes the moving ball or air off course.
  משוב מהקטלוג
  מהשמיים רואים שהכדור טס בקו ישר: שום דבר לא דוחף אותו הצידה. מה שזז הוא הקרקע, שמסתובבת מתחתיו. רק מי שמודד הכול ביחס לקרקע המסתובבת רואה מסלול מתעקם, ובחשבון שלו צריך להוסיף “כוח קוריוליס” כדי שהמשוואות ייצאו נכון. זה כוח מדומה: אין גוף שמפעיל אותו.
- שגויה קו ישר שמגיע בדיוק לידי התופס
  משוב
  הכדור טס ישר, אבל בזמן הטיסה התופס כבר הוסע הלאה עם הקרקע.
משוב לתשובה נכונה
קו ישר: מה שמתעקם הוא רק התיאור מהקרקע המסתובבת.

פתרון מלא
1. אחרי שהכדור עזב את היד, שום דבר לא דוחף אותו הצידה, ולכן מהשמיים רואים אותו טס בקו ישר.
2. בזמן הטיסה הקרוסלה, והתופס עליה, מסתובבים.
3. לכן הכדור נוחת במקום שבו התופס היה, מימין לו.
רק מי שמסתובב עם הקרקע רואה את הכדור מתעקם. זה אפקט קוריוליס: תוצאה של התיאור ממשטח מסתובב, לא כוח שמישהו מפעיל.
שלב 2 מתוך 8
לפתוח את השלב
ימינה בצפון, שמאלה בדרום
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
מבט הרוכבים: בלונדון הכדור מתעקם ונוחת מימין לתופס. בחרו קייפטאון, ב־34° דרום, תחת קו רוחב. לאן ינחת הכדור?

התשובה הנכונה
- נכונה משמאל לתופס
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
קצב הסיבוב
1 סיבובים ביום
קו רוחב
51.5 ° צפון
נסיעה עם כדור הארץ
מבט הרוכבים
האפשרויות
- נכונה משמאל לתופס
- שגויה מימין לתופס, כמו בלונדון
  משוב
  בחצי הכדור הדרומי הקרקע מסתובבת עם כיוון השעון, הפוך מבצפון, ולכן גם הסטייה הפוכה.
- שגויה בדיוק בידיים, כי בדרום אין אפקט
  משוב
  האפקט נעלם רק בקו המשווה. בקייפטאון הוא כמעט חזק כמו בלונדון.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
קו רוחב
-33.9 ° צפון
ואז הסצנה מראה: 25.1 ° · How far round from the catcher a throw lands: the angle the ground turns during it/nodes/spin/outputs/deflection
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
משמאל: בדרום הקרקע מסתובבת עם כיוון השעון.

פתרון מלא
1. בחצי הכדור הצפוני הקרקע מסתובבת סביב האנך שלה נגד כיוון השעון, כפי שרואים מלמעלה.
2. בחצי הדרומי $\sin\varphi$ ⁠ שלילי: הקרקע מסתובבת עם כיוון השעון.
3. לכן התופס מוסע לצד השני, והכדור נוחת משמאל לו, כ־25° מהכוונה.
לכן בצפון דרכים מתעקמות ימינה וסופות מסתובבות נגד כיוון השעון, ובדרום שמאלה ועם כיוון השעון.
שלב 3 מתוך 8
לפתוח את השלב
הסינוס של קו הרוחב
תרגול · חשבו
השאלה
הקו רוחב נעול על 30° צפון, וקצב הסיבוב על כדור הארץ, סיבוב ביום. התווית שמדפיסה את הסטייה הוסתרה. כל זריקה נמשכת $3$ ⁠ שעות. בכמה מעלות מסתובבת הקרקע מתחת לכדור בזמן הזריקה, כלומר כמה רחוק מהתופס הוא נוחת?

התשובה הנכונה
22.5 ° ± 0.5 °
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
קצב הסיבוב
1 סיבובים ביוםקבוע
קו רוחב
30 ° צפוןקבוע
נסיעה עם כדור הארץ
מבט הרוכבים
הגדרות נוספות
Labels/nodes/spin/props/labels = false
מתקבלת בטווח
± 0.5 °
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
How far round from the catcher a throw lands: the angle the ground turns during it/nodes/spin/outputs/deflection
כל יחידה של אותו גודל מתקבלת; התשובה מומרת לפני הבדיקה.
תשובות שגויות שהשאלה מזהה
- 45 ° ± 0.5 °
  טעות נפוצה: Thinks the ground turns about its own upright once a day everywhere on Earth, as it does at a pole.
  משוב מהקטלוג
  רק בקוטב הקרקע מסתובבת סביב האנך שלה סיבוב שלם ביום. בקו המשווה היא לא מסתובבת סביבו בכלל, ובין לבין היא מסתובבת בקצב של כדור הארץ כפול $\sin\varphi$ ⁠, הסינוס של קו הרוחב. ב־30°, $\sin 30^\circ = 0.5$ ⁠: חצי סיבוב ביום.
משוב לתשובה נכונה
22.5°: חצי מהסטייה שבקוטב.

רמז
הקרקע מסתובבת $\sin\varphi$ ⁠ סיבובים ביום. $3$ ⁠ שעות הן שמינית יום.

פתרון מלא
1. הקרקע ב־30° מסתובבת סביב האנך שלה בקצב של כדור הארץ כפול $\sin 30^\circ = 0.5$ ⁠: חצי סיבוב ביום, $180^\circ$ ⁠.
2. $3$ ⁠ שעות הן $\dfrac{3}{24} = \dfrac{1}{8}$ ⁠ יום.
3. $180^\circ \times \dfrac{1}{8} = 22.5^\circ$ ⁠.
מי שענה $45^\circ$ ⁠ חישב סיבוב שלם ביום, כמו בקוטב. רק שם הקרקע מסתובבת כל כך מהר.
שלב 4 מתוך 8
לפתוח את השלב
למצוא קו רוחב
תרגול · הגיעו למטרה
השאלה
קצב הסיבוב נעול על כדור הארץ. מצאו קו רוחב בחצי הכדור הצפוני שבו זריקה של $3$ ⁠ שעות נוחתת 30° מימין לתופס, ולחצו על בדיקה.

המטרה
- 30 ° ± 0.5 °
  בתחילת השלב: 0 °
- 1 ± 0.1
  בתחילת השלב: 0
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
קצב הסיבוב
1 סיבובים ביוםקבוע
קו רוחב
0 ° צפון
נסיעה עם כדור הארץ
מבט הרוכבים
נקרא מהסצנה בנקודה
How far round from the catcher a throw lands: the angle the ground turns during it/nodes/spin/outputs/deflection
נקרא מהסצנה בנקודה
Where the throw lands: 1 right of the catcher, −1 left, 0 in the catcher’s hands/nodes/spin/outputs/side
הגדרה אחת שמגיעה למטרה
קו רוחב
41 ° צפון
משוב לתשובה נכונה
כ־41.8° צפון: $\sin\varphi = \dfrac{2}{3}$ ⁠.

משוב לתשובה שגויה
עוד לא. אם הכדור נוחת רחוק מדי מהתופס, התקרבו לקו המשווה; אם קרוב מדי, התרחקו ממנו צפונה.

רמז
בקוטב הסטייה 45°. צריך $\sin\varphi = \dfrac{30}{45}$ ⁠.

פתרון מלא
1. בקוטב זריקה של $3$ ⁠ שעות נוחתת 45° מהתופס, שמינית סיבוב.
2. בקו רוחב $\varphi$ ⁠ הסטייה היא $45^\circ \sin\varphi$ ⁠.
3. $\sin\varphi = \dfrac{30}{45} = 0.67$ ⁠, ולכן $\varphi \approx 41.8^\circ$ ⁠ צפון, בערך קו הרוחב של רומא.
בחצי הדרומי, ב־41.8° דרום, הכדור היה נוחת אותו מרחק, אבל משמאל.
שלב 5 מתוך 8
לפתוח את השלב
מטוטלת פוקו
תרגול · חשבו
השאלה
מטוטלת פוקו מתנדנדת במישור קבוע בחלל, והרצפה מסתובבת מתחתיה. הקו רוחב נעול על 31.8° צפון, ירושלים. כמה שעות לוקח לרצפה להסתובב סיבוב שלם מתחת למטוטלת?

התשובה הנכונה
45.42 h ± 2%
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
קצב הסיבוב
1 סיבובים ביוםקבוע
קו רוחב
31.8 ° צפוןקבוע
נסיעה עם כדור הארץ
מבט מהשמיים
מתקבלת בטווח
± 2%
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
Time for the ground to turn once under a Foucault pendulum; NaN where it does not turn/nodes/spin/outputs/pendulumDay
כל יחידה של אותו גודל מתקבלת; התשובה מומרת לפני הבדיקה.
תשובות שגויות שהשאלה מזהה
- 24 h ± 2%
  טעות נפוצה: Thinks the ground turns about its own upright once a day everywhere on Earth, as it does at a pole.
  משוב מהקטלוג
  רק בקוטב הקרקע מסתובבת סביב האנך שלה סיבוב שלם ביום. בקו המשווה היא לא מסתובבת סביבו בכלל, ובין לבין היא מסתובבת בקצב של כדור הארץ כפול $\sin\varphi$ ⁠, הסינוס של קו הרוחב. ב־30°, $\sin 30^\circ = 0.5$ ⁠: חצי סיבוב ביום.
משוב לתשובה נכונה
כ־ $45.5$ ⁠ שעות: כמעט יומיים.

רמז
הרצפה מסתובבת $\sin\varphi$ ⁠ סיבובים ביום. כמה ימים לסיבוב אחד?

פתרון מלא
1. ב־31.8°: $\sin 31.8^\circ \approx 0.527$ ⁠.
2. הרצפה מסתובבת $0.527$ ⁠ סיבוב ביום, ולכן סיבוב שלם לוקח $\dfrac{1}{0.527} \approx 1.90$ ⁠ ימים.
3. $1.90 \times 24 \approx 45.5$ ⁠ שעות.
רק בקוטב זה יום אחד, ובקו המשווה המטוטלת לא מסתובבת בכלל. בפריז, שם פוקו הדגים זאת ב־1851, זה כ־ $31.8$ ⁠ שעות.
שלב 6 מתוך 8
לפתוח את השלב
סופות מסתובבות
תרגול · בחרו
השאלה
העבירו את נסיעה עם כדור הארץ לרוחות וסופות. הוריקנים כמעט אף פעם לא נוצרים במרחק של פחות מכ־5° מקו המשווה, אף שהים שם חם מאוד. למה?

התשובה הנכונה
- נכונה ליד קו המשווה הקרקע כמעט לא מסתובבת סביב האנך שלה, ולכן אין מה שיסובב את האוויר הנשאב פנימה
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
קצב הסיבוב
1 סיבובים ביום
קו רוחב
20 ° צפון
נסיעה עם כדור הארץ
רוחות וסופות
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה ליד קו המשווה הקרקע כמעט לא מסתובבת סביב האנך שלה, ולכן אין מה שיסובב את האוויר הנשאב פנימה
- שגויה אפקט קוריוליס חזק שם מדי, כי הקרקע נעה הכי מהר, והוא מפרק את הסופה
  טעות נפוצה: Thinks the Coriolis effect is strongest at the equator, where the ground moves fastest.
  משוב מהקטלוג
  בקו המשווה הקרקע אכן נעה הכי מהר סביב ציר כדור הארץ, כ־1670 km/h, אבל היא לא מסתובבת סביב האנך שלה. אפקט קוריוליס בא מהסיבוב הזה, ולכן הוא גדל עם $\sin\varphi$ ⁠: אפס בקו המשווה ומרבי בקטבים. בגלל זה הוריקנים כמעט לא נוצרים במרחק של פחות מכ־5° מקו המשווה.
- שגויה האוויר מעל קו המשווה קר מדי
  משוב
  האוויר והים ליד קו המשווה מהחמים בעולם. חום יש שם בשפע; חסר סיבוב.
משוב לתשובה נכונה
אין סיבוב: בקו המשווה $\sin\varphi = 0$ ⁠.

פתרון מלא
1. סופה היא שקע של לחץ נמוך ששואב אוויר מכל הכיוונים.
2. אפקט קוריוליס מטה כל זרם של אוויר הצידה, והזרמים מחטיאים את המרכז ומתחילים להסתובב סביבו.
3. האפקט גדל עם $\sin\varphi$ ⁠: בקו המשווה הוא אפס, ובמרחק $5^\circ$ ⁠ ממנו $\sin 5^\circ \approx 0.09$ ⁠, חלש מדי.
בקו המשווה הקרקע נעה מהר סביב ציר כדור הארץ, אבל לא מסתובבת סביב האנך שלה, ורק הסיבוב הזה מסובב רוחות.
שלב 7 מתוך 8
לפתוח את השלב
המיתוס של הכיור
תרגול · בחרו
השאלה
אומרים שמים מתנקזים מהכיור בכיוון אחד בצפון ובכיוון ההפוך בדרום, בגלל אפקט קוריוליס. מה נכון?

התשובה הנכונה
- נכונה בכיור זה לא נכון: המים יוצאים תוך שניות, והקרקע כמעט לא מסתובבת בזמן הזה
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
קצב הסיבוב
1 סיבובים ביום
קו רוחב
51.5 ° צפון
נסיעה עם כדור הארץ
מבט מהשמיים
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה בכיור זה לא נכון: המים יוצאים תוך שניות, והקרקע כמעט לא מסתובבת בזמן הזה
- שגויה זה נכון, בדיוק כמו בהוריקנים
  טעות נפוצה: Thinks sinks and toilets drain one way in the north and the other way in the south because of the Coriolis effect.
  משוב מהקטלוג
  אפקט קוריוליס גדל עם הזמן שהדבר נע. מים יוצאים מכיור בתוך שניות, על פני סנטימטרים, ובזמן כזה הקרקע כמעט לא מסתובבת. המערבולת שנשארה מהמילוי וצורת הפתח חזקות ממנו פי אלפים. רק דברים שנעים שעות וימים, כמו רוחות וסופות, מרגישים אותו היטב.
- שגויה זה נכון רק ליד קו המשווה, שם האפקט חזק
  טעות נפוצה: Thinks the Coriolis effect is strongest at the equator, where the ground moves fastest.
  משוב מהקטלוג
  בקו המשווה הקרקע אכן נעה הכי מהר סביב ציר כדור הארץ, כ־1670 km/h, אבל היא לא מסתובבת סביב האנך שלה. אפקט קוריוליס בא מהסיבוב הזה, ולכן הוא גדל עם $\sin\varphi$ ⁠: אפס בקו המשווה ומרבי בקטבים. בגלל זה הוריקנים כמעט לא נוצרים במרחק של פחות מכ־5° מקו המשווה.
משוב לתשובה נכונה
קצר מדי: האפקט מצטבר רק בשעות ובימים, כמו ברוחות ובסופות.

פתרון מלא
1. הסטייה גדלה עם הזמן שהדבר נע: זריקה של $3$ ⁠ שעות בסצנה סוטה בעשרות מעלות.
2. מים יוצאים מכיור תוך שניות. בשנייה אחת הקרקע מסתובבת כ־ $\dfrac{360^\circ}{86400} \approx 0.004^\circ$ ⁠ בלבד.
3. המערבולת שנשארה מהמילוי וצורת הפתח חזקות מזה פי אלפים.
באגן ענק, רגוע לגמרי, שמתרוקן במשך שעות, אפשר למדוד את האפקט. בכיור בבית לא.
שלב 8 מתוך 8
לפתוח את השלב
על צדק
תרגול · חשבו
השאלה
קצב הסיבוב נעול על צדק, 2.42 סיבובים ביממה של כדור הארץ, וקו רוחב על 30° צפון. כמה סיבובים ביממה עושה הקרקע שם סביב הקו האנכי שלה?

התשובה הנכונה
1.21 ± 2%
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
קצב הסיבוב
2.42 סיבובים ביוםקבוע
קו רוחב
30 ° צפוןקבוע
נסיעה עם כדור הארץ
מבט הרוכבים
מתקבלת בטווח
± 2%
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
Turns a day the ground makes about its own upright, the planet’s rate times sin(latitude); negative clockwise seen from above/nodes/spin/outputs/groundTurn
תשובות שגויות שהשאלה מזהה
- 2.42 ± 2%
  טעות נפוצה: Thinks the ground turns about its own upright once a day everywhere on Earth, as it does at a pole.
  משוב מהקטלוג
  רק בקוטב הקרקע מסתובבת סביב האנך שלה סיבוב שלם ביום. בקו המשווה היא לא מסתובבת סביבו בכלל, ובין לבין היא מסתובבת בקצב של כדור הארץ כפול $\sin\varphi$ ⁠, הסינוס של קו הרוחב. ב־30°, $\sin 30^\circ = 0.5$ ⁠: חצי סיבוב ביום.
משוב לתשובה נכונה
1.21 סיבובים ביממה: מטוטלת פוקו בצדק הייתה מסיימת סיבוב בפחות מעשרים שעות.

רמז
הקרקע מסתובבת סביב הקו האנכי שלה בקצב של הכוכב כפול הסינוס של קו הרוחב.

פתרון מלא
1. $\sin 30^\circ = 0.5$ ⁠.
2. $2.42 \times 0.5 = 1.21$ ⁠ סיבובים ביממה.
רק בקוטב הקרקע מסתובבת סביב עצמה בקצב המלא של הכוכב. בקו המשווה היא לא מסתובבת סביב הקו האנכי בכלל, ולכן שם אין הוריקנים.

שיעור 4 מתוך 5 · כ־25 דקות

שכבת האוזון

שכבה של גז שהייתה בעובי של כמה מילימטרים אילו דחסו אותה מגינה על החיים מהקרינה האולטרה־סגולה. נמדוד כמה היא דקה, נראה איך אוזון בולע אור בלי להיגמר, ואיך כלור, זרז, קרע בה חור מעל אנטארקטיקה בכל אביב.

לפתוח את השיעור

7 השלבים והתשובות שלהם

שלב 1 מתוך 7
לפתוח את השלב
מגן דק
תרגול · חשבו
השאלה
לפני ה־CFC, בדצמבר. יחידת דובסון אחת היא עובי של 0.01 mm של אוזון שנדחס ללחץ שבגובה פני הים. העמודה הדקה ביותר על פני כדור הארץ בחודש הזה היא כ־ $288$ ⁠ יחידות דובסון. כמה עבה הייתה העמודה הזו, אילו דחסו אותה כך?

התשובה הנכונה
2.882 mm ± 3%
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
כלור בסטרטוספירה
0.6 ppbקבוע
חודש
דצמברקבוע
התקרבות למולקולות
כדור הארץ
מתקבלת בטווח
± 3%
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
The thinnest column squeezed to sea-level pressure: a Dobson unit is 0.01 mm/nodes/earth/outputs/minimumThickness
כל יחידה של אותו גודל מתקבלת; התשובה מומרת לפני הבדיקה.
משוב לתשובה נכונה
כ־2.9 mm: מגן דק כמו מטבע.

רמז
הכפילו את מספר יחידות הדובסון ב־0.01 mm.

פתרון מלא
1. העמודה הדקה ביותר: כ־ $288$ ⁠ יחידות דובסון.
2. כל יחידה היא 0.01 mm.
3. $288 \times 0.01 \approx 2.9$ ⁠ מילימטרים.
כל האוזון שמעל הראש, אילו הורידו אותו לקרקע, היה שכבה בעובי של כמה מילימטרים בלבד. ובכל זאת הוא עוצר את רוב הקרינה האולטרה־סגולה המזיקה.
שלב 2 מתוך 7
לפתוח את השלב
מה האוזון עוצר
תרגול · בחרו
השאלה
בחרו מולקולות תחת התקרבות למולקולות. פוטון אולטרה־סגול פוגע במולקולת אוזון, והיא מתפרקת בהבזק כתום. מה קורה אחר כך?

התשובה הנכונה
- נכונה האטום החופשי מתחבר שוב ל־ $\mathrm{O_2}$ ⁠, האוזון חוזר, ואנרגיית האור נשארת באוויר כחום
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
כלור בסטרטוספירה
0.6 ppb
חודש
דצמבר
התקרבות למולקולות
כדור הארץ
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה האטום החופשי מתחבר שוב ל־ $\mathrm{O_2}$ ⁠, האוזון חוזר, ואנרגיית האור נשארת באוויר כחום
- שגויה האוזון נהרס לתמיד: כל פוטון שנבלע מדלדל את השכבה
  טעות נפוצה: Thinks each ozone molecule is used up for good when it absorbs ultraviolet.
  משוב מהקטלוג
  כשאוזון בולע פוטון אולטרה־סגול הוא אכן מתפרק, ל־ $\mathrm{O_2}$ ⁠ ולאטום חמצן חופשי, אבל השניים מתחברים שוב תוך זמן קצר ל־ $\mathrm{O_3}$ ⁠. שום דבר לא נצרך: אנרגיית האור נשארת באוויר כחום, וזה מה שמחמם את הסטרטוספירה. האוזון נהרס באמת רק כשמשהו אחר, כמו כלור, מוציא ממנו אטומים.
- שגויה הפוטון ממשיך לקרקע, רק חלש יותר
  משוב
  הפוטון נבלע כולו: האנרגיה שלו היא שפירקה את המולקולה, והיא נשארת באוויר כחום.
משוב לתשובה נכונה
האוזון חוזר: שום דבר לא נצרך, והאור הפך לחום.

פתרון מלא
1. האוזון, $\mathrm{O_3}$ ⁠, בולע את הפוטון ומתפרק ל־ $\mathrm{O_2}$ ⁠ ולאטום $\mathrm{O}$ ⁠.
2. האטום פוגש תוך זמן קצר מולקולת $\mathrm{O_2}$ ⁠ ומתחבר אליה שוב ל־ $\mathrm{O_3}$ ⁠.
3. בסוף הלולאה יש אותה כמות אוזון, ואנרגיית האור חיממה את האוויר. זה מה שמחמם את הסטרטוספירה.
לכן בליעה לבדה לא מדללת את השכבה. מה שמדלל אותה הוא משהו שמוציא אטומי חמצן מהמשחק, כמו כלור.
שלב 3 מתוך 7
לפתוח את השלב
אביב קוטבי
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
היום, ביוני: לילה קוטבי מעל אנטארקטיקה, ועננים קפואים כבר שחררו את הכלור. אבל אין חור. בחרו אוקטובר תחת חודש. מה יקרה לאוזון מעל הקוטב?

התשובה הנכונה
- נכונה הוא יתמוטט, ויפתח חור
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
כלור בסטרטוספירה
3.2 ppb
חודש
יוני
התקרבות למולקולות
כדור הארץ
האפשרויות
- נכונה הוא יתמוטט, ויפתח חור
- שגויה הוא יגדל, כי החורף הקר נגמר
  טעות נפוצה: Thinks the ozone hole opens over the countries that released the CFCs, or appears in the darkest, coldest months.
  משוב מהקטלוג
  ה־CFC מתערבבים בכל האטמוספירה במשך שנים, ולכן הכלור מגיע לכל מקום. החור נפתח מעל אנטארקטיקה כי שם בלבד הסטרטוספירה מתקררת מספיק בלילה הקוטבי לעננים קפואים, שעליהם הכלור משתחרר. והוא נפתח רק באביב, בספטמבר ובאוקטובר, כשאור השמש חוזר ומפרק את הכלור החופשי לאטומים.
- שגויה שום דבר, כי החור נפתח רק מעל המדינות שפולטות CFC
  טעות נפוצה: Thinks the ozone hole opens over the countries that released the CFCs, or appears in the darkest, coldest months.
  משוב מהקטלוג
  ה־CFC מתערבבים בכל האטמוספירה במשך שנים, ולכן הכלור מגיע לכל מקום. החור נפתח מעל אנטארקטיקה כי שם בלבד הסטרטוספירה מתקררת מספיק בלילה הקוטבי לעננים קפואים, שעליהם הכלור משתחרר. והוא נפתח רק באביב, בספטמבר ובאוקטובר, כשאור השמש חוזר ומפרק את הכלור החופשי לאטומים.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
חודש
אוקטובר
ואז הסצנה מראה: 131.4 · The thinnest ozone column anywhere that month, Dobson units/nodes/earth/outputs/minimumOzone
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
חור: האור שחזר הפעיל את הכלור שחיכה בחושך.

פתרון מלא
1. בלילה הקוטבי הכלור משתחרר על פני העננים הקפואים, אבל נשאר בצורה שלא הורסת אוזון, $\mathrm{Cl_2}$ ⁠, ומחכה.
2. בספטמבר השמש חוזרת, והאור שלה מפרק את ה־ $\mathrm{Cl_2}$ ⁠ לאטומי כלור.
3. כל כך הרבה כלור משתחרר בבת אחת שבתוך שבועות העמודה יורדת מכ־ $280$ ⁠ לכ־ $130$ ⁠ יחידות דובסון.
לכן החור הוא תופעה של אביב אנטארקטי, ולא של החורף החשוך עצמו.
שלב 4 מתוך 7
לפתוח את השלב
כמה כלור צריך
תרגול · הגיעו למטרה
השאלה
חודש אוקטובר. חור האוזון מוגדר ככל מקום שבו העמודה יורדת מתחת ל־ $220$ ⁠ יחידות דובסון. העלו את הכלור בסטרטוספירה מהרמה הטבעית עד שהחור רק מתחיל להיפתח, ולחצו על בדיקה.

המטרה
- 212 ± 10
  בתחילת השלב: 288.5
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
כלור בסטרטוספירה
0.6 ppb
חודש
אוקטוברקבוע
התקרבות למולקולות
כדור הארץ
נקרא מהסצנה בנקודה
The thinnest ozone column anywhere that month, Dobson units/nodes/earth/outputs/minimumOzone
הגדרה אחת שמגיעה למטרה
כלור בסטרטוספירה
2.5 ppb
משוב לתשובה נכונה
כ־2.5 ppb: רמת הכלור של 1980.

משוב לתשובה שגויה
עוד לא. אם אין חור, הוסיפו כלור; אם העמודה כבר עמוק מתחת ל־ $220$ ⁠, הורידו.

רמז
העלו את הכלור בצעדים קטנים ועקבו אחרי השורה של החור בתרשים: חפשו את הצעד הראשון שבו מופיע חור.

פתרון מלא
1. ב־0.6 ppb, הרמה הטבעית, אין חור גם באוקטובר.
2. העמודה הדקה ביותר יורדת מהר ככל שמוסיפים כלור: ב־2.2 ppb כ־ $261$ ⁠, ב־2.4 ppb כ־ $224$ ⁠.
3. ב־2.5 ppb היא כ־ $208$ ⁠, מתחת ל־ $220$ ⁠: החור נפתח.
זה בדיוק המצב בסביבות 1980, כשהחור התחיל להופיע במדידות.
שלב 5 מתוך 7
לפתוח את השלב
זרז
תרגול · בחרו
השאלה
אוקטובר, מולקולות. בחבילת האוויר אטום כלור לוקח אטום מאוזון, נעשה $\mathrm{ClO}$ ⁠, ומאבד אותו שוב. למה כמה חלקים למיליארד של כלור מספיקים כדי להרוס חלק גדול מהאוזון?

התשובה הנכונה
- נכונה אטום הכלור יוצא מכל לולאה בלי שינוי, ומריץ אותה שוב ושוב, אלפי פעמים
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
כלור בסטרטוספירה
3.2 ppb
חודש
אוקטובר
התקרבות למולקולות
מולקולות
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה אטום הכלור יוצא מכל לולאה בלי שינוי, ומריץ אותה שוב ושוב, אלפי פעמים
- שגויה כל אטום כלור הורס מולקולת אוזון אחת, ויש הרבה יותר כלור ממה שנראה
  טעות נפוצה: Thinks each chlorine atom destroys one ozone molecule and is then used up.
  משוב מהקטלוג
  כלור הוא זרז: הוא לוקח אטום מהאוזון ונעשה $\mathrm{ClO}$ ⁠, ואז מאבד את האטום הזה שוב ויוצא מהלולאה בלי שינוי. אטום כלור אחד יכול להריץ את הלולאה אלפי פעמים לפני שהוא נלכד בצורה לא מזיקה. לכן כמות זעירה, כמה חלקים למיליארד, מספיקה כדי לקרוע חור.
- שגויה הכלור רעיל, והאוזון מת ממנו
  משוב
  אוזון הוא מולקולה, לא יצור חי. הכלור מגיב איתה כימית, ויוצא מהתגובה כפי שנכנס.
משוב לתשובה נכונה
זרז: אטום אחד, אלפי מולקולות אוזון.

פתרון מלא
1. $\mathrm{Cl} + \mathrm{O_3} \to \mathrm{ClO} + \mathrm{O_2}$ ⁠: הכלור לוקח אטום.
2. אחר כך ה־ $\mathrm{ClO}$ ⁠ מאבד את האטום, ואטום הכלור משתחרר שוב, בלי שינוי.
3. בכל לולאה אוזון הופך ל־ $\mathrm{O_2}$ ⁠ רגיל, ואותו אטום כלור מתחיל לולאה חדשה, אלפי פעמים לפני שהוא נלכד.
כך פועל זרז: הוא משתתף בתגובה ולא נצרך בה.
שלב 6 מתוך 7
לפתוח את השלב
התיקון
תרגול · בחרו
השאלה
פרוטוקול מונטריאול אסר על ה־CFC ב־1987, והכלור בסטרטוספירה יורד לאט מאז סוף שנות ה־90. האם חור האוזון הוא מה שגורם להתחממות כדור הארץ?

התשובה הנכונה
- נכונה לא: החור מכניס יותר אולטרה־סגול, אבל ההתחממות באה מגזי חממה שלוכדים אינפרה־אדום
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
כלור בסטרטוספירה
3.7 ppb
חודש
אוקטובר
התקרבות למולקולות
כדור הארץ
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה לא: החור מכניס יותר אולטרה־סגול, אבל ההתחממות באה מגזי חממה שלוכדים אינפרה־אדום
- שגויה כן: חום השמש נכנס דרך החור ומחמם את כדור הארץ
  טעות נפוצה: Thinks the ozone hole is what causes global warming.
  משוב מהקטלוג
  אלה שתי בעיות שונות. חור האוזון מכניס יותר קרינה אולטרה־סגולה, שמזיקה לעור, לעיניים ולצמחים, אבל היא חלק קטן מאוד מאנרגיית השמש ולא היא שמחממת את כדור הארץ. ההתחממות באה מגזי חממה, כמו פחמן דו־חמצני, שלוכדים קרינה אינפרה־אדומה שעולה מהקרקע. הקשר היחיד: ה־CFC הם גם גזי חממה חזקים.
- שגויה הפוך: החור מקרר את כדור הארץ, כי חום בורח דרכו
  משוב
  החור לא פתח בשום דבר: האוויר שם, רק עם פחות אוזון. החום שבורח לחלל הוא אינפרה־אדום, ואוזון כמעט לא משפיע עליו.
משוב לתשובה נכונה
לא: שתי בעיות, שני סוגי אור.

פתרון מלא
1. אוזון בולע בעיקר קרינה אולטרה־סגולה. בחור מגיעה לקרקע יותר ממנה, וזה מזיק לעור, לעיניים ולצמחים.
2. אבל האולטרה־סגול הוא חלק קטן מאנרגיית השמש, וחור מעל אנטארקטיקה באביב לא משנה את מאזן החום של כדור הארץ.
3. ההתחממות באה מגזי חממה, כמו פחמן דו־חמצני, שלוכדים קרינה אינפרה־אדומה שעולה מהקרקע.
קשר אחד יש: ה־CFC הם גם גזי חממה חזקים, ולכן האיסור עליהם האט גם את ההתחממות.
שלב 7 מתוך 7
לפתוח את השלב
חור בגודל של יבשת
תרגול · הגיעו למטרה
השאלה
חודש: אוקטובר. שטח אנטארקטיקה כ־14.2 מיליון קמ“ר. העלו את כלור בסטרטוספירה עד שחור האוזון, כל המקום שבו העמוד יורד מתחת ל־ $220$ ⁠ יחידות דובסון, יהיה בגודל של היבשת כולה. לחצו על בדיקה.

המטרה
- 1 ± 0.1
  בתחילת השלב: 0
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
כלור בסטרטוספירה
0.6 ppb
חודש
אוקטוברקבוע
התקרבות למולקולות
כדור הארץ
נקרא מהסצנה בנקודה
Area under 220 DU, in areas of Antarctica (14.2 million km²)/nodes/earth/outputs/holeAntarcticas
הגדרה אחת שמגיעה למטרה
כלור בסטרטוספירה
2.6 ppb
משוב לתשובה נכונה
בכ־2.6–2.7 ppb: מעט מעל הסף שבו החור נפתח.

רמז
החור נפתח רק מעל סף מסוים של כלור, ואז גדל מהר.

פתרון מלא
1. מתחת לכ־2.5 ppb של כלור אין חור בכלל.
2. מעל הסף החור גדל מהר: ב־2.6–2.7 ppb הוא כבר בגודל של אנטארקטיקה.
3. היום, ב־3.2 ppb, הוא גדול ממנה פי $1.4$ ⁠ בערך.
בגלל הסף הזה החור הופיע פתאום בתחילת שנות ה־80, אף שהכלור עלה לאט במשך עשרות שנים.

שיעור 5 מתוך 5 · כ־25 דקות

זוהר הקוטב

השדה המגנטי של כדור הארץ עוצר את רוח השמש ומוביל אלקטרונים לטבעות סביב הקטבים. נראה איך סערה מקרבת את הזוהר לקו המשווה, ולמה הוא ירוק ואדום.

לפתוח את השיעור

8 השלבים והתשובות שלהם

שלב 1 מתוך 8
לפתוח את השלב
אורות מעל הקטבים
תרגול · בחרו
השאלה
רוח השמש (מדד Kp) על 5, סערה. טבעות של אור ירוק מקיפות את שני הקטבים, גם בצד הלילה. מה זוהר שם?

התשובה הנכונה
- נכונה אטומי חמצן ומולקולות חנקן באוויר הדליל, שאלקטרונים מהירים פגעו בהם
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
רוח השמש (מדד Kp)
5
הצגת השדה המגנטי
כבוי
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה אטומי חמצן ומולקולות חנקן באוויר הדליל, שאלקטרונים מהירים פגעו בהם
- שגויה אור שמש שמוחזר מהקרח של הקטבים
  טעות נפוצה: Thinks auroras are sunlight reflected off polar ice or clouds.
  משוב מהקטלוג
  זוהר הקוטב זוהר בלילה, כשאין אור שמש להחזיר. האור נוצר בגובה 100–300 km: אלקטרונים מהירים שגלשו לאורך קווי השדה המגנטי פוגעים באטומי חמצן ובמולקולות חנקן, מעוררים אותם, והם פולטים אור בצבעים שלהם: ירוק ואדום מחמצן, סגול מחנקן.
- שגויה רוח השמש עצמה, שזוהרת בדרך מהשמש
  משוב
  רוח השמש דלילה מכדי לזהור כך, והיא לא נכנסת לאוויר בכל מקום. האור נוצר רק כשאלקטרונים פוגעים באוויר, ליד הקטבים.
משוב לתשובה נכונה
האוויר עצמו: חמצן וחנקן שאלקטרונים עוררו.

פתרון מלא
1. האור בא מגובה 100–300 km, הרבה מעל העננים והקרח.
2. אלקטרונים מהירים גולשים לאורך קווי השדה המגנטי ופוגעים באטומי חמצן ובמולקולות חנקן.
3. האטומים מתעוררים, וכשהם חוזרים למצבם הם פולטים אור באורכי גל שלהם: ירוק ואדום מחמצן, סגול וכחול מחנקן.
זה אותו עיקרון כמו בשלט ניאון: גז דליל שאלקטרונים מעוררים זוהר בצבע שלו.
שלב 2 מתוך 8
לפתוח את השלב
הבועה המגנטית
תרגול · חשבו
השאלה
רוח השמש (מדד Kp) נעולה על 1, שקט, והצגת השדה המגנטי על פועל. רדיוס כדור הארץ 6371 km. החרטום של המגנטוספירה, הגבול שבו רוח השמש נעצרת, נמצא כעשרה רדיוסים מהמרכז. כמה קילומטרים זה, לפי המודל?

התשובה הנכונה
64140 km ± 5%
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
רוח השמש (מדד Kp)
1קבוע
הצגת השדה המגנטי
פועל
מתקבלת בטווח
± 5%
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
Distance from the Earth’s centre to the magnetopause’s nose, towards the Sun/nodes/earth/outputs/standoff
כל יחידה של אותו גודל מתקבלת; התשובה מומרת לפני הבדיקה.
משוב לתשובה נכונה
כ־64,000 km: כשישית מהדרך לירח.

רמז
במודל, ביום שקט החרטום כ־ $10.1$ ⁠ רדיוסים מהמרכז.

פתרון מלא
1. ביום שקט, $\mathrm{Kp} = 1$ ⁠, מודל Shue שם את החרטום כ־ $10.1$ ⁠ רדיוסי כדור הארץ מהמרכז.
2. $10.1 \times 6371 \approx 64{,}000$ ⁠ קילומטרים.
3. זה כשישית מהדרך לירח, שנמצא כ־ $60$ ⁠ רדיוסים מאיתנו.
המספר נקבע מאיזון: הלחץ של רוח השמש שווה ללחץ של השדה המגנטי, שנחלש עם המרחק.
שלב 3 מתוך 8
לפתוח את השלב
סערת שמש
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
הצגת השדה המגנטי על פועל, ורוח השמש שקטה, $\mathrm{Kp} = 1$ ⁠. העלו אותה לסערה קיצונית, $\mathrm{Kp} = 9$ ⁠. מה יקרה לחרטום של המגנטוספירה?

התשובה הנכונה
- נכונה הוא יידחס פנימה, לכמחצית מהמרחק
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
רוח השמש (מדד Kp)
1
הצגת השדה המגנטי
פועל
האפשרויות
- נכונה הוא יידחס פנימה, לכמחצית מהמרחק
- שגויה הוא יתרחק, כי הסערה מנפחת את השדה
  משוב
  רוח חזקה יותר דוחפת חזק יותר, והשדה המגנטי של כדור הארץ לא מתחזק. הגבול זז למקום שבו השדה חזק מספיק כדי לעמוד בלחץ: קרוב יותר.
- שגויה הוא יישאר במקום, כי השדה המגנטי של כדור הארץ לא השתנה
  משוב
  השדה אותו שדה, אבל הגבול הוא המקום שבו לחץ השדה שווה ללחץ הרוח. כשהרוח דוחפת חזק יותר, נקודת האיזון זזה פנימה.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
רוח השמש (מדד Kp)
9
ואז הסצנה מראה: 5.347 · The same distance in Earth radii/nodes/earth/outputs/standoffRadii
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
נדחס לכ־ $5.3$ ⁠ רדיוסים: כמחצית.

פתרון מלא
1. בסערה הלחץ של רוח השמש גדל פי $20$ ⁠ בערך, והשדה שהיא נושאת פונה דרומה, נגד השדה של כדור הארץ.
2. השדה המגנטי של כדור הארץ נחלש עם המרחק, ולכן הגבול זז פנימה עד שהשדה חזק מספיק כדי לעמוד בלחץ.
3. במודל החרטום עובר מכ־ $10$ ⁠ רדיוסים לכ־ $5.3$ ⁠.
בסערות הקיצוניות באמת, כמו ב־1859 וב־2024, המגנטוספירה נדחסה עד כמה רדיוסים, ולוויינים מצאו את עצמם מחוץ לה.
שלב 4 מתוך 8
לפתוח את השלב
הסגלגל זז
תרגול · הגיעו למטרה
השאלה
ליד 50° של קו רוחב מגנטי נמצאות מרכז אירופה, קנדה הדרומית ודרום אוסטרליה. העלו את רוח השמש (מדד Kp) עד שהשפה של סגלגל הזוהר שקרובה לקו המשווה, בצד הלילה, תגיע ל־50°, ולחצו על בדיקה.

המטרה
- 50 ° ± 1.2 °
  בתחילת השלב: 61.2 °
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
רוח השמש (מדד Kp)
1
הצגת השדה המגנטי
כבוי
נקרא מהסצנה בנקודה
Magnetic latitude of the oval’s edge nearest the equator, on the night side/nodes/earth/outputs/ovalEdge
הגדרה אחת שמגיעה למטרה
רוח השמש (מדד Kp)
5
משוב לתשובה נכונה
בסביבות $\mathrm{Kp} = 5$ ⁠: סערה גאומגנטית.

משוב לתשובה שגויה
עוד לא. אם השפה עדיין רחוקה מקו המשווה, חזקו את רוח השמש; אם עברה את 50°, החלישו.

רמז
ביום שקט השפה בכ־61°, והיא מתקרבת לקו המשווה בכ־2.5° לכל דרגת Kp.

פתרון מלא
1. ביום שקט, $\mathrm{Kp} = 1$ ⁠, הסגלגל בצד הלילה סביב 63° של קו רוחב מגנטי, ושפתו הקרובה לקו המשווה כ־61°.
2. בכל דרגה של Kp הסגלגל מתקרב לקו המשווה בכ־2.2° וגם מתרחב, כך שהשפה זזה כ־2.5°.
3. השפה מגיעה ל־50° בסביבות $\mathrm{Kp} = 5$ ⁠: סערה.
בסערה של מאי 2024, $\mathrm{Kp} = 9$ ⁠, צילמו זוהר ברחבי דרום אירופה ובמקסיקו.
שלב 5 מתוך 8
לפתוח את השלב
לאורך קווי השדה
תרגול · בחרו
השאלה
הצגת השדה המגנטי על פועל. רוח השמש פוגעת בצד היום של כדור הארץ, ובכל זאת הזוהר הוא טבעת סביב כל קוטב, הבהירה ביותר דווקא בצד הלילה. למה?

התשובה הנכונה
- נכונה חלקיקים טעונים נעים לאורך קווי השדה, שמתכנסים לקטבים, והם מגיעים בעיקר מהזנב שבצד הלילה
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
רוח השמש (מדד Kp)
3
הצגת השדה המגנטי
פועל
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה חלקיקים טעונים נעים לאורך קווי השדה, שמתכנסים לקטבים, והם מגיעים בעיקר מהזנב שבצד הלילה
- שגויה הרוח נכנסת ישר לאוויר בצד היום, ומשם נושבת לקטבים
  טעות נפוצה: Thinks the solar wind pours straight into the air wherever it hits, on the side facing the Sun.
  משוב מהקטלוג
  חלקיקים טעונים לא חוצים בקלות קווי שדה מגנטי, ולכן רוח השמש זורמת סביב המגנטוספירה. החלקיקים מגיעים לאוויר רק לאורך קווי השדה, שמתכנסים ליד הקטבים המגנטיים, ובעיקר מהזנב שבצד הלילה, כשהוא נמתח ונקרע. לכן הזוהר הוא טבעת סביב כל קוטב, הבהירה ביותר בצד הלילה, ולא כתם בצד שפונה לשמש.
- שגויה רק באוויר הקר של הקטבים אפשר לראות את האור
  משוב
  האור נוצר בגובה מאות קילומטרים, הרבה מעל האוויר הקר של הקטבים, ובסערות רואים אותו רחוק מהם.
משוב לתשובה נכונה
קווי השדה: הם מובילים את האלקטרונים לטבעת סביב כל קוטב.

פתרון מלא
1. כוח לורנץ מסובב חלקיק טעון סביב קו שדה, ולכן הוא לא חוצה קווי שדה בקלות, אלא גולש לאורכם.
2. לכן רוח השמש זורמת סביב המגנטוספירה, ומותחת את צד הלילה לזנב ארוך.
3. כשהזנב המתוח נקרע וחוזר, אלקטרונים מואצים לאורך קווי השדה, שמגיעים לאוויר רק סביב הקטבים המגנטיים: טבעת סביב כל קוטב.
זו אותה תנועה בספירלה סביב קווי שדה שראינו ביחידה על מגנטיות.
שלב 6 מתוך 8
לפתוח את השלב
ירוק ואדום
תרגול · בחרו
השאלה
סערה קיצונית, $\mathrm{Kp} = 9$ ⁠: מעל הווילונות הירוקים מופיע אדום. שני הצבעים באים מחמצן. למה האדום תמיד למעלה?

התשובה הנכונה
- נכונה האור האדום יוצא מהאטום רק אחרי כשתי דקות, ורק באוויר הדליל מאוד למעלה האטום לא מתנגש בשכן לפני כן
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
רוח השמש (מדד Kp)
9
הצגת השדה המגנטי
כבוי
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה האור האדום יוצא מהאטום רק אחרי כשתי דקות, ורק באוויר הדליל מאוד למעלה האטום לא מתנגש בשכן לפני כן
- שגויה האוויר שם חם יותר, ואוויר חם זוהר באדום
  טעות נפוצה: Thinks an aurora’s colours show how hot the gas is, red being cooler or hotter than green.
  משוב מהקטלוג
  כל צבע הוא קו פליטה של גז מסוים, לא טמפרטורה. החמצן פולט ירוק ב־557.7 nm ואדום ב־630.0 nm. האדום יוצא רק אחרי כשתי דקות, ולכן הוא שורד רק באוויר הדליל מאוד, מעל כ־200 km, שבו האטום לא מתנגש בשכן לפני כן. לכן האדום נמצא למעלה והירוק מתחתיו.
- שגויה שם מגיע עדיין אור שקיעה
  טעות נפוצה: Thinks auroras are sunlight reflected off polar ice or clouds.
  משוב מהקטלוג
  זוהר הקוטב זוהר בלילה, כשאין אור שמש להחזיר. האור נוצר בגובה 100–300 km: אלקטרונים מהירים שגלשו לאורך קווי השדה המגנטי פוגעים באטומי חמצן ובמולקולות חנקן, מעוררים אותם, והם פולטים אור בצבעים שלהם: ירוק ואדום מחמצן, סגול מחנקן.
משוב לתשובה נכונה
הזמן: האדום איטי, ושורד רק באוויר הדליל.

פתרון מלא
1. אטום חמצן מעורר יכול לפלוט ירוק ב־557.7 nm, תוך פחות משנייה, או אדום ב־630.0 nm, אחרי כמעט שתי דקות.
2. בגובה 100–200 km האטום מתנגש בשכן לפני שתי דקות ומאבד את האנרגיה בלי אור אדום.
3. רק מעל כ־200 km האוויר דליל מספיק כדי שהאדום יספיק לצאת.
בסערות חזקות יותר אלקטרונים פוגעים גם בגובה רב, ולכן זוהר אדום נראה רחוק מהקטבים.
שלב 7 מתוך 8
לפתוח את השלב
כמה חזק הרוח דוחפת
תרגול · חשבו
השאלה
רוח השמש (מדד Kp) נעולה על סערה קיצונית, $\mathrm{Kp} = 9$ ⁠. כל דרגה של Kp מכפילה את הלחץ שהרוח מפעילה על הבועה המגנטית בערך פי $1.4$ ⁠. פי כמה חזק היא דוחפת עכשיו מאשר ברוח שקטה, $\mathrm{Kp} = 1$ ⁠?

התשובה הנכונה
14.76 ± 4%
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
רוח השמש (מדד Kp)
9קבוע
הצגת השדה המגנטי
פועל
מתקבלת בטווח
± 4%
ערך קבוע בשאלה
תשובות שגויות שהשאלה מזהה
- 11.2 ± 3%
  טעות נפוצה: Treats a quantity that is multiplied at each step as if the same amount were added each step.
  משוב מהקטלוג
  כל דרגה של Kp כופלת את לחץ הרוח בערך פי $1.4$ ⁠, ולא מוסיפה לו כמות קבועה. שמונה דרגות הן $1.4 \times 1.4 \times \dots$ ⁠ שמונה פעמים, כמעט פי $15$ ⁠, ולא $1.4 \times 8$ ⁠.
משוב לתשובה נכונה
כמעט פי $15$ ⁠. ובכל זאת חרטום הבועה מתקרב רק כמעט פי שניים, כי השדה המגנטי מתחזק מהר ככל שמתקרבים לכדור הארץ.

רמז
מ־ $1$ ⁠ עד $9$ ⁠ יש שמונה דרגות, וכל אחת מכפילה פי $1.4$ ⁠.

פתרון מלא
1. מספר הדרגות: $9 - 1 = 8$ ⁠.
2. הלחץ גדל פי $1.4^8$ ⁠: $1.4^2 = 1.96$ ⁠, $1.4^4 \approx 3.84$ ⁠, $1.4^8 \approx 14.8$ ⁠.
3. כ־2.1 ננו־פסקל בשקט הופכים לכ־31 בסערה.
אם עניתם $11.2$ ⁠, הכפלתם $1.4 \times 8$ ⁠. אבל כל דרגה כופלת את מה שכבר יש, ולכן הגידול מהיר הרבה יותר.
שלב 8 מתוך 8
לפתוח את השלב
לאן הסגלגל זז
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
ביום שקט, $\mathrm{Kp} = 1$ ⁠, אמצע סגלגל הזוהר בצד הלילה נמצא בקו רוחב מגנטי של כ־ $63^\circ$ ⁠, מעל צפון נורווגיה. נבאו: איפה הוא יהיה כשרוח השמש (מדד Kp) תעלה ל־9, סערה קיצונית?

התשובה הנכונה
- נכונה קרוב יותר לקו המשווה, כ־ $45^\circ$ ⁠
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
רוח השמש (מדד Kp)
1
הצגת השדה המגנטי
כבוי
האפשרויות
- שגויה קרוב יותר לקוטב, כ־ $75^\circ$ ⁠, כי הרוח החזקה דוחפת אותו אחורה
  טעות נפוצה: Thinks a stronger solar wind pushes the auroral oval back towards the pole.
  משוב מהקטלוג
  בסערה הרוח אכן דוחסת את הבועה, אבל דווקא לכן הזוהר יורד לקווי רוחב נמוכים יותר. יותר קווי שדה נפתחים לרוח ונמתחים לזנב, וקווי השדה האלה יוצאים מכדור הארץ רחוק יותר מהקטבים. הסגלגל מתרחב לעבר קו המשווה.
- שגויה באותו מקום, רק בהיר יותר
  אין משוב משלה; הלומדים רואים את ההודעה הרגילה
  עוד לא. הסתכלו שוב ונסו פעם נוספת.
- נכונה קרוב יותר לקו המשווה, כ־ $45^\circ$ ⁠
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
רוח השמש (מדד Kp)
9
ואז הסצנה מראה: 45.2 ° · Magnetic latitude of the middle of the auroral oval on the night side/nodes/earth/outputs/ovalLatitude
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
כ־ $45^\circ$ ⁠: כמעט $18$ ⁠ מעלות קרוב יותר לקו המשווה, מעל צפון איטליה או צפון ארצות הברית.

רמז
בסערה הרוח דוחסת את הבועה, וקווי השדה שמובילים אלקטרונים לאטמוספירה מתחילים רחוק יותר מהקטבים.

פתרון מלא
1. בסערה הרוח דוחסת את הבועה בצד היום ומותחת את הזנב בצד הלילה, וחלק גדול יותר מקווי השדה נפתח אליה.
2. קווי השדה שמגיעים לזנב יוצאים מכדור הארץ בקווי רוחב נמוכים יותר.
3. לכן הסגלגל מתרחב ויורד, עד כ־ $45^\circ$ ⁠ ב־ $\mathrm{Kp} = 9$ ⁠.
בסערה של מאי 2024 ראו זוהר בדרום אירופה ובמקסיקו.

בכל היחידה · 22 טעויות נפוצות

קטלוג הטעויות הנפוצות

כל טעות נפוצה שהיחידה מזהה, בכמה מילים. פתחו טעות כדי לראות מה הלומדים קוראים כשהתשובה מתאימה לה, ואיפה היא נשאלת.

תוכן העניינים

שכבות האטמוספירה

לא קר יותר כל הדרך למעלה

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה

פתרון מלא

כמה מהר האוויר מתקרר

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

תשובות שגויות שהשאלה מזהה

רמז

פתרון מלא

איפה נמצא האוויר

השאלה

המטרה

הסצנה בשלב הזה

הגדרה אחת שמגיעה למטרה

רמז

פתרון מלא

גבוה מעל הטרופיים, נמוך ליד הקטבים

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה

פתרון מלא

שכבה שמתחממת

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

פתרון מלא

חם, אבל מרגיש קר

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

פתרון מלא

סופות ומזג אוויר

תרמיקות

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה

פתרון מלא

המפל של האוויר מסביב

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

תשובות שגויות שהשאלה מזהה

רמז

פתרון מלא

בסיס הענן

השאלה

המטרה

הסצנה בשלב הזה

הגדרה אחת שמגיעה למטרה

רמז

פתרון מלא

בלי לחות

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה

פתרון מלא

הדלק

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

פתרון מלא

גזירת רוח

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה