ViewWiki

מפתח תשובות · יחידה 23

קרח ואקלים.

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

שיעור 1 מתוך 3 · כ־25 דקות

קרחונים ויריעות קרח

שלג שנשאר אחרי הקיץ נערם לקרח, והקרח זורם כמו נהר איטי מאוד. נראה איך הקיץ קובע את גודל יריעת הקרח, איפה הקרח זורם הכי מהר, כמה הוא מוריד את הקרקע שמתחתיו וכמה מים הוא לוקח מהים.

לפתוח את השיעור

6 השלבים והתשובות שלהם
  1. שלב 1 מתוך 6

    לפתוח את השלב

    שלג שנשאר אחרי הקיץ

    תרגול · נבאו, ואז הסתכלו

    השאלה

    טמפרטורת הקיץ בחוף על היום, 6 °C, וכמות השלג 0.35 m בשנה: אין יריעת קרח, כי כל קיץ ממיס את השלג של החורף. העבירו את טמפרטורת הקיץ לתקופת קרח, −2 °C, בלי לשנות את השלג. מה יקרה?

    התשובה הנכונה

    • נכונה תגדל יריעת קרח ברוחב של אלפי קילומטרים

    הגדרות, אפשרויות ומשוב

    הסצנה בשלב הזה

    טמפרטורת הקיץ
    279.1 K
    כמות השלג
    0.35 m/yr
    מבט מתחת לקרח
    פני השטח

    האפשרויות

    • נכונה תגדל יריעת קרח ברוחב של אלפי קילומטרים

    • שגויה כלום, כי מה שבונה קרח הוא חורף קר, לא קיץ קריר

      טעות נפוצה: Thinks ice sheets grow because winters get colder, so summers do not matter.

      משוב מהקטלוג

      ליד הקוטב החורף תמיד קר מספיק לשלג. מה שקובע אם שלג נשאר הוא הקיץ: אם הוא חלש מכדי להמיס את כל השלג של החורף, נשאר קצת בכל שנה, והוא נערם לקרח. לכן יריעות קרח גדלות כשהקיצים בצפון מתקררים, גם אם החורפים מתונים יותר.

    • שגויה רק שכבת שלג דקה, כי כמות השלג לא השתנתה

      משוב

      השלג נערם שנה אחרי שנה. כשהקיץ לא ממיס הכול, מה שנשאר מצטבר במשך אלפי שנים לקרח בעובי קילומטרים.

    אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה

    טמפרטורת הקיץ
    271.1 K

    ואז הסצנה מראה: 2036 km · Width of the ice sheet across the section, margin to coast/nodes/ice/outputs/width

    ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.

    משוב לתשובה נכונה

    יריעה של כ־2,000 km: הקיץ הקריר לא ממיס את השלג של החורף.

    פתרון מלא

    1. קרחון מתחיל משלג שלא נמס. איפה שבחורף יורד יותר שלג משהקיץ ממיס, נשאר קצת בכל שנה.
    2. בקיץ של −2 °C בחוף, הקיץ על הרמה הגבוהה קר מדי כדי להמיס את כל השלג.
    3. השלג נערם, נדחס לפירן ואחר כך לקרח, והיריעה גדלה עד שהיא מאוזנת: כ־2,000 km רוחב ויותר מ־3 km עובי.

    השלג לא השתנה, רק הקיץ. ככה גדלות יריעות קרח: מקיצים חלשים, לא מחורפים קשים.

  2. שלב 2 מתוך 6

    לפתוח את השלב

    תקציב של שלג

    תרגול · הגיעו למטרה

    השאלה

    כמות השלג נעולה על 0.35 m בשנה. מצאו את טמפרטורת הקיץ שבה יריעת הקרח רחבה כ־1,000 km, ולחצו על בדיקה.

    המטרה

    • 1000 km ± 60 km

      בתחילת השלב: 1768 km

    הגדרות, אפשרויות ומשוב

    הסצנה בשלב הזה

    טמפרטורת הקיץ
    272.1 K
    כמות השלג
    0.35 m/yrקבוע
    מבט מתחת לקרח
    פני השטח
    נקרא מהסצנה בנקודה
    Width of the ice sheet across the section, margin to coast/nodes/ice/outputs/width

    הגדרה אחת שמגיעה למטרה

    טמפרטורת הקיץ
    275.1 K

    משוב לתשובה נכונה

    כ־2 °C בחוף: שלוש מעלות חמות יותר מבתקופת קרח, ויריעה ברוחב חצי.

    משוב לתשובה שגויה

    עוד לא. אם היריעה רחבה מדי, חממו את הקיץ; אם צרה מדי, קררו אותו.

    רמז

    קיץ חם יותר מרים את קו שיווי המשקל ומכווץ את היריעה.

    פתרון מלא

    1. כל יריעת קרח שומרת על תקציב: באזור הצבירה הגבוה השלג מנצח, ובאזור ההמסה הנמוך הקיץ ממיס יותר ממה שירד.
    2. קיץ חם יותר מרים את קו שיווי המשקל שביניהם, והיריעה מתכווצת עד שהיא שוב מאוזנת.
    3. רוחב של כ־1,000 km מתקבל בקיץ של כ־2 °C בחוף.

    מעט חום נוסף ממיס הרבה: עוד כמה מעלות, ופני השטח של היריעה שוקעים לאוויר חם יותר, והיא נעלמת.

  3. שלב 3 מתוך 6

    לפתוח את השלב

    קרח מוצק זורם

    תרגול · בחרו

    השאלה

    מבט מתחת לקרח על הזרימה בפנים. החיצים נותנים את מהירות הקרח בחמישה עומקים בכמה מקומות, והנקודות הן חבילות של שלג שנעות עם הקרח. איפה הקרח זורם הכי מהר?

    התשובה הנכונה

    • נכונה ליד פני השטח, ובמיוחד קרוב לשוליים

    הגדרות, אפשרויות ומשוב

    הסצנה בשלב הזה

    טמפרטורת הקיץ
    272.1 K
    כמות השלג
    0.35 m/yr
    מבט מתחת לקרח
    הזרימה בפנים

    האפשרויות

    מוצגות בסדר אקראי.

    • נכונה ליד פני השטח, ובמיוחד קרוב לשוליים

    • שגויה בשום מקום: קרח הוא מוצק, והוא נשאר במקום שבו ירד השלג

      טעות נפוצה: Thinks the ice in a glacier or ice sheet stays where it fell, because ice is solid.

      משוב מהקטלוג

      קרח הוא מוצק, אבל תחת המשקל של עצמו הוא זוחל: הגבישים שלו מחליקים לאורך שכבות שבתוכם, כמו מרק סמיך מאוד. ערימה של קרח בעובי של יותר מכחמישים מטרים מתפשטת החוצה, ולכן יריעת קרח זורמת מהאמצע הגבוה שלה אל השוליים, מהר יותר ליד פני השטח וליד השוליים.

    • שגויה בתחתית, מתחת לפרשת הקרח, שם הקרח הכי עבה

      משוב

      ליד פרשת הקרח הקרח כמעט לא זז, ובתחתית הקרקע מעכבת אותו. כל שכבה מחליקה על זו שמתחתיה, ולכן העליונה מהירה ביותר.

    משוב לתשובה נכונה

    למעלה וליד השוליים: הקרח זורם כמו נהר איטי מאוד.

    פתרון מלא

    1. תחת המשקל של עצמו קרח זוחל, ויריעת קרח מתפשטת מהאמצע הגבוה שלה, פרשת הקרח, אל השוליים.
    2. כל שכבה מחליקה על זו שמתחתיה, והקרקע מעכבת את השכבה התחתונה, ולכן הקרח מהיר ביותר ליד פני השטח.
    3. ליד השוליים צריך לעבור כל השלג שירד במעלה הזרם, ולכן שם הקרח מהיר יותר: מאות מטרים בשנה, ובזרמי קרח קילומטרים.

    שלג שיורד ליד פרשת הקרח שוקע עמוק ונע לאט לאורך התחתית מאה אלף שנה. לכן הקרח העתיק ביותר נמצא עמוק מתחת לאמצע, ושם קודחים גלעיני קרח.

  4. שלב 4 מתוך 6

    לפתוח את השלב

    הקרקע שוקעת

    תרגול · חשבו

    השאלה

    מבט מתחת לקרח על מתחת לקרח, והאקלים נעול. הקו המקווקו הוא המקום שבו הייתה הקרקע בלי קרח. הקרח מעל פרשת הקרח בעובי של כ־3.1 km, וצפיפותו כ־917 kg/m³ לעומת כ־3300 kg/m³ של המעטפת. בכמה מטרים שקעה הקרקע מתחת לפרשה?

    התשובה הנכונה

    835 m ± 8%

    הגדרות, אפשרויות ומשוב

    הסצנה בשלב הזה

    טמפרטורת הקיץ
    272.1 Kקבוע
    כמות השלג
    0.35 m/yrקבוע
    מבט מתחת לקרח
    מתחת לקרח
    מתקבלת בטווח
    ± 8%
    מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
    How far the crust has sunk under the divide/nodes/ice/outputs/sag

    כל יחידה של אותו גודל מתקבלת; התשובה מומרת לפני הבדיקה.

    תשובות שגויות שהשאלה מזהה

    • 0 m ± 20 m

      טעות נפוצה: Thinks the ground under an ice sheet stays put, because rock is solid.

      משוב מהקטלוג

      הקרום של כדור הארץ צף על המעטפת, שבמשך אלפי שנים זורמת כמו נוזל סמיך מאוד. תחת שלושה קילומטרים של קרח הוא שוקע, כמו סירה שמעמיסים עליה, עד שהמעטפת שנדחקה הצידה שוקלת כמו הקרח: בערך רבע מעובי הקרח. כשהקרח נמס, הקרקע עולה שוב, לאט.

    משוב לתשובה נכונה

    כ־840 m: כרבע מעובי הקרח.

    רמז

    המעטפת שנדחקה הצידה שוקלת כמו הקרח: ρicehice=ρmantlehsag\rho_{\text{ice}} h_{\text{ice}} = \rho_{\text{mantle}} h_{\text{sag}}⁠.

    פתרון מלא

    1. הקרום צף על המעטפת, וכמו סירה שמעמיסים עליה הוא שוקע עד שהמעטפת שנדחקה שוקלת כמו המטען.
    2. hsag=hice⋅ρiceρmantle=3100×9173300≈860h_{\text{sag}} = h_{\text{ice}} \cdot \dfrac{\rho_{\text{ice}}}{\rho_{\text{mantle}}} = 3100 \times \dfrac{917}{3300} \approx 860⁠ מטרים.
    3. בסצנה הקרקע שקעה כ־835 m: כרבע מעובי הקרח, מעט פחות, כי הקרום הנוקשה מתכופף על פני שטח רחב.

    כשהקרח נמס הקרקע עולה, לאט: סביב מפרץ הדסון היא עדיין עולה כסנטימטר בשנה.

  5. שלב 5 מתוך 6

    לפתוח את השלב

    מים שחסרים בים

    תרגול · חשבו

    השאלה

    תקופת קרח, והאקלים נעול. כל טון של קרח על היבשה הוא טון של מים שנלקח מהים. התרשים שליד הסצנה מראה כמה מים לוקחת היריעה. בכמה מטרים היא מורידה את פני הים בעולם כולו?

    התשובה הנכונה

    20.78 m ± 5%

    הגדרות, אפשרויות ומשוב

    הסצנה בשלב הזה

    טמפרטורת הקיץ
    271.1 Kקבוע
    כמות השלג
    0.35 m/yrקבוע
    מבט מתחת לקרח
    פני השטח
    מתקבלת בטווח
    ± 5%
    מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
    Change in global sea level from the water held in the ice (negative: lower)/nodes/ice/outputs/seaLevel

    כל יחידה של אותו גודל מתקבלת; התשובה מומרת לפני הבדיקה.

    משוב לתשובה נכונה

    כ־21 m: מים שעברו מהים ליבשה.

    רמז

    קראו את הירידה בפני הים בתרשים, בטמפרטורת הקיץ הנוכחית.

    פתרון מלא

    1. היריעה בתקופת קרח רחבה כ־2,000 km ועבה כ־3.4 km באמצע.
    2. המים שבה, מפוזרים על כל האוקיינוסים, שטח של כ־360 מיליון קמ“ר, הם שכבה של כ־21 m.
    3. לכן הים יורד כ־21 m.

    בשיא תקופת הקרח האחרונה, לפני כ־20,00020{,}000⁠ שנה, כמה יריעות כאלה יחד הורידו את הים בכ־120 m, ואפשר היה ללכת ברגל מסיביר לאלסקה.

  6. שלב 6 מתוך 6

    לפתוח את השלב

    קרח צף

    תרגול · בחרו

    השאלה

    הקרח הצף של הים הארקטי, ומדפי הקרח הצפים בשולי אנטארקטיקה, נמסים. מה זה עושה לפני הים, לעומת המסה של אותה כמות קרח שיושבת על יבשה?

    התשובה הנכונה

    • נכונה קרח צף כמעט לא מעלה את הים: הוא כבר דוחק את המשקל שלו במים

    הגדרות, אפשרויות ומשוב

    הסצנה בשלב הזה

    טמפרטורת הקיץ
    271.1 K
    כמות השלג
    0.35 m/yr
    מבט מתחת לקרח
    פני השטח

    האפשרויות

    מוצגות בסדר אקראי.

    • נכונה קרח צף כמעט לא מעלה את הים: הוא כבר דוחק את המשקל שלו במים

    • שגויה אותו דבר: קרח הוא קרח, וכשהוא נמס הוא מוסיף מים

      טעות נפוצה: Thinks melting sea ice or floating ice shelves raises the sea level as much as melting ice on land.

      משוב מהקטלוג

      קרח צף כבר דוחק את המשקל שלו במים, לפי עקרון ארכימדס. כשהוא נמס, המים שנוצרים ממלאים בדיוק את הנפח שהוא דחק, ולכן פני הים כמעט לא משתנים, כמו קוביות קרח שנמסות בכוס. רק קרח שיושב על יבשה, כמו יריעות הקרח של גרינלנד ואנטארקטיקה, מעלה את הים כשהוא נמס.

    • שגויה הוא מוריד את הים, כי מים תופסים פחות מקום מקרח

      משוב

      נכון שהמים תופסים פחות מקום מהקרח, אבל בדיוק את הנפח של החלק השקוע, כך שפני הים לא יורדים.

    משוב לתשובה נכונה

    כמעט כלום: רק קרח על יבשה מעלה את הים.

    פתרון מלא

    1. לפי עקרון ארכימדס, גוף צף דוחק מים במשקל שלו.
    2. כשקרח צף נמס, המים שנוצרים שוקלים כמוהו, ולכן ממלאים בדיוק את הנפח שהוא דחק.
    3. קרח על יבשה לא דחק שום מים. כשהוא נמס ונוזל לים, הוא מוסיף לים את כל המשקל שלו.

    לכן מה שמעלה את הים הוא הקרח של גרינלנד, כ־7 m אילו נמס כולו, ושל אנטארקטיקה, עוד כ־58 m.

שיעור 2 מתוך 3 · כ־25 דקות

תקופות הקרח ומחזורי מילנקוביץ'

שלושה שינויים איטיים במסלול ובציר של כדור הארץ משנים את אור השמש של הקיץ בצפון הרחוק. נחשב את המרחק לשמש ואת הפער באור, נראה למה הקיץ ולא החורף קובע את גודל הקרח, ונשווה את אור הקיץ לתקופות הקרח של 400,000 השנים האחרונות.

לפתוח את השיעור

7 השלבים והתשובות שלהם
  1. שלב 1 מתוך 7

    לפתוח את השלב

    מסלול סגלגל

    תרגול · חשבו

    השאלה

    האקסצנטריות נעולה על הערך של היום, e=0.0167e = 0.0167⁠. המרחק הממוצע של כדור הארץ מהשמש, חצי הציר הארוך של המסלול, הוא כ־149.6 מיליון קילומטרים. כמה קרוב לשמש כדור הארץ בנקודה הקרובה ביותר, הפריהליון?

    התשובה הנכונה

    147100000 km ± 0.2%

    הגדרות, אפשרויות ומשוב

    הסצנה בשלב הזה

    אקסצנטריות
    0.0167קבוע
    נטיית הציר
    23.44 °
    נקיפה: הנקודה הקרובה ביותר
    283 °
    שנות קרח
    המסלול
    מתקבלת בטווח
    ± 0.2%
    מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
    Earth–Sun distance at the closest point, for an orbit 1 AU across its long half-axis/nodes/orbit/outputs/perihelionDistance

    כל יחידה של אותו גודל מתקבלת; התשובה מומרת לפני הבדיקה.

    משוב לתשובה נכונה

    כ־147.1 מיליון קילומטרים, בתחילת ינואר.

    רמז

    בנקודה הקרובה ביותר המרחק הוא a(1−e)a(1-e)⁠.

    פתרון מלא

    1. ביחידה על כדור הארץ, הירח והשמש ראינו שמסלול כדור הארץ הוא אליפסה, והשמש באחד המוקדים.
    2. בנקודה הקרובה ביותר: r=a(1−e)=149.6×(1−0.0167)≈147.1r = a(1 - e) = 149.6 \times (1 - 0.0167) \approx 147.1⁠ מיליון קילומטרים.
    3. בנקודה הרחוקה ביותר: a(1+e)≈152.1a(1 + e) \approx 152.1⁠ מיליון.

    היום כדור הארץ הכי קרוב בתחילת ינואר והכי רחוק בתחילת יולי: הפרש של כ־3% בלבד.

  2. שלב 2 מתוך 7

    לפתוח את השלב

    הכי קרובים בחורף

    תרגול · בחרו

    השאלה

    כדור הארץ הכי קרוב לשמש בתחילת ינואר. למה ינואר הוא אמצע החורף בחצי הכדור הצפוני?

    התשובה הנכונה

    • נכונה כי העונות באות מנטיית הציר: בינואר הצפון נוטה הרחק מהשמש, והמרחק משנה את האור רק בכ־7%

    הגדרות, אפשרויות ומשוב

    הסצנה בשלב הזה

    אקסצנטריות
    0.0167
    נטיית הציר
    23.44 °
    נקיפה: הנקודה הקרובה ביותר
    283 °
    שנות קרח
    המסלול

    האפשרויות

    מוצגות בסדר אקראי.

    • נכונה כי העונות באות מנטיית הציר: בינואר הצפון נוטה הרחק מהשמש, והמרחק משנה את האור רק בכ־7%

    • שגויה זו טעות: כדור הארץ בעצם הכי רחוק בינואר, ולכן קר

      טעות נפוצה: Thinks the seasons come from the Earth being nearer to or farther from the Sun.

      משוב מהקטלוג

      כדור הארץ הכי קרוב לשמש בתחילת ינואר, באמצע החורף של חצי הכדור הצפוני. המרחק משתנה רק בכ־3%, והאור בכ־7%. העונות באות מנטיית הציר: בקיץ חצי הכדור שלכם נוטה אל השמש, היא גבוהה בשמיים והיום ארוך. ולכן כשבצפון קיץ, בדרום חורף.

    • שגויה כי לוקח חצי שנה עד שהחום מהשמש מגיע

      משוב

      אור השמש מגיע אלינו בתוך כשמונה דקות. האוקיינוסים אמנם מאחרים את העונות בכמה שבועות, לא בחצי שנה.

    משוב לתשובה נכונה

    הנטייה: היא קובעת את העונות, לא המרחק.

    פתרון מלא

    1. השינוי במרחק קטן: בין 147.1 ל־152.1 מיליון קילומטרים. האור משתנה כריבוע המרחק, בכ־7%.
    2. נטיית הציר, 23.44°, משנה הרבה יותר: בקיץ השמש גבוהה בשמיים, הקרניים נופלות כמעט בניצב, והיום ארוך.
    3. בינואר חצי הכדור הצפוני נוטה הרחק מהשמש, ולכן חורף, אף שכדור הארץ קרוב.

    לכן בדרום, שנוטה אז אל השמש, ינואר הוא אמצע הקיץ.

  3. שלב 3 מתוך 7

    לפתוח את השלב

    המסלול הסגלגל ביותר

    תרגול · חשבו

    השאלה

    האקסצנטריות נעולה על e=0.057e = 0.057⁠, המסלול הכי סגלגל. פי כמה יותר אור שמש מקבל כדור הארץ בנקודה הקרובה ביותר מאשר בנקודה הרחוקה ביותר?

    התשובה הנכונה

    1.256 ± 1%

    הגדרות, אפשרויות ומשוב

    הסצנה בשלב הזה

    אקסצנטריות
    0.057קבוע
    נטיית הציר
    23.44 °
    נקיפה: הנקודה הקרובה ביותר
    283 °
    שנות קרח
    המסלול
    מתקבלת בטווח
    ± 1%
    מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
    Sunlight at the closest point, times that at the farthest/nodes/orbit/outputs/perihelionBoost

    תשובות שגויות שהשאלה מזהה

    • 1.121 ± 0.8%

      טעות נפוצה: Takes sunlight as falling in proportion to distance, not to the square of the distance.

      משוב מהקטלוג

      אור השמש מתפזר על פני כדור הולך וגדל, ושטח הכדור גדל עם ריבוע הרדיוס. לכן עוצמת האור יורדת כמו 1r2\dfrac{1}{r^2}⁠: במרחק כפול, רבע מהאור. היחס בין האור בנקודה הקרובה לזה שבנקודה הרחוקה הוא (1+e1−e)2\left(\dfrac{1+e}{1-e}\right)^2⁠, לא 1+e1−e\dfrac{1+e}{1-e}⁠.

    • 1.057 ± 0.8%

      טעות נפוצה: Takes sunlight as falling in proportion to distance, not to the square of the distance.

      משוב מהקטלוג

      אור השמש מתפזר על פני כדור הולך וגדל, ושטח הכדור גדל עם ריבוע הרדיוס. לכן עוצמת האור יורדת כמו 1r2\dfrac{1}{r^2}⁠: במרחק כפול, רבע מהאור. היחס בין האור בנקודה הקרובה לזה שבנקודה הרחוקה הוא (1+e1−e)2\left(\dfrac{1+e}{1-e}\right)^2⁠, לא 1+e1−e\dfrac{1+e}{1-e}⁠.

    משוב לתשובה נכונה

    כ־1.261.26⁠: רבע יותר אור בנקודה הקרובה.

    רמז

    האור יורד כמו 1r2\dfrac{1}{r^2}⁠, והמרחקים הם a(1−e)a(1-e)⁠ ו־a(1+e)a(1+e)⁠.

    פתרון מלא

    1. המרחקים: a(1−0.057)=0.943aa(1 - 0.057) = 0.943a⁠ ו־a(1+0.057)=1.057aa(1 + 0.057) = 1.057a⁠.
    2. עוצמת האור יורדת כמו 1r2\dfrac{1}{r^2}⁠, ולכן היחס (1.0570.943)2\left(\dfrac{1.057}{0.943}\right)^2⁠.
    3. (1.121)2≈1.26\left(1.121\right)^2 \approx 1.26⁠: כ־26% יותר אור.

    מי שענה 1.121.12⁠ שכח את הריבוע: האור מתפזר על פני שטח שגדל כריבוע המרחק.

  4. שלב 4 מתוך 7

    לפתוח את השלב

    הקיצים בצפון

    תרגול · נבאו, ואז הסתכלו

    השאלה

    כל הערכים כמו היום: כדור הארץ הכי קרוב בינואר, ואור השמש של אמצע הקיץ ב־65° צפון כ־478 W/m². העבירו את נקיפה: הנקודה הקרובה ביותר ליוני. מה יקרה לכיפת הקרח הצפונית?

    התשובה הנכונה

    • נכונה היא תתכווץ: הקיצים בצפון יקבלו יותר אור וימיסו יותר שלג

    הגדרות, אפשרויות ומשוב

    הסצנה בשלב הזה

    אקסצנטריות
    0.0167
    נטיית הציר
    23.44 °
    נקיפה: הנקודה הקרובה ביותר
    283 °
    שנות קרח
    המסלול

    האפשרויות

    • נכונה היא תתכווץ: הקיצים בצפון יקבלו יותר אור וימיסו יותר שלג

    • שגויה היא תגדל: החורף בצפון יהיה בנקודה הרחוקה ויתקרר

      טעות נפוצה: Thinks ice sheets grow because winters get colder, so summers do not matter.

      משוב מהקטלוג

      ליד הקוטב החורף תמיד קר מספיק לשלג. מה שקובע אם שלג נשאר הוא הקיץ: אם הוא חלש מכדי להמיס את כל השלג של החורף, נשאר קצת בכל שנה, והוא נערם לקרח. לכן יריעות קרח גדלות כשהקיצים בצפון מתקררים, גם אם החורפים מתונים יותר.

    • שגויה שום דבר, כי סך האור בשנה לא משתנה

      משוב

      הסך כמעט לא משתנה, אבל החלוקה בין העונות כן, ויריעות קרח תלויות בעוצמת הקיץ.

    אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה

    נקיפה: הנקודה הקרובה ביותר
    90 °

    ואז הסצנה מראה: 510.5 W/m² · Daily-mean sunlight at the top of the air at 65° N on the June solstice/nodes/orbit/outputs/summerSunlight

    ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.

    משוב לתשובה נכונה

    תתכווץ: כ־511 W/m² בקיץ, מספיק כדי להמיס את השלג.

    פתרון מלא

    1. כשהנקודה הקרובה ביותר נופלת ביוני, הקיץ בצפון מתרחש כשכדור הארץ קרוב לשמש.
    2. אור השמש של אמצע הקיץ ב־65° צפון עולה מכ־478 לכ־511 W/m².
    3. קיץ חזק ממיס את השלג של החורף, וכיפת הקרח נסוגה צפונה.

    החורף בצפון אמנם יהיה רחוק יותר מהשמש, אבל ליד הקוטב החורף ממילא קר מספיק לשלג. מה שקובע הוא הקיץ.

  5. שלב 5 מתוך 7

    לפתוח את השלב

    קיץ חלש

    תרגול · הגיעו למטרה

    השאלה

    נקיפה: הנקודה הקרובה ביותר נעולה על 270°, בחורף הצפוני. שנו את האקסצנטריות ואת נטיית הציר כך שאור השמש של אמצע הקיץ ב־65° צפון יירד לכ־430 W/m², קיץ חלש שמתחיל תקופת קרח, ולחצו על בדיקה.

    המטרה

    • 430 W/m² ± 10 W/m²

      בתחילת השלב: 477.5 W/m²

    הגדרות, אפשרויות ומשוב

    הסצנה בשלב הזה

    אקסצנטריות
    0.0167
    נטיית הציר
    23.44 °
    נקיפה: הנקודה הקרובה ביותר
    270 °קבוע
    שנות קרח
    המסלול
    נקרא מהסצנה בנקודה
    Daily-mean sunlight at the top of the air at 65° N on the June solstice/nodes/orbit/outputs/summerSunlight

    הגדרה אחת שמגיעה למטרה

    אקסצנטריות
    0.0336
    נטיית הציר
    22 °

    משוב לתשובה נכונה

    קיץ חלש: כיפת הקרח מתפשטת דרומה.

    משוב לתשובה שגויה

    עוד לא. כדי להחליש את הקיץ, הקטינו את הנטייה והגדילו את האקסצנטריות; כדי לחזק אותו, להפך.

    רמז

    פחות נטייה מורידה את השמש בקיץ של הצפון. מסלול סגלגל יותר מרחיק את הקיץ מהשמש, כשהנקודה הקרובה בחורף.

    פתרון מלא

    1. נטיית הציר קטנה יותר: השמש נמוכה יותר בקיץ מעל הצפון הרחוק.
    2. אקסצנטריות גדולה, כשהנקודה הקרובה בחורף: בקיץ כדור הארץ רחוק מהשמש.
    3. למשל אקסצנטריות 0.0570.057⁠ ונטייה של 23° נותנות כ־435 W/m², ונטייה של 22.1° כ־422 W/m².

    שלושת המחזורים צריכים להצטרף: עם מסלול כמעט עגול, הנקודה הקרובה ביותר כמעט לא משנה.

  6. שלב 6 מתוך 7

    לפתוח את השלב

    הרשומה

    תרגול · בחרו

    השאלה

    בחרו 400,000 שנות קרח תחת שנות קרח. התרשים מראה את אור השמש של הקיץ ב־65° צפון לצד הטמפרטורה מגלעיני קרח באנטארקטיקה. מה נכון לגבי תקופות הקרח?

    התשובה הנכונה

    • נכונה כל תקופה חמה מתחילה כשאור הקיץ בצפון מגיע לשיא, ומשובים, כמו קרח שנמס ופחמן דו־חמצני שעולה, מגבירים את הדחיפה

    הגדרות, אפשרויות ומשוב

    הסצנה בשלב הזה

    אקסצנטריות
    0.0167
    נטיית הציר
    23.44 °
    נקיפה: הנקודה הקרובה ביותר
    283 °
    שנות קרח
    400,000 שנות קרח

    האפשרויות

    מוצגות בסדר אקראי.

    • נכונה כל תקופה חמה מתחילה כשאור הקיץ בצפון מגיע לשיא, ומשובים, כמו קרח שנמס ופחמן דו־חמצני שעולה, מגבירים את הדחיפה

    • שגויה בתקופות קרח כדור הארץ כולו רחוק מהשמש, ומקבל הרבה פחות אור בשנה

      טעות נפוצה: Thinks ice ages happen because the whole Earth moves farther from the Sun for thousands of years.

      משוב מהקטלוג

      האורך הממוצע של המסלול כמעט לא משתנה, והשינויים של מילנקוביץ’ משנים את סך אור השמש שכדור הארץ מקבל בשנה בפחות מחמישית האחוז. מה שהם משנים הוא החלוקה של האור בין העונות וקווי הרוחב, ובעיקר את עוצמת הקיץ בצפון הרחוק. משובים, כמו קרח שמחזיר אור ופחמן דו־חמצני שיורד, מגבירים את הדחיפה הקטנה הזו.

    • שגויה תקופות קרח מתחילות כשהחורפים בצפון הכי קרים

      טעות נפוצה: Thinks ice sheets grow because winters get colder, so summers do not matter.

      משוב מהקטלוג

      ליד הקוטב החורף תמיד קר מספיק לשלג. מה שקובע אם שלג נשאר הוא הקיץ: אם הוא חלש מכדי להמיס את כל השלג של החורף, נשאר קצת בכל שנה, והוא נערם לקרח. לכן יריעות קרח גדלות כשהקיצים בצפון מתקררים, גם אם החורפים מתונים יותר.

    משוב לתשובה נכונה

    הקיץ בצפון נותן את הקצב, והמשובים את העוצמה.

    פתרון מלא

    1. המחזורים משנים את סך האור בשנה בפחות מחמישית האחוז, אבל את אור הקיץ בצפון בעשרות ואטים למטר רבוע.
    2. התקופות החמות, הבין־קרחוניות, מתחילות כשאור הקיץ בצפון מטפס לשיא: לפני כ־11,00011{,}000⁠, 128,000128{,}000⁠, 240,000240{,}000⁠ ו־335,000335{,}000⁠ שנה.
    3. הדחיפה קטנה, והמשובים עושים את רוב העבודה: קרח שנמס מחזיר פחות אור, ואוקיינוסים חמים יותר משחררים פחמן דו־חמצני, מכ־180 לכ־280 ppm.

    לכן קראו למסלול “קוצב הלב של תקופות הקרח”: הוא נותן את הקצב, והאקלים מגביר אותו.

  7. שלב 7 מתוך 7

    לפתוח את השלב

    הנקודה הרחוקה

    תרגול · חשבו

    השאלה

    אקסצנטריות נעולה על e=0.057e = 0.057⁠, המסלול הכי סגלגל. המרחק הממוצע של כדור הארץ מהשמש, חצי הציר הגדול, הוא 1 AU. כמה רחוק הוא מהשמש בנקודה הרחוקה ביותר, a(1+e)a(1 + e)⁠?

    התשובה הנכונה

    1.057 AU ± 0.2%

    הגדרות, אפשרויות ומשוב

    הסצנה בשלב הזה

    אקסצנטריות
    0.057קבוע
    נטיית הציר
    23.44 °
    נקיפה: הנקודה הקרובה ביותר
    283 °
    שנות קרח
    המסלול
    מתקבלת בטווח
    ± 0.2%
    מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
    Earth–Sun distance at the farthest point/nodes/orbit/outputs/aphelionDistance

    כל יחידה של אותו גודל מתקבלת; התשובה מומרת לפני הבדיקה.

    תשובות שגויות שהשאלה מזהה

    • 0.943 AU ± 0.2%

      טעות נפוצה: Mixes up the nearest and farthest points of an orbit: subtracts ae for the farthest.

      משוב מהקטלוג

      במסלול אליפטי השמש לא באמצע אלא באחד המוקדים, במרחק aeae⁠ מהמרכז. לכן הנקודה הרחוקה ביותר, אפהליון, נמצאת a+aea + ae⁠ מהשמש, והקרובה ביותר, פריהליון, a−aea - ae⁠.

    משוב לתשובה נכונה

    1.057 AU, כ־158 מיליון קילומטרים: 6 מיליון קילומטרים רחוק יותר מהנקודה הרחוקה של היום.

    רמז

    בנקודה הרחוקה מוסיפים את aeae⁠ לחצי הציר הגדול. בנקודה הקרובה מחסירים אותו.

    פתרון מלא

    1. a=1a = 1⁠ ו־e=0.057e = 0.057⁠.
    2. a(1+e)=1.057a(1 + e) = 1.057⁠ יחידות אסטרונומיות, כ־158 מיליון קילומטרים.
    3. בנקודה הקרובה: a(1−e)=0.943a(1 - e) = 0.943⁠.

    היחס בין שני המרחקים 1.0570.943≈1.12\dfrac{1.057}{0.943} \approx 1.12⁠, ואור השמש הולך עם ריבוע המרחק: בנקודה הקרובה מגיע פי 1.261.26⁠ אור. היום ההבדל רק כ־7%.

שיעור 3 מתוך 3 · כ־25 דקות

אקלים

אור השמש נכנס, חום יוצא, וכמה גזים באוויר קובעים כמה ממנו בורח. נחשב כמה קר היה כדור הארץ בלי גזי חממה, כמה חום הפחמן הדו־חמצני הנוסף עוצר, למה כל הכפלה מוסיפה אותו דבר, וכמה זה מחמם.

לפתוח את השיעור

6 השלבים והתשובות שלהם
  1. שלב 1 מתוך 6

    לפתוח את השלב

    המאזן

    תרגול · חשבו

    השאלה

    גז חממה על אפס, ואור שמש נעול על 100%. כדור הארץ בולע בממוצע כ־238 W/m² מאור השמש. בלי גז חממה, הקרקע צריכה לקרון את כל זה ישר לחלל: σT4=238 W/m2\sigma T^4 = 238\ \mathrm{W/m^2}⁠, עם σ=5.67×10−8 W/(m2 K4)\sigma = 5.67 \times 10^{-8}\ \mathrm{W/(m^2\,K^4)}⁠. מה תהיה הטמפרטורה שלה?

    התשובה הנכונה

    -18.57 °C ± 2 °C

    הגדרות, אפשרויות ומשוב

    הסצנה בשלב הזה

    גז חממה
    0 ppm
    אור שמש
    100 %קבוע
    הצגת האנרגיה
    פועל
    מתקבלת בטווח
    ± 2 °C
    מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
    The ground temperature that would radiate the absorbed sunlight straight to space, with no greenhouse gas/nodes/sky/outputs/bareTemperature

    כל יחידה של אותו גודל מתקבלת; התשובה מומרת לפני הבדיקה.

    תשובות שגויות שהשאלה מזהה

    • 15 °C ± 2 °C

      טעות נפוצה: Thinks a gas that makes up a few hundredths of a per cent of the air is too little to matter.

      משוב מהקטלוג

      חנקן וחמצן, יותר מ־99% מהאוויר, שקופים גם לאור השמש וגם לאינפרה־אדום, ולכן הם לא משתתפים בכלל. פחמן דו־חמצני ואדי מים עושים עבודה שאף גז אחר באוויר לא עושה. כמו שמיכה דקה על מיטה שאין עליה שום דבר אחר: היא דקה, אבל רק היא שומרת את החום.

    משוב לתשובה נכונה

    כ־−18 °C: כדור קפוא. אפקט החממה מוסיף כ־33 °C.

    רמז

    T=(238σ)1/4T = \left(\dfrac{238}{\sigma}\right)^{1/4}⁠, בקלווין. אחר כך החסירו 273273⁠.

    פתרון מלא

    1. השמש נותנת 1361 W/m² לכל מטר רבוע שפונה אליה. כדור הארץ מקבל אותו על עיגול, אבל מפזר אותו על כדור שגדול פי 44⁠, וכ־30% מוחזר לחלל: 13614×0.7≈238\dfrac{1361}{4} \times 0.7 \approx 238⁠.
    2. T4=2385.67×10−8≈4.2×109T^4 = \dfrac{238}{5.67 \times 10^{-8}} \approx 4.2 \times 10^{9}⁠.
    3. T≈255 KT \approx 255\ \mathrm{K}⁠, כלומר כ־−18 °C.

    הטמפרטורה הממוצעת האמיתית היא כ־15 °C: ההפרש, כ־33 °C, הוא אפקט החממה.

  2. שלב 2 מתוך 6

    לפתוח את השלב

    המלכודת

    תרגול · בחרו

    השאלה

    הצגת האנרגיה על פועל, וגז חממה על טרום־תעשייתי. גלים צהובים קצרים הם אור שמש, וגלים אדומים ארוכים הם אינפרה־אדום שהקרקע החמה פולטת. מה עושות מולקולות הפחמן הדו־חמצני?

    התשובה הנכונה

    • נכונה נותנות לאור השמש לעבור, ולוכדות חלק מהאינפרה־אדום ופולטות אותו מחדש לכל כיוון, גם למטה

    הגדרות, אפשרויות ומשוב

    הסצנה בשלב הזה

    גז חממה
    280 ppm
    אור שמש
    100 %
    הצגת האנרגיה
    פועל

    האפשרויות

    מוצגות בסדר אקראי.

    • נכונה נותנות לאור השמש לעבור, ולוכדות חלק מהאינפרה־אדום ופולטות אותו מחדש לכל כיוון, גם למטה

    • שגויה לוכדות את אור השמש בדרך פנימה ומחממות את האוויר

      טעות נפוצה: Thinks greenhouse gases warm the Earth by trapping sunlight on its way in.

      משוב מהקטלוג

      גזי חממה כמעט שקופים לאור השמש, ולכן הוא עובר דרכם ומחמם את הקרקע. הם לא שקופים לקרינה האינפרה־אדומה שהקרקע החמה פולטת למעלה: הם בולעים חלק ממנה ופולטים אותה מחדש לכל הכיוונים, גם למטה. אילו היו חוסמים את אור השמש, הם היו מקררים את הקרקע.

    • שגויה כמעט כלום: יש מעט מדי מהן, פחות מעשירית אחוז מהאוויר

      טעות נפוצה: Thinks a gas that makes up a few hundredths of a per cent of the air is too little to matter.

      משוב מהקטלוג

      חנקן וחמצן, יותר מ־99% מהאוויר, שקופים גם לאור השמש וגם לאינפרה־אדום, ולכן הם לא משתתפים בכלל. פחמן דו־חמצני ואדי מים עושים עבודה שאף גז אחר באוויר לא עושה. כמו שמיכה דקה על מיטה שאין עליה שום דבר אחר: היא דקה, אבל רק היא שומרת את החום.

    משוב לתשובה נכונה

    שקוף לאור השמש, לא לאינפרה־אדום: זה אפקט החממה.

    פתרון מלא

    1. אור השמש, שרובו אור נראה בגלים קצרים, עובר את הגז ומחמם את הקרקע.
    2. הקרקע החמה זוהרת באינפרה־אדום, בגלים ארוכים בערך פי עשרים. בגלים האלה הפחמן הדו־חמצני לא שקוף.
    3. מולקולה שלוכדת חבילה מהבהבת ופולטת אותה לכיוון אקראי, ולכן חלק מהחום חוזר לקרקע.

    חנקן וחמצן, יותר מ־99% מהאוויר, שקופים לשני סוגי האור. לכן גז נדיר שעושה עבודה שאף אחד אחר לא עושה משנה כל כך הרבה.

  3. שלב 3 מתוך 6

    לפתוח את השלב

    אילוץ קרינתי

    תרגול · חשבו

    השאלה

    גז חממה נעול על היום, 420 ppm, לעומת 280 ppm לפני המהפכה התעשייתית. אילוץ קרינתי הוא כמה ואטים לכל מטר רבוע פחות בורחים לחלל בגלל הגז הנוסף. לפחמן דו־חמצני ΔF=5.35ln⁡CC0 W/m2\Delta F = 5.35 \ln\dfrac{C}{C_0}\ \mathrm{W/m^2}⁠. מה האילוץ היום?

    התשובה הנכונה

    2.169 W/m² ± 3%

    הגדרות, אפשרויות ומשוב

    הסצנה בשלב הזה

    גז חממה
    420 ppmקבוע
    אור שמש
    100 %
    הצגת האנרגיה
    פועל
    מתקבלת בטווח
    ± 3%
    מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
    Radiative forcing of the gas against pre-industrial 280 ppm, 5.35 ln(C/280) (Myhre et al. 1998); NaN with no gas/nodes/sky/outputs/forcing

    כל יחידה של אותו גודל מתקבלת; התשובה מומרת לפני הבדיקה.

    תשובות שגויות שהשאלה מזהה

    • 2.675 W/m² ± 2%

      טעות נפוצה: Thinks each extra part per million of CO₂ adds the same forcing, so the effect grows in proportion to the amount.

      משוב מהקטלוג

      מרכז פס הבליעה של פחמן דו־חמצני כבר רווי: שם האוויר עוצר כמעט את כל האינפרה־אדום. גז נוסף פועל בעיקר בשולי הפס, ולכן כל הכפלה של הכמות מוסיפה בערך אותו דבר, כ־3.7 W/m²: ΔF=5.35ln⁡CC0\Delta F = 5.35 \ln\dfrac{C}{C_0}⁠. מ־560 ל־1120 ppm מוסיפים כמו מ־280 ל־560, אף שזה פי שניים יותר גז.

    משוב לתשובה נכונה

    כ־2.2 W/m²: אחוז אחד מהאנרגיה שנכנסת.

    רמז

    CC0=420280=1.5\dfrac{C}{C_0} = \dfrac{420}{280} = 1.5⁠.

    פתרון מלא

    1. CC0=420280=1.5\dfrac{C}{C_0} = \dfrac{420}{280} = 1.5⁠.
    2. ln⁡1.5≈0.405\ln 1.5 \approx 0.405⁠.
    3. ΔF=5.35×0.405≈2.17 W/m2\Delta F = 5.35 \times 0.405 \approx 2.17\ \mathrm{W/m^2}⁠.

    זה כאחוז אחד מ־238 W/m² שכדור הארץ בולע, וזה מספיק כדי לחמם אותו ביותר ממעלה. מי שענה 2.72.7⁠ חישב 5.35×0.55.35 \times 0.5⁠, כאילו האילוץ גדל ביחס ישר לכמות הגז.

  4. שלב 4 מתוך 6

    לפתוח את השלב

    כל הכפלה

    תרגול · נבאו, ואז הסתכלו

    השאלה

    גז חממה על 560 ppm, כפול מהכמות שלפני המהפכה התעשייתית: האילוץ כ־3.7 W/m². העלו אותו ל־1120 ppm, הכפלה נוספת. מה יהיה האילוץ?

    התשובה הנכונה

    • נכונה כ־7.4 W/m²: כל הכפלה מוסיפה עוד כ־3.7

    הגדרות, אפשרויות ומשוב

    הסצנה בשלב הזה

    גז חממה
    560 ppm
    אור שמש
    100 %
    הצגת האנרגיה
    פועל

    האפשרויות

    • נכונה כ־7.4 W/m²: כל הכפלה מוסיפה עוד כ־3.7

    • שגויה כ־11 W/m²: הוספנו פי שלושה יותר גז מבהכפלה הראשונה

      טעות נפוצה: Thinks each extra part per million of CO₂ adds the same forcing, so the effect grows in proportion to the amount.

      משוב מהקטלוג

      מרכז פס הבליעה של פחמן דו־חמצני כבר רווי: שם האוויר עוצר כמעט את כל האינפרה־אדום. גז נוסף פועל בעיקר בשולי הפס, ולכן כל הכפלה של הכמות מוסיפה בערך אותו דבר, כ־3.7 W/m²: ΔF=5.35ln⁡CC0\Delta F = 5.35 \ln\dfrac{C}{C_0}⁠. מ־560 ל־1120 ppm מוסיפים כמו מ־280 ל־560, אף שזה פי שניים יותר גז.

    • שגויה כ־3.7 W/m²: הגז כבר בולע את כל מה שהוא יכול

      טעות נפוצה: Thinks CO₂ already absorbs all the infrared it can, so adding more changes nothing.

      משוב מהקטלוג

      במרכז הפס, נכון: שם האוויר כבר עוצר כמעט הכול. אבל בשולי הפס עוד יש אור שבורח, וגז נוסף לוכד ממנו. וגם במרכז, גז נוסף מעלה את הגובה שממנו החום בורח לחלל, לאוויר קר יותר שקורן פחות. לכן כל הכפלה עדיין מוסיפה כ־3.7 W/m², והאפקט גדל עם הלוגריתם של הכמות, לא נעצר.

    אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה

    גז חממה
    1120 ppm

    ואז הסצנה מראה: 7.417 W/m² · Radiative forcing of the gas against pre-industrial 280 ppm, 5.35 ln(C/280) (Myhre et al. 1998); NaN with no gas/nodes/sky/outputs/forcing

    ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.

    משוב לתשובה נכונה

    כ־7.4 W/m²: אותה תוספת לכל הכפלה.

    פתרון מלא

    1. ΔF=5.35ln⁡1120280=5.35ln⁡4\Delta F = 5.35 \ln\dfrac{1120}{280} = 5.35 \ln 4⁠.
    2. ln⁡4=2ln⁡2\ln 4 = 2 \ln 2⁠, ולכן ΔF=2×5.35ln⁡2≈2×3.71=7.4 W/m2\Delta F = 2 \times 5.35 \ln 2 \approx 2 \times 3.71 = 7.4\ \mathrm{W/m^2}⁠.
    3. ההכפלה השנייה הוסיפה בדיוק כמו הראשונה, אף שהוסיפה פי שניים יותר גז.

    מרכז פס הבליעה כבר רווי, ולכן גז נוסף פועל בשוליו. האפקט גדל עם הלוגריתם של הכמות: לאט יותר מקו ישר, אבל בלי להיעצר.

  5. שלב 5 מתוך 6

    לפתוח את השלב

    כמה זה מחמם

    תרגול · חשבו

    השאלה

    גז חממה נעול על 560 ppm. אחרי שהאקלים מתייצב, כל 1 W/m² של אילוץ מחמם את כדור הארץ בכ־0.8 °C, כולל המשובים. בכמה מעלות יתחמם כדור הארץ בסוף, בהכפלה של הפחמן הדו־חמצני?

    התשובה הנכונה

    3 °C ± 5%

    הגדרות, אפשרויות ומשוב

    הסצנה בשלב הזה

    גז חממה
    560 ppmקבוע
    אור שמש
    100 %
    הצגת האנרגיה
    פועל
    מתקבלת בטווח
    ± 5%
    מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
    Equilibrium warming against pre-industrial, a temperature difference in kelvin, for a climate sensitivity of 3 K per doubling: 3 log₂(C/280); NaN with no gas/nodes/sky/outputs/warming

    כל יחידה של אותו גודל מתקבלת; התשובה מומרת לפני הבדיקה.

    תשובות שגויות שהשאלה מזהה

    • 0 °C ± 0.2 °C

      טעות נפוצה: Thinks CO₂ already absorbs all the infrared it can, so adding more changes nothing.

      משוב מהקטלוג

      במרכז הפס, נכון: שם האוויר כבר עוצר כמעט הכול. אבל בשולי הפס עוד יש אור שבורח, וגז נוסף לוכד ממנו. וגם במרכז, גז נוסף מעלה את הגובה שממנו החום בורח לחלל, לאוויר קר יותר שקורן פחות. לכן כל הכפלה עדיין מוסיפה כ־3.7 W/m², והאפקט גדל עם הלוגריתם של הכמות, לא נעצר.

    משוב לתשובה נכונה

    כ־33⁠ מעלות, בהכפלה אחת.

    רמז

    קראו את האילוץ בהכפלה, והכפילו ב־0.80.8⁠.

    פתרון מלא

    1. בהכפלה, ΔF=5.35ln⁡2≈3.7 W/m2\Delta F = 5.35 \ln 2 \approx 3.7\ \mathrm{W/m^2}⁠.
    2. ΔT≈0.8×3.7≈3.0\Delta T \approx 0.8 \times 3.7 \approx 3.0⁠ מעלות.
    3. בלי משובים זה היה רק כ־1.21.2⁠ מעלות. אדי מים נוספים וקרח שנמס מגבירים את ההתחממות בערך פי שניים וחצי.

    זו רגישות האקלים. ההערכה של רוב המחקרים היא כ־33⁠ מעלות, בין 2.52.5⁠ ל־44⁠. העננים הם אי הוודאות הגדולה ביותר.

  6. שלב 6 מתוך 6

    לפתוח את השלב

    משובים

    תרגול · בחרו

    השאלה

    התחממות מתחילה שינויים שמשנים אותה בתורם. אילו מהם מגבירים את ההתחממות? בחרו את כל הנכונים.

    התשובה הנכונה

    • נכונה אוויר חם יותר מחזיק יותר אדי מים, שהם גם גז חממה

    • נכונה קרח שנמס חושף ים ויבשה כהים, שבולעים יותר אור שמש

    הגדרות, אפשרויות ומשוב

    הסצנה בשלב הזה

    גז חממה
    840 ppm
    אור שמש
    100 %
    הצגת האנרגיה
    פועל

    האפשרויות

    מוצגות בסדר אקראי. יותר מאפשרות נכונה אחת: צריך לסמן את כולן.

    • נכונה אוויר חם יותר מחזיק יותר אדי מים, שהם גם גז חממה

    • נכונה קרח שנמס חושף ים ויבשה כהים, שבולעים יותר אור שמש

    • שגויה קרקע חמה יותר זוהרת חזק יותר באינפרה־אדום

      משוב

      זה משוב שמייצב: קרקע חמה קורנת יותר חום, וזה מה שבסוף עוצר את ההתחממות בטמפרטורה חדשה.

    • שגויה השמש מתחממת כשיש יותר פחמן דו־חמצני

      משוב

      לגזים באוויר שלנו אין השפעה על השמש. היא מקבלת את האנרגיה שלה מהיתוך בליבתה.

    משוב לתשובה נכונה

    אדי מים וקרח: שניהם מגבירים את ההתחממות.

    פתרון מלא

    1. אדי מים: על כל מעלה האוויר מחזיק כ־7% יותר אדים, והם לוכדים עוד אינפרה־אדום. מגביר.
    2. קרח: שלג וקרח מחזירים את רוב האור לחלל. כשהם נמסים, ים כהה ויבשה בולעים אותו. מגביר.
    3. הזוהר של הקרקע גדל עם T4T^4⁠, ולכן קרקע חמה מאבדת יותר חום. זה המשוב שמייצב את הטמפרטורה בסוף.

    העננים חותכים לשני הכיוונים: ביום הם מצלים, ובלילה הם כמו שמיכה. הם אי הוודאות הגדולה ביותר.

בכל היחידה · 12 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.

  • Thinks ice sheets grow because winters get colder, so summers do not matter.

    הלומדים קוראים

    ליד הקוטב החורף תמיד קר מספיק לשלג. מה שקובע אם שלג נשאר הוא הקיץ: אם הוא חלש מכדי להמיס את כל השלג של החורף, נשאר קצת בכל שנה, והוא נערם לקרח. לכן יריעות קרח גדלות כשהקיצים בצפון מתקררים, גם אם החורפים מתונים יותר.

  • Thinks the ice in a glacier or ice sheet stays where it fell, because ice is solid.

    הלומדים קוראים

    קרח הוא מוצק, אבל תחת המשקל של עצמו הוא זוחל: הגבישים שלו מחליקים לאורך שכבות שבתוכם, כמו מרק סמיך מאוד. ערימה של קרח בעובי של יותר מכחמישים מטרים מתפשטת החוצה, ולכן יריעת קרח זורמת מהאמצע הגבוה שלה אל השוליים, מהר יותר ליד פני השטח וליד השוליים.

  • Thinks the ground under an ice sheet stays put, because rock is solid.

    הלומדים קוראים

    הקרום של כדור הארץ צף על המעטפת, שבמשך אלפי שנים זורמת כמו נוזל סמיך מאוד. תחת שלושה קילומטרים של קרח הוא שוקע, כמו סירה שמעמיסים עליה, עד שהמעטפת שנדחקה הצידה שוקלת כמו הקרח: בערך רבע מעובי הקרח. כשהקרח נמס, הקרקע עולה שוב, לאט.

  • Thinks melting sea ice or floating ice shelves raises the sea level as much as melting ice on land.

    הלומדים קוראים

    קרח צף כבר דוחק את המשקל שלו במים, לפי עקרון ארכימדס. כשהוא נמס, המים שנוצרים ממלאים בדיוק את הנפח שהוא דחק, ולכן פני הים כמעט לא משתנים, כמו קוביות קרח שנמסות בכוס. רק קרח שיושב על יבשה, כמו יריעות הקרח של גרינלנד ואנטארקטיקה, מעלה את הים כשהוא נמס.

  • Thinks the seasons come from the Earth being nearer to or farther from the Sun.

    הלומדים קוראים

    כדור הארץ הכי קרוב לשמש בתחילת ינואר, באמצע החורף של חצי הכדור הצפוני. המרחק משתנה רק בכ־3%, והאור בכ־7%. העונות באות מנטיית הציר: בקיץ חצי הכדור שלכם נוטה אל השמש, היא גבוהה בשמיים והיום ארוך. ולכן כשבצפון קיץ, בדרום חורף.

  • Takes sunlight as falling in proportion to distance, not to the square of the distance.

    הלומדים קוראים

    אור השמש מתפזר על פני כדור הולך וגדל, ושטח הכדור גדל עם ריבוע הרדיוס. לכן עוצמת האור יורדת כמו 1r2\dfrac{1}{r^2}⁠: במרחק כפול, רבע מהאור. היחס בין האור בנקודה הקרובה לזה שבנקודה הרחוקה הוא (1+e1−e)2\left(\dfrac{1+e}{1-e}\right)^2⁠, לא 1+e1−e\dfrac{1+e}{1-e}⁠.

  • Thinks ice ages happen because the whole Earth moves farther from the Sun for thousands of years.

    הלומדים קוראים

    האורך הממוצע של המסלול כמעט לא משתנה, והשינויים של מילנקוביץ’ משנים את סך אור השמש שכדור הארץ מקבל בשנה בפחות מחמישית האחוז. מה שהם משנים הוא החלוקה של האור בין העונות וקווי הרוחב, ובעיקר את עוצמת הקיץ בצפון הרחוק. משובים, כמו קרח שמחזיר אור ופחמן דו־חמצני שיורד, מגבירים את הדחיפה הקטנה הזו.

  • Thinks greenhouse gases warm the Earth by trapping sunlight on its way in.

    הלומדים קוראים

    גזי חממה כמעט שקופים לאור השמש, ולכן הוא עובר דרכם ומחמם את הקרקע. הם לא שקופים לקרינה האינפרה־אדומה שהקרקע החמה פולטת למעלה: הם בולעים חלק ממנה ופולטים אותה מחדש לכל הכיוונים, גם למטה. אילו היו חוסמים את אור השמש, הם היו מקררים את הקרקע.

  • Thinks a gas that makes up a few hundredths of a per cent of the air is too little to matter.

    הלומדים קוראים

    חנקן וחמצן, יותר מ־99% מהאוויר, שקופים גם לאור השמש וגם לאינפרה־אדום, ולכן הם לא משתתפים בכלל. פחמן דו־חמצני ואדי מים עושים עבודה שאף גז אחר באוויר לא עושה. כמו שמיכה דקה על מיטה שאין עליה שום דבר אחר: היא דקה, אבל רק היא שומרת את החום.

  • Thinks each extra part per million of CO₂ adds the same forcing, so the effect grows in proportion to the amount.

    הלומדים קוראים

    מרכז פס הבליעה של פחמן דו־חמצני כבר רווי: שם האוויר עוצר כמעט את כל האינפרה־אדום. גז נוסף פועל בעיקר בשולי הפס, ולכן כל הכפלה של הכמות מוסיפה בערך אותו דבר, כ־3.7 W/m²: ΔF=5.35ln⁡CC0\Delta F = 5.35 \ln\dfrac{C}{C_0}⁠. מ־560 ל־1120 ppm מוסיפים כמו מ־280 ל־560, אף שזה פי שניים יותר גז.

  • Thinks CO₂ already absorbs all the infrared it can, so adding more changes nothing.

    הלומדים קוראים

    במרכז הפס, נכון: שם האוויר כבר עוצר כמעט הכול. אבל בשולי הפס עוד יש אור שבורח, וגז נוסף לוכד ממנו. וגם במרכז, גז נוסף מעלה את הגובה שממנו החום בורח לחלל, לאוויר קר יותר שקורן פחות. לכן כל הכפלה עדיין מוסיפה כ־3.7 W/m², והאפקט גדל עם הלוגריתם של הכמות, לא נעצר.

  • Mixes up the nearest and farthest points of an orbit: subtracts ae for the farthest.

    הלומדים קוראים

    במסלול אליפטי השמש לא באמצע אלא באחד המוקדים, במרחק aeae⁠ מהמרכז. לכן הנקודה הרחוקה ביותר, אפהליון, נמצאת a+aea + ae⁠ מהשמש, והקרובה ביותר, פריהליון, a−aea - ae⁠.

תוכן העניינים