מפתח תשובות · יחידה 22

מים ואוקיינוסים.

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

מחזור המים

השמש מאדה מים מהים, הרוח נושאת אותם אל היבשה, והר מרים את האוויר עד שהוא מתקרר לנקודת הטל. בונים את בסיס העננים ממהירות הקירור, מוצאים את מפלס הקיפאון, ומבינים למה מאחורי הרים יש מדבר.

לפתוח את השיעור

6 השלבים והתשובות שלהם

שלב 1 מתוך 6
לפתוח את השלב
השמש מרימה מים
תרגול · בחרו
השאלה
בכל יום מתאדים מהאוקיינוסים כ־1000 km³ מים. מאין באה האנרגיה שהופכת את כל המים האלה לאדים?

התשובה הנכונה
- נכונה מאור השמש, שמחמם את פני הים
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
טמפרטורת הים
288.1 K
גובה ההרים
2500 m
מעקב אחר המים
התאדות
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה מאור השמש, שמחמם את פני הים
- שגויה אין צורך באנרגיה: מים מתאדים רק במקומות שבהם הים רותח
  טעות נפוצה: Thinks water only turns to vapour when it boils, so a cool sea hardly evaporates.
  משוב מהקטלוג
  מים מתאדים בכל טמפרטורה, לא רק ב־100 °C. בכל רגע יש בפני המים מולקולות מהירות מהממוצע, ומי שמהירה מספיק בורחת לאוויר. רתיחה היא רק המצב שבו האדים נוצרים גם בתוך המים, בבועות. ככל שהמים חמים יותר, יותר מולקולות מהירות מספיק, ולכן ים חם מתאדה הרבה יותר מים קר, אבל גם ים של 4 °C מתאדה.
- שגויה מהרוח, שקורעת את המים לאדים
  משוב
  הרוח עוזרת: היא מסלקת את האוויר הלח שמעל המים ומביאה אוויר יבש. אבל היא לא מספקת את האנרגיה שמולקולה צריכה כדי להשתחרר מהמים.
- שגויה מהחום של פנים כדור הארץ, שעולה דרך קרקעית הים
  משוב
  החום שעולה מפנים כדור הארץ קטן בערך פי $3000$ ⁠ מהחום שמגיע מהשמש. הוא חשוב לטקטוניקה, לא למחזור המים.
משוב לתשובה נכונה
השמש. היא מספקת את חום ההתאדות, והוא משתחרר שוב בענן.

פתרון מלא
1. כדי שמולקולת מים תצא מהנוזל לאוויר, היא צריכה אנרגיה: חום ההתאדות, כ־2.5 MJ לכל קילוגרם מים.
2. את האנרגיה הזאת מספק אור השמש שנבלע בפני הים ומחמם אותם.
3. האנרגיה לא הולכת לאיבוד: היא נישאת עם האדים, ומשתחררת שוב כחום כשהם מתעבים לענן.
כך מחזור המים הוא גם מנגנון שמעביר חום מפני הים אל האוויר שמעליו.
שלב 2 מתוך 6
לפתוח את השלב
ים חם יותר
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
טמפרטורת הים עכשיו 4 °C, ים קר. נבאו: מה יקרה להתאדות אם הים יתחמם ל־28 °C, ים טרופי?

התשובה הנכונה
- נכונה היא תגדל פי כמה, כמעט פי חמישה
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
טמפרטורת הים
277.1 K
גובה ההרים
2500 m
מעקב אחר המים
התאדות
האפשרויות
- נכונה היא תגדל פי כמה, כמעט פי חמישה
- שגויה היא כמעט לא תשתנה: גם ב־28 °C המים רחוקים מרתיחה
  טעות נפוצה: Thinks water only turns to vapour when it boils, so a cool sea hardly evaporates.
  משוב מהקטלוג
  מים מתאדים בכל טמפרטורה, לא רק ב־100 °C. בכל רגע יש בפני המים מולקולות מהירות מהממוצע, ומי שמהירה מספיק בורחת לאוויר. רתיחה היא רק המצב שבו האדים נוצרים גם בתוך המים, בבועות. ככל שהמים חמים יותר, יותר מולקולות מהירות מספיק, ולכן ים חם מתאדה הרבה יותר מים קר, אבל גם ים של 4 °C מתאדה.
- שגויה היא תקטן, כי אוויר חם כבר מלא באדים
  משוב
  אוויר חם יכול להחזיק יותר אדים, לא פחות, ולכן הוא דווקא מאפשר להתאדות להמשיך.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
טמפרטורת הים
301.1 K
ואז הסצנה מראה: 4.549 · Water evaporating from the sea/nodes/land/outputs/evaporation
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
כמעט פי חמישה: מכ־1 mm לכ־4.5 mm ביום.

פתרון מלא
1. הלחץ של אדים רוויים גדל בערך פי שניים בכל 10 °C: מ־8 hPa ב־4 °C לכ־38 hPa ב־28 °C.
2. האוויר מעל הים רווי ב־ $80\%$ ⁠, וההתאדות גדלה עם ההפרש בין האדים בפני המים לאדים באוויר, ולכן היא גדלה כמעט באותו יחס.
3. בסצנה: כ־0.95 mm ביום בים קר, וכ־4.5 mm ביום בים טרופי.
לכן האוויר מעל ים טרופי לח כל כך, ולכן הגשמים החזקים בעולם יורדים באזורים החמים.
שלב 3 מתוך 6
לפתוח את השלב
בסיס העננים
תרגול · חשבו
השאלה
טמפרטורת הים נעולה על 15 °C. האוויר מעל הים רווי באדים ב־ $80\%$ ⁠, ולכן נקודת הטל שלו כ־11.6 °C. בעלייה האוויר מתקרר ב־9.8 °C לכל קילומטר, ונקודת הטל שלו יורדת ב־1.8 °C לכל קילומטר. באיזה גובה האוויר יגיע לנקודת הטל שלו, כלומר מה גובה בסיס העננים?

התשובה הנכונה
422.9 m ± 5%
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
טמפרטורת הים
288.1 Kקבוע
גובה ההרים
2500 m
מעקב אחר המים
ענן
מתקבלת בטווח
± 5%
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
Height where the rising air reaches its dew point/nodes/land/outputs/cloudBase
כל יחידה של אותו גודל מתקבלת; התשובה מומרת לפני הבדיקה.
תשובות שגויות שהשאלה מזהה
- 347 m ± 3%
  טעות נפוצה: Works out the cloud base from the dry cooling rate alone, as if the dew point stayed fixed as the air rises.
  משוב מהקטלוג
  גם נקודת הטל של האוויר יורדת כשהוא עולה, כי הלחץ יורד והאדים מתפזרים בנפח גדול יותר: בכ־1.8 °C לקילומטר. האוויר מתקרר ב־9.8 °C לקילומטר, ולכן הפער בין הטמפרטורה לנקודת הטל נסגר רק ב־8 °C לקילומטר, מעלה אחת בכל 125 m. חישוב עם 9.8 °C לבד נותן בסיס עננים נמוך מדי.
משוב לתשובה נכונה
כ־425 m: מעלה של פער בכל 125 m.

רמז
הפער בין טמפרטורת האוויר לנקודת הטל שלו מתחיל ב־3.4 °C. בכמה מעלות הוא נסגר בכל קילומטר?

פתרון מלא
1. הפער בהתחלה: $15 - 11.6 = 3.4$ ⁠ מעלות.
2. בכל קילומטר האוויר מתקרר ב־ $9.8$ ⁠ מעלות ונקודת הטל יורדת ב־ $1.8$ ⁠, ולכן הפער נסגר ב־ $9.8 - 1.8 = 8$ ⁠ מעלות לקילומטר.
3. $h = \dfrac{3.4}{8}\ \mathrm{km} \approx 0.43\ \mathrm{km} = 425\ \mathrm{m}$ ⁠.
זה כלל אצבע של חזאים: בסיס העננים נמצא כ־125 m מעל הקרקע על כל מעלה של הפרש בין הטמפרטורה לנקודת הטל. חישוב עם 9.8 °C לבד, כאילו נקודת הטל קבועה, נותן כ־350 m, נמוך מדי.
שלב 4 מתוך 6
לפתוח את השלב
גשם או שלג
תרגול · הגיעו למטרה
השאלה
גובה ההרים נעול על 2500 m, והטיפה שאנחנו עוקבים אחריה יורדת על המדרון כגשם. שנו את טמפרטורת הים עד שהיא תנחת כשלג, ולחצו על בדיקה.

המטרה
- 1 ± 0.1
  בתחילת השלב: 0
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
טמפרטורת הים
288.1 K
גובה ההרים
2500 mקבוע
מעקב אחר המים
גשם או שלג
נקרא מהסצנה בנקודה
1 when the followed droplet lands as snow, else 0/nodes/land/outputs/snowLanding
הגדרה אחת שמגיעה למטרה
טמפרטורת הים
275.1 K
משוב לתשובה נכונה
שלג. מפלס הקיפאון ירד מתחת לחצי גובה המדרון.

משוב לתשובה שגויה
עוד גשם. קררו את הים עוד, כדי שמפלס הקיפאון ירד.

רמז
השלג יורד מעל מפלס הקיפאון. ככל שהים קר יותר, האוויר שעולה ממנו מגיע ל־0 °C נמוך יותר.

פתרון מלא
1. האוויר שעולה מהים מתקרר בעלייה, ובמפלס הקיפאון הוא מגיע ל־0 °C. מעליו מה שיורד הוא שלג.
2. מעל ים של 15 °C מפלס הקיפאון כ־2400 m, ממש מתחת לפסגה, ולכן רוב מה שיורד על המדרון הוא עדיין גשם.
3. כשהים מתקרר, מפלס הקיפאון יורד: בכ־9.5 °C הוא כבר כ־1300 m, ויותר ממחצית מהמשקעים יורדים כשלג, וגם הטיפה שלנו.
כל טמפרטורה של 9.5 °C ומטה עובדת. כך הרים גבוהים לבנים בחורף גם כשהעמקים שלמרגלותיהם ירוקים.
שלב 5 מתוך 6
לפתוח את השלב
הרים גבוהים יותר
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
ההרים עכשיו גבעות של 800 m. נבאו: מה יקרה לגשם על המדרון הפונה לרוח אם גובה ההרים יעלה ל־4200 m?

התשובה הנכונה
- נכונה הוא יגדל פי כמה: האוויר יעלה גבוה יותר, יתקרר יותר ויאבד יותר מים
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
טמפרטורת הים
288.1 K
גובה ההרים
800 m
מעקב אחר המים
גשם או שלג
האפשרויות
- נכונה הוא יגדל פי כמה: האוויר יעלה גבוה יותר, יתקרר יותר ויאבד יותר מים
- שגויה הוא יישאר כמעט אותו דבר: האוויר מביא מהים אותה כמות אדים
  משוב
  האוויר אכן מביא אותה כמות אדים, אבל רק חלק מהם יורד: מה שהאוויר כבר לא יכול להחזיק. ככל שהוא עולה גבוה יותר ומתקרר יותר, החלק הזה גדל.
- שגויה הוא יקטן: העננים לא יצליחו לעבור הר גבוה כל כך ויתפזרו
  טעות נפוצה: Thinks the far side of a mountain is dry because the mountain blocks the clouds like a wall.
  משוב מהקטלוג
  האוויר לא נעצר בהר: הוא עולה מעליו וממשיך. מה שנשאר מאחור הוא המים. בעלייה האוויר מתקרר, ואדים שהוא כבר לא יכול להחזיק מתעבים ויורדים כגשם על המדרון הפונה לרוח. בירידה בצד השני האוויר נדחס ומתחמם, טיפות הענן שנותרו מתאדות, והוא מגיע למטה חם ויבש. זה צל הגשם: כך מדבר יהודה יבש מאחורי הרי ירושלים.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
גובה ההרים
4200 m
ואז הסצנה מראה: 40.55 · Rain and snow on the windward slope/nodes/land/outputs/rain
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
פי שמונה בערך: הר גבוה סוחט מהאוויר הרבה יותר מים.

פתרון מלא
1. האוויר מגיע מהים עם כ־8.5 g אדים בכל קילוגרם, בכל גובה של הרים.
2. מעל פסגה של 800 m הוא עדיין יכול להחזיק כ־7.8 g, ולכן רק כ־0.7 g מתעבים.
3. מעל 4200 m הוא קר כל כך שהוא מחזיק רק כ־2.6 g: כ־6 g מתעבים, פי שמונה בערך.
4. בסצנה הגשם על המדרון עולה מכ־5 mm לכ־40 mm ביום.
לכן המקומות הגשומים בעולם הם לעיתים קרובות מדרונות של רכסים גבוהים מול ים חם, כמו ההימלאיה מול המונסון.
שלב 6 מתוך 6
לפתוח את השלב
חזרה אל הים
תרגול · בחרו
השאלה
בצד הרחוק של ההרים, בצל הגשם, כמעט לא יורד גשם, אף שאותה רוח בדיוק עוברת שם. למה?

התשובה הנכונה
- נכונה האוויר השאיר את רוב המים שלו על המדרון הפונה לרוח, ובירידה הוא מתחמם ומתייבש
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
טמפרטורת הים
288.1 K
גובה ההרים
2500 m
מעקב אחר המים
נגר
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה האוויר השאיר את רוב המים שלו על המדרון הפונה לרוח, ובירידה הוא מתחמם ומתייבש
- שגויה ההר עוצר את העננים כמו קיר, והם לא מגיעים לצד השני
  טעות נפוצה: Thinks the far side of a mountain is dry because the mountain blocks the clouds like a wall.
  משוב מהקטלוג
  האוויר לא נעצר בהר: הוא עולה מעליו וממשיך. מה שנשאר מאחור הוא המים. בעלייה האוויר מתקרר, ואדים שהוא כבר לא יכול להחזיק מתעבים ויורדים כגשם על המדרון הפונה לרוח. בירידה בצד השני האוויר נדחס ומתחמם, טיפות הענן שנותרו מתאדות, והוא מגיע למטה חם ויבש. זה צל הגשם: כך מדבר יהודה יבש מאחורי הרי ירושלים.
- שגויה הצד הרחוק רחוק מהים, ולכן מתאדים שם פחות מים
  משוב
  הגשם על היבשה לא בא מהתאדות במקום עצמו, אלא מהאדים שהרוח מביאה. והרוח מגיעה לשם, רק בלי המים.
משוב לתשובה נכונה
המים נשארו מאחור, על המדרון. האוויר עצמו עובר את ההר.

פתרון מלא
1. בעלייה במדרון האוויר מתקרר, האדים שהוא כבר לא יכול להחזיק מתעבים, וחלק מהם יורד כגשם או כשלג.
2. מעל הפסגה האוויר מחזיק רק את מה שהוא יכול להחזיק בגובה הזה, הקר.
3. בירידה בצד השני הלחץ עולה, האוויר נדחס ומתחמם, וטיפות הענן שנשארו מתאדות.
4. האוויר מגיע למטה חם, יבש ובלי עננים.
המים שירדו על המדרון זורמים בנהר בחזרה אל הים, והמחזור נסגר. בארץ זה ההבדל בין ירושלים, עם כ־550 mm גשם בשנה, לים המלח, עם פחות מ־100 mm.

שיעור 2 מתוך 5 · כ־35 דקות

מי תהום ואקוות

מתחת לרגליים, בין גרגירי החול, יש מים. מחשבים בחוק דארסי כמה לאט הם זוחלים, מוצאים כמה באר יכולה לתת לפני שהיא מתייבשת, ורואים מה בצורת ושאיבת יתר עושות לאקווה.

לפתוח את השיעור

9 השלבים והתשובות שלהם

שלב 1 מתוך 9
לפתוח את השלב
מתחת לאדמה
תרגול · בחרו
השאלה
חיתוך האדמה הסיר את החול היבש שמעל מפלס מי התהום. איפה בדיוק נמצאים מי התהום?

התשובה הנכונה
- נכונה ברווחים שבין גרגירי החול, שמתחת למפלס מי התהום כולם מלאים מים
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
כמות הגשם
800 mm בשנה
קצב השאיבה
0 m³ ביום
חיתוך האדמה
מפלס מי התהום
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה ברווחים שבין גרגירי החול, שמתחת למפלס מי התהום כולם מלאים מים
- שגויה באגם תת־קרקעי גדול שמתחת לשכבת החול
  טעות נפוצה: Thinks groundwater lies mostly in underground lakes and rivers.
  משוב מהקטלוג
  רוב מי התהום לא נמצאים באגמים או בנהרות תת־קרקעיים. הם ממלאים את הנקבוביות, הרווחים הזעירים שבין גרגירי חול, חצץ או סלע סדוק, כמו מים בספוג. מתחת למפלס מי התהום כל רווח כזה מלא. מערות עם מים קיימות, בעיקר בסלעי גיר, אבל הן היוצא מן הכלל.
- שגויה בנהרות תת־קרקעיים שזורמים בתעלות בין הבאר לנחלים
  טעות נפוצה: Thinks groundwater lies mostly in underground lakes and rivers.
  משוב מהקטלוג
  רוב מי התהום לא נמצאים באגמים או בנהרות תת־קרקעיים. הם ממלאים את הנקבוביות, הרווחים הזעירים שבין גרגירי חול, חצץ או סלע סדוק, כמו מים בספוג. מתחת למפלס מי התהום כל רווח כזה מלא. מערות עם מים קיימות, בעיקר בסלעי גיר, אבל הן היוצא מן הכלל.
משוב לתשובה נכונה
בנקבוביות. אקווה היא חול רטוב, לא אגם.

פתרון מלא
1. חול עשוי גרגירים, וביניהם רווחים: נקבוביות. בחול דק כשליש מהנפח הוא רווחים.
2. מים שמחלחלים מלמעלה יורדים עד שכבה שהם לא עוברים בה, כאן חרסית, וממלאים את הרווחים מלמטה למעלה.
3. מפלס מי התהום הוא הגבול העליון של החלק הרווי. מעליו יש ברווחים גם אוויר.
4. שכבה כזו, שמחזיקה מים ומעבירה אותם, היא אקווה.
בארץ יש שתי אקוות גדולות: אקוות החוף, בחול ובכורכר לאורך מישור החוף, ואקוות ההר, בסלעי הגיר של הרי יהודה ושומרון.
שלב 2 מתוך 9
לפתוח את השלב
הגשם ומפלס מי התהום
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
בלי שאיבה, הגשם מרים את מפלס מי התהום לגבעה בין שני הנחלים. נבאו: מה יקרה לגבעה הזאת אם כמות הגשם תרד מ־800 mm בשנה לבצורת של 100 mm?

התשובה הנכונה
- נכונה היא תשקע ותשתטח לעבר גובה הנחלים
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
כמות הגשם
800 mm בשנה
קצב השאיבה
0 m³ ביום
חיתוך האדמה
מפלס מי התהום
האפשרויות
- נכונה היא תשקע ותשתטח לעבר גובה הנחלים
- שגויה היא לא תשתנה: מי התהום הם מאגר קבוע שלא תלוי בגשם של שנה זו או אחרת
  טעות נפוצה: Thinks a well draws from an endless store, so it gives the same water whatever the rain.
  משוב מהקטלוג
  באר לא שואבת מאגם תת־קרקעי בלי סוף. היא מושכת מים מהחול שסביבה, וכל טיפה שהיא נותנת לאורך זמן הגיעה לשם בסופו של דבר מגשם שחלחל. כשהגשם פוחת, מפלס מי התהום יורד, הקונוס סביב הבאר מעמיק, ואם המים יורדים עד המשאבה, הבאר כבר לא יכולה לתת את מה שמבקשים ממנה.
- שגויה היא תיעלם, והחול יתייבש עד החרסית
  משוב
  הנחלים מחזיקים את מפלס מי התהום לפחות בגובה שלהם, והמים שמתחת לגובה הזה לא זורמים לשום מקום. החול שמתחתיו נשאר רווי.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
כמות הגשם
100 mm בשנה
ואז הסצנה מראה: 20.84 m · Height of the water table above the clay under the well, without pumping/nodes/ground/outputs/natural
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
היא שוקעת לעבר גובה הנחלים: פחות גשם, פחות מים לדחוף.

פתרון מלא
1. מי התהום זורמים כל הזמן מהגבעה אל הנחלים, והגשם שמחלחל ממלא אותם מחדש: כרבע מהגשם מגיע למפלס מי התהום.
2. במצב יציב הגבעה גבוהה בדיוק כדי שהזרימה לנחלים תשתווה למה שמחלחל.
3. כשמחלחל פחות, מספיק שיפוע קטן יותר: הגבעה שוקעת. באמצע היא יורדת מכ־26 m מעל החרסית לכ־21 m, כמעט עד גובה הנחלים, 20 m.
במציאות זה לוקח שנים: מי תהום מגיבים לאט, ולכן בצורת אחת מורגשת בהם רק אחרי זמן.
שלב 3 מתוך 9
לפתוח את השלב
חוק דארסי
תרגול · חשבו
השאלה
כמות הגשם נעולה על 800 mm בשנה, בלי שאיבה. באמצע, מפלס מי התהום גבוה בכ־6 m מהנחלים, שנמצאים 1000 m משם. המוליכות ההידראולית של החול הדק היא $K = 2$ ⁠ מטרים ליום, והנקבוביות $n = 0.3$ ⁠. כמה זמן לוקח למים לזחול מהאמצע עד הנחל?

התשובה הנכונה
25160 d ± 5%
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
כמות הגשם
800 mm בשנהקבוע
קצב השאיבה
0 m³ ביום
חיתוך האדמה
מפלס מי התהום
מתקבלת בטווח
± 5%
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
Time for groundwater to creep 1 km, from the middle to a stream, at the seepage speed/nodes/ground/outputs/travelTime
כל יחידה של אותו גודל מתקבלת; התשובה מומרת לפני הבדיקה.
תשובות שגויות שהשאלה מזהה
- 83330 d ± 5%
  טעות נפוצה: Takes the Darcy flux, K times the slope, as the speed of the water itself.
  משוב מהקטלוג
  חוק דארסי, $q = K\,i$ ⁠, נותן כמה מים עוברים בכל מטר רבוע של חתך האקווה כולו, חול ומים יחד. אבל המים עוברים רק ברווחים שבין הגרגירים, שהם חלק קטן מהחתך: הנקבוביות $n$ ⁠, כאן $0.3$ ⁠. אותה כמות מים שנדחקת בשטח קטן יותר זזה מהר יותר: $v = \dfrac{q}{n}$ ⁠. בלי החלוקה ב־ $n$ ⁠ זמן המסע יוצא ארוך פי שלושה וחצי מדי.
משוב לתשובה נכונה
כ־ $25{,}000$ ⁠ ימים, כ־ $70$ ⁠ שנה: ארבעה סנטימטרים ביום.

רמז
חוק דארסי: $q = K \dfrac{\Delta h}{L}$ ⁠. המים עצמם עוברים רק ברווחים, ולכן מהירותם $v = \dfrac{q}{n}$ ⁠.

פתרון מלא
1. השיפוע ההידראולי: $i = \dfrac{\Delta h}{L} = \dfrac{6}{1000} = 0.006$ ⁠.
2. חוק דארסי: $q = K\,i = 2 \cdot 0.006 = 0.012$ ⁠ מטרים ליום. זו כמות המים שעוברת בכל מטר רבוע של חתך.
3. המים עוברים רק בנקבוביות: $v = \dfrac{q}{n} = \dfrac{0.012}{0.3} = 0.04$ ⁠ מטרים ליום, ארבעה סנטימטרים.
4. $t = \dfrac{L}{v} = \dfrac{1000}{0.04} = 25{,}000$ ⁠ ימים, כ־ $69$ ⁠ שנה.
טיפת גשם שמחלחלת היום באמצע תגיע לנחל רק בעוד שני דורות. בלי החלוקה ב־ $n$ ⁠ יוצאים כ־ $83{,}000$ ⁠ ימים: זו מהירות הזרימה הממוצעת על כל החתך, לא מהירות המים.
שלב 4 מתוך 9
לפתוח את השלב
קונוס סביב הבאר
תרגול · הגיעו למטרה
השאלה
כמות הגשם נעולה על 800 mm בשנה. הגדילו את קצב השאיבה עד הכמות הגדולה ביותר שהבאר נותנת בלי להתייבש, בטווח של 12 m³ ביום, ולחצו על בדיקה.

המטרה
- 0 ± 0.1
  בתחילת השלב: 0
- 450 m³ ± 12 m³
  בתחילת השלב: 0 m³
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
כמות הגשם
800 mm בשנהקבוע
קצב השאיבה
0 m³ ביום
חיתוך האדמה
מפלס מי התהום
נקרא מהסצנה בנקודה
1 when the pump asks for more than the well can give, else 0/nodes/ground/outputs/dry
נקרא מהסצנה בנקודה
The water the well actually gives each day, at most what it is asked for/nodes/ground/outputs/pumpedDaily
הגדרה אחת שמגיעה למטרה
קצב השאיבה
440 m³ ביום
משוב לתשובה נכונה
קרוב לגבול: כ־460 m³ ביום, מים לעיירה קטנה.

משוב לתשובה שגויה
עוד לא. אם הבאר מתייבשת, הורידו את השאיבה; אם לא, נסו להעלות.

רמז
העלו את השאיבה בצעדים, ועקבו אחרי התווית מעל הבאר. ברגע שהיא אומרת שהבאר מתייבשת, חזרו צעד אחד.

פתרון מלא
1. השאיבה מושכת את מפלס המים סביב הבאר מטה, לקונוס. ככל ששואבים יותר, הקונוס עמוק יותר.
2. המשאבה יושבת 3 m מעל החרסית. כשהמים בבאר יורדים עד אליה, אי אפשר למשוך יותר.
3. בגשם של 800 mm זה קורה בכ־460 m³ ביום: עד 460 הבאר נותנת את כל מה שמבקשים, ומ־470 היא כבר מתייבשת.
בבצורת הגבול נמוך יותר: הקונוס מתחיל ממפלס נמוך יותר, ולכן מגיע למשאבה מוקדם יותר.
שלב 5 מתוך 9
לפתוח את השלב
בצורת
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
העיירה שואבת 400 m³ ביום, והבאר נותנת את כולם. נבאו: מה יקרה אם כמות הגשם תרד לבצורת של 100 mm בשנה, והעיירה תמשיך לבקש אותה כמות?

התשובה הנכונה
- נכונה הבאר תתייבש ותיתן רק חלק ממה שמבקשים
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
כמות הגשם
800 mm בשנה
קצב השאיבה
400 m³ ביום
חיתוך האדמה
מפלס מי התהום
האפשרויות
- נכונה הבאר תתייבש ותיתן רק חלק ממה שמבקשים
- שגויה הבאר תמשיך לתת 400 m³ ביום: היא שואבת ממאגר גדול שלא תלוי בגשם
  טעות נפוצה: Thinks a well draws from an endless store, so it gives the same water whatever the rain.
  משוב מהקטלוג
  באר לא שואבת מאגם תת־קרקעי בלי סוף. היא מושכת מים מהחול שסביבה, וכל טיפה שהיא נותנת לאורך זמן הגיעה לשם בסופו של דבר מגשם שחלחל. כשהגשם פוחת, מפלס מי התהום יורד, הקונוס סביב הבאר מעמיק, ואם המים יורדים עד המשאבה, הבאר כבר לא יכולה לתת את מה שמבקשים ממנה.
- שגויה הבאר תיתן יותר, כי חול יבש מעביר מים מהר יותר
  משוב
  מים זורמים רק בחול רטוב. כשהמפלס יורד, יש פחות חול רווי שהמים יכולים לזרום בו אל הבאר, לא יותר.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
כמות הגשם
100 mm בשנה
ואז הסצנה מראה: 295.4 m³ · The water the well actually gives each day, at most what it is asked for/nodes/ground/outputs/pumpedDaily
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
היא מתייבשת: כ־300 m³ ביום במקום 400.

פתרון מלא
1. בבצורת מחלחלים פחות מים, ומפלס מי התהום באמצע יורד מכ־26 m לכ־21 m מעל החרסית.
2. הקונוס סביב הבאר מתחיל ממפלס נמוך יותר, ושאיבה של 400 m³ ביום כבר מורידה את המים עד המשאבה.
3. הבאר נותנת רק מה שהחול מסביב מספיק להעביר אליה: כ־300 m³ ביום.
לאורך זמן באר יכולה לתת רק מה שהגשם מחזיר. שאיבה גדולה מזה היא שאיבת יתר: המפלס יורד שנה אחרי שנה.
שלב 6 מתוך 9
לפתוח את השלב
שאיבת יתר
תרגול · בחרו
השאלה
אקוות החוף בארץ נוגעת בים התיכון. מתחת לחוף, מי התהום המתוקים צפים על מי ים מלוחים וכבדים יותר. מה קרה במקומות שבהם שאבו ממנה יותר מדי לאורך שנים?

התשובה הנכונה
- נכונה מי ים חדרו לאקווה, ובארות ליד החוף התמלחו
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
כמות הגשם
100 mm בשנה
קצב השאיבה
800 m³ ביום
חיתוך האדמה
מפלס מי התהום
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה מי ים חדרו לאקווה, ובארות ליד החוף התמלחו
- שגויה שום דבר: האקווה מתמלאת מהים עצמו, ולכן אי אפשר לרוקן אותה
  משוב
  הים אכן ממלא את מה ששואבים, אבל במים מלוחים. זה בדיוק הנזק.
- שגויה מפלס מי התהום עלה, כי מי הים דחפו את המים המתוקים למעלה
  משוב
  המפלס ירד, לא עלה, ומי הים תפסו את מקום המים המתוקים שנשאבו.
משוב לתשובה נכונה
מי ים חדרו. מים מתוקים נשמרים רק כל עוד שואבים מה שהגשם מחזיר.

פתרון מלא
1. המים המתוקים קלים ממי הים, ולכן הם צפים עליהם כמו עדשה. הגבול ביניהם נשמר כל עוד מפלס המים המתוקים גבוה מספיק.
2. שאיבת יתר מורידה את המפלס, והגבול זז פנימה, מתחת ליבשה.
3. מי ים מגיעים לבארות שליד החוף, והמים בהן נעשים מלוחים ולא ראויים לשתייה.
לכן משגיחים בארץ על מפלסי האקוות, ומאז שנות האלפיים התפלה מספקת חלק גדול ממי השתייה, מה שמאפשר לאקוות להתאושש.
שלב 7 מתוך 9
לפתוח את השלב
שנה גשומה
תרגול · חשבו
השאלה
כמות הגשם נעולה על 1600 mm בשנה, שנה גשומה מאוד, בלי שאיבה. באמצע מפלס מי התהום עומד 10.8 m מעל הנחלים, שנמצאים 1000 m משם. מה השיפוע ההידראולי, $i = \dfrac{\Delta h}{L}$ ⁠?

התשובה הנכונה
0.01079 ± 3%
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
כמות הגשם
1600 mm בשנהקבוע
קצב השאיבה
0 m³ ביוםקבוע
חיתוך האדמה
מפלס מי התהום
מתקבלת בטווח
± 3%
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
The natural water table’s average fall from the middle to a stream, metres per metre (the hydraulic gradient)/nodes/ground/outputs/slope
תשובות שגויות שהשאלה מזהה
- 10.8 ± 3%
  טעות נפוצה: Divides a height in metres by a distance in kilometres, or forgets to divide at all.
  משוב מהקטלוג
  שיפוע הוא יחס בין שני אורכים, ולכן שניהם צריכים להיות באותן יחידות. 10.8 m על פני 1000 m הם $0.0108$ ⁠, כמעט סנטימטר לכל מטר.
משוב לתשובה נכונה
כ־ $0.0108$ ⁠: כמעט פי שניים מבשנה רגילה, ולכן גם הזרימה לנחלים כמעט כפולה.

רמז
חלקו את הגובה במרחק, באותן יחידות.

פתרון מלא
1. $\Delta h = 10.8$ ⁠ מטרים, $L = 1000$ ⁠ מטרים.
2. $i = \dfrac{10.8}{1000} \approx 0.0108$ ⁠.
בשנה רגילה, 800 mm, השיפוע היה $0.006$ ⁠. לפי חוק דרסי, $q = K i$ ⁠, המים זורמים עכשיו לנחלים כמעט פי שניים מהר יותר: הגשם הנוסף יוצא בדרך שבה נכנס.
שלב 8 מתוך 9
לפתוח את השלב
לשאוב יותר
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
קצב השאיבה על 200 m³ ביום, והמים בבאר ירדו 6.3 m. נבאו: בכמה ירדו המים בבאר כשהעיירה תשאב פי שניים, 400 m³ ביום?

התשובה הנכונה
- נכונה יותר מפי שניים
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
כמות הגשם
800 mm בשנהקבוע
קצב השאיבה
200 m³ ביום
חיתוך האדמה
מפלס מי התהום
האפשרויות
- שגויה פחות מפי שניים, כי האקוויפר ממלא את הבאר מהר יותר
  אין משוב משלה; הלומדים רואים את ההודעה הרגילה
  עוד לא. הסתכלו שוב ונסו פעם נוספת.
- שגויה בדיוק פי שניים, 12.6 m, כי הירידה הולכת עם השאיבה
  טעות נפוצה: Thinks the drop in a well grows in step with the pumping rate.
  משוב מהקטלוג
  ליד באר שואבת, המים זורמים דרך שכבת החול הרוויה, והשכבה הזו נעשית דקה יותר ככל שהמפלס יורד. פחות חול נושא את המים, ולכן כל מטר מעוקב נוסף דורש ירידה גדולה יותר. פי שניים שאיבה, יותר מפי שניים ירידה.
- נכונה יותר מפי שניים
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
קצב השאיבה
400 m³ ביום
ואז הסצנה מראה: 16.06 m · How far pumping lowers the water in the well/nodes/ground/outputs/drawdown
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
כ־16 m, פי שניים וחצי: ככל שהבאר מתרוקנת, השכבה שמזינה אותה דקה יותר.

רמז
המים זורמים לבאר דרך שכבת החול הרוויה. מה קורה לשכבה הזו ליד הבאר כשהמפלס שם יורד?

פתרון מלא
1. כדי לשאוב יותר, צריך שיפוע תלול יותר של מי התהום אל הבאר, ולכן המפלס בבאר יורד.
2. אבל כשהמפלס יורד, השכבה הרוויה ליד הבאר נעשית דקה יותר, ופחות חול נושא את המים פנימה.
3. לכן כל מטר מעוקב נוסף דורש ירידה גדולה עוד יותר: ב־400 m³ ביום הירידה כ־16 m, יותר מפי שניים וחצי.
זו הסיבה שבאר שעובדת קרוב לגבול שלה מתייבשת פתאום כשמגבירים בה מעט את השאיבה.
שלב 9 מתוך 9
לפתוח את השלב
מעל המשאבה
תרגול · הגיעו למטרה
השאלה
כמות הגשם נעולה על 800 mm בשנה. המשאבה תלויה 15 m מעל שכבת החרסית. העלו את קצב השאיבה עד שבבאר יישארו בדיוק 15 m של מים מעל החרסית, ולחצו על בדיקה.

המטרה
- 15 ± 0.5
  בתחילת השלב: 25.96
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
כמות הגשם
800 mm בשנהקבוע
קצב השאיבה
0 m³ ביום
חיתוך האדמה
מפלס מי התהום
נקרא מהסצנה בנקודה
Height of the water in the well above the clay/nodes/ground/outputs/wellLevel
הגדרה אחת שמגיעה למטרה
קצב השאיבה
310 m³ ביום
משוב לתשובה נכונה
בכ־310 m³ ביום: ירידה של כ־11 m מהמפלס בלי שאיבה.

רמז
בלי שאיבה המים בבאר כ־26 m מעל החרסית. כל מטר מעוקב ביום מוריד אותם עוד.

פתרון מלא
1. בלי שאיבה גובה המים בבאר כ־26 m.
2. צריך ירידה של כ־11 m.
3. זה קורה בכ־300–320 m³ ביום.
יותר מזה, והמשאבה תתחיל לשאוב אוויר. לכן מתכננים באר עם מרווח: את קצב השאיבה בבצורת, לא בשנה רגילה.

שיעור 3 מתוך 5 · כ־25 דקות

זרמי אוקיינוס

הרוח מסובבת את פני הים, וצפיפות מניעה לולאה עמוקה סביב העולם. מגלים איזה מים שוקעים, מוצאים כמה מלח צריך כדי שישקעו, ורואים מה מי הפשרה עושים לזרם שמחמם את אירופה.

לפתוח את השיעור

6 השלבים והתשובות שלהם

שלב 1 מתוך 6
לפתוח את השלב
מערבולות אוקייניות
תרגול · בחרו
השאלה
על פני כל אוקיינוס המים מסתובבים בלולאה ענקית, מערבולת אוקיינית, כמו זרם הגולף שעולה לאורך חופי אמריקה. מה מניע את זרמי פני הים האלה?

התשובה הנכונה
- נכונה הרוחות הקבועות, שגוררות את מי השטח, וסיבוב כדור הארץ מטה אותם ללולאה
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
טמפרטורת המים
274.1 K
מליחות
35 g/kg
מעקב אחר הלולאה העמוקה
זרמי פני הים
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה הרוחות הקבועות, שגוררות את מי השטח, וסיבוב כדור הארץ מטה אותם ללולאה
- שגויה הגאות והשפל, שמושכים את המים הלוך ושוב
  משוב
  הגאות מזיזה את המים הלוך ושוב פעמיים ביום, אבל בממוצע היא לא מסיעה אותם לשום מקום. זרם שזורם כל הזמן לאותו כיוון צריך כוח שפועל כל הזמן לאותו כיוון.
- שגויה הנהרות, שזורמים לים ודוחפים את מימיו
  משוב
  כל הנהרות בעולם יחד מזרימים לים כ־1 Sv, מיליון מטרים מעוקבים בשנייה. זרם הגולף לבדו נושא פי מאה.
משוב לתשובה נכונה
הרוח. היא מניעה את השכבה העליונה, וסיבוב כדור הארץ והיבשות מעצבים את הלולאה.

פתרון מלא
1. רוחות הסחר נושבות ממזרח למערב קרוב לקו המשווה, ורוחות המערב נושבות ממערב למזרח בקווי הרוחב הבינוניים.
2. הן גוררות את המים העליונים, כמה עשרות מטרים, בחיכוך.
3. סיבוב כדור הארץ מטה כל זרם, ימינה בחצי הכדור הצפוני ושמאלה בדרומי, והיבשות סוגרות את הדרך.
4. כך נוצרת בכל אוקיינוס לולאה, ובצד המערבי שלה זרם צר ומהיר, כמו זרם הגולף.
שלב 2 מתוך 6
לפתוח את השלב
מים כבדים
תרגול · בחרו
השאלה
מים צפופים שוקעים מתחת למים קלים מהם. איזה מים הם הצפופים ביותר?

התשובה הנכונה
- נכונה מים קרים ומלוחים
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
טמפרטורת המים
274.1 K
מליחות
35 g/kg
מעקב אחר הלולאה העמוקה
שקיעה
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה מים קרים ומלוחים
- שגויה מים קרים ומתוקים, כמו מי הפשרה של קרחון
  טעות נפוצה: Thinks colder water always sinks, whatever its salt.
  משוב מהקטלוג
  מה ששוקע הוא מים צפופים יותר מהמים שמתחתם, והצפיפות תלויה גם בטמפרטורה וגם במליחות. מים קרים מאוד אבל מתוקים יחסית, כמו מי הפשרה, קלים ממי העומק המלוחים ונשארים למעלה, כמו מכסה. דווקא מים קרים ומלוחים הם הצפופים ביותר.
- שגויה מים חמים ומלוחים, כמו בים התיכון בקיץ
  משוב
  המלח אכן מוסיף צפיפות, אבל החום מוריד אותה: מים חמים מתפשטים. מים של 25 °C קלים בכ־5 kg/m³ ממים של 2 °C באותה מליחות.
משוב לתשובה נכונה
קרים ומלוחים. שני הגורמים מוסיפים צפיפות.

פתרון מלא
1. מים מתקררים ומתכווצים, ולכן מים קרים צפופים יותר.
2. מלח מומס מוסיף מסה כמעט בלי להוסיף נפח, ולכן מים מלוחים צפופים יותר: כ־0.8 kg/m³ לכל גרם מלח בקילוגרם.
3. שני הגורמים יחד: הצפופים ביותר הם הקרים והמלוחים.
זרימה שמונעת מהבדלי טמפרטורה ומליחות נקראת זרימה תרמוהלינית, מיוונית: חום ומלח.
שלב 3 מתוך 6
לפתוח את השלב
זרם הגולף
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
בחורף, בים גרינלנד, מי השטח בטמפרטורה של כ־1 °C ובמליחות של 35 g/kg, והם שוקעים. נבאו: מה יקרה אם טמפרטורת המים שם תעלה ל־18 °C, כמו בזרם הגולף?

התשובה הנכונה
- נכונה המים יישארו למעלה: הם יהיו קלים ממי העומק
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
טמפרטורת המים
274.1 K
מליחות
35 g/kg
מעקב אחר הלולאה העמוקה
שקיעה
האפשרויות
- נכונה המים יישארו למעלה: הם יהיו קלים ממי העומק
- שגויה הם ישקעו מהר יותר, כי מים חמים מלוחים יותר
  משוב
  המליחות נשארה 35 g/kg: רק הטמפרטורה השתנתה. והחום מוריד את הצפיפות.
- שגויה שום דבר לא ישתנה: מה ששוקע הוא המלח, לא המים
  משוב
  המלח מומס במים ונע איתם. מה ששוקע הוא מים שצפופים ממה שמתחתם, והצפיפות תלויה גם בטמפרטורה.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
טמפרטורת המים
291.1 K
ואז הסצנה מראה: -2.465 · Surface density minus deep density; above 0 it sinks/nodes/ocean/outputs/excess
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
הם נשארים למעלה: מים חמים קלים מדי לשקוע.

פתרון מלא
1. מי העומק בצפון האטלנטי בטמפרטורה של כ־4 °C ובמליחות של 34.9 g/kg: צפיפות של כ־1027.8 kg/m³.
2. ב־1 °C ו־35 g/kg מי השטח צפופים מהם בקצת, כ־1028.1 kg/m³, ולכן הם שוקעים.
3. ב־18 °C הם מתפשטים, והצפיפות יורדת לכ־1025.3 kg/m³: קלים ממי העומק, ולכן הם נשארים למעלה.
לכן זרם הגולף זורם צפונה על פני הים: רק אחרי שהוא מוסר את החום שלו לאוויר, ליד גרינלנד, המים שלו נעשים כבדים מספיק כדי לשקוע.
שלב 4 מתוך 6
לפתוח את השלב
כמה מלח צריך
תרגול · הגיעו למטרה
השאלה
טמפרטורת המים נעולה על 4 °C, חורף מתון, ומליחות על 33 g/kg, מי הפשרה: המים לא שוקעים. העלו את המליחות עד שהמים בצפון ישקעו בחוזקה, ולחצו על בדיקה.

המטרה
- 2 ± 0.1
  בתחילת השלב: 0
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
טמפרטורת המים
277.1 Kקבוע
מליחות
33 g/kg
מעקב אחר הלולאה העמוקה
שקיעה
נקרא מהסצנה בנקודה
0 none, 1 weak (under 8 Sv), 2 strong/nodes/ocean/outputs/sinking
הגדרה אחת שמגיעה למטרה
מליחות
35.1 g/kg
משוב לתשובה נכונה
המים שוקעים: מעט יותר מלח מספיק כשהטמפרטורה כמו בעומק.

משוב לתשובה שגויה
עוד לא. הוסיפו מלח עד שהמים יהיו מלוחים ממי העומק.

רמז
ב־4 °C המים צריכים להיות מלוחים קצת יותר ממי העומק, 34.9 g/kg, כדי להיות צפופים מהם.

פתרון מלא
1. ב־4 °C מי השטח באותה טמפרטורה כמו מי העומק, ולכן רק המליחות מכריעה.
2. כל עוד הם מתוקים יותר מ־34.9 g/kg, הם קלים יותר ונשארים למעלה.
3. ב־35 g/kg הם כבר שוקעים, אבל לאט; מכ־35.1 g/kg השקיעה חזקה.
כך שני הגורמים פועלים יחד: מים שקרים פחות צריכים להיות מלוחים יותר כדי לשקוע.
שלב 5 מתוך 6
לפתוח את השלב
מי הפשרה
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
הלולאה העמוקה פועלת: מים שוקעים בצפון, וזרם חם עולה מהדרום לתפוס את מקומם. נבאו: מה יקרה אם קרח של גרינלנד יימס, ומליחות מי השטח שם תרד ל־33 g/kg?

התשובה הנכונה
- נכונה השקיעה תיפסק, הלולאה האטלנטית תיעצר, ופחות מים חמים יזרמו צפונה
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
טמפרטורת המים
274.1 K
מליחות
35 g/kg
מעקב אחר הלולאה העמוקה
הלולאה העמוקה
האפשרויות
- נכונה השקיעה תיפסק, הלולאה האטלנטית תיעצר, ופחות מים חמים יזרמו צפונה
- שגויה השקיעה תתחזק, כי מי הפשרה קרים מאוד
  טעות נפוצה: Thinks colder water always sinks, whatever its salt.
  משוב מהקטלוג
  מה ששוקע הוא מים צפופים יותר מהמים שמתחתם, והצפיפות תלויה גם בטמפרטורה וגם במליחות. מים קרים מאוד אבל מתוקים יחסית, כמו מי הפשרה, קלים ממי העומק המלוחים ונשארים למעלה, כמו מכסה. דווקא מים קרים ומלוחים הם הצפופים ביותר.
- שגויה שום דבר לא ישתנה: הרוח מניעה את הזרמים, לא המליחות
  משוב
  הרוח מניעה את זרמי פני הים, אבל הלולאה העמוקה מונעת מהשקיעה בצפון. בלי שקיעה אין מקום שהזרם החם צריך למלא.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
מליחות
33 g/kg
ואז הסצנה מראה: 0 · 0 none, 1 weak (under 8 Sv), 2 strong/nodes/ocean/outputs/sinking
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
הלולאה נעצרת: מים מתוקים קלים מדי לשקוע.

פתרון מלא
1. ב־1 °C ו־33 g/kg מי השטח קלים ממי העומק בכ־1.2 kg/m³, ולכן הם נשארים למעלה, כמו מכסה.
2. בלי שקיעה בצפון, אין מים שעוזבים את פני הים, ואין צורך במים חמים שיחליפו אותם.
3. הלולאה האטלנטית נעצרת, והחום שהיא נשאה צפונה, כ־1.2 פטה־ואט, כמעט נעלם.
בסוף תקופת הקרח האחרונה, לפני כ־ $12{,}900$ ⁠ שנה, מים מתוקים שהשתחררו מקרחונים כנראה עצרו את הלולאה, ואירופה חזרה לקור קשה לכאלף שנה.
שלב 6 מתוך 6
לפתוח את השלב
מסביב לעולם
תרגול · בחרו
השאלה
המים ששקעו ליד גרינלנד זוחלים דרומה במעמקים, מסביב לאנטארקטיקה ואל האוקיינוס ההודי והשקט, ושם עולים לאט חזרה לפני הים. כמה זמן לוקח לטיפה להשלים את הלולאה הזאת?

התשובה הנכונה
- נכונה כאלף שנה
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
טמפרטורת המים
274.1 K
מליחות
35 g/kg
מעקב אחר הלולאה העמוקה
הלולאה העמוקה
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה כאלף שנה
- שגויה כמה חודשים, כמו זרם הגולף
  משוב
  זרם הגולף אכן מהיר, כ־2 m/s, אבל במעמקים המים זוחלים כמה סנטימטרים בשנייה ופחות, על פני עשרות אלפי קילומטרים.
- שגויה כמיליון שנה
  משוב
  איטי, אבל לא עד כדי כך. בפחמן־14 שבמי העומק רואים שהמים העתיקים ביותר, בצפון האוקיינוס השקט, ניתקו מהאוויר לפני כאלף עד אלפיים שנה.
משוב לתשובה נכונה
כאלף שנה: הדרך ארוכה, והמים במעמקים זוחלים.

פתרון מלא
1. הדרך ארוכה מאוד: עשרות אלפי קילומטרים, מהאטלנטי הצפוני דרך האוקיינוס הדרומי ועד צפון האוקיינוס השקט.
2. במעמקים המים נעים לאט מאוד, כמה סנטימטרים בשנייה ופחות, והעלייה חזרה לפני הים איטית עוד יותר.
3. מדידות של פחמן־14 במי העומק נותנות סדר גודל של אלף שנה.
לכן הלולאה העמוקה היא הזיכרון הארוך של האקלים: מים ששקעו בימי הביניים עולים עכשיו לפני הים.

שיעור 4 מתוך 5 · כ־25 דקות

אל ניניו

רוחות הסחר ערמו מים חמים במערב האוקיינוס השקט. מחלישים אותן ורואים את המים והגשם עוברים מזרחה, מחזקים אותן ומקבלים לה ניניה, ומבינים איך ים ואוויר מחזקים זה את זה.

לפתוח את השיעור

6 השלבים והתשובות שלהם

שלב 1 מתוך 6
לפתוח את השלב
שנה רגילה
תרגול · בחרו
השאלה
בשנה רגילה הים ליד אינדונזיה חם בכ־5 °C יותר מהים ליד איי גלפגוס, אף ששניהם על קו המשווה. למה?

התשובה הנכונה
- נכונה רוחות הסחר דוחפות את המים החמים שבפני הים מערבה, והם נערמים שם
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
רוחות הסחר
5 m/s
הצגת הים והאוויר
ים ושמיים
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה רוחות הסחר דוחפות את המים החמים שבפני הים מערבה, והם נערמים שם
- שגויה השמש חזקה יותר במערב האוקיינוס השקט
  טעות נפוצה: Thinks the western Pacific is warmer because the Sun shines more strongly there.
  משוב מהקטלוג
  שני קצות האוקיינוס השקט יושבים על קו המשווה ומקבלים כמעט אותה שמש. ההבדל הוא ברוח: רוחות הסחר נושבות ממזרח למערב, גוררות את המים החמים שבפני הים מערבה ונערמות אותם שם. במזרח, במקום המים שנגררו, עולים מים קרים מהעומק.
- שגויה הרי הגעש של אינדונזיה מחממים את הים
  משוב
  החום שעולה מהרי געש זניח לעומת אור השמש על אוקיינוס שלם.
משוב לתשובה נכונה
הרוח. היא ערמה את המים החמים במערב.

פתרון מלא
1. רוחות הסחר נושבות לאורך קו המשווה ממזרח למערב, כ־5 m/s.
2. הן גוררות את השכבה העליונה, החמה, מערבה, והיא נערמת ליד אינדונזיה: שם פני הים גבוהים בכחצי מטר מאשר ליד דרום אמריקה.
3. במזרח, במקום המים שנגררו, עולים מים קרים מהעומק.
לכן במערב יש בריכה חמה עם גשמים כבדים, ובמזרח לשון של מים קרים ושמיים יבשים.
שלב 2 מתוך 6
לפתוח את השלב
התרמוקלינה
תרגול · בחרו
השאלה
הצגת הים והאוויר חושפת את טמפרטורת האוקיינוס בעומק. מה מקרר את פני הים במזרח, ליד דרום אמריקה?

התשובה הנכונה
- נכונה מים קרים שעולים מתחת לתרמוקלינה, שקרובה שם לפני הים
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
רוחות הסחר
5 m/s
הצגת הים והאוויר
טמפרטורת האוקיינוס
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה מים קרים שעולים מתחת לתרמוקלינה, שקרובה שם לפני הים
- שגויה האוויר הקר שמעל, שמקרר את הים
  משוב
  זה הפוך: מעל אוקיינוס, הים קובע את טמפרטורת האוויר. מים אוגרים חום פי אלפי מונים מאוויר באותו נפח.
- שגויה האוקיינוס עמוק יותר במזרח, ולכן קר יותר
  משוב
  קרקעית האוקיינוס לא קובעת את טמפרטורת פני הים. מה שקובע הוא עד כמה קרוב לפני הים מגיעים המים הקרים.
משוב לתשובה נכונה
עליית מים קרים: התרמוקלינה קרובה, והרוח מושכת את המים שמעליה.

פתרון מלא
1. התרמוקלינה היא הגבול בין השכבה העליונה, החמה, למים הקרים שמתחתיה.
2. במערב, מתחת לבריכה החמה, היא עמוקה: כ־160 m. במזרח, שממנו המים החמים נגררו, היא כ־60 m בלבד.
3. הרוח מושכת את מי השטח הצידה, ומים קרים מתחת לתרמוקלינה עולים להחליף אותם.
המים העולים עשירים בחומרי מזון, ולכן הים מול פרו הוא מהעשירים בדגה בעולם.
שלב 3 מתוך 6
לפתוח את השלב
הרוח נחלשת
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
נבאו: מה יקרה אם רוחות הסחר ייחלשו מ־5 m/s ל־2 m/s?

התשובה הנכונה
- נכונה המים החמים יגלשו בחזרה מזרחה, והגשם יעבור איתם
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
רוחות הסחר
5 m/s
הצגת הים והאוויר
ים ושמיים
האפשרויות
- נכונה המים החמים יגלשו בחזרה מזרחה, והגשם יעבור איתם
- שגויה כמעט שום דבר: אוקיינוס גדול מדי כדי שרוח תשנה אותו
  משוב
  אוקיינוס שלם מגיב לרוח לאורך חודשים: המים החמים שנערמו במערב גולשים בחזרה כשהרוח כבר לא מחזיקה אותם.
- שגויה האוקיינוס כולו יתקרר, כי פחות רוח פירושה פחות חום
  משוב
  הרוח לא מביאה חום לאוקיינוס: היא רק מזיזה אותו ממקום למקום. בלעדיה המזרח דווקא מתחמם.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
רוחות הסחר
2 m/s
ואז הסצנה מראה: 28.65 °C · Sea-surface temperature at 90° W/nodes/pacific/outputs/eastTemperature
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
המים החמים והגשם עוברים מזרחה: זה אל ניניו.

פתרון מלא
1. כשהרוח נחלשת, היא כבר לא מחזיקה את המים החמים ערומים במערב, והם גולשים בחזרה מזרחה.
2. התרמוקלינה במזרח יורדת, והמים שעולים שם כבר לא קרים: פני הים ליד גלפגוס מתחממים מכ־24 °C לכמעט 29 °C.
3. האוויר עולה, והגשם יורד, מעל המים החמים ביותר, ולכן גם הגשם זז מזרחה: ירידה חדה באינדונזיה, וגשם על חוף פרו.
זה אל ניניו. הדייגים בפרו קראו כך להתחממות שהגיעה לקראת חג המולד: “הילד”.
שלב 4 מתוך 6
לפתוח את השלב
לה ניניה
תרגול · הגיעו למטרה
השאלה
שנת לה ניניה היא שנה שבה הים באזור Niño 3.4, במרכז האוקיינוס, קר לפחות ב־0.5 °C מהרגיל. שנו את רוחות הסחר עד שתהיה לה ניניה, ולחצו על בדיקה.

המטרה
- 0 ± 0.1
  בתחילת השלב: 1
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
רוחות הסחר
5 m/s
הצגת הים והאוויר
טמפרטורת האוקיינוס
נקרא מהסצנה בנקודה
0 La Niña (Niño 3.4 at least 0.5 °C below normal), 1 neutral, 2 El Niño (at least 0.5 °C above)/nodes/pacific/outputs/regime
הגדרה אחת שמגיעה למטרה
רוחות הסחר
5.6 m/s
משוב לתשובה נכונה
לה ניניה: רוח חזקה, לשון קרה ארוכה.

משוב לתשובה שגויה
עוד לא. כדי לקרר את מרכז האוקיינוס צריך יותר מים קרים עולים.

רמז
אל ניניו בא מרוח חלשה. מה יעשה ההפך?

פתרון מלא
1. רוח חזקה יותר דוחפת עוד יותר מים חמים מערבה, והתרמוקלינה במזרח עולה.
2. עוד מים קרים עולים, ולשון המים הקרים מתארכת מערבה, אל מרכז האוקיינוס.
3. מכ־5.6 m/s הים באזור Niño 3.4 קר בחצי מעלה ויותר מהרגיל: לה ניניה, “הילדה”.
בלה ניניה הגשם מתרכז במערב הרחוק: שיטפונות באוסטרליה ובאינדונזיה, ובצורת בחוף דרום אמריקה.
שלב 5 מתוך 6
לפתוח את השלב
לולאת האוויר
תרגול · בחרו
השאלה
הצגת הים והאוויר מראה עכשיו את לולאת האוויר מעל האוקיינוס, בשנת אל ניניו. למה אל ניניו שהתחיל נוטה להתחזק עוד, במשך חודשים?

התשובה הנכונה
- נכונה המזרח המתחמם מקטין את הפרש הטמפרטורות לאורך האוקיינוס, וזה מחליש את רוחות הסחר עוד
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
רוחות הסחר
2 m/s
הצגת הים והאוויר
לולאת האוויר
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה המזרח המתחמם מקטין את הפרש הטמפרטורות לאורך האוקיינוס, וזה מחליש את רוחות הסחר עוד
- שגויה בשנות אל ניניו השמש חזקה יותר
  טעות נפוצה: Thinks the western Pacific is warmer because the Sun shines more strongly there.
  משוב מהקטלוג
  שני קצות האוקיינוס השקט יושבים על קו המשווה ומקבלים כמעט אותה שמש. ההבדל הוא ברוח: רוחות הסחר נושבות ממזרח למערב, גוררות את המים החמים שבפני הים מערבה ונערמות אותם שם. במזרח, במקום המים שנגררו, עולים מים קרים מהעומק.
- שגויה האוקיינוס ממשיך לגלוש מזרחה לבד, בלי קשר לרוח
  משוב
  המים החמים גולשים מזרחה רק כל עוד הרוח חלשה מכדי להחזיק אותם. מה שמחזיק את הרוח חלשה הוא האוקיינוס עצמו.
משוב לתשובה נכונה
משוב: ים חם במזרח, רוח חלשה, ים חם עוד יותר.

פתרון מלא
1. רוחות הסחר הן החלק התחתון של מחזור ווקר: אוויר עולה מעל המים החמים במערב, זורם מזרחה בגובה, שוקע מעל הים הקר וחוזר מערבה לאורך פני הים.
2. ההפרש בין המערב החם למזרח הקר הוא שמניע את המחזור הזה.
3. כשהמזרח מתחמם, ההפרש קטן, המחזור נחלש, והרוח נחלשת עוד. רוח חלשה יותר מחממת את המזרח עוד.
זה משוב חיובי, שגילה המטאורולוג יעקב ביירקנס בשנות השישים: הים והאוויר מחזקים זה את זה, עד שהמערכת מתהפכת חזרה אחרי שנה או שנתיים.
שלב 6 מתוך 6
לפתוח את השלב
הרחק מהאוקיינוס השקט
תרגול · בחרו
השאלה
בשנת אל ניניו חזקה, מה מהדברים האלה קורה? בחרו את כל התשובות הנכונות.

התשובה הנכונה
- נכונה בצורת ושריפות באינדונזיה ובאוסטרליה
- נכונה גשמים ושיטפונות במדבר שלחוף פרו
- נכונה הדגה מול פרו קורסת
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
רוחות הסחר
2 m/s
הצגת הים והאוויר
ים ושמיים
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי. יותר מאפשרות נכונה אחת: צריך לסמן את כולן.
- נכונה בצורת ושריפות באינדונזיה ובאוסטרליה
- נכונה גשמים ושיטפונות במדבר שלחוף פרו
- נכונה הדגה מול פרו קורסת
- שגויה השנה כולה קרה יותר בממוצע העולמי
  משוב
  להפך: אל ניניו משחרר לאוויר חום מהאוקיינוס, ושנות אל ניניו הן לרוב מהחמות ביותר בממוצע העולמי, כמו 1998, 2016 ו־2023.
משוב לתשובה נכונה
שלוש: בצורת במערב, גשם במזרח, ודגה שקורסת.

פתרון מלא
1. הגשם זז מזרחה עם המים החמים: האוויר שוקע מעל אינדונזיה, והגשם שם פוסק. מכאן בצורת ושריפות.
2. מעל המזרח המתחמם האוויר עולה, וגשם יורד על מדבר החוף של פרו ואקוודור.
3. המים העולים מול פרו כבר לא קרים ועשירים בחומרי מזון: הפלנקטון מתמעט, והדגים איתו.
4. האוקיינוס מוסר חום לאוויר, ולכן הממוצע העולמי עולה.
ההשפעות מגיעות רחוק מהאוקיינוס השקט, דרך שינויים בזרמי האוויר.

שיעור 5 מתוך 5 · כ־35 דקות

צונמי

רעידה מרימה את קרקעית הים, והגל שנוצר נע במהירות $\sqrt{g d}$ שנקבעת רק לפי העומק. מחשבים כמה מהר הוא חוצה אוקיינוס, מגלים למה המים הרדודים לוקחים את רוב הזמן, ומוצאים בחוק גרין כמה הוא גדל ליד החוף.

לפתוח את השיעור

9 השלבים והתשובות שלהם

שלב 1 מתוך 9
לפתוח את השלב
הזעזוע
תרגול · בחרו
השאלה
רעידת אדמה מתחת לקרקעית הים. מה בדיוק יוצר את הצונמי?

התשובה הנכונה
- נכונה קרקעית הים קופצת בבת אחת ומרימה את כל עמוד המים שמעליה, עד פני הים
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
עומק האוקיינוס
4 km
קפיצת קרקעית הים
3 m
תוויות
פועלברירת מחדל
זמן
0.025 (רעידת אדמה → ההצפה נסוגה)
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה קרקעית הים קופצת בבת אחת ומרימה את כל עמוד המים שמעליה, עד פני הים
- שגויה סערה שהרעידה מעוררת, שרוחותיה בונות גלים ענקיים
  משוב
  גל רוח מזיז רק את המים העליונים, כמה עשרות מטרים, ואורכו מטרים עד מאות מטרים. צונמי מזיז את כל עמוד המים, קילומטרים, ואורכו מאות קילומטרים.
- שגויה הרעד של הקרקעית, שמעורר אדוות שגדלות בדרך
  משוב
  רעד הלוך ושוב כמעט לא מזיז מים בממוצע. מה שיוצר את הצונמי הוא תזוזה קבועה של הקרקעית, למעלה או למטה, לאורך מאות קילומטרים.
משוב לתשובה נכונה
הקרקעית מרימה את כל עמוד המים. הצונמי מתחיל בגובה פני הים, אבל מתחתיו זזים קילומטרים של מים.

פתרון מלא
1. ברעידה גדולה בתעלה, לוח אחד נתקע מתחת לשני, והלוח העליון מתעקם. כשהוא משתחרר, הקרקעית קופצת למעלה במטרים אחדים, לאורך מאות קילומטרים.
2. מים כמעט לא נדחסים, ולכן כל עמוד המים שמעל זז איתה, ופני הים מתרוממים באותה צורה.
3. הגבנון שנוצר מתפצל לשני גלים: אחד יוצא אל האוקיינוס הפתוח, והשני אל החוף.
גם מפולות תת־ימיות והתפרצויות געש יוצרות צונמי, באותה דרך: הן מזיזות כמות עצומה של מים בבת אחת.
שלב 2 מתוך 9
לפתוח את השלב
גל ארוך
תרגול · חשבו
השאלה
עומק האוקיינוס נעול על 4 km. גל ארוך, שאורכו גדול בהרבה מעומק המים, נע במהירות $v = \sqrt{g d}$ ⁠. מה מהירות הצונמי באוקיינוס הפתוח, בקילומטרים לשעה?

התשובה הנכונה
713.1 km/h ± 2%
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
עומק האוקיינוס
4 kmקבוע
קפיצת קרקעית הים
3 m
תוויות
פועלברירת מחדל
זמן
רעידת אדמה
מתקבלת בטווח
± 2%
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
The wave’s speed over the open-ocean basin, √(g · depth)/nodes/sea/outputs/oceanSpeed
כל יחידה של אותו גודל מתקבלת; התשובה מומרת לפני הבדיקה.
תשובות שגויות שהשאלה מזהה
- 22.5 km/h ± 5%
  טעות נפוצה: Puts the depth into √(g d) in kilometres instead of metres.
  משוב מהקטלוג
  ב־ $v = \sqrt{g d}$ ⁠ התאוצה $g$ ⁠ נתונה ב־m/s², ולכן גם $d$ ⁠ חייב להיות במטרים: 4 km הם $4000\ \mathrm{m}$ ⁠. עם $d = 4$ ⁠ יוצא $\sqrt{39}$ ⁠, כ־6 m/s, מהירות של רוכב אופניים, קטנה פי $\sqrt{1000} \approx 32$ ⁠ מהנכון.
משוב לתשובה נכונה
כ־713 km/h, כמו מטוס.

רמז
הציבו $d$ ⁠ במטרים, וכפלו את התוצאה ב־ $3.6$ ⁠ כדי לעבור מ־m/s ל־km/h.

פתרון מלא
1. $d = 4\ \mathrm{km} = 4000\ \mathrm{m}$ ⁠.
2. $v = \sqrt{g d} = \sqrt{9.81 \cdot 4000} = \sqrt{39{,}240} \approx 198\ \mathrm{m/s}$ ⁠.
3. $198 \cdot 3.6 \approx 713\ \mathrm{km/h}$ ⁠.
מהירות של מטוס סילון. עם $d = 4$ ⁠, בקילומטרים, יוצא כ־6 m/s: זו הטעות הנפוצה.
שלב 3 מתוך 9
לפתוח את השלב
גובה ומהירות
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
קפיצת קרקעית הים עכשיו 1 m, כמו ברעידה במגניטודה $7.5$ ⁠. נבאו: אם הקרקעית תקפוץ 5 m, כמו במגניטודה $9$ ⁠, האם הגל יחצה את האוקיינוס מהר יותר?

התשובה הנכונה
- נכונה לא: הוא יהיה גבוה יותר, אבל יחצה באותו זמן
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
עומק האוקיינוס
4 km
קפיצת קרקעית הים
1 m
תוויות
פועלברירת מחדל
זמן
0.246 (רעידת אדמה → ההצפה נסוגה)
האפשרויות
- נכונה לא: הוא יהיה גבוה יותר, אבל יחצה באותו זמן
- שגויה כן: גל גבוה יותר נושא יותר אנרגיה ולכן נע מהר יותר
  טעות נפוצה: Thinks a bigger earthquake sends a faster tsunami.
  משוב מהקטלוג
  צונמי הוא גל ארוך: אורכו מאות קילומטרים, הרבה יותר מעומק המים. גל כזה נע במהירות $v = \sqrt{g d}$ ⁠, שתלויה רק בעומק $d$ ⁠, לא בגובה הגל ולא בעוצמת הרעידה. רעידה חזקה יותר נותנת גל גבוה יותר, שמגיע עם יותר מים, אבל באותו זמן.
- שגויה לא, להפך: גל כבד יותר נע לאט יותר
  משוב
  גם המים בגל גבוה יותר נעים לפי אותו חוק, $v = \sqrt{g d}$ ⁠: המהירות לא תלויה בגובה.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
קפיצת קרקעית הים
5 m
ואז הסצנה מראה: 14.3 min · Time for the crest to cross the deep basin, 170 km, to the foot of the continental slope/nodes/sea/outputs/basinTime
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
אותו זמן. העומק קובע את המהירות, והרעידה קובעת את הגובה.

פתרון מלא
1. מהירות של גל ארוך נקבעת רק לפי העומק: $v = \sqrt{g d}$ ⁠. אין בנוסחה גובה.
2. העומק לא השתנה, ולכן הגל חוצה את האגן העמוק באותו זמן, כ־ $14$ ⁠ דקות.
3. מה שהשתנה הוא הגובה: כל אחד משני הגלים יוצא בחצי הקפיצה, 2.5 m במקום 0.5 m, ומביא פי חמישה מים אל החוף.
לכן אפשר לחזות מתי צונמי יגיע לחוף מיד אחרי הרעידה, עוד לפני שיודעים כמה הוא גבוה: מספיקה מפה של עומק הים.
שלב 4 מתוך 9
לפתוח את השלב
חציית האגן
תרגול · חשבו
השאלה
עומק האוקיינוס נעול על 4 km. שיא הגל יוצא 30 km מההעתק, והאגן העמוק נגמר 200 km מההעתק, למרגלות המדרון היבשתי. כמה דקות לוקח לשיא לחצות את האגן?

התשובה הנכונה
14.3 min ± 3%
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
עומק האוקיינוס
4 kmקבוע
קפיצת קרקעית הים
3 m
תוויות
פועלברירת מחדל
זמן
רעידת אדמה
מתקבלת בטווח
± 3%
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
Time for the crest to cross the deep basin, 170 km, to the foot of the continental slope/nodes/sea/outputs/basinTime
כל יחידה של אותו גודל מתקבלת; התשובה מומרת לפני הבדיקה.
משוב לתשובה נכונה
כ־ $14$ ⁠ דקות: 170 km במהירות של מטוס.

רמז
הדרך היא $200 - 30$ ⁠ קילומטרים, והמהירות היא זו שמצאתם, $\sqrt{g d}$ ⁠.

פתרון מלא
1. הדרך: $s = 200 - 30 = 170\ \mathrm{km} = 170{,}000\ \mathrm{m}$ ⁠.
2. המהירות: $v = \sqrt{9.81 \cdot 4000} \approx 198\ \mathrm{m/s}$ ⁠.
3. $t = \dfrac{s}{v} = \dfrac{170{,}000}{198} \approx 858\ \mathrm{s} \approx 14.3$ ⁠ דקות.
כרבע שעה ל־ $170$ ⁠ קילומטרים. אם מחשבים את כל $200$ ⁠ הקילומטרים, יוצא כ־ $17$ ⁠ דקות, אבל הגל לא מתחיל בהעתק עצמו.
שלב 5 מתוך 9
לפתוח את השלב
המדף
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
השיא חצה 170 km של אוקיינוס עמוק בכ־ $14$ ⁠ דקות. נשארו 80 km: מדרון יבשתי, מדף רדוד והחוף. נבאו: כמה זמן ייקח החלק הזה?

התשובה הנכונה
- נכונה הרבה יותר: בערך פי שלושה מחציית האגן
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
עומק האוקיינוס
4 km
קפיצת קרקעית הים
3 m
תוויות
פועלברירת מחדל
זמן
0.41 (רעידת אדמה → ההצפה נסוגה)
האפשרויות
- נכונה הרבה יותר: בערך פי שלושה מחציית האגן
- שגויה פחות: הדרך קצרה כמעט פי שניים, אז כשבע דקות
  טעות נפוצה: Thinks a tsunami keeps its open-ocean speed all the way to the shore, so the short shallow part takes little time.
  משוב מהקטלוג
  מהירות הגל נקבעת לפי העומק במקום שבו הוא נמצא: $v = \sqrt{g d}$ ⁠. מעל קרקעית של 4 km הוא נע כ־700 km/h, אבל על מדף של 100 m רק כ־110 km/h, ובמים של כמה מטרים כמו מכונית. לכן הקילומטרים האחרונים, הרדודים, לוקחים את רוב הזמן.
- שגויה הגל ייעצר על המדרון ולא יגיע לחוף
  משוב
  הגל מאט על המדרון, אבל לא נעצר: האנרגיה שלו ממשיכה הלאה, ובמים רדודים הוא רק גדל.
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
זמן
ההצפה נסוגה
ואז הסצנה מראה: 61.35 min · Time from the quake until the crest reaches the beach/nodes/sea/outputs/landfall
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
כ־ $47$ ⁠ דקות: המים הרדודים לוקחים את רוב הזמן.

פתרון מלא
1. המהירות נקבעת לפי העומק במקום שבו הגל נמצא: על המדף, 120 m מים, היא $\sqrt{9.81 \cdot 120} \approx 34\ \mathrm{m/s}$ ⁠, כ־120 km/h.
2. ככל שהמים רדודים יותר הגל איטי יותר, ובמטרים האחרונים הוא נע במהירות של מכונית.
3. לכן 80 km האחרונים לוקחים כ־ $47$ ⁠ דקות, יותר מפי שלושה מ־170 km של אוקיינוס עמוק. השיא מגיע לחוף כשעה אחרי הרעידה.
הזמן הזה הוא כל מה שיש לאנשים על החוף. ב־2011 ביפן הגל הגיע לחלק מהחופים תוך פחות מחצי שעה.
שלב 6 מתוך 9
לפתוח את השלב
הגל גדל
תרגול · חשבו
השאלה
עומק האוקיינוס נעול על 4 km וקפיצת קרקעית הים על 3 m, ולכן הגל יוצא בגובה 1.5 m. כשהגל מאט, האנרגיה שהוא נושא נשארת, והגובה שלו גדל לפי חוק גרין: $a \propto d^{-1/4}$ ⁠. הגל נשבר במקום שבו עומק המים כ־8.7 m. מה גובהו שם?

התשובה הנכונה
6.949 m ± 3%
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
עומק האוקיינוס
4 kmקבוע
קפיצת קרקעית הים
3 mקבוע
תוויות
פועלברירת מחדל
זמן
0.574 (רעידת אדמה → ההצפה נסוגה)
מתקבלת בטווח
± 3%
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
The wave’s height where it breaks near the beach, grown by Green’s law/nodes/sea/outputs/coastHeight
כל יחידה של אותו גודל מתקבלת; התשובה מומרת לפני הבדיקה.
משוב לתשובה נכונה
כ־7 m: פי ארבעה וחצי מגובהו באוקיינוס.

רמז
$a_2 = a_1 \left(\dfrac{d_1}{d_2}\right)^{1/4}$ ⁠. שורש רביעי הוא שורש של שורש.

פתרון מלא
1. יחס העומקים: $\dfrac{d_1}{d_2} = \dfrac{4000}{8.7} \approx 460$ ⁠.
2. $460^{1/4} = \sqrt{\sqrt{460}} \approx \sqrt{21.4} \approx 4.6$ ⁠.
3. $a_2 = 1.5 \cdot 4.6 \approx 7\ \mathrm{m}$ ⁠.
הגל שבאוקיינוס הפתוח היה נמוך מכדי שספינה תרגיש בו מגיע לחוף כקיר מים של שבעה מטרים, וממשיך פנימה כשיטפון. חוק גרין לא תלוי באורך הגל, ולכן הוא חל על כל גל ארוך שנכנס למים רדודים.
שלב 7 מתוך 9
לפתוח את השלב
הגעה לחוף
תרגול · בחרו
השאלה
רגע לפני שהשיא מגיע, הים נסוג מהחוף ומשאיר קרקעית חשופה ודגים מפרכסים. מה צריך לעשות מי שעומד על החוף?

התשובה הנכונה
- נכונה לברוח מיד לקרקע גבוהה או לקומה גבוהה של בניין חזק
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
עומק האוקיינוס
4 km
קפיצת קרקעית הים
3 m
תוויות
פועלברירת מחדל
זמן
0.738 (רעידת אדמה → ההצפה נסוגה)
האפשרויות
מוצגות בסדר אקראי.
- נכונה לברוח מיד לקרקע גבוהה או לקומה גבוהה של בניין חזק
- שגויה אין סכנה: הצונמי כבר עבר רחוק בים, ולכן המים נסוגו
  טעות נפוצה: Thinks a sea that drains away from the beach means the danger has passed.
  משוב מהקטלוג
  כשהים נסוג פתאום מהחוף, זה השפל של הצונמי, שמגיע לפעמים לפני הרכס. הרכס בא אחריו תוך דקות. זה סימן האזהרה האחרון: ב־2004 אנשים ירדו לאסוף דגים על הקרקעית שנחשפה ונלכדו בגל. כשהים נסוג, בורחים מיד לקרקע גבוהה.
- שגויה לחכות על החוף ולראות כמה הגל גבוה לפני שמחליטים
  משוב
  כשרואים את הגל, כבר מאוחר: הוא נע במהירות של מכונית, ואחריו ממשיך שיטפון מאות מטרים פנימה.
משוב לתשובה נכונה
לברוח מיד. הים שנסוג הוא השפל, והרכס בא אחריו.

פתרון מלא
1. הרעידה הרימה את הקרקעית במקום אחד והורידה אותה במקום אחר, ולכן לצונמי יש גם שפל וגם רכס.
2. כאן השפל מגיע לחוף ראשון: הים נסוג.
3. הרכס בא אחריו תוך דקות, ואחריו לרוב עוד גלים, לפעמים גבוהים מהראשון.
לכן נסיגה פתאומית של הים, או רעידת אדמה חזקה ליד החוף, הם סימן לברוח מיד, בלי לחכות לאזעקה.
שלב 8 מתוך 9
לפתוח את השלב
לשני הכיוונים
תרגול · חשבו
השאלה
קפיצת קרקעית הים נעולה על 3 m: הקרקעית מרימה בבת אחת את כל עמוד המים שמעליה. הגבנון על פני המים מתפצל לשני גלים, אחד לכל כיוון. מה הגובה של כל אחד מהם כשהוא יוצא לדרך?

התשובה הנכונה
1.5 m ± 3%
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
עומק האוקיינוס
4 km
קפיצת קרקעית הים
3 mקבוע
תוויות
פועלברירת מחדל
זמן
0.025 (רעידת אדמה → ההצפה נסוגה)
מתקבלת בטווח
± 3%
מחושבת מהסצנה בהגדרה של השלב
Height of each half of the wave as it leaves: half the sea-floor jump/nodes/sea/outputs/startHeight
כל יחידה של אותו גודל מתקבלת; התשובה מומרת לפני הבדיקה.
תשובות שגויות שהשאלה מזהה
- 3 m ± 3%
  טעות נפוצה: Thinks the tsunami sets off as high as the sea floor jumped.
  משוב מהקטלוג
  הקרקעית מרימה גבנון של מים בגובה הקפיצה, אבל הוא מתפצל מיד לשני גלים שנעים בכיוונים הפוכים, וכל אחד מהם בחצי הגובה. רק אחד מהם יוצא לחוף.
משוב לתשובה נכונה
1.5 m כל אחד: חצי מהקפיצה. אחד יוצא לחוף, והשני לאוקיינוס הפתוח.

רמז
הגבנון מתפצל לשני חצאים שווים, כמו אבן שזורקים לתעלה צרה.

פתרון מלא
1. הקרקעית קופצת 3 m, ופני המים מעליה מתרוממים כמעט באותו גובה.
2. הגבנון לא יכול לעמוד במקום: הוא מתפרק לשני גלים שווים שנעים בכיוונים הפוכים.
3. כל אחד מהם בגובה $\dfrac{3}{2} = 1.5$ ⁠ מטרים.
גל של מטר וחצי, באורך של עשרות קילומטרים, לא מורגש בכלל באונייה באוקיינוס הפתוח. הוא גדל רק ליד החוף.
שלב 9 מתוך 9
לפתוח את השלב
איפה הוא נשבר
תרגול · נבאו, ואז הסתכלו
השאלה
קפיצת קרקעית הים על 3 m, והגל נשבר כשהמים בעומק של כ־8.7 m. נבאו: כשהקרקעית תקפוץ רק 1 m, היכן הגל יישבר?

התשובה הנכונה
- נכונה במים רדודים יותר, קרוב יותר לחוף
הגדרות, אפשרויות ומשוב
הסצנה בשלב הזה
עומק האוקיינוס
4 km
קפיצת קרקעית הים
3 m
תוויות
פועלברירת מחדל
זמן
0.697 (רעידת אדמה → ההצפה נסוגה)
האפשרויות
- שגויה במים עמוקים יותר, רחוק יותר מהחוף
  אין משוב משלה; הלומדים רואים את ההודעה הרגילה
  עוד לא. הסתכלו שוב ונסו פעם נוספת.
- שגויה באותו עומק, כי השבירה תלויה רק בקרקעית
  אין משוב משלה; הלומדים רואים את ההודעה הרגילה
  עוד לא. הסתכלו שוב ונסו פעם נוספת.
- נכונה במים רדודים יותר, קרוב יותר לחוף
אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה
קפיצת קרקעית הים
1 m
ואז הסצנה מראה: 3.607 m · Depth of water where the wave breaks into a bore and stops growing/nodes/sea/outputs/breakDepth
ניבוי אף פעם לא נחשב כישלון: בכל מקרה הלומדים רואים את התוצאה ואת ההסבר.
משוב לתשובה נכונה
במים רדודים יותר, כ־3.6 m: גל נמוך צריך להתקרב יותר לחוף כדי לגדול עד השבירה.

רמז
גל נשבר כשהגובה שלו מגיע לחלק ניכר מעומק המים, כשמונה עשיריות. גל נמוך יותר צריך להתקדם יותר כדי לגדול לשם.

פתרון מלא
1. גל נשבר כשגובהו כ־ $0.8$ ⁠ מעומק המים: אז שוקת הגל כמעט נוגעת בקרקעית, והחזית שלו נופלת קדימה.
2. גל שיוצא נמוך פי שלושה גדל לפי חוק גרין באותו קצב, אבל נשאר נמוך פי שלושה בכל עומק.
3. הוא מגיע לגובה של $0.8$ ⁠ מהעומק רק במים רדודים יותר: כ־3.6 m.
גם גל נמוך נשבר בסוף לחומת מים, אבל קרוב יותר לחוף ונמוך יותר.

בכל היחידה · 15 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

מחזור המים

השמש מרימה מים

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

פתרון מלא

ים חם יותר

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה

פתרון מלא

בסיס העננים

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

תשובות שגויות שהשאלה מזהה

רמז

פתרון מלא

גשם או שלג

השאלה

המטרה

הסצנה בשלב הזה

הגדרה אחת שמגיעה למטרה

רמז

פתרון מלא

הרים גבוהים יותר

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה

פתרון מלא

חזרה אל הים

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

פתרון מלא

מי תהום ואקוות

מתחת לאדמה

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

פתרון מלא

הגשם ומפלס מי התהום

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה

פתרון מלא

חוק דארסי

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

תשובות שגויות שהשאלה מזהה

רמז

פתרון מלא

קונוס סביב הבאר

השאלה

המטרה

הסצנה בשלב הזה

הגדרה אחת שמגיעה למטרה

רמז

פתרון מלא

בצורת

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה

האפשרויות

אחרי נעילת הניבוי הסצנה משתנה

פתרון מלא

שאיבת יתר

השאלה

התשובה הנכונה

הסצנה בשלב הזה