Drivhuseffekt

Elevøvelse nummer tre 04.12.2013
Hensikt: Jeg skal undersøke hvordan drivhusgasser kan gi økt temperatur. Deretter skal jeg undersøke hva som skjer med havnivået dersom is smelter som følge av økt drivhuseffekt.

Utstyrsliste

• Kokeplate
• Glassplate
• Plastfolie
• To termometer
• Lysskilde
• To like store plastbokser
• To isblokker
• To steinblokker
• Vann

Bakgrunnsstoff

Drivhuseffekten er grunnlaget for alt liv på jorda. Uten drivhusgassene i atmosfæren vill jordas gjennomsnittstemperatur vært på -19 grader. Drivhusgassene i atmosfæren ligger som et beskyttende lag over jorda og kontrollerer hvilke strålingstyper som slipper inn og hvilke som slipper ut. 

Først og fremst er det viktig å forstå hvordan drivhuseffekten fungerer: 

Drivhusgassene i atmosfæren slipper solstråling fra sola inn, strålene treffer jordoverflaten og varmer opp jorda. Jorda reflekterer varmestråling ut igjen, men denne strålingen slipper ikke like lett gjennom drivhusgassene i atmosfæren. De fungerer som en barriere. Sollyset er kortbølget, mens varmestrålingen er langbølget, lange bølger har større vanskligheter med å slippe igjennom. Gassene i atmosfæren absorberer varmestrålingen og sender den ut igjen i alle mulige retninger, noen mot jorda, andre vekk. Resultatet er at jorda varmes opp av både sollys og atmosfæren. 

Selvom drivhuseffekten er avgjørende for alt liv på jorda finnes det også noen negative konsekvenser. Vi snakker da om globaloppvarming. De forskjellige drivhusgassene øker og mye av grunnen er mennesklige utslipp, da spesielt karbondioksid (CO2). Andre drivhusgasser er vanndamp (H2O), lystgass (N2O) og metan (CH4). En økning av drivhusgassene fører til at enda mer av varmestrålingen fra jorda absoberer og sendes ut i alle retninger, temperaturen vil øke enda mer. For å forstå alvoret i dette må vi se på konsekvenser dette kan føre til at: Havnivået øker, isen smelter, mer nedbør og ekstrem vær, permafrosten tiner (karbon og metan som er lagret i bakken vil frigjøres), økosystemer endres, dyrearter vil dø ut og urbefolkning vil få store endringer i levemåten sin. 

Fremgangsmåte

Jeg skal først ta for meg hvordan drivhuseffekten oppstår, og hvordan synlig lys og varmestråling slipper gjennom en glassplate. 

1. Jeg holder glassplaten (representerer drivhusgassene i ozonlaget) opp mot lyskilden (representerer solen) for å se hva som skjer med det synlige lyset.
Hypotese: Jeg tror at sollyset vil spre seg.

Jeg observerer at glassplaten tar i mot sollyset og reflekterer det ut til alle kanter. Dermed får vi mindre synlig lys på det punktet lampen normalt lyser mot, men allikevel bedre fordelig av lyset i hele rommet.

2. Jeg skrur på kokeplaten (representerer varmebølger fra jorda) og stiller den på middels varme. Deretter holder jeg hånden min over, så nære som jeg kan uten å bli brent. Jeg tar frem glassplaten igjen og legger den mellom hånden og kokeplaten.
Hypotese: Jeg tror at glassplaten stopper noe av varmen.

Jeg merker at jeg kan holde hånden min betraktelig mye nærmere kokeplaten når glassplaten ligger mellom. Det vil si at glassplaten tar til seg varmen, det er vanskelig for varmebølgene å trenge igjennom.

3. Jeg tar frem to plastbokser og legger et termometer i hver, jeg passer på å legge termometerne ut mot hvert sitt hjørne slik at de begge får like mye sollys. Jeg lar de stå til termometerne får samme temperatur. 

4. Jeg strekker så plastfolie over den ene boksen og gjør den så tett som mulig. Deretter settes begge boksen under "sollyset". Jeg skal følge med på temperaturendringene.
Hypotese: Jeg tror at vi vil få en temperaturforskjell og at plastfolien holder mer på varmen.

Etter ca 10 minutter har termometeret i boksen med plastfolie steget oppp til 27 grader, mens termometeret i den vanlige boksen er på 25 grader. 

 







Nå skal jeg hva som skjer med havnivået når temperaturen stiger. 
5. Jeg tar frem to like store plastbokser og fyller de med lunket vann. Den ene isblokken min legges ved siden av steinblokken i den første plastboksen.
Hypotese: Jeg tror ikke at vannet vil stige. 

6. I den andre plastboksen legger jeg isblokken oppå steinblokken.
Hypotese: Jeg tror at vannet vil stige.

7. Boksene står i ro helt til de to isblokkene har smeltet. Vannet med isblokken ved siden av steinen steg ikke, akkurat som forventet. Vannet med isblokken på toppen av stenen sank, vi forventet en stigning på 2/3 mm, vi ser på mulige feilkilder i konklusjonen. 

Konklusjon 

Del 1) Hypotesen min stemte, sollyset reflekteres av ozonlaget. Når sola sender ut kortbølget elektromagnetisk stråling gjennom atmosfæren vil ca 25% reflekteres tilbake til verdensrommet, noe blir gradvis absobert og sendt ut i alle retninger, mens den største prosentdelen absoberes av jordoverflaten. Det er dette som også skjer i forsøket vårt, sollyset reflekteres i alle retninger, men majoriteten av lyskilden stråler fortsatt rett ned, altså den opprinnelige retninger. Vi ser altså at lys med kortebølgelengder absoberes litt, men ikke mye, det kommer lett gjennom atmosfæren.

Del 2) Også her stemte min hypotese. Kokeplaten representerer varmestrålingen fra jorda. Varmestrålingen sendes ut til atmosfæren hvor en stor del av den absoberes og reflekteres ut igjen av forskjellige drivhusgasser. Det er akkurat det som skjer i forsøket vårt. Glassplaten bli er barriere for varmestrålingen, de lange bølgelengdene trenger ikke lett gjennom.

Del 3) Hypotesen min stemmer, termometeret i boksen med plastfolien stiger til 27 grader, mens det andre termometeret stopper på 25 grader. Plastfolien representerer atmosfæren og vi ser at mye av varmen stenges inne, dette forsøket forklarer hvordan jordas temperatur øker. Alle gjenstander på jorda gir fra seg varmestråling, den slippes ikke lett gjennom atmosfæren, men boksen uten "atmosfære" får sendt ut sine varmebølger i en mye større grad.

Del 4) Boksen med stein og isblokk ved siden av er på 3,4 cm, etter smelting har vannet sunket litt. Det er naturlig at vannet ikke stiger i og med at is tar større plass en vann,
Boksen med stein og isblokk ovenpå er på 3,3 cm, etter smelting har vannet sunket. Dette skulle ikke skje, isen var ikke regnet med i havnivået og derfor skulle vannet stige når det ble tilført mer vann etter smeltingen. Vi må se på en mulig feilkilde: Vi kan ha målt på forskjellige steder i karet, men allikevel ville ikke det gitt oss så stor avvik. Feilkilden er steinen vi har brukt, den er i grunn betong og ikke stein, dermed er den svært porrøs og har trekt til seg vannet vårt. Vi antar at stigningen vår ville ha vært på 2-3 mm, dermed skulle egentlig vannet ha økt med 3,5/3,3 = 1,06 = 6%. Dette forsøket viser oss hva som vil skje med dersom temperaturen øker og isen smelter. På nordpolen finner vi store isfjell og flak, men disse befinner seg allerede i vannet og vil derfor ikke spille noen rolle på havnivået. Dette vil heller gå ut over økosystemet i området, isbjørnen er nemlig et utrydningstrued art, den lever av å fange sel på isen. Isen på sørpolen og Grønnland derimot ligger på landområdene, dersom disse smelter så vil havnivået stige. Det vil blandt annet føre til at deler av Nederland og Bangladesh dekkes med vann.

Vi ser derfor at konsekvensene av økt drivhuseffekt er mange og alvorlige. Det er viktig at vi jobber sammen mot en bærekraftig verden, vi må kutte ned på fossilt brensel, øke fornybare energikilder, ta kollektivtransport, spare strøm, resirkulere og til og med kanskje plante et tre! 

Spektre

09.10.2013

Elevøvelse nr 2 av Andrea Palmberg.

Hensikt:

I dette forsøket skal jeg se på spektrene til forskjellige lyskilder. Dette gjør jeg ved hjelp av et håndspektroskop som bøyer eller bryter lyset, for da vil jeg kunne se fargene hver for seg og finne ut om lyskilden min er et sammenhengende spekter eller et emisjonsspekter. 

Utstyr:

Digeltang

Porselensskål

Magnesiumbånd

Stearinlys

Glødelampe

Lysstoff rør

Håndspektroskop

Bakgrunnsstoff om elktromagnetisk stråling og sollys: 

Vi er omgitt av stråling konstant, noen strålinger er det mulig for oss å se, andre ikke. Stråling er egentlig energi som sendes ut fra en strålingskilde i form av bølger eller partikler. Det elektromagnetiske spekter består av de strålingstypene som finnes: Gammastråling, røntgenstråling, ultrafiolett stråling, synlig lys, infrarød stråling, mikrobølger, radiobølger.

Sollys: Sola sender ut hvitt lys, fordi lyset inneholder forskjellige bølgelengder. Når det hvite lyset treffer gassmolekyler eller støvpartikler i atmosfære, slippes fargene frem. Sollyset inneholder alle fargene i regnbuen. ROGGBIF kan her være en god huskeregel: Rød, orange, gul, grønn, blå, indigo, fiolett. Fargen blå feks har korte bølger og blir spredt mye.

Sammenhengende spekter:

Et sammenhengende spekter oppstår når en ser på glødende fast stoff, glødende væske eller gass med høyt trykk, da vil en se alle bølgene i det synlige lyset, altså alle fargene.

Emisjonsspekter:

Et emisjonsspekter oppstår når en ser på en gass. Emisjonspekteret eksiterer/sender ut visse bølgelengder. Da vil vi kun se lys ved noen helt spesielle bølgelengder, disse linjene kalles spektrallinjer. De forskjellige grunnstoffene som befinner seg i gassen, bestemmer hvilket spekter vi ser, hydrogengass gir feks andre spektrallinjer enn heliumgass.

Absorpsjonsspekter:

Vi har også noe som heter absorpsjonsspekter, dette oppstår når vi ser på lys som passerer gjennom gass. Da vil spekteret inneholde mørke linjer. Grunnen til dette er at enkelte fotoner absorbere/blir tatt opp i gassen og deretter sendt ut i alle retninger. Lyset blir nemlig svakere for disse bølgelengdene og et absorpsjonsspekter oppstår. 

Hypotese:

Lysstoff rør:
Jeg tror at lysstoffrøret vil vise oss et emisjonsspekter. Lysrørene er fylt med gass, men ikke under høyt trykk. Det skal også være mulig å finne ut hvilke grunnstoffer som befinner seg i gassen, dette kan vi se ved hjelp av tolkningen av spektrallinjene i spekteret.

Stearinlys:
Jeg tror stearinlyset er et sammenhengende spekter. Veken i lyset brenner, altså et glødende fast stoff.

Glødelampe:
Jeg tror glødelampen er et sammenhengende spekter. Glødelampen er glødene metall, altså glødende fast stoff.

Magnesiumbånd:
Jeg tror at magnesiumbåndet er et emisjonsspekter. Gassen magnesium settes fri og det er det spekteret vi ser.

Sollys:
Jeg skal også se på sollyset utenfor, men med et annet spektroskop. Jeg tror jeg vil se et sammenhengende spekter i og med at solen sender ut hvitt lys som inneholder alle fargene i et sammenhengende spekter.

Fremgangsmåte og observasjon:

Lysstoffrør:
Når jeg så på lysstoffrørene med håndspektroskopet observerte jeg et tydelige emisjonsspekter. Det er svært vanskelig å se på de ulike spektrallinjene i dette bildet, men med tanke på hva jeg oppserverte under forsøket i tillegg, tror jeg lyssrøret inneholder gassen kvikksølv (Hg).

Stearinlys:
Håndspektroskopet viste klart og tydelig et sammenhengende spekter.

Glødelampe:
Også her så jeg et sammenhengede spekter med håndspektroskopet.

Magnesiumbånd:
Her brukte vi en digeltang til å holde magnesiumbåndet når det brant, samt en porselensskål som vi holdt under. Håndspektroskopet viste at magnesiumbåndet hadde et sammenhengde spekter, ikke et emisjonsspekter som jeg først trodde. Grunnen til dette er at magnesiumbåndet som tennes på er et glødende fast stoff og det er dette som vises i spektroskopet, en annen grunn til at det sammenhengende spekter kan være strølys.

Utelys:
Jeg så på sollyset utenfor med et annet håndspektroskop da obseverte jeg et sammenhengende spekter.

Briller:
Under dette forsøket fikk vi utdelt et par briller som vi også skulle observere spektrene gjennom. Disse brillene ga meg et annet spekter enn det hånspektroskopet gjorde, grunnen til dette tror jeg er at brilleglassene inneholdt en gass. Jeg så derfor på lyskilden gjennom gass og det oppstod et absorpsjonsspekter.

Konklusjon: 

Feilkilder:
Dette er et forsøk med svært mange mulige feilkilder. Strølys er en faktor som spiller inn, vi var svært bevisst på å ha det så mørkt som mulig i rommet og rundt lyskilden vi observerte, men alikevell kan vi ikke være sikre på at ikke noe lys kom frem og forstyrrer spektrene. Sollyset som kan slippe inn fra gardinene, pc-lys eller lys fra mobilen kan være eksempler på dette. Et håndspektroskop er heller ikke et helt nøyakitg måleinstrument, og det er vanskelig å finne det eksakt spektret til lyskilden og det var også svært vanskelig å se hvilke grunnstoffer som vises i spektrallinjene.

Glødelampe, stearinlys, magnesiumbånd:
Likevel virker observasjonene fornuftige. Glødelampen, stearinlyset og magnesiumbåndet er glødene fast stoff, og dette skal gi oss et sammenhengende spekter med alle bølgene i det synlige lyset.

Lysstoffrør:
Lysstoffrøret inneholder gass, men ikke under høyt trykk og skal i tillegg kunne gi oss svaret på hvilke grunnstoffer som befinner seg i gassen, derfor er det naturlig at dette skal være et emisjonsspekter. Det er som sagt vanskelig å tyde spektrallinjene i spektret til lysstoffrørene, men det er logisk at det kan inneholde kvikksølv i og med at mange lysrør ofte inneholder dette grunnstoffet. Men spektret kan også minne om grunnstoffet helium, som kan være sannsynlig. Helium er en av edelgassene, som også blir brukt i lysstoffrør. Med tanke på forurensningsproblemene i forbindelse med kvikksølv er det dermed godt mulig at det helium vi ser og ikke kvikksølv.

Sollyset:
Sollyset består som sagt av alle de synlige bølgelengdene og viser oss alle fargene i regnbuen. Hadde vi hatt et bedre håndspektroskop ville det vært mulig å se mørke linjer i spekteret, altså et absorpsjonsspekter. Sollyset treffer forskjellige gassmolekyler i atmosfæren, dette fører til at noen fotoner blir absorbert og deretter sendt ut igjen, dette skaper disse mørke linjene i solspekteret. Dette klarte ikke vårt håndspektroskop å fange opp, det har heller ikke øynene våre mulighet til.

Kilder:
http://ndla.no/nb/node/27227?fag=7
http://naturfag.info/4fenomener/i_elektromagnetisk.htm
Naturfag 3, påbygg

Sammenlikning av økosystemer

Øvelse nummer 1 av Andrea Palmberg.

Jeg skal studere økosystemet på fjellet og sammenlikne dette med økosystemet jeg finner i lavlandet. Jeg skal i første omgang legge frem mine observasjoner fra fjellet ved Haglebu, observasjoner fra lavlandet skal jeg se på til våren. Da vil jeg kunne legge merke til forskjeller og likheter mellom de ulike økosystemene og fastslå hvilke endringer som vil komme senere.

Observasjon fra økosystemet på fjellet, den 16 September 2013. Det var mye nedbør, både vått og kaldt i skogen. Ca 7 grader.

Utstyr:
Kamera
Læreboka, naturfag 3
ndla.no

En suksesjon er gradvis endring av naturen over en lang periode. Vi kan deler suksesjoner i to: Primærsuksesjon og sekundærsuksesjon. Primærsuksesjon er en langsiktig utvilkling som oppstår fra starten, en forandring der det ikke er noe annet biologisk materialet å vokse på. Feks etter et vulkanutbrudd eller etter at en isbred har smeltet. Sekundærsuksesjon på den andre siden er forandringer der det finnes biologisk materiale fra før av. Dette oppstår ofte etter en stor forandring i et etablert økosystem. Dette nye forhold vil bygges opp av planter og dyrearter med helt andre miljøkrav enn de som først levde der. 

Endringene som skjer gjennom en suksesjon kan deles inn i flere faser. Vi har pionerfasen, som er starten på en suksesjon. De første dyre-og planteartene dukker opp. Deretter kommer konsolideringsfasen, som er en slags mellomfase, her ser vi fortsatt spor av pionerartene i tillegg til vi ser andre konkurransesterke arter i sterk vekst. Til slutt har vi klimaksfasen, det stabile og endelige stadiet i suksesjonen. Vi ser hvilke dyre-og plantearter som har kommet for å bli. 

Hypotese: Økosystemet er i konstant endring og vi ser suksesjoner i forskjellige faser på hele fjellet. Noen dyre-og plantearter hører til i de forskjellige fasene.

Tjern blir til myr:
Det abiotiske (ikke-levende) miljøet er i en konstant gradvis endring. Et eksempel på dette er tjern som blir til myr. Denne suksesjonen oppstår når torvmosen vokser utover i tjernet, veldig få planter kan vokse på disse fuktige stedene. Torvmosen derimot har ingen røtter, den trekker til seg vann og næringstoffer og kan derfor ta opp vann selv etter at den dør. Andre døde planter brytes ikke ned og torvlaget bygger seg tykkere og tykkere. Etter hvert vil torvlaget fylle hele tjernet og det oppstår en myr. Dette er en sekundærsuksesjon, fordi vannet som er i et tjern kom til etter at isen smeltet og har vært i gjennom en egen suksesjon tidligere. Her ser du et eksempel på at tjern blir til myr:

Skogbrann
Et annet eksempel på sekundærsuksesjon er skogbrann. En skogbrann skaper nemlig grunnlag for nytt liv, kun få dager etter en slik brann begynner frøene til de første pionerplantene å spire. Disse nye plantene kan for eksempel være bråtestorknebben som ikke spirer før gradstokken nærmer seg 60 grader. Det er også mange insektarter som lever godt på slike brannflater, blandt annet løpebiller og praktbiller som kun lever i brente trær. På denne måten kan skogbrann være med på å opprettholde mangfoldet i naturen. 

Kartlav 
Et eksempel på primæsuksesjon er kartlav. Når en isbree smelter dukker det opp nakent fjell og grus, kartlav er en typisk pionerart fordi den er en av de første hardføre artene som klarer å slå seg ned på nettopp fjell og berg. Kartlavet vokser sakte men sikkert og bygger opp et organsik materialet som tilfører humus som gir grunnlag for dannelse av andre planter, feks mose. 

Kartlavet kan også si noen om hvor lenge det er siden isen smeltet. 1 cm tilsvarer tusen år, så når vi finner 10 cm med kartlav, vil det si at det er 10.000 år siden isen forsvant.

Bæsj
Et spor av biotisk liv på fjellet, avføring fra dyr. 

Blandingsskog 
Klimaksstadiet kjennetegnes ved et modent økosystem og mindre mangfold av plantearter. På fjellet ved Halgebu ser vi at majoriteten av trærne er gran og furu, men det fortsatt spor av bjørk. Dette viser at barskog representerer den konkurransesterke arten og at bjørk er på vei ut. 

Konklusjon:
Jeg har ikke mulighet til å sammenligne to økosystemer nå, det kommer på plass til våren, når jeg har utforsket lavlandet også. Allikevel kan jeg si noe om økosystemet på fjellet og utvikling der:

Vi ser suksesjoner i alle mulige varianter og faser over alt. Vi ser kartlavet som er en primærsuksesjon i pionerfasen. Dette kartlavet tilfører jordsmonnet humus (organisk materialet) som gir vekstmuligheter for andre plantearter. Slik som mose og gress. Over lengre tid utvikler jordsmonnet seg og vi får kortvokst snaufjellsvegetasjon, lavet dør til slutt ut og blir erstattet med disse nye planteartene. 

Vi ser også sekundærsuksesjon slik som skogbrann, myr og hogstfelt. Etter flere år med små plantearter slik som bringebær, geitrams, bråtestorknebb osv vokser en krattskog til. Etterhvert blir dette erstattet med bjørketrær i og med at bjørketrærne vokser fortere enn granskogen. Helt til slutt vil granskogen begynne å vokse og dermed dekke til solen for bjørketrærne og granskogen overtar. 

Vi ser også at dyrelivet endres. Når vi har et fattig økosystem med lav vegetasjon og få plantearter, kan kun få små plante-og innsektsetende dyr eller innsekter overleve. Senere når gran/bjørkeskogen kommer til får vi store rovdyr slik som for eksempel bjørn. 

På denne måten ser vi at suksesjoner er noe som foregår hele tiden, som en evig rundgang. Mangfoldet i økosystemet opprettholdes.