Clima en un tanque

Estudiar el comportamiento de los fluidos en rotación es fundamental para comprender cómo funcionan el tiempo y el clima, pero la física de estos sistemas puede ser difícil de comprender. Parte del problema es que los instructores generalmente enseñan estos conceptos abstractos usando solo ecuaciones o simulaciones por computadora.

corrientes de colores : El tinte en un tanque giratorio ayuda a los estudiantes a aprender cómo la atmósfera y los océanos influyen en el clima.

Pero dos educadores del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias han encontrado una manera de concretar lo abstracto. Durante casi una década, Lodovica Illari, profesor titular de EAPS, y John Marshall, profesor de ciencias atmosféricas y oceánicas, han estado desarrollando un plan de estudios de pregrado sobre el tiempo y el clima que ahora está siendo adoptado por docenas de escuelas.

Esta historia fue parte de nuestro número de julio de 2010

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Illari y Marshall diseñaron el plan de estudios basado en experimentos, conocido como Clima en un tanque, en 2001 después de que comenzaron a ofrecer una clase introductoria sobre el clima y el clima que cumpliría con los requisitos de laboratorio de sus estudiantes. Desde 2006, el MIT y otras cinco universidades han estado probando el plan de estudios en un proyecto financiado por la National Science Foundation. Da vida a los sistemas meteorológicos mediante el uso de equipos de laboratorio de baja tecnología: un tanque de acrílico sobre un plato giratorio en un carro portátil. Los experimentos llevados a cabo en el tanque demuestran cómo el movimiento del agua y el aire influye en el clima de la Tierra.

Un experimento, que demuestra cómo la rotación de la Tierra crea sistemas climáticos que afectan la diferencia de temperatura entre los trópicos cálidos y los polos fríos, implica colocar un cubo de hielo en el centro del tanque de agua giratorio. El hielo crea un rango de temperaturas dentro del tanque cilíndrico, lo que hace que el centro sea más frío que la periferia relativamente cálida. A medida que la plataforma giratoria gira, su movimiento provoca remolinos o pequeñas corrientes dentro del tanque. Unas gotas de colorante para alimentos pueden ayudar a los estudiantes a verlos.

Los remolinos simulan los sistemas meteorológicos atmosféricos al transportar líquido caliente desde el ecuador (los bordes del tanque) a los polos (el cubo de hielo). Simultáneamente, llevan fluido frío desde el balde hacia la periferia. Aunque el fluido se enfría significativamente cuando llega a los polos, los remolinos ayudan a que los polos sean un poco más cálidos (y el ecuador un poco más frío) de lo que podrían estar de otra manera. Luego, los estudiantes pueden cambiar parámetros, como la velocidad de rotación, y ver el efecto en la circulación de los remolinos en diferentes latitudes.

El El tiempo EAPS en un tanque plan de estudios no está diseñado para permitir que los estudiantes eviten ecuaciones difíciles o simulaciones por computadora. En cambio, dice Illari, está destinado a ayudarlos a comprender los procesos que describen las ecuaciones y simulaciones. Creemos que es un error darles a los estudiantes los fenómenos sin las herramientas para comprenderlos, dice.

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