Soubor metodických listů pro pedagogické pracovníky CZ.1.07/1.1.34/02.0014 Trvale udržitelný rozvoj a jeho aspekty v podnikatelské praxi Ovzduší
Ovzduší Soubor metodických listů pro pedagogické pracovníky 2013
Realizátor: Seductus, s.r.o. Vladimíra Majakovského 2092/7 434 01 Most IČ: 25489411 Zhotovitel: IMPOWER ENERGY, s.r.o. Sadová 15 434 01 Most IČ: 25489399 Projekt Trvale udržitelný rozvoj a jeho aspekty v podnikatelské praxi reg. č. CZ.1.07/1.1.34/02.0014 je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Úvod Ovzduší Úvod Předmětem souboru je komplexní příprava vzdělávacího materiálu pro volitelný předmět určený pro 2. stupeň základních škol (7. 8. ročník). Komplexní příprava vzdělávacího materiálu obsahuje následující oblasti: modul Ovzduší modul Voda modul Alternativní zdroje energie Cílem vytvořeného vzdělávacího programu pro žáky 2. stupně základních škol je stimulace ekologického myšlení a jednání žáků a uvědomění si spoluzodpovědnosti člověka za stav životního prostředí a to prostřednictvím interaktivních, tvořivých nebo kooperativních metod. Vytvořený vzdělávací program zahrnuje ekologický, environmentální, biologický a ochranářský prvek. Podstatným prvkem programu je návaznost a respektování školních výukových osnov, které vedou ke stimulaci zájmů cílových skupin, dále také k rozvoji tvořivosti a podpoře vzájemné spolupráce mezi žáky. Velký důraz je kladen na maximální míru popularizace a srozumitelnosti celého programu. Metodická příručka pro pedagogy obsahuje zkrácenou verzi (resp. hlavní teze) žákovských pracovních listů včetně metodických pokynů pro vyučujícího (zařazení praktických cvičení, způsob a forma výuky), jsou zde také znázorněna témata vhodná k důkladnějšímu výkladu včetně odkazů na další materiály, dodatečné zdroje apod. 3
Obsah Ovzduší Obsah Úvod...3 Metodický list 1 Životní prostředí a jeho složky...6 Metodický list 2 Vzduch, plynný obal Země (atmosféra) I...8 Metodický list 3 Vzduch, plynný obal Země (atmosféra) II...9 Metodický list 4 Vzduch, plynný obal Země (atmosféra) III... 10 Metodický list 5 Vzduch, význam pro člověka...22 Metodický list 6 Vzduch, význam pro přírodu...26 Metodický list 7 a 8 Vzduch a meteorologie I, II...28 Metodický list 9 Vzduch a meteorologie III Exkurze na Milešovku... 31 Metodický list 10 Vzduch a ekologie, globální problémy...33 Metodický list 11 Vzduch a ekologie, lokální problémy...35 Metodický list 12 Vzduch a energie... 40 Metodický list 13 a 14 Vzduch a energie Exkurze... 42 Metodický list 15 Vnější a vnitřní ovzduší...47 Metodický list 16 Vnější ovzduší, imisní monitoring... 48 Metodický list 17 Vnější ovzduší, imisní monitoring Exkurze... 50 Metodický list 18 Vnější ovzduší, emisní monitoring... 51 Metodický list 19 Ochrana ovzduší, svět a EU...55 Metodický list 20 Ochrana ovzduší, Česká republika...56 Metodický list 21 Kvalita ovzduší a zdraví...58 5
Ovzduší Životní prostředí a jeho složky Metodický list 1 Životní prostředí a jeho složky 1.1. Cíl V úvodu modulu ovzduší je důležité ze strany žáků pochopit co je to životní prostředí, seznámit se s jeho složkami a tedy i ovzduším jako složkou životního prostředí, vlivem člověka na kvalitu životního prostředí a naopak, způsobem jeho ochrany a hodnocením jeho kvality. Uvědomit si nejen právo na informace o stavu životního prostředí, ale také potřebu péče o životní prostředí pro budoucí generace. 1.2. Obsah V teoretické části výuky budou žáci seznámeni s definicí životního prostředí, s jeho složkami, vztahem a působením člověka na životní prostředí od pradávna do současnosti, způsobem hodnocení kvality životního prostředí, legislativou ochrany životního prostředí i práva na informace o stavu životního prostředí, zdrojem informací o stavu životního prostředí v České republice, Ministerstvem životního prostředí jako nejvyšším orgánem ochrany životního prostředí v České republice, posuzováním vlivů na životní prostředí u záměrů a staveb a možností účasti veřejnost na tomto posuzování. V praktické části žáci mají za úkol zodpovědět 7 otázek: 1. Definujte životní prostředí a jeho složky. 2. Vysvětlete, co pro Vás v praxi znamená platnost zákona o svobodném přístupu k informacím a zákona o právu na informace o životním prostředí. 3. Vysvětlete, co je to ekologie. 4. Kdo je nejvyšším orgánem ochrany životního prostředí v České republice? 5. Můžete se vyjádřit k záměrům, které mají vliv na životní prostředí? Pokud ano, na základě kterého zákona a jakým způsobem? 6. Kde se nejvíce dozvíte o stavu životního prostředí České republiky? 7. Co je příjmem Státního fondu životního prostředí české republiky? Na základě textů obsažených v pracovním listu by žáci měli být schopni úkoly v praktické části splnit. 1.3. Postup Žáci by měli pracovat v teoretické části samostatně s textem tak, aby byli schopni v části praktické zodpovědět otázky. Je vhodné v průběhu praktické části s žáky na téma životního prostředí diskutovat a to na základě buď konkrétních příkladů, nebo modelových, např. co vše by se mělo posoudit dle jejich názoru v případě, že by se měla namísto parku ve městě vystavět pekárna? Nebo pokud by v obci měl být z důvodu výstavby dálnice vypuštěn rybník? Pomůcky Plné znění zákonů: č. 17/1992 Sb., o životním prostředí č. 123/1998 Sb., o právu na informace o životním prostředí č. 106/1999 Sb., o svobodném přístupu k informacím č. 100/2001 Sb., o posuzování vlivů na životní prostředí 6
Životní prostředí a jeho složky Ovzduší Vysvětlivky Pleistocén Pleistocén (starším názvem diluvium) je starší oddělení čtvrtohor. Počátek pleistocénu je kladen 1,806 milionu let do minulosti. Pleistocén se dělí na spodní, střední a svrchní. Slovo pleistocén je odvozeno z řeckého pleiston (nejvíce) a ceno (společenství). Označení pleistocén použil roku 1839 britský právník a geolog Charles Lyell (14. listopad 1797 22. únor 1875). Ekumena V geografii znamená ekumena souhrn území trvale osídlených a hospodářsky využívaných lidmi. Možnosti osídlení území limitují nejen rozloha, ale i další přírodní činitelé. Podstatný význam má možnost provozovat zemědělství. Biodiverzita Biologická diverzita (též biodiverzita; angl. Biological diversity) představuje rozrůzněnost života. Existuje mnoho definicí biodiverzity, neboť se jedná o složitý několika úrovňový jev. Světový fond ochrany přírody definoval v roce 1989 biodiverzitu jako bohatství života na Zemi, miliony rostlin, živočichů a mikroorganismů, včetně genů, které obsahují, a složité ekosystémy, které vytvářejí životní prostředí Zdroje Webové stránky Ministerstva životního prostředí: platná legislativa Životní prostředí všeobecně Posuzování vlivů na životní prostředí http://www.mzp.cz/ C1256E7000424AC6.nsf/Categories?OpenView Webové stránky Státního zdravotního ústavu Praha: http://www.szu.cz/tema/zivotni-prostredi http://cs.wikipedia.org Terry Jennings, Ekologie, edice Věda a technika, 2003 Ludmila Halkovová, Životní prostředí pro život, MŽP, 2011 Dezertifikace Dezertifikace je proces degradace území na pouště a polopouště. Způsobena může být různými globálními klimatickými jevy, přirozenými i člověkem vyvolanými, jakož i přímou lidskou činností v dané oblasti či v oblastech těsně sousedících, například: spásáním dobytkem a zvěří, kácením zeleně v dané oblasti, nadměrným odběrem vody pro závlahu zemědělské půdy zásahem do přírodních procesů probíhajících v dané oblasti Společným prvkem je přetěžování míry, do které se spodní vody, půda a zeleň dokáží obnovovat. Příkladem dezertifikace může být rozšiřování Sahary nebo vysychání Aralského jezera. 7
Ovzduší Vzduch, plynný obal Země (atmosféra) I Metodický list 2 Vzduch, plynný obal Země (atmosféra) I 2.1. Cíl Seznámit žáky se vzduchem jak s plynným obalem Země, jeho vznikem, funkcí, složením a významem pro život na Zemi. 2.2. Obsah V teoretické části výuky se žáci seznámí se vznikem atmosféry, jejím vertikálním členěním, hledisky pro její další členění a charakteristikami jednotlivých vrstev atmosféry, jaké změny v atmosféře probíhají s výškou a také proč je nebe modré. V praktické části žáci mají za úkol zodpovědět 8 otázek: 1. Proč potřebuje Země vzdušný obal? 2. Proč je nebe modré? 3. Vysvětlete pojem atmosférický tlak. 5. Mění se složení vzduchu s výškou? Odůvodněte vaše stanovisko. 6. Kdy a proč nastal proces změny složení atmosféry? 7. Proč můžeme poslouchat rádio? 8. V jaké části atmosféry můžeme pozorovat povětrnostní procesy a děje? Na základě textů obsažených v pracovním listu by žáci měli být schopni otázky v praktické části zodpovědět a vysvětlit potřebné souvislosti. 4. Klesá či stoupá atmosférický tlak s rostoucí výškou? Vysvětlete. 2.3. Postup Žáci by měli pracovat v teoretické části samostatně s textem tak, aby byli schopni v části praktické zodpovědět otázky. Je důležité, aby si uvědomili význam jednotlivých vrstev atmosféry pro život na Zemi. Zdroje http://vitejtenazemi.cenia.cz www.kowoma.de http://www.metoffice.gov.uk/education/teachers/ in-depth/understanding 8
Vzduch, plynný obal Země (atmosféra) II Ovzduší Metodický list 3 Vzduch, plynný obal Země (atmosféra) II 3.1. Cíl Seznámit žáky se složením atmosféry a významem vzduchu a jednotlivých složek pro život na Zemi. 3.2. Obsah V teoretické části výuky se žáci seznámí se složením atmosféry, s významem jednotlivých složek pro život na Zemi, s významem vzduchu a jeho funkcí pro ochranu Země, s vlhkostí vzduchu, s jeho významnými fyzikálně chemickými vlastnostmi, s tím, co se děje při interakci atmosféry se zemským povrchem a s povrchem oceánů a co ovlivňuje cirkulaci atmosféry. V praktické části žáci mají za úkol zodpovědět 5 otázek: 1. Jaké složky je v atmosféře nejvíce? 2. Vysvětlete význam jednotlivých plynů v atmosféře pro život na Zemi. 3. Jakým způsobem je atmosféra v kontaktu se zemským povrchem a s povrchem oceánů a co se děje při tomto kontaktu? 4. Proč je vzduch v neustálém pohybu? Mohou tento pohyb ovlivňovat i lidé? 5. Která vrstva atmosféry má největší vliv na průchod UV záření a proč? Na základě textů obsažených v pracovním listu by žáci měli být schopni úkoly v praktické části splnit. 3.3. Postup Žáci by měli v teoretické části pracovat samostatně a v praktické části pak zodpovědět formou diskuse otázky. Pomůcky Obrázky vzdušného obalu Země s vyznačením mocností jednotlivých vrstev a vzdáleností od povrchu zemského, případně tabuli (příp. flipchart) pro zobrazení jednotlivých vrstev a popis jejich vlastností žákem. Zdroje http://ucebnice.enviregion.cz/1_-ovzdusi/vzduch- -kolem-nas/vzdusny-obal-zeme http://vitejtenazemi.cenia.cz/vzduch 9
Ovzduší Vzduch, plynný obal Země (atmosféra) III Metodický list 4 Vzduch, plynný obal Země (atmosféra) III Závislost barometrického tlaku na nadmořské výšce (Tento Metodický list navazuje na Pracovní listy 2 a 3) 4.1. Cíl S využitím senzorů pro měření atmosférického tlaku a senzoru GPS měřením barometrického tlaku a nadmořské výšky zjistit: a) jak se mění atmosférický tlak s nadmořskou výškou b) o kolik metrů se v naší zeměpisné šířce změní nadmořská výška, změní-li se tlak o 1 hpa c) vytvořit graf závislosti barometrického tlaku na nadmořské výšce 4.2. Teorie Atmosférický tlak dosahuje nejvyšších hodnot při hladině moře (popř. povrchu planety) a s rostoucí výškou klesá. Barometrický tlak není stálý, ale kolísá na určitém místě zemského povrchu kolem určité hodnoty. Tlak menší než barometrický tlak se nazývá podtlak, tlak větší než barometrický tlak se nazývá přetlak. Prostor s takřka nulovým tlakem se nazývá vakuum. Měření atmosférického tlaku má velký význam v meteorologii, neboť atmosférický tlak (a především jeho změny a rychlost těchto změn) jsou důležité pro předpověď počasí. Např. zvýšení atmosférického tlaku obvykle znamená příchod slunečného počasí s malou oblačností, zatímco pokles tlaku ohlašuje příchod oblačnosti a deštivého počasí. Tlak vzduchu je závislý na nadmořské výšce (h), na velikosti tíhového zrychlení (g), na mocnosti, teplotě a hustotě atmosféry v daném místě (p). Z důvodu snazšího porovnávání výsledků různých měření barometrického tlaku byl zaveden tzv. normální tlak vzduchu (normální atmosférický tlak) p n (též p 0 ), který je definován jako přibližně průměrná hodnota tlaku vzduchu při mořské hladině na 45 s. š. při teplotě 15 C a tíhovém zrychlení g n = 9,80665 ms -2. p n = 101325 Pa = 1013,25 hpa = 760 torr V meteorologii měříme atmosférický tlak nejčastěji pomocí barometrů, a to např. rtuťových tlakoměrů, aneroidů a barografů. Rtuťový tlakoměr Kapalinový tlakoměr je velice přesný přístroj na měření atmosférického tlaku. Nejčastěji se můžeme setkat se rtuťovými tlakoměry, které fungují na principu Torricelliho pokusu. Rtuťový tlakoměr udává tlak výškou rtuťového sloupce ve vzduchoprázdné skleněné trubici, která je nahoře uzavřena a dole ponořena do nádoby s rtutí. Hmotnost rtuti vytlačené do trubice je v rovnováze s hmotností atmosféry, která působí na hladinu rtuti v nádobce. S kolísáním barometrického tlaku kolísá výška sloupce rtuti v trubici. Jinak řečeno rtuť se v trubici ustálí v takové výšce h, při níž je hydrostatický tlak rtuťového sloupce roven atmosférickému tlaku. V meteorologické službě se používá velice přesných rtuťových tlakoměrů, které jsou vybaveny stupnicí a zvláštním zařízením (nonius) s malým pomocným měřítkem, které usnadňuje přesné čtení. Takto odečtený tlak je potřeba redukovat na teplotu 0 C (kvůli tepelné roztažnosti), k čemuž slouží tabulky a malý teploměr, který je součástí tlakoměru a udává teplotu trubice se rtutí. Kapalinový tlakoměr vynalezl Jan Evangelista Torricelli. 10
Vzduch, plynný obal Země (atmosféra) III Ovzduší Aneroid Aneroid je přístroj k měření atmosférického tlaku (tlaku vzduchu), na rozdíl od barografu ukazuje současný stav tlaku. Práce s aneroidem byla oproti práci se rtuťovým tlakoměrem podstatně jednodušší, protože přístroj je menší, uzavřený (nehrozí únik rtuti) a odolnější (nehrozí rozbití skleněných částí). Principem je tenkostěnná kovová krabička, uvnitř vzduchoprázdná, která se působením atmosférického tlaku více nebo méně deformuje. Velikost deformace je přenášena na ručičku ukazující velikost tlaku na stupnici. Stupnice může být označena v jednotkách tlaku (jednotky: dříve Torr, milibar, dnes hektopascal), a nebo druhotně v metrech nebo stopách (u leteckých nebo zeměměřických aneroidů; atmosférický tlak klesá s nadmořskou výškou). Aneroid vynalezl v roce 1843 Lucien Vidie. Původní název barometre anéroide znamená tlakoměr bez kapaliny. Někdy se používal i název pérový tlakoměr (barometr). Barograf Barograf je registrační barometr pro záznam časového průběhu atmosférického tlaku (tlaku vzduchu). Tím se liší od barometru a aneroidu, které ukazují jen aktuální hodnotu atmosférického tlaku. Barograf používaný v meteorologii má dobu záznamu obvykle pro jeden den. Schéma rtuťového tlakoměru Základem barografu je několik spojených aneroidů a ručička s perem kreslící na pomalu se otáčející válec graf atmosférického tlaku v průběhu dne. Válec je otáčen hodinovým strojem. Záznam barografu se nazývá barogram. Kromě meteorologie se používá například v letectví tlak závisí mj. na výšce, jejíž změny v průběhu letu se díky tomu pomocí barografu dají dokumentovat. V meteorologii se atmosférický tlak vyjadřuje nejčastěji jednotkou hektopascal (hpa). Při použití rtuťových barometrů se stále užívá jednotka torr (milimetr rtuťového sloupce), která se dále přepočítává na hektopascaly. Doporučený postup řešení 1. Před samotným měřením žáci obdrží pracovní návod k domácímu studiu a také pracovní listy. 2. Připravíme Xplorer a senzory pro měření a popřípadě místo GPS mapu. Příprava úlohy Před měřením zadáme žákům k vypracování přípravnou část z pracovního listu. Zjistíme domácí přípravu studentů, zda si vyplnili slovníček pojmů a zda rozumí podstatě dané úlohy. Detail střední části domácího aneroidu 11
Ovzduší Vzduch, plynný obal Země (atmosféra) III Barograf Před měřením si připravíme všechny potřebné pomůcky k měření a rozdělíme studenty do pracovních skupin. Materiály pro studenty Pracovní návod k nastudování laboratorního cvičení. Záznam dat Data lze zaznamenat Xplorerem a naměřené veličiny zpracovat přímo v Xploreru. Tato volba je méně náročná na technické vybavení. Uložená naměřená data mohou studenti zpracovat také v Datastudiu. Analýza dat Studenti sestrojí graf závislosti atmosférického tlaku na čase: barometric pressure vs. time Sestrojí graf závislosti nadmořské výšky na čase: altitude vs. time Sestrojí graf závislosti atmosfér. tlaku na atmosférické výšce: barometric pressure vs. altitude Porovnáním těchto závislostí zjistí, jak závisí barometrický tlak na nadmořské výšce. Pokud máme k dispozici senzor PS 2154A, můžeme využít volby relativní nadmořská výška (ta se počítá z barometrického tlaku) a sestrojit následující grafy: graf závislosti relativní nadmořské výšky na čase: relative altitude vs. time graf závislosti barometrického tlaku na relativní nadmořské výšce: barometric pressure vs. relative altitude Syntéza a závěr Žáci shrnou své poznatky o tom, co a jak dělali a k jakým závěrům dospěli a své výsledky porovnají s tabulkovými hodnotami nebo hodnotami nalezenými na internetu. 12
Vzduch, plynný obal Země (atmosféra) III Ovzduší Hodnocení Získali žáci správné grafické závislosti? Provedli žáci správně analýzu naměřených dat? Tedy zjistili, že barometrický tlak klesá s nadmořskou výškou? Zjistili, o kolik metrů vystoupáme nebo klesneme, jestliže se barometrický tlak změní o 100 hpa? Pomůcky Varianta 1 Xplorer GLX, senzor počasí PS 2154A Varianta 2 senzor GPS PS 2175, senzor počasí PS 2174 nebo PS 2154A Pro obě varianty pak flash karta. Tip Pokud využijeme mapu k určení nadmořské výšky, vystačíme jen s měřením barometrického tlaku pomocí senzoru počasí PS 2174 nebo PS 2154A. Poznámka Senzor počasí PS 2154A v sobě zahrnuje veličinu relativní nadmořská výška - vystačíme tedy jen s tímto senzorem, ale cílem je právě tuto volbu vyřadit. Neboť tuto závislost mají žáci zjistit sami. Senzor počasí PS 2174 (oproti PS 2154A) obsahuje korekci nadmořské výšky a nemá přímo volbu relativní nadmořská výška. Popis přístroje Senzor počasí PS 2154A měří barometrický tlak (v jednotkách in Hg, hpa, mbar), absolutní vlhkost (g/m 3 AH) a teplotu vzduchu ( C, F, K). Z těchto parametrů senzor dopočítává relativní výšku, relativní vlhkost a rosný bod. Časová náročnost Závisí na délce zvolené trasy pro terénní měření. Měření by mělo být zahájeno u školy a poté v pravidelných intervalech v závislosti na naměřené nadmořské výšce by měření mělo probíhat až do cíle zvoleného nejvyššího bodu trasy (např. rozhledna, kopec v okolí) a to spolu s měření polohy pomocí GPS. Předpoklad dvě vyučovací hodiny (2 45 min) s tím, že zpracování výsledků měření provedou žáci samostatně doma a s výsledky seznámí pedagoga na příští hodině. Závislost barometrického tlaku na nadmořské výšce Pracovní list (žákovská varianta) Slovníček pojmů S využitím dostupných zdrojů vysvětli následující pojmy: ATMOSFÉRICKÝ TLAK NORMÁLNÍ TLAK BAROMETR ANEROID PASCAL NADMOŘSKÁ VÝŠKA PŘEVÝŠENÍ GPS ZEMĚPISNÁ ŠÍŘKA ZEMĚPISNÁ DÉLKA mbar 13
Ovzduší Vzduch, plynný obal Země (atmosféra) III Teoretická příprava úlohy Atmosférický tlak měříme např. barometry. V současné době používáme jednotky SI soustavy. Hodnota normálního atmosférického tlaku je p n = 101325 Pa. Doplněním následující tabulky vyjádři tuto hodnotu také v jiných jednotkách. hodnota normálního atmosférického tlaku v Pa hpa mbar torr mmhg at psi Vizualizace naměřených dat graf závislosti atmosférického tlaku na čase: barometric pressure vs. time at psi graf závislosti nadmořské výšky na čase: altitude vs. Time nebo oba pod sebou graf závislosti atmosférického tlaku na atmosférické výšce: barometric pressure vs. altitude Pokud máme k dispozici senzor PS 2154A, můžeme využít volby relativní nadmořská výška (ta se počítá z barometrického tlaku) a sestrojit následující grafy: Graf závislosti relativní nadmořské výšky na čase: relative altitude vs. time Graf závislosti barometrického tlaku na relativní nadmořské výšce: barometric pressure vs. relative altitude Grafy závislosti barometrického tlaku na čase a relativní nadmořské výšky na čase Vyhodnocení naměřených dat Vyčti z grafů, jak se mění atmosférický tlak s nadmořskou výškou a tuto závislost zapiš: O kolik metrů klesneme (nebo vystoupáme), jestliže se tlak změní o 100 hpa? K tomu využijeme nástroj Delta Tool. A posléze rozdíl přepočítáme na 1 hpa. Vlož graf závislosti atmosférického tlaku na nadmořské výšce (barometric pressure vs. altitude), ve kterém bude vidět použití nástroje Delta Tool. Zjištěné údaje přepočítej na hodnotu 1 hpa. Tzn., o kolik metrů se změní nadmořská výška, jestliže se změní atmosférický tlak o 100 Pa? Závěr 14
Vzduch, plynný obal Země (atmosféra) III Ovzduší Závislost barometrického tlaku na nadmořské výšce Pracovní list (pedagogická varianta) Slovníček pojmů S využitím dostupných zdrojů vysvětli následující pojmy: ATMOSFÉRICKÝ TLAK Tlak vzdušného obalu, ve kterém žijeme. Závisí na výšce vzduchového sloupce, tíhovém zrychlení, hustotě vzduchu (ta závisí na teplotě vzduchu, vlhkosti vzduchu, ) NORMÁLNÍ TLAK Byl zaveden pro snazší porovnávání hodnot tlaku vzduchu. Jeho hodnota vyjadřuje průměrnou hodnotu tlaku při hladině moře na 45 s. š., při teplotě 15 C a při tíhovém zrychlení 9,80665 m/s 2. BAROMETR Přístroj k měření atmosférického tlaku. ANEROID Přístroj k měření atmosférického tlaku. Tlakoměr bez kapaliny založený na měření deformace kovové krabičky. PASCAL V SI soustavě odvozená jednotka tlaku. Pojmenovaná po B. Pascalovi. NADMOŘSKÁ VÝŠKA Je svislá vzdálenost (výškový rozdíl) určitého místa na zemi k hladině některého moře (obvykle nejbližšího). Udává se v metrech. PŘEVÝŠENÍ Rozdíl nadmořských výšek dvou bodů. GPS Global Positioning Systém jeho pomocí je možné určit přesnou polohu a čas kdekoliv na Zemi nebo nad Zemí s přesností na desítky metrů a použitím dalších metod lze dosáhnout přesnosti řádově na cm. Část tohoto systému, na který se ročně vynakládá až miliarda dolarů z rozpočtu USA, je volně přístupná civilistům. ZEMĚPISNÁ ŠÍŘKA Zeměpisná souřadnice. Určuje hodnoty rovnoběžek. ZEMĚPISNÁ DÉLKA Zeměpisná souřadnice. Určuje hodnoty poledníků. mbar U nás dříve běžně používaná jednotka měření atmosférického tlaku. 1 mbar = 1 hpa Teoretická příprava úlohy Atmosférický tlak měříme např. barometry. V současné době používáme jednotky SI soustavy. Hodnota normálního atmosférického tlaku je p n = 101325 Pa. Doplněním následující tabulky vyjádři tuto hodnotu také v jiných jednotkách. hodnota normálního atmosférického tlaku v Pa hpa mbar torr mmhg at psi 101 325 1013,25 1013,25 760 760 1 14,695 15
Ovzduší Vzduch, plynný obal Země (atmosféra) III Vizualizace naměřených dat graf závislosti atmosférického tlaku na čase: barometric pressure vs. time at psi graf závislosti nadmořské výšky na čase: altitude vs. time natmsférického tlaku v Pa hpa mbar torr mmhg at psi graf závislosti nadmořské výšky na čase: altitude vs. Time 11 - nebo oba pod sebou 16
Vzduch, plynný obal Země (atmosféra) III Ovzduší nebo oba pod sebou - nebo oba pod sebou 11 graf závislosti atmosférického tlaku na atmosférické výšce: barometric pressure vs. Altitude 14 graf závislosti atmosférického tlaku na atmosférické výšce: barometric pressure vs. altitude Pokud máme k dispozici senzor PS 2154A, můžeme využít volby relativní nadmořská výška (ta se počítá z barometrického tlaku) a sestrojit následující grafy: Graf závislosti relativní nadmořské výšky na čase: relative altitude vs. time 17
Ovzduší Vzduch, plynný obal Země (atmosféra) III Pokud máme k dispozici senzor PS 2154A, můžeme využít volby relativní nadmořská výška (ta se Pokud máme k dispozici senzor PS 2154A, můžeme využít volby relativní nadmořská výška (ta se počítá z barometrického počítá z barometrického tlaku) a sestrojit následující tlaku) a sestrojit grafy: následující grafy: Graf závislosti relativní nadmořské výšky na čase: relative altitude vs. time Graf závislosti relativní nadmořské výšky na čase: relative altitude vs. time 12 Graf závislosti barometrického tlaku na relativní nadmořské výšce: barometric pressure vs. relative altitude Graf závislosti barometrického tlaku na relativní nadmořské výšce: barometric pressure vs. relative altitude 15 Grafy závislosti barometrického tlaku na čase a relativní nadmořské výšky na čase 18
Vzduch, plynný obal Země (atmosféra) III Ovzduší Grafy závislosti barometrického tlaku na čase a relativní nadmořské výšky na čase Grafy závislosti barometrického tlaku na čase a relativní nadmořské výšky na čase Vyhodnocení naměřených dat Vyhodnocení Ze všech grafických naměřených závislostí dat je naprosto jasné, že atmosférický tlak klesá s rostoucí nadmořskou výškou. Ze všech 13 grafických závislostí je naprosto jasné, že atmosférický tlak klesá s rostoucí nadmořskou výškou. 16 O kolik metrů klesneme (nebo vystoupáme), jestliže se tlak změní o 100 hpa? K tomu využijeme nástroj Delta Tool. A posléze rozdíl přepočítáme na 1 hpa. 19
Ovzduší Vzduch, plynný obal Země (atmosféra) III O kolik metrů klesneme (nebo (nebo vystoupáme), jestliže jestliže se tlak se změní tlak změní o 100 hpa? o 100 hpa? K tomu využijeme nástroj Delta Tool. A posléze rozdíl přepočítáme na 1 hpa. K tomu využijeme nástroj Delta Tool. A posléze rozdíl přepočítáme na 1 hpa. Z grafu je vidět, že jsme vystoupali o 133 m a tlak se snížil o 11,217 hpa. Tzn., že pokud změníme výšku o 11,875 m, změní se atmosférický tlak o 1 hpa. Jaké je převýšení na trase od budovy gymnázia k rozhledně? Odpověď je jednoduchá. My jsme naměřili 133 m. Tato hodnota se dá zpřesňovat zprůměrováním naměřených dat. Tip 2 Věnujte další cvičení porovnání naměřených nadmořských výšek s údaji na mapách. Např.: Zjistěte převýšení při cestě z náměstí na rozhlednu nebo na zámek a toto převýšení porovnejte s údaji na mapách. Závěr Měřením atmosférického tlaku při výstupu na rozhlednu jsme zjistili, že atmosférický tlak klesá s rostoucí nadmořskou výškou. Zjistili jsme, že pokud tlak klesne o 1 hpa, zvýšila se nadmořská výška o 11,875 m. Této skutečnosti se využívá při konstrukci leteckých výškoměrů. 20
Vzduch, plynný obal Země (atmosféra) III Ovzduší Zdroje Pro zpracování Pracovního listu č. 4 byla využita Sada výukových materiálů ZEMĚPIS, projektu Jdeme na to od lesa!, Gymnázium, Frýdlant, Mládeže 884 a to část nazvaná Závislost barometrického tlaku na nadmořské výšce. http://www.zelenalaborator.cz/files/zemepis/gf_ metodika30_zemepis_zavislost_tlaku_final.pdf http://cs.wikipedia.org/wiki/v%c3%bd%c5%a1- -kom%c4%9br http://www.meteoshop.cz/atmosfericky-tlak-i-7.html http://cs.wikipedia.org/wiki/atmosf%c3%a9rick%c3%bd_tlak http://cs.wikipedia.org/wiki/kapalinov%c3%bd_ tlakom%c4%9br http://cs.wikipedia.org/wiki/aneroid http://cs.wikipedia.org/wiki/barograf 21
Ovzduší Vzduch, význam pro člověka Metodický list 5 Vzduch, význam pro člověka 5.1. Cíl Seznámit žáky s významem vzduchu pro život člověka, vysvětlit proces dýchání a praktickým měřením ověřit vitální kapacitu plic žáků. 5.2. Obsah V teoretické části budou žáci seznámeni s procesem dýchání člověka, zastoupením plynů ve vdechovaném a vydechovaném vzduchu, dýchacími orgány člověka. V praktické části pak sami sobě změří svou vitální kapacitu plic dechovou ventilaci a tím se přesvědčí, jak velké množství vzduchu potřebuje jedinec ke svému životu. 5.3. Postup Žáci si pročtou teoretickou část a pedagog jim zodpoví případné dotazy. Poté bude přistoupeno k praktické části. Dýchání je složitá funkce, na které se podílí dýchací ústrojí, svaly, krev a oběhová soustava. Zjišťování vitální kapacity plic a apnoe patří mezi významné metody pro stanovení zdravotního stavu, popř. kondice organismu. Vitální kapacita plic se měří se pomocí spirometru, do kterého vydechneme co největší množství vzduchu po maximálním nádechu. Žáci by měli zvládnout: použít odpovídající instrumentální vybavení (senzor spirometr) ke stanovení grafu vitální kapacity plic stanovit dechový objem, inspirační rezervní objem, expirační rezervní objem využít informací k stanovení hypotézy o vlastní kondici Motivace studentů Zjišťování vitální kapacity plic patří mezi významné metody pro stanovení kondice. Měří se pomocí spirometru, do kterého dýcháme a pak vydechneme co největší množství vzduchu po maximálním nádechu. Během vyšetření tvoří dýchací cesty se spirometrem uzavřený systém, takže dýcháme do a z přístroje. Změny objemu vzduchu v přístroji zobrazí změny objemu vzduchu v plicích. Praktické provedení Pokud provedete měření opakovaně naměřená vitální kapacita plic se neuvádí jako průměrná hodnota z několika provedených měření, ale počítá se s nejvyšším výsledkem. Náležitá hodnota odpovídá hodnotě pro daný věk, pohlaví, hmotnost a výšku. Nevýhodou jsou jednorázové nástavce, u kterých při opakovaných měření dochází k protržení membrány, vlivem zachycené vodní páry při výdechu. K určení povrchu těla lze použít tabulky (např. Selinger, V.: Praktika z fyziologie) nebo kalkulačky na internetu (např. http://www.halls.md/body-surface-area/bsa.htm) 22
Vzduch, význam pro člověka Ovzduší Doporučený postup řešení 1. Před samotným měřením studenti obdrží pracovní návod k domácímu studiu a také pracovní listy. 2. Zvážíme, zda budeme měřit jen s Xplorerem a nebo budeme výsledky zpracovávat v DataStudiu nebo Sparkvue. 3. Připravíme Xplorer (případně PC) a pomůcky k měření. 4. Vlastní postup: Příprava úlohy e) Připojte senzor k počítači nebo Xploreru GLX. f) Jakmile počítač rozpozná nové zařízení, spustí se automaticky okno. g) Po tomto zapojení by měla blikat červená LED dioda na senzoru. Počkejte, až zhasne a začne svítit zelená kontrolka ready. Signalizuje tak, že senzor je připraven ke sběru dat. h) Vyšetřovaný by neměl pozorovat záznam svého měření. Může to v něm vyvolávat neklid a tím ovlivnění výsledků měření. i) Pokus probíhá asi 1 minutu. j) Na konec měření vyšetřovaný provede maximální nádech a maximální výdech. Před měřením zadáme studentům k vypracování přípravnou část z pracovního listu. Zjistíme domácí přípravu studentů, zda si vyplnili slovníček pojmů a zda rozumí podstatě dané úlohy. Obsah balení: senzor a jednorázové náustky (2 ks) Materiály pro studenty Pracovní návod k nastudování laboratorního cvičení, zejména teorie. Pracovní list nastavení Xploreru, zaznamenání zjištěných dat, analýza a pochopení naměřených veličin. Porovnání s teorií. Vyslovení závěrů. Záznam dat Data lze zaznamenat Xplorerem a naměřené veličiny zpracovat přímo v Xploreru. Tato volba je méně náročná na technické vybavení. Uložená naměřená data mohou studenti zpracovat také v DataStudiu nebo Sparkvue, ve kterém může učitel přímo připravit pro studenty pracovní list. Pokud pracujete s DataStudiem, je doporučeno pracovat s Flow Rate (liters/sec). Analýza dat Z naměřených dat studenti popíší záznam VKP, popř. odhadnou svoji kondici. Syntéza a závěr Studenti shrnou své poznatky o tom, co dělali a k jakým závěrům dospěli a své výsledky porovnají s teorií. Pokud by se výrazně lišili od teorie, pokusí se zdůvodnit, co by mohlo být příčinou. Hodnocení Popsání grafu vitální kapacity plic. Určení hodnot VKP, DO, ERO a IRO Odpovídá záznam dobré kondici? Zdůvodnění! Před měřením si připravíme všechny potřebné pomůcky k měření a rozdělíme studenty do pracovních skupin. Senzor spirometr (PS-2152) Technická data: vzorkovací kmitočet: 50 až 100 Hz zobrazuje objem v litrech minimální odolnost proti proudění vzduchu obousměrné proudění vzduchu (vdechnutí a vydechnutí) 23
Ovzduší Vzduch, význam pro člověka Měření vitální kapacity plic Pracovní list (pedagogická varianta) BIOLOGIE Úkoly Úkoly 1. Pomocí měření určete svoji hodnotu dechového objemu. 2. Vypočtěte hodnotu své vitální kapacity plic. 3. Porovnejte výpočet s grafem měření vitální kapacity plic. Pomůcky Xplorer GLX Měření vitální kapacity plic senzor spirometr s náustkem (PS-2152) Pracovní list (řešená učitelská varianta) software DataStudio 1. Pomocí měření určete svoji hodnotu dechového objemu. 2. Vypočtěte Princip hodnotu své vitální kapacity plic. 3. Porovnejte výpočet s grafem měření vitální kapacity plic. Pomůcky a) Dechový objem = respirační objem (DO) je objem vzduchu vyměněný během jednoho dechu (nádech + výdech). Xplorer GLX senzor spirometr s náustkem (PS-2152) software DataStudio b) Expirační rezervní objem (ERO) je objem vzduchu při maximálním výdechu. Princip a) Dechový objem = respirační objem (DO) je objem vzduchu vyměněný během jednoho c) Inspirační rezervní objem (IRO) je objem vzduchu při maximálním nádechu. dechu (nádech + výdech). b) Expirační rezervní objem (ERO) je objem vzduchu při maximálním výdechu. c) Inspirační rezervní d) objem Vitální (IRO) je kapacita objem vzduchu plic při (VKP) maximálním je objem nádechu. vzduchu při maximálním nádechu a maximálním výdechu. d) Vitální kapacita plic (VKP) je objem vzduchu při maximálním nádechu a maximálním výdechu. Senzor Postup Senzor 15 1. Posaďte vyšetřovaného tak, aby neviděl na výsledky měření. Jinak by mohlo dojít ke zkreslení výsledků. 2. Stiskněte START a spustí se měření. 3. Vyčkejte, až na senzoru spirometru přestane blikat červené světlo wait a začne svítit zelené světlo ready. Signalizuje tak, že senzor je připraven ke sběru dat. Obrázek: Xplorer GLX se spirometrem a záznamem měření VKP Xplorer GLX se spirometrem a záznamem měření VKP Postup 1. Posaďte vyšetřovaného tak, aby neviděl na výsledky měření. Jinak by mohlo dojít ke zkreslení výsledků. 2. Stiskněte START a spustí se měření. 3. Vyčkejte, až na senzoru spirometru přestane blikat červené světlo wait a začne svítit zelené světlo ready. Signalizuje tak, že senzor je připraven ke sběru dat. 4. Dýchejte přes náustek, nakonec se maximálně nadýchněte a maximálně vydýchněte. Pokus probíhá asi 1 minutu. 5. Po změření hodnoty VKP, zmáčkněte tlačítko STOP. 23 24 4. Dýchejte přes náustek, nakonec se maximálně nadýchněte a maximálně vydýchněte. Pokus probíhá asi 1 minutu. 5. Po změření hodnoty VKP, zmáčkněte tlačítko STOP.
Vzduch, význam pro člověka Ovzduší Graf a jeho popis Graf a jeho popis Pomůcky Pro teoretickou část výuky je vhodné použít obrázek dýchacího ústrojí člověka. Doporučení V případě dostatku času na výuku lze provést i část praktického cvičení http://cs.wikipedia.org/wiki/pl%c3%adce věnovanou zjištění délky apnoe u jednotlivých žáků (apnoická pauza = krátkodobé zastavení dýchání = zadržení dechu). Zdroje Závěr S přístrojem Xplorer se pracovalo snadno, takže jsme během krátké doby zaznamenali v grafu (viz S přístrojem Xplorer se pracovalo snadno, takže jsme během krátké doby zaznamenali v grafu (viz graf a jeho popis) graf a jeho popis) činnost plic. 65 sekund jsme měřili dechovou aktivitu figuranta nevykonávajícího činnost plic. 65 sekund jsme měřili dechovou aktivitu figuranta nevykonávajícího žádnou činnost, která by mohla žádnou činnost, která by mohla významně ovlivnit měření. Dospěli jsme k závěru, že hodnota vitální významně ovlivnit měření. Dospěli jsme k závěru, že hodnota vitální kapacity plic odpovídá studentovi, který sportuje. kapacity plic odpovídá studentovi, který sportuje. Pomůcky Pro teoretickou část výuky je vhodné použít obrázek dýchacího ústrojí člověka. Pro zpracování Metodického listu 5 byla využita Sada www.pasco.com výukových materiálů BIOLOGIE, projektu Jdeme na to od lesa!, Gymnázium, Frýdlant, Mládeže 884 a to část nazvaná Dechová ventilace: http://www.zelenalaborator.cz/files/biologie/gfmetodika36_biologie_dechova_ventilace_final.pdf 1990. ISBN 80-201-0026-1 http://cs.wikipedia.org/wiki/pl%c3%adce Zdroje: Pro zpracování Pracovního listu č. 5 byla využita Sada výukových materiálů BIOLOGIE, projektu Jdeme na to od lesa!, Gymnázium, Frýdlant, Mládeže 884 a to část nazvaná Dechová ventilace: http://www.sciencephoto.com/media/311035/enlarge http://kevindmcmahon.com/reseda/apbiology/ AP%20Bio%20lectures/ http://www.zelenalaborator.cz/files/biologie/gfmetodika36_biologie_dechova_ventilace_final.pdf Internetové odkazy a další rozšiřující informační zdroje AnimalHuman%20Physiology/Respiration/Respiration.html http://perutyn.wbs.cz/zajimavosti.html http://www.sciencephoto.com/media/311035/enlarge www.pasco.cz http://kevindmcmahon.com/reseda/apbiology/ap%20bio%20lectures/ www.pasco.com AnimalHuman%20Physiology/Respiration/Respiration.html http://perutyn.wbs.cz/zajimavosti.html www.pasco.cz HRUŠKA, M., NOVOTNÝ, I.: Biologie člověka pro gymnázia. 4. vydání, Fortuna, Praha, 2008. ISBN 80-7373-007-3 DYLEVSKÝ, I., TROJAN, S.: Somatologie (1). 2. Vydání, Avicenum, Praha, HRUŠKA, M., NOVOTNÝ, I.: Biologie člověka pro gymnázia. 4. vydání, Fortuna, Praha, 2008. ISBN 80-7373-007-3 DYLEVSKÝ, I., TROJAN, S.: Somatologie (1). 2. Vydání, Avicenum, Praha, 1990. ISBN 80-201-0026-1 SELINGER, V.: Praktika z fyziologie pro studující tělesné výchovy. SPN, Praha, 1971. SELINGER, V.: Praktika z fyziologie pro studující tělesné výchovy. SPN, Praha, 1971. Doporučení: V případě dostatku času na výuku lze provést i část praktického cvičení věnovanou zjištění délky apnoe u jednotlivých žáků ( apnoická pauza = krátkodobé zastavení dýchání = zadržení dechu). 25
Ovzduší Vzduch, význam pro přírodu Metodický list 6 Vzduch, význam pro přírodu 6.1. Cíl Pochopit význam vzduchu pro přírodu/rostliny a způsob, jakým vzduch rostliny využívají. 6.2. Obsah V teoretické části se žáci blíže seznámí s významem fotosyntézy pro rozvoj života na Zemi, s jejím průběhem, s faktory, které ovlivňují její rychlost a také o dělení rostlin dle způsobu fixace CO 2. V praktické části by poté měli : a) zodpovědět následujících 10 otázek: 1. Vysvětlete, proč rostliny potřebují vzduch. 2. Co by se stalo, kdyby fotosyntéza neprobíhala? 3. Na jakých faktorech závisí rychlost fotosyntézy? 4. V čem se liší C3 a C4 rostliny? 5. Kde berou rostliny pro fotosyntézu CO 2? 6. Kde probíhá fotosyntéza? 7. Znáte některé produkty fotosyntézy? 8. Může člověk ovlivnit průběh fotosyntézy? Jak? 9. Potřebuje průmysl vzduch? Proč? 10. Jak se měří rychlost fotosyntézy? Navrhněte sami způsob měření proveditelný ve škole. b) navrhnout způsob měření rychlosti fotosyntézy ve školních podmínkách 6.3. Postup Nejdříve se žáci seznámí v teoretické části a poté by formou diskuse měla proběhnout další část výuky praktická část s tím, že je nezbytně nutné, aby žáci pochopili význam vzduchu pro fotosyntézu a naopak a také byly zdůrazněny možná nebezpečí, které zdárný průběh fotosyntézy mohou ovlivnit. Žáci by sami měli navrhnout na základě poznatků jak jednoduše ve školních podmínkách změřit rychlost fotosyntézy a to za pomocí senzoru PASCO Senzor plynného CO 2. Např. umístí 2 různé rostliny do uzavřeného prostoru (2 sklenice o objemu 5 l), uzavřou a umístí na světlo. Před uzavřením změří koncentraci CO 2. Měření opakují např. každý dne ve stejnou hodinu po dobu 1 týdne s tím, že rostlinu přiměřeně zalévají. Výsledky měření zaznamenávají a po ukončení měření vyhodnotí a komentují s tím, že rostlina 1 vyprodukovala oproti rostlině 2 za zvolené časové období x CO 2, tedy více či méně nebo stejně. Je vhodně také zaznamenávat, zda byly rostliny vystaveny slunečnímu svitu nebo bylo zataženo a porovnat i průběh denní produkce CO 2. 26
Vzduch, význam pro přírodu Ovzduší Pomůcky Obrázek průběhu fotosyntézy, nejlépe pak bez popisu, který by pak např. kartičkami doplňovali žáci. Je možné využít tabuli, na kterou budou žáci sami znázorňovat cyklus fotosyntézy. V případě realizace měření pak např. 2 rostliny, 2 sklenice o objemu 5 l a senzor PASCO Senzor plynného CO 2. Zdroje www.cez.cz http://enviregion.pf.ujep.cz/inter_uc/2st/main.php?kap=a2p http://cs.wikipedia.org/wiki/fotosynt%c3%a9za http://kfrserver.natur.cuni.cz/studium/bakalar/prace/bp_mahrlova.pdf Terry Jennings, EKOLOGIE, edice Věda a technika, 2003 27
Ovzduší Vzduch a meteorologie I, II Metodický list 7 a 8 Vzduch a meteorologie I, II 7.1. Cíl Vysvětlit ve všech souvislostech procesy a jevy, probíhajícími v atmosféře, která nás obklopuje a do značné míry ovlivňuje náš každodenní život. Pochopit čím se zabývá meteorologie a jaký má význam pro náš každodenní život. 7.2. Obsah V teoretické části se žák seznámí s tím, co je to předpověď počasí, meteorologická stanice, počasí a klima, tlaková níže a výše a jaké počasí s ní souvisí, dále atmosférické srážky, vlhkost vzduchu absolutní a relativní, teplota vzduchu a teplotní trendy, inverze, vítr a jeho klasifikace dle Beaufortovy stupnice a také sluneční záření a jeho spektrum. Je zde i vysvětlen numerický předpovědní model počasí ALADIN, který slouží na omezené oblasti a je určený pro krátkodobou předpověď (dva dny) atmosférických procesů v mezo-beta měřítku (řádově s rozměrem 10 km). V praktické části pak žáci musí prokázat své nabyté teoretické znalosti na následujících úkolech a otázkách: 1. Prostudujte si následující předpověď počasí ze dne 30. 06. 2013, kterou vydal Český hydrometeorologický ústav Ústí nad Labem: 30. 6. 2013 Čas vydání: 11:00 hod. Předpověď počasí pro Severní Čechy na neděli 30. 6. a pondělí 1. 7. 2013: Předpověď na neděli 30. 6.: Situace: Po přední straně výběžku vyššího tlaku vzduchu bude nad naše území přechodně proudit chladnější vzduch od severozápadu. Předpověď na noc a pondělí 01. 07. Situace: Počasí u nás bude ovlivňovat výběžek vyššího tlaku vzduchu. Počasí v noci (22-07): Polojasno až oblačno, k ránu postupně až skoro jasno. Nejnižší noční teploty 9 až 6 C, na horách 7 až 4 C. Slabý proměnlivý vítr do 4 m/s. Počasí přes den (07-24): Skoro jasno až polojasno, odpoledne při přechodně zvětšené oblačnosti ojediněle možnost přeháňky nebo bouřky a to zejména na horách. Nejvyšší denní teploty 20 až 24 C, na horách 14 až 18 C. Mírný jihozápadní až jižní vítr 2 až 5 m/s. ČHMÚ, RPP Ústí nad Labem / Jana Ehertová Definujte na základě výše uvedené předpovědi, které ukazatele jsou pro předpověď počasí rozhodující. Poté si prohlédněte webové stránky ČHMÚ http://www.chmuul.org/?page=predpoved a vyhledejte aktuální předpověď počasí. Porovnejte údaje. Počasí (11-22): Oblačno. Nejvyšší denní teploty 14 až 18 C, na horách 9 až 13 C. Mírný severozápadní vítr 2 až 6 m/s. 28
Definujte na základě výše uvedené předpovědi, Vzduch které ukazatele a meteorologie jsou pro předpověď I, II Ovzduší počasí rozhodující. Poté si prohlédněte webové stránky ČHMÚ http://www.chmuul.org/?page=predpoved a vyhledejte aktuální předpověď počasí. Porovnejte údaje. 2. Jaké další údaje ohledně počasí lze na tomto webu nalézt? 2. Jaké další údaje ohledně počasí lze na tomto webu nalézt? Kdo údaje potřebuje? Komentujte. Kdo údaje potřebuje? Komentujte. 27 29
Ovzduší Vzduch a meteorologie I, II 3. Co to je synoptická mapa? Porovnejte synoptické mapy ze dne 01. 07. a 02. 07. 2013 a komentujte rozdíly. komentujte rozdíly. 3. Co to je synoptická mapa? Porovnejte synoptické mapy ze dne 01. 07. a 02.07.2013 a 4. Co je model ALADIN a k čemu ho ČHMÚ používá? 4. Co je model ALADIN a k čemu ho ČHMÚ používá? 5. K čemu slouží Beaufortova stupnice a kolik má stupňů? 5. K čemu slouží Beaufortova stupnice a kolik má stupňů? 6. Co je to inverze? Vysvětlete. 6. Co je to inverze? Vysvětlete. 30
Vzduch a meteorologie III Ovzduší Metodický list 9 Vzduch a meteorologie III Exkurze na Milešovku 9.1. Praktická část Praktická část navazuje na Pracovní listy 7 a 8. Hlavní náplní je exkurze na Meteorologickou observatoř Milešovka. 9.2. Cíl exkurze Seznámení se způsobem a rozsahem měření meteorologických dat. Observatoř Milešovka je situována na nejvyšším vrcholu Českého středohoří ve výšce 837 m n. m., na vrcholku izolované kuželové hory. Milešovka je výraznou krajinnou dominantou, okolní terén převyšuje až o 400 m. Jedná se o znělcový kužel, který vznikl při hlavní třetihorní fázi vulkanické činnosti. dohlednosti, rychlosti a směru větru, teploty půdy v hloubkách 5, 10, 20, 50 a 100 cm, srážkových úhrnů, délky trvání slunečního svitu a výšky základny oblačnosti. Pozorovatelé dále určují množství oblačnosti, typy a charakter oblaků, stav počasí, výšku sněhové pokrývky a další základní meteorologické charakteristiky. Meteorologická pozorování na Milešovce probíhají od roku 1905. V roce 2005 tedy oslavila observatoř stoleté výročí pozorování. Meteorologická měření a pozorování probíhají na Milešovce nepřetržitě od roku 1905 (s krátkou přestávkou v roce 1917 a během 2. světové války). Řada meteorologických záznamů patří k nejdelším v ČR. Milešovka je vůbec nejstarší horskou observatoří na území České republiky. Nejstarší měřící přístroje jsou v současné době vystaveny v muzeu přímo na observatoři. Od počátku měření v roce 1905 do roku 1957 se prováděla měření a pozorování v základních klimatických termínech v 7, 14, 21 hodin. Od 1. 7. 1957 nastala v pozorování na Milešovce změna, jelikož se zavedla 24 hodinová nepřetržitá služba, která prováděla měření a pozorování v synoptických pozorovacích termínech (v 0, 3, 6, 9, 12, 15, 18 a 21 hodin UTC). Od roku 1998 se provádějí měření a pozorování každou hodinu. V červenci 1998 byla observatoř vybavena automatickou meteorologickou stanicí firmy Vaisala. Ta se využívá k měření teploty a relativní vlhkosti vzduchu, tlaku vzduchu, přízemní Meteorologická observatoř Milešovka 31
Ovzduší Vzduch a meteorologie III Od roku 1998 se výzkum na observatoři Milešovka specializuje na chemismus a fyzikální vlastnosti usazených srážek. Od jara do podzimu se na observatoři provádí odběry vzorků vody z nízké oblačnosti (popř. mlhy). V zimním období jsou odebírány vzorky námrazy. Odebrané vzorky jsou poté dále chemicky analyzovány. Pomocí několika moderních přístrojů (převážně optických) jsou také měřeny základní fyzikální charakteristiky nízké oblačnosti (popř. mlhy), jako např. horizontální dohlednost, kapalný vodní obsah, spektrum velikosti kapiček, hmotnost námrazy apod. Exkurzi lze dohodnout telefonicky: Meteorologická observatoř Milešovka ÚFA AV ČR 417 63 Žalany Česká republika Tel.: +420 417 872 101 http://www.ufa.cas.cz/struktura-ustavu/oddeleni-meteorologie/observatore-iar/milesovka/mil_kontakt.html 9.3. Pokusy a měření s využitím pořízených pomůcek Tato část navazuje na Metodické listy 7 a 8. Doporučení V průběhu exkurze je vhodné v návaznosti na Metodický list 4 provést opětovně proměření závislosti změny barometrického tlaku na nadmořské výšce, a to od zahájení exkurze (u školy) a dále v průběhu cesty od úpatí až po vrchol. Výsledky vyhodnotit a porovnat s výsledky meteorologů v observatoři a také s předchozím měřením, provedeným např. ve městě, v sídle školy. Cíl S využitím senzorů pro měření atmosférického tlaku a senzoru GPS zjistit, jak se mění barometrický tlak s nadmořskou výškou. Postup, pomůcky, teorie, pracovní listy viz Metodický list 4. 32
Vzduch a ekologie, globální problémy Ovzduší Metodický list 10 Vzduch a ekologie, globální problémy 10.1. Cíl Pochopit příčiny a důsledky znečišťování ovzduší pro život na Zemi v globálním měřítku. 10.2. Obsah V teoretické části se žáci seznámí s vývojem znečišťování ovzduší, jeho příčinami, antropogenními i přírodními zdroji znečišťování ovzduší, úrovněmi znečišťování a to globálními, tak i lokálními s tím, že v tomto pracovním a metodickém listě je pozornost věnována globálním problémům a to klimatické změně a ozonové vrstvě včetně jejich důsledků. Je zde také vysvětlen pojem skleníkový efekt, popsány skleníkové plyny. V praktické části pak žáci budou odpovídat na následující otázky: a) Proč nebylo ovzduší dříve znečištěno? b) Co je příčinou znečištění ovzduší? c) Jaký je rozdíl mezi globálními a lokálními problémy znečištění ovzduší? d) Vysvětlete pojem globální oteplování. Co může být jeho důsledkem? e) Jaká je průměrná roční teplota v nejteplejších a v nejchladnějších oblastech Česka? Představte si nad mapou průměrných ročních teplot v ČR, jak výrazný posun by znamenalo oteplení klimatu o pouhé 3 C v podmínkách České republiky. f) Znáte některé druhy organismů ohrožené globálními klimatickými změnami? g) Co je to skleníkový efekt? h) Které plyny jsou pokládány za skleníkové plyny a co je jejich zdrojem? i) Vysvětli pojem ozonová díra a co je způsobuje člověku? j) Může podle vás člověk změnit atmosféru tak, že by nebylo možné na Zemi žít? k) Navrhněte opatření ke zlepšení situace v globálním měřítku. 10.3. Postup V teoretické části se žáci dozvědí potřebné informace pro zdárné zodpovězení a řešení otázek v praktické části. Doporučení Žáci se rozdělí na skupinky (nelépe po 2 3) a budou zodpovídat otázky nejprve ve skupinách a po uplynutí stanoveného času (dle zadání pedagoga) pak postupně každá skupina její mluvčí seznámí zbylé spolužáky se svou odpovědí a řešením. Následovat může ještě společná diskuse. Je vhodné, zapisovat si vždy nejzajímavější názory a nápady, které v diskusi zazní. 33
Ovzduší Vzduch a ekologie, globální problémy Pomůcky Obrázky Schéma normálního a zesíleného skleníkového efektu Princip fungování ozonové vrstvy Na základě obrázků mohou vybraní žáci přede všemi vysvětlit principy. Zdroje http://enviregion.pf.ujep.cz www.climate.nasa.gov www.gnosis9.net www.astronauti.cz 34
Vzduch a ekologie, lokální problémy Ovzduší Metodický list 11 Vzduch a ekologie, lokální problémy 11.1. Cíl Pochopit příčiny a důsledky znečišťování ovzduší pro život na Zemi a seznámit se s lokálními problémy. 11.2. Obsah V teoretické části se žáci seznámí s důsledky znečišťování ovzduší lokálními problémy jako smog, kyselé srážky, eutrofizace, prašnost, světelné a hlukové znečištění. V praktické části pak žáci budou pracovat s textem, který se bude týkat výše uvedených témat znečišťování ovzduší s cílem nalézt v textu podstatné a nové informace, zvážit jejich věrohodnost a vypovídací schopnost, dosáhnout objektivního úsudku a naučit se kriticky hodnotit informace. Žáci si přinesou na výuku různé články (z novin, webových stránek ekologických organizací,mžp, HMÚ, SZÚ atd.) na téma smogu, kyselých srážek, eutrofizace, prašnosti a světelného a hlukového znečištění. Může se jednat i o starší články či zprávy. Články a zprávy se vloží do neprůhledné tašky. Žáci se rozdělí na skupinky. Každá skupinka (nejvíce 3 4 žáci) si vytáhne z tašky článek. Ve skupinkách si poté pročtou článek a budou plnit následující úkoly: 1. Podtrhněte, co pro vás byla zcela nová informace. 2. Zapište, co si z článku nejspíše zapamatujete. Po skončení stanoveného času proběhne prezentace poznatků z článku každé skupiny a poté společná diskuse všech skupin a to: 1. Jaké bylo společné téma všech článků? 2. Co všechno o tomto problému víme či jsme se dozvěděli z článků? 3. Jaké jsou důsledky? Jaké je v současnosti řešení? 4. Co pro řešení může udělat či dělá ČR? 5. Co může udělat jednotlivec? 6. Jsou informace, které se k nám dostávají vždy úplné? 7. Do jaké míry jim můžeme důvěřovat? 8. Co můžeme udělat pro to, abychom si důvěryhodné informace ověřili? Doporučení Z článků se kterými se pracovalo je vhodné připravit nástěnku na téma lokální problémy znečišťování ovzduší. 3. Zakroužkujte a označte otazníkem, je-li v textu nějaké sdělení, jemuž byste nedůvěřovali, o němž máte pochybnosti a raději byste jej ověřili z nezávislých zdrojů. 4. Vyberte jednu větu, která se vám zdála z celého článku nejdůležitější. 35