Side 1 UNDERVISNINGSMATERIALE TIL IMAXFILMEN NÅR NATUREN RASER Der forekommer hvert år 500.000 jordskælv, over 1.000 tornadoer og omkring 50 vulkanudbrud i hele verden. I IMAX Tycho Brahe Planetarium kan man opleve naturens mørke kræfter i filmen Når Naturen Raser. Filmen følger tre forskere, der arbejder intenst på at øge menneskets odds for at overleve de destruktive naturkræfter. Forskere, der er villige til at ofre deres eget liv i evig søgen efter at forstå naturkatastrofernes oprindelse og opførsel. Fra en aktiv caribisk vulkan over dødbringende jordskælv i Tyrkiet til Amerikas berygtede Tornado Alley. Når Naturen Raser viser tre videnskabsmænd, der arbejder på, at forbedre vores odds for at overleve disse forfærdelige naturbegivenheder.
Side 2 Jordskælv På verdensplan er der næsten en halv million jordskælv hvert år. Omkring 10.000 af disse bliver bemærket af mennesker, og ca. 100 forvolder skader på bygninger og lign. Jordskælv er meget udbredt i USA. Kun fire stater Florida, Iowa, North Dakota og Wisconsin havde ingen registrerede jordskælv mellem 1975 og 1995. Californien alene ryster med omkring 10.000 jordskælv hvert år. Alaska er den seismisk mest aktive blandt alle stater, og bliver ramt af jordskælv med størrelse 7 på Richter-skalaen næsten hvert år. Det største jordskælv, der nogensinde er registreret, rystede Chile i 1960 med en kraft på 9,5 på Richter-skalaen. Det jordskælv, der har krævet flest menneskeliv, ramte det centrale Kina i 1557, og menes at have dræbt 830.000. Følgerne af jordskælv i centrum af byen Adapazari i Tyrkiet, august 1999. Tyrkiet er placeret på det seismisk mest aktive sted i verden. De kontinentplader, som Tyrkiet ligger på, gnider mod hinanden, og derved opbygges der stress, som kan forplante sig til et jordskælv. I 1999 døde mere end 17.000 mennesker i forbindelse med Izmit-jordskælvet. Forskeren Dr. Ross Stein har udarbejdet en model for udvikling af jordskælv, der kan forudse spændinger flere steder langs kontinentalpladernes forkastningslinier. Ross Stein er geofysiker og ekspert i jordskælvsrisiko ved U.S. Geological Survey. Han studerer de brudlinier, der opstår ved jordskælv, og omdrejningspunktet for hans undersøgelser er de interaktioner, der opstår ved jordskælv, som bl.a. i Tyrkiet hvordan et skælv medfører rystelser ét sted, og hæmmer rystelser et andet sted. Han undersøger også jordskælvs deformeringsproces og deres relationer til geologiske strukturer.
Side 3 Tornadoer Den største radar-dokumenterede tornado viste sig i Oklahoma den 4. maj 1999, og blev på sit klimaks målt til at have en diameter på over 1,6 kilometer. I 1925 blev den mest ødelæggende tornado registreret i USA. Den hærgede tre stater, smadrede fire byer og tog 695 menneskeliv. Vulkaner Mere end 80 % af Jordens overflade er vulkansk. Der findes næsten 500 aktive vulkaner på land og over hundreder mere under havets overflade. Det største vulkanske udbrud i moderne tid opstod ved Novarupta i Alaska i 1912. Udbruddet varede 60 timer, og mere end 36 kubikkilometer magma røg op af jorden. Tornado, der rammer et område i nærheden af Aberdeen i South Dakota, USA, 23. juni 2003. På trods af at myndighederne er blevet bedre til stormvarslinger, dræber tornadoer stadig gennemsnitligt 60 mennesker hvert år i USA. Dr. Joshua Wurman undersøger hvilke roterende storme, der avler tornadoer og hvilke, der ikke gør. Hans mission er at måle det inderste af en tornado med en radar. Derfor tilbagelægger Wurman og hans team tusinder af kilometer i tornadoernes hjemland Tornado Alley. Succesen af projektet kræver en ekstrem grad af det rigtige sted, på det rigtige tidspunkt. Dr. Joshua Wurman er uddannet på MIT, og han er en af de førende tornadospecialister og rejser verden rundt for at fortælle om meteorologiske instrumenter og supercelle-tornadoer. Når han ikke er på foredragsturne, tilbringer han tiden i et radarlaboratorium på hjul, hvor han jagter uvejr. Dette gøres mest i den berygtede Tornado Alley i det amerikanske midt-vest. Hans speciale er mesometeorologi. Joshua Wurman opsporer svære storme og tornadoer med en Doppler-radar, der har ledt ham og han vejr-data-opsamlings-vogn direkte ind i tordenstorme og meget tæt på tornadoer. Vue af et vulkanudbrud på Soufriere Hills på den caribiske ø Montserrat, oktober 1997. På den caribiske ø Montserrat holder briten Dr. Marie Edmonds et vågent øje med den aktive vulkan på Soufriere Hills. I 1995 erfarede beboerne, at de lever på en tikkende bombe, idet massive eksplosioner sendte bunker af lava ned af bjergsiden. Edmonds leder nu efter tegn på fremtidige udbrud. Dr. Marie Edmonds er vulkanolog, og er berømt for de spektroskopiske teknikker, hun bruger til at overvåge gasudslip fra vulkaner. Marie Edmonds er uddannet på Cambridge University. De sidste 3 år har hun tilbragt på Montserrat, hvor hun har studeret den aktive vulkan Soufriere Hills. På Montserrat Vulkanobservatorium analyserer Marie Edmonds størrelsen af lavakuplen, laver en geologisk kortlægning, samler prøver samt udarbejder en risikovurdering i forbindelse med overvågning af gasudslip.
Side 4 VULKANER Vulkaner er åbninger i Jordens overflade, hvor flydende bjergarter, klippestykker og luftarter strømmer ud. Der findes omkring 1.900 vulkaner, der er aktive i dag eller har været det i historisk tid. Omkring 90 % af alle vulkaner findes i en ring rundt om Stillehavet. De fleste vulkaner findes på grænsen mellem de store kontinentalplader, hvor der opstår revner i Jordens yderste lag, den såkaldte skorpe. Vulkaner kan opstå i subduktionszoner hvor en kontinentalplade mødes med en anden og presses nedad. Vulkaner kan opstå i spredningszoner, hvor kontinentalpladerne bevæger sig væk fra hinanden. Vulkaner kan også findes inde på kontinentalpladerne, hvor de så er dannet ved hot spots dybt inde i Jorden. Et udbrud starter når spændingerne i skorpen bliver store nok til at de smeltede bjergarter kan stige opad mod overfladen. Udbruddet kan ske på forskellig vis: - Som en eksplosion med udsendelse af hårdt materiale og pyroklastiske strømme. - Som en eksplosion med flydende lava - Som en vedvarende strøm af flydende lava - Som en vedvarende strøm af gasser og aske Pyro-klastiske strømme og stenskred på siderne af Soufriere-vulkanen på den caribiske ø Montserrat, februar 2003. Selvom de fleste vulkaner er udslukte, udelukker det ikke at de igen kan gå i udbrud. Vulkaner beriger jorden med værdifulde mineralaflejringer og gør den frugtbar. Man kan udnytte geotermisk energi i forbindelse med vulkaner.
Side 5 Hvordan bevæger kontinenterne sig? Jorden er en metalplanet med en jernkerne. Det omgivende materiale (kappen) er smeltet og afsluttes yderst med en tynd skorpe, der er brudt op i et antal adskilte kontinentalplader. plader mødes KONTINENTALDRIFT KAPPEN konvektionscelle plader spredes Varmeproduktionen i Jordens indre stammer fra radioaktivt henfald fra stoffer, der i sin tid før Solsystemets dannelse blev skabt i forbindelse med en supernovaeksplosion. varme JERNKERNE Pladerne indgår hele tiden i et kredsløb, idet der tilføres nyt materiale ved den ene kant i spredningszonen, mens den anden kant synker ned og smeltes tilbage til kappen i subduktionszonen. Kontinenterne består af lettere materialer, der befinder sig på toppen af disse plader, og driver således rundt på klodens overflade sammen med kontinentalpladerne. oceangrav konvektion vulkanø lithosfæreplade landområde havbund subduktion KAPPEN bjergdannelse subduktion KAPPEN
Side 6 OPGAVER OG AKTIVITETER: Gå til hjemmesiden http://www.nationalgeographic.com/forcesofnature/ og vælg Volcanoes. Få svar på følgende spørgsmål: Hvad er en vulkan? - (LAB 1) Hvor findes vulkanerne? - (LAB 2) Hvordan opstår vulkaner? - (LAB 3) Hvilke typer vulkaner findes der? - (LAB 4) Hvordan går vulkaner i udbrud? - (LAB 5) Byg din egen vulkan - (LAB 6) Undersøg vulkanerne i USA før musen hen over vulkanen for at se navn og sidste udbrud. - (MAP) Vælg et af nedenstående vulkanudbrud og sæt dig grundigt ind i netop denne vulkan. Søg evt. yderligere oplysninger andre steder. Forbered et foredrag gerne med en PowerPoint præsentation og fortæl dine kammerater om netop din vulkan. Kilauer, Hawaii - (CASE 1) Krakatau, Indonesien - (CASE 2) Etna, Italien - (CASE 3) Mount St. Helens, Washington - (CASE 4) Soufriere Hills, Montserrat - (CASE 5) Vesuv, Italien - (CASE 6) Flere oplysninger på: På dansk: http://www.duda.dk/grundfag/geografi/vulkaner_og_jordskaelv/vulkaner_og_jordskaelv.html (links) http://www2002108.thinkquest.dk/naturkatastrofer/vulkaner/vulkaner.htm http://www.experimentarium.dk/dk/skoleservice/skoleaktiviteter/kloden/links.html#vulkaner På engelsk: http://users.bendnet.com/bjensen/volcano/index.html http://volcanoes.usgs.gov/ http://www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/volcano_links.html http://www.educeth.ch/stromboli/simulation/applet-en.html
Side 7 JORDSKÆLV Jordskælv indtræffer når store plader eller klipper inde i Jorden pludselig brækker eller skrider under stort tryk og udsender chokbølger. De fleste jordskælv opstår langs brudlinjer i Jordens skorpe, de såkaldte forkastninger. Der findes forskellige slags forskydninger. De kan være få centimeter til flere hundrede kilometer lang, lodrette, vandrette eller i en vilkårlig vinkel. En pludselig bevægelse langs en forkastning får jorden til at ryste. Jordskælv inde i kontinentalpladerne langt fra kanten kan også forekomme på grund af spændinger i skorpen, hvorved den strækkes eller presses sammen indtil den sprækker. Jordskælvsbølger måles på følsomme instrumenter, der kaldes seismografer. Richter-skalaen angiver jordskælvets styrke. Der forekommer flere tusinde jordskælv hver dag de fleste er så svage, at de ikke kan mærkes. Der dør hvert år i gennemsnit 10.000 mennesker på grund af jordskælv. Foto af en bus, der er halvt begravet på en hovedvej mellem Izmit og Gölcük i forbindelse med Izmit-jordskælvet i Tyrkiet, august 1999.
Side 8 Richter-skalaen M Energi E i kwh Energi E i atom-bomber 0 0,063 2,5 10-10 Ingen skader. 1 16 6,3 10-8 Ingen skader. 2 4,0 10 3 1,6 10-5 Det mindste jordskælv, som mennesker kan mærke. Ingen skader. 3 1,0 10 6 4,0 10-3 De fleste mennesker i nærheden af jordskælvets centrum kan føle jorden bevæge sig. Ingen skader. 4 2,5 10 8 1 Svarer til en lille atombombe -20 kiloton TNT, Hiroshima 5 6,3 10 10 2,5 10 2 Omfattende ødelæggelser. 6 1,6 10 13 6,3 10 4 De fleste huse nær epicentret ødelægges. 7 4,0 10 15 1,6 10 7 Svarer til en megatonbombe 8 1,0 10 18 4,0 10 9 Et jordskælv med styrken 8,2 ødelagde San Francisco i 1906. 9 2,5 10 20 1,0 10 12 Det hidtil kraftigste jordskælv er målt til styrken 9,5 i Chile 1960. Richterskalaen er en logaritmisk skala. Sammenhængen mellem jordskælvets styrke M på denne skala og den udløste energimængde E (i kwh) er givet ved log(e) = 2,4 M 1,2 eller M = (log(e) + 1,2)/2,4 En styrkeforskel på 1 enhed på denne skala svarer til, at der udløses 10 2,4 = 251 gange så meget energi i det stærkeste jordskælv set i forhold til det svageste.
Side 9 OPGAVER OG AKTIVITETER: Gå til hjemmesiden http://www.nationalgeographic.com/forcesofnature/ og vælg Earthquakes. Få svar på følgende spørgsmål: Hvad er et jordskælv? - (LAB 1) Hvor findes jordskælvene? - (LAB 2) Hvordan opstår jordskælv? - (LAB 3) Forskydninger forskellige typer - (LAB 4) Måling og registrering - (LAB 5) Lokaliser et jordskælv - (LAB 6) Sæt dit eget jordskælv i gang - (LAB 7) Undersøg de nordamerikanske jordskælv før musen hen over jordskælvet for at se navn og årstal og styrke - (MAP) Vælg et af nedenstående jordskælv og sæt dig grundigt ind i netop denne begivenhed. Søg evt. yderligere oplysninger andre steder. Forbered et foredrag gerne med en PowerPoint præsentation og fortæl dine kammerater om netop dit jordskælv. Bam, Iran 2003 - (CASE 1) Ismit, Tyrkiet 1999 - (CASE 1) Kobe, Japan 1995 - (CASE 1) Loma Prieta, Californien 1989 - (CASE 1) San Francisco, Californien 1906 - (CASE 1) Tangshan, Kina 1976 - (CASE 1) Flere oplysninger på: På dansk: http://www.duda.dk/grundfag/geografi/vulkaner_og_jordskaelv/vulkaner_og_jordskaelv.html (links) http://www.experimentarium.dk/dk/naturvidenskab_og_teknik/artikler/artikel.264.html http://www.experimentarium.dk/dk/skoleservice/skoleaktiviteter/kloden/links.html#jordskaelv http://www2002108.thinkquest.dk/naturkatastrofer/jordskaelv/jordskaelv.htm På engelsk: http://pubs.usgs.gov/publications/text/dynamic.html http://quake.usgs.gov/
Side 10 ORKANER (Hurricanes) En orkan er en roterende tropisk storm med vindhastigheder på mindst 118 km/h (32,7 m/s). Orkaner kaldes hurricanes når de udvikles over Atlanterhavet eller den østlige del af Stillehavet. Orkaner kaldes cykloner når de udvikles over Den Bengalske Bugt eller det nordlige Indiske Ocean. Orkaner kaldes tyfoner når de udvikles over den vestlige del af Stillehavet. De fleste atlantiske orkaner opstår nær De Kapverdiske Øer ved Afrikas vestkyst. Lige så snart en tropisk storm når en konstant hastighed på mindst 118 km/h kaldes den en orkan. Orkanens øje findes i centrum, hvor der hersker et lavt lufttryk. Luften i øjet synker ned, himlen bliver klar og der bliver forholdsvis roligt. En ringformet mur omgiver øjet. Her finder man de kraftigste vindstyrker og den mest intense regn. Månederne juni til og med november er højsæson for orkaner i Atlanterhavet, Det Caribiske Hav, Den Mexicanske Golf og den centrale del af Stillehavet. I den østlige del af Stillehavet starter sæsonen først midt i maj. Orkaner kan skabe oversvømmelser, flodbølger, tornadoer og jordskred. Stormflod, en unormal stigning i vandstanden, er normalt det farligste ved orkaner. Det eroderer kyststrækningerne, skyller veje bort og ødelægger huse. Der bliver anvendt satellitbilleder, luftbåren rekognoscering og computermodeller til at overvåge og følge orkaner.
Side 11 Beaufort-skalaen Vindhastighed i m/s Vindhastighed i m/s Karakteristik til havs Karakteristik til lands 0 Stille 0 0,2 Vandfladen spejlblank Røg stiger lige op 1 Næsten stille 0,3 1,5 Små krusninger Røg stiger ikke helt lige op 2 Svag vind 1,6 3,3 Korte, små bølger Små blade bevæger sig 3 Let vind 3,4 5,4 Enkelte hvide skumtoppe Kviste bevæger sig 4 Jævn vind 5,5 7,9 Lange bølger, hyppige skumtoppe Tynde grene bevæger sig 5 Frisk vind 8,0 10,7 Overalt hvide skumtoppe Små løvtræer svajer 6 Hård vind 10,8 13,8 Store bølger, skumsprøjt Store grene bevæger sig 7 Stiv kuling 13,9 17,1 Bølgerne tårner op Trættende at gå mod vinden 8 Hård kuling 17,2 20,7 Bølgerne tårner op, skumsprøjt Kviste knækker 9 Stormende kuling 20,8 24,4 Høje bølger. Toppene brækker af Tagsten kan blæse ned 10 Storm 24,5 28,4 Havet næsten hvidt Træer rives op med rode 11 Stærk storm 28,5 32,6 Overalt frådende skum Svære skader, sjælden her til lands 12 Orkan 32,7 - Luften fyldt med skum og sprøjt Voldsom, ødelæggende
Side 12 OPGAVER OG AKTIVITETER: Gå til hjemmesiden http://www.nationalgeographic.com/forcesofnature/ og vælg Hurricanes. Få svar på følgende spørgsmål: Hvad er en orkan? - (LAB 1) Hvordan opstår orkaner? - (LAB 2) Udforsk en orkan - (LAB 3) Karakteristiske træk ved en orkan - (LAB 4) Hvilke skader giver orkaner? - (LAB 5) Hvordan forudsiges orkaner? - (LAB 6) Lav din egen orkan - (LAB 7) Undersøg de nordamerikanske orkaner før musen hen over orkanen for at se navn og årstal. - (MAP) Vælg en af nedenstående orkaner og sæt dig grundigt ind i netop denne begivenhed. Søg evt. yderligere oplysninger andre steder. Forbered et foredrag gerne med en PowerPoint præsentation og fortæl dine kammerater om netop din orkan. Orkanen Camille, USA 1969 - (CASE 1) Orkanen Galveston, USA 1900 - (CASE 2) Orkanen Andrew, Florida 1992 - (CASE 3) Orkanen Floyd, North Carolina 1999 - (CASE 4) Orkanen Hugo, South Caroline 1989 - (CASE 5) Tyfonen Toraji, Taiwan 2001 - (CASE 6) Flere oplysninger på: På dansk: Jesper Theilgaard, I orkanens øje, i serien Videnskabet fra forlaget Malling Beck, handler om orkanen, der gik over Danmark den 3. december 1999. Der er tilhørende undervisningsmateriale i form af en cd-rom og en hjemmeside. Se http://www.videnskabet.dk/videnskabet/htdocs/index.html. http://www.dr.dk/pubs/nyheder/html/nyheder/baggrund/tema1999/vind/ http://www2002108.thinkquest.dk/naturkatastrofer/orkaner/orkaner.htm http://www.experimentarium.dk/dk/naturvidenskab_og_teknik/artikler/artikel.3.html
Side 13 TORNADOER En tornado er en voldsomt roterende luftsøjle, der fra en tordensky søger nedad mod jorden. Alle amerikanske stater har oplevet tornadoer, men Texas slår rekorden med et gennemsnit på 120 hvert år. Tornadoer er oplevet i England, Indien, Argentina og i andre lande, men de fleste optræder i USA. Tornadoer opstår når varm, fugtig luft mødes med kold, tør luft. De voldsomste tornadoer stammer fra supercelle-tordenbyger, store tordenskyer, hvor vinden allerede er i rotation. I USA optræder de fleste tornadoer i tornadobæltet fra Texas til Nebraska og omfatter staterne Colorado, Iowa, Indiana, Illinois, Kansas, Missouri og Arkansas. Sæsonen for tornadoer begynder først på foråret i stater langs Den Mexicanske Golf. Sæsonen følger jetstømmene når de trækker nordpå gør tornadoerne det samme. Tornadoer optræder som regel sammen med eller efter tordenvejr, kraftig vind eller hagl. Fra det tidspunkt hvor tornadoen rammer jorden kan den overleve i alt fra få sekunder til tre timer. Den gennemsnitlige tornado er omkring 200 meter bred og bevæger sig med 50 km/h. Meteorologer bruger Dopplerradar, satellitter, vejrballoner og computermodeller til at overvåge kraftigt uvejr og tornadoer. Meget kraftig tordenstorm, kaldet Super Cell Thunderstorm, er ved at trække op i det østlige Texas, foråret 2001.
Side 14 TORNADOER Fujita-Persons klassifikation af tornadoer Vindhastighed i m/s Længde i km Bredde i m F0-tornado, lille skade. Skader på skorstene, grene knækker af træerne, træer med hule stammer vælter, skader på løse brædder. 18-33 < 1,6 < 16 F1-tornado, moderate skader. Den mindste vindhastighed svarer til grænsen mellem tropisk storm og orkan. Tagbeklædning ødelægges, campingvogne vælter, kørende biler skubbes væk fra vejen. 33-50 1,6 5,0 16 50 F2-tornado, betydelig skade. Tage blæses af huse, campingvogne smadres, kassevogne vælter, større træer trækkes op med rod, mindre genstande flyver rundt som projektiler. 51-70 5,0-16 50-160 F3-tornado, alvorlige skader. Tage og vægge ødelægges på solide huse, tog vælter, de fleste træer trækkes op med rod, tunge biler løftes op i luften og kastes rundt. 71-92 16-50 160-500 F4-tornado, voldsom skade. Solide bygninger væltes, biler kastes rundt, store genstande flyver rundt som projektiler. 93 116 50-160 0,5 1,5 km F5-tornado, overvældene skade. Solide huse flyttes flere 100 meter væk og smadres, projektiler på størrelse med biler. 117 142 160-500 1,5 5,0 km
Side 15 OPGAVER OG AKTIVITETER: Gå til hjemmesiden http://www.nationalgeographic.com/forcesofnature/ og vælg Tornadoes. Få svar på følgende spørgsmål: Hvad er en tornado? - (LAB 1) Hvordan opstår en tornado? - (LAB 2) Karakteristiske træk ved en tornado - (LAB 3) Hvilke skader gør en tornado? - (LAB 4) Hvordan forudsiges tornadoer? - (LAB 5) Lav din egen tornado - (LAB 6) Undersøg de nordamerikanske tornadoer før musen hen over tornadoen for at se navn og årstal. - (MAP) Vælg en af nedenstående tornadoer og sæt dig grundigt ind i netop denne begivenhed. Søg evt. yderligere oplysninger andre steder. Forbered et foredrag gerne med en PowerPoint præsentation og fortæl dine kammerater om netop din tornado. Udbrud af tornadoer, Oklahoma 3. maj 1999 - (CASE 1) Tri-state Tornado, 18. marts 1925 - (CASE 2) La Plata, Maryland 28. april 2002 - (CASE 3) Superudbrud, 3.-4. april 1974 - (CASE 4) Udbruddet palmesøndag, 11.-12. april 1975 - (CASE 5) Europæiske tornadoer - (CASE 6) Flere oplysninger på: På dansk: http://www2002108.thinkquest.dk/naturkatastrofer/tornadoer/tornadoer.htm http://www.experimentarium.dk/dk/naturvidenskab_og_teknik/forsoeg_med/forsoeg.20.html http://www.experimentarium.dk/dk/naturvidenskab_og_teknik/artikler/artikel.33.html http://www.experimentarium.dk/dk/naturvidenskab_og_teknik/artikler/artikel.3.html http://www.discovery.dk/weatherextreme/ På engelsk: http://www.photolib.noaa.gov/collections.html (billedarkiv) http://www.outlook.noaa.gov/tornadoes/