Luvut 1 - 5
P1. Miten perustutkimus ja soveltava tutkimus eroavat toisistaan? Perustutkimuksessa on tieteenalaan liittyvä ongelma, jota tutkitaan. Soveltavassa tutkimuksessa tavaoitteena on etsiä keinoja hyödyntää olemassa olevaa tietoa.
P2. Selvitä mitä tarkoitetaan termeillä avoin data, kenttätutkimus ja kaukokartoitus. Miten ne liittyvät toisiinsa? Avoin data on kaikkien saatavilla. Kenttätutkimuksessa hankitaan tietoa maastossa. Kaukokartoituksessa hankitaan tietoa ilman maastotutkimuksia esimerkiksi satelliittikuvin avulla.
S2. Paikkatietoikkuna on esimerkki sovelluksesta, jota voi käyttää tiedon etsimiseen.
Naantali
a) Mikä saari on Petkellahden ja Naantalinsalmen välissä? Luonnonmaa
b) Kerro kaksi tämän saaren luonnonsuojelualuetta (suojeluperuste, esimerkiksi jalopuumetsikkö). mm. Kunnaisten jalopuumetsikkö, Tamminiemen luonnonsuojelualue. Ohje: Valitse Karttatasot → Luonnonsuojelu- ja erämaaalueet. Lisätietoa suojelualueista on esitetty mm. Naantalin kotisivuilla (Google-haku).
c) Mikä on saaren korkein kohta? Kerro myös sen korkeus merenpinnasta. Ohje: Valitse Karttatasot → Maastokartta. Nikulanvuori 47,5 metriä. (Apukäyrät ovat 2,5 metrin välein).
=================================================
Luku 2.
P1. Selitä seuraavat termit.
a. planeetta http://fi.wikipedia.org/wiki/Planeetta
b. kiertorata http://fi.wikipedia.org/wiki/Kiertorata
c. Kesäpäivän seisauspäivä http://fi.wikipedia.org/wiki/Kes%C3%A4p%C3%A4iv%C3%A4nseisaus
d. Valaistuksen kalottialue http://fi.wikipedia.org/wiki/Kalotti_%28valaistusvy%C3%B6hyke%29
P4.
c) Mistä johtuu se, että keväisin lumet sulavat ensin tietyistä ojan penkoista? Auringon säteet osuvat rinteelle jyrkemmässä kulmassa kuin tasaiselle maalle à aurinko lämmittää enemmän rinnettä.
P5.
b) Tarkastele Saharan eteläpuolisen aluetta kohdissa 0:08 ja 0:12. Miten selität erot yhteyttämisessä? Kohdassa 0:08 on etelän kesä ja kohdassa 0:12 pohjoisen kesä. Vaikuttaa sateisuuteen ja sitä kautta mahdollisuuteen yhteyttää.
a) Mistä vuodenaikojen vaihtelu johtuu? Maapallo kiertää Auringon ympäri kerran vuodessa. Maapallon kallistuskulma kiertoradan suhteen pysyy samana (23,5°). Akselikaltevuuden takia pohjoinen pallonpuolisko saa kesällä enemmän Auringon säteilyä kuin eteläinen ja talvella päinvastoin à vuodenajat.
b. Miksi päiväntasaajalla on lämpimämpää kuin Suomessa? Maapallo on pyöreä à napa-alueet saavat vähemmän säteilyä kuin kuin päiväntasaajan seutu. Suomessa säteily joutuu kulkemaan pidemmän matkan ilmakehän lävitse à vähentää säteilyn määrää.
(S4. Mikä on suurin ja pienin säteilyn tulokulma kotiseudullasi?)
S5.
a) Millaisia muutoksia Maapallon liikeradassa tapahtuu pitkillä aikajaksoilla? Voit myös katsoa tekstin linkistä avautuvan videon liikeradan muutoksista. https://fi.wikipedia.org/wiki/Maa
b) Miten nämä liikeradan muutokset vaikuttavat? https://fi.wikipedia.org/wiki/Maa
S6. a) Avaa Terra/Modis satelliitin näkymä.
Siirrä aikajana lähellä tätä hetkeä. Missä päin maailmaa on lämpimintä? Yritä myös miettiä syitä korkeaan lämpötilaan.
b) Miksi satelliitti ei näytä kaikkialta pintalämpötilatietoja? Osittain johtuu satelliitin liikkeistä ja kuvausaikataulusta. With its sweeping 2,330-km-wide viewing swath, MODIS sees every point on our world every 1-2 days in 36 discrete spectral bands.
S7.
• pyörimisliike kuvitellun akselin ympäri
• kiertoliike Auringon ympäri ja siihen liittyen pyörimisakselin kaltevuus kiertoradan tasoon nähden
Tarkemmin:
• pyörimisliike: yön ja päivän vaihtelu (sekä Auringon, Kuun ja muiden taivaankappaleiden näennäinen liike)
• coriolis-ilmiö, joka puolestaan vaikuttaa esimerkiksi tuulten ja merivirtojen suuntiin (ja sitä kautta itä- ja länsirannikoilla vallitseviin ilmasto- ja kasvillisuusvyöhykkeisiin) sekä pyörivien tuulien (syklonien, tornadojen ja trombien) syntyyn
• vuorovesi, jonka aiheuttaa Maan pyörimisliike yhdessä Kuun ja Auringon vetovoiman kanssa
• vuodenaikojen vaihtelu: valoisan ajan pituuden vaihtelu, lämpövyöhykkeiden siirtyminen vuodenaikojen mukaan - planetaarisissa tuulissa tapahtuvat vuodenaikaiset muutokset, sademäärissä tapahtuvat vuodenaikaiset muutokset
S8.
b) Mistä vuodenaikojen vaihtelu johtuu? Maan kierrosta Auringon ympäri.
c) Miksi päiväntasaajalla on lämpimämpää kuin Suomessa? Auringon valon intensiteeteetti on ympäri vuoden suurempi päiväntasaajalla.
Luku 3.
(P4. Kerätkää tietoa matkoilla koetuista asioista: Mitä havaitsit päivän ja yön pituudesta, hämärän ajasta, auringon säteilyn voimakkuudesta, paikallisajan vaikutuksista vuorokausirytmiisi jne.)
P5. Tee luettelo valtioista, jotka ovat Suomen kanssa samalla aikavyöhykkeellä. https://en.wikipedia.org/wiki/Time_zone
S1.Maapallon liikkeistä (planetaarisuudesta) johtuvat, maapallon pinnalla havaittavat ilmiöt. Ks. tehtävä S7 edellisessä luvussa.
S3.
a) Montako tuntia myöhemmin Suomessa vaihtuu vuosi kuin Australiassa? Kahdeksan.
b) Missä valtioissa uusi vuosi otetaan vastaan viimeisinä? Kanadassa, Alaskassa ja Havaijilla (Yhdysvalloissa)
S4.
a) Millaisia muutoksia tapahtuu pitkällä aikavälillä Maapallon kiertoliikkeessä akselinsa ympäri? https://fi.wikipedia.org/wiki/Maa
b) Muinaisista korallikerrostumista voi laskea vuorokausien lukumäärän. Vuodessa on ollut aikanaan yli 400 vuorokautta. Miksi? Maapallon on pyörinyt akselinsa ympäri nopeammin.
=================================================
Luku 4
P2.
a) Piirrä Maapallon pinta.
b) Piirrä ilmakehän kerroksia varten y-akseli, jossa on asteikko välillä 0-200 km.
c) Rajaa troposfääri. Piirrä troposfäärissä tapahtuvia ilmiöitä.
d) Rajaa stratosfääri. Osoita suurennetulla piirroksella mitä stratosfäärissä tapahtuu uv-säteilylle.
e) Rajaa mesosfääri.
f) Piirrä termosfäärin ionosfääriin revontulia.
P3.
a) Miksi uv-säteily on vaarallista? UV-säteily voi aiheuttaa perimämuutoksia eli mutaatioita eli syöpää. UV-säteily myös vahingoittaa silmiä.
b) Miksi uv-säteilyn aiheuttamat vaarat terveydelle pitää ottaa huomioon vakavammin kuin aiemmin? Koska otsonikerros on ohentunut, maan pinnalle pääsee enemmän UV-säteilyä.
P4.a) Miten revontulet syntyvät? Wikipedia: Revontulet aiheutuvat aurinkotuulen varattujen hiukkasten osumisesta Maan ilmakehään. Niitä syntyy kun Van Allenin vyöhykkeet ”ylikuormittuvat” energisillä hiukkasilla, jotka pääsevät Maan magneettikentän läpi ja törmäävät ylempään ilmakehään. Voimakkaimmat revontulet näkyvät yleensä voimakkaiden Auringon koronassa tapahtuneiden purkausten jälkeen.
b) Miksi Lapissa nähdään enemmän revontulia kuin Etelä-Suomessa? Wikipedia: Revontulivyöhykkeet ovat suunnilleen ympyrän muotoisia kehämäisiä alueita, jotka ovat Maan molempien magneettisten napojen ympärillä noin 3000 kilometrin päässä niistä. Maan magneettikenttää pitkin maahan virtaavat hiukkaset saavuttavat ilmakehän normaalisti revontulivyöhykkeellä, jossa revontulia näkyy yleensä kaikkina kirkkaina öinä. Vyöhyke on suurelta osin 60. ja 75. leveyspiirien välillä, paikoitellen niiden ulkopuolellakin, koska magneettinavat eivät ole maantieteellisillä navoilla. Esimerkiksi Euroopan manterella vain Fennoskandian pohjoisin osa sattuu revontulivyöhykkeelle, Suomesta lähinnä Luoteis-Lappi. Avaruudesta katsottuna revontulet näyttävätkin muodostavan kehän magneettinapojen ympärille.
P5.
a) Mistä johtuu lämpötilan lasku troposfäärissä? Troposfäärin lämpö perustuu Maasta tulevaan lämpöön.
b) Mistä johtuu lämpötilan kohoaminen stratosfäärissä? Stratosfäärissä sijaitsee otsonikerros. UV-säteily ja sen sisältämä energia imeytyy eli absorboituu otsoniin.
c) Mistä johtuu lämpötilan lasku mesosfäärissä? Koska säteily ei juuri sitoudu eli absorboidu ilmakehään.
d) Mistä johtuu lämpötilan nousu termosfäärissä? Termosfääärin yläosissa lämpötila on Auringon lyhytaaltoisen säteilyn absorboitumisen vuoksi hyvin korkea.
S1.
a) Miten ilman lämpötila ja tiheys muuttuvat ylöspäin kiivetessä? Troposfäärin ilmanpaine ja tiheys laskee noustaessa ylöspäin.
b) Kuinka suuri lämpötilaero on vuoren tyven ja huipun välillä? (Vihje: selvitä Kilimanjaron korkeus ja lämpötilan muutos sataa metriä kohden). Kilimanjaro on n. 6 km korkea. Tyvi on noin 1 km korkeudella. Lämpötila laskee 0,6 astetta/100m → 6 astetta/kilometri → 30 astetta.
c) Mistä johtuu korkeussuuntainen lämpötilamuutos? Lämpö tulee Maan pinnalta → vähenee noustessa.
d) Millainen ero on ilman tiheydessä vuoren tyven ja huipun välillä? Ilmanpaine on maanpinnalla n. 1000 hPa, 1 kilometrin korkeudella n. 900 hPa, 6 kilometrin korkeudella n 500 hPa, esim. http://www.astro.utu.fi/edu/kurssit/planeetat/4ilmakeha.pdf
S2.
a) Selvitä mitä tapahtuu Auringosta tulevalle näkyvää valoa lyhytaaltoisemmalle säteilylle ilmakehässä. Se absorpoituu.
b) Mitä tapahtuu näkyvälle valolle ilmakehässä? Läpäisee melko hyvin.
c) Mitä tapahtuu näkyvää valoa pitkäaaltoisemmalle säteilylle ilmakehässä? Infrapunasäteily pääsee maanpinnalle osittain. Radioaallot pääsevät maanpinnalle lähes esteettä.
S3. Miksi voimakkain otsonikato esiintyy Maapallon puhtaimmalla alueella, Etelämantereen yllä? Otsonikerroksen selvä ohenema tapahtuu vuosittain Etelämantereen yllä lopputalvella ja alkukeväällä elo-lokakuussa. Tällöin ilmamassa stratosfäärissä on kylmimmillään, jopa alle -100 °C. Kylmissä olosuhteissa stratosfääriin muodostuu helmiäispilviä (katso video Arktiksen helmiäispilvistä tästä), joiden pinnalla klooriatomit tuhoavat poikkeuksellisen tehokkaasti otsonia. Samaan aikaan stratosfääriin syntyy Etelämannerta kiertävä voimakas suihkuvirtaus eli polaaripyörre. Se estää otsonin virtauksen keskileveyksiltä Etelämantereen ylle.
S4. Mitä voimakas purkaus voi aiheuttaa? Voimakkaimmat massapurkaukset voivat aiheuttaa häiriöitä sähkölaitteissa.
S5.
a) Mitä inversiolla tarkoitetaan? Ilman kerroksellisuutta.
b) Miksi inversio heikentää ilman laatua suurkaupungeissa? Suurissa kaupungeissa talvinen inversio synnyttää tilanteen, jossa saasteet jäävät leijumaan kaupungin yllä olevaan ilmamassaan.
=================================================
Luku 5.
P3.
a) Miten tuuli syntyy? Ilmanpaine-eroista.
b) Miten sade syntyy? Kolme tapaa: https://fi.wikipedia.org/wiki/Sade
P4. Mitä tarkoittaa El Niño? https://fi.wikipedia.org/wiki/El_Ni%C3%B1o
P5. Miksi Välimerellä sateisuus vaihtelee vuodenajoittain? Kesällä on korkeapaine (ei sateita), talveksi korkeapaine väistyy ja alueelle pääsee matalapaineita.
(S1. Neljä opiskelijaa menee riviin. Ensimmäinen opiskelija on (A) päiväntasaajalla, seuraava (B) leveyspiirillä 30° N, seuraava (C) leveyspiirillä 60° N ja neljäs (D) pohjoisnavalla.
a) Kukin opiskelija selvittää millaiset tuulet vaikuttavat omalla paikkakunnalla. Kerrotaan myös alueella vaikuttavasta ilmanpaineesta.
b) Esitetään tuulijärjestelmä siten, että päiväntasaajalla oleva opiskelija aloittaa, sitten kertoo opiskelija B, sitten D ja viimeiseksi opiskelija C.
c) Yksi ryhmä esittää planeetaariset tuulet koko luokalle. )
S2. a) Laadi kuva planetaarisista ilmanpaine- ja tuulivyöhykkeistä maapallolla. Merkitse kuvaan
myös tuulten suunnat ja nimet. (4 p.)
b) Mitkä ilmiöt saavat aikaan planetaariset tuulet? (2 p.)
S3. Ilmanpainevyöhykkeet:
1. päiväntasaajan pysyvä matalapaine
2. kääntöpiirien korkeapaineen vyöhykkeet
3. napa-alueiden korkeapaineen vyöhykkeet
Tuulet:
a) kaakkois- ja koillispasaatituulet http://fi.wikipedia.org/wiki/Pasaatituuli
b) kesämonsuuni Intiassa http://fi.wikipedia.org/wiki/Monsuuni
c) tuuli Etelämantereella. Etelämantereen yllä olevasta korkeapaineesta syöksyy ilmaa Etelämannerta kiertäviin voimakkaisiin matalapaineisiin. Nämä matalapaineet aiheuttavat usein ankaria myrskyjä Etelämannerta ympäröiville vesialueille.
d) lounaistuuli Suomessa. Liittyy liikkuvaan matalapaineeseen.
Kertaa miten ko. tuulet syntyvät.
S4. Miten El Niño vaikuttaa Ecuadorissa, Indonesiassa ja Suomessa? Tuulet painavat lämmintä pintavettä meren länsiosaan, ja meren pinta on Indonesiassa noin puoli metriä korkeammalla kuin Etelä-Amerikanrannikolla. Itäisellä Tyynellämerellä nousee syvältä pintaan viileätä ja ravinteikasta vettä. Tämä kasvattaa alueen kalapopulaatioita, jotka puolestaan ovat tärkeä ravinnonlähde sekä ihmisille että merilinnuille. Meren pintalämpötila Etelä-Amerikan rannikolla on noin kahdeksan astetta alempi kuin Tyynenmeren länsiosassa. Sadetta on runsaasti läntisellä lämpimällä alueella, ja itäisellä Tyynellämerellä on suhteellisen kuivaa. Suomessa suoria vaikutuksia ei tunneta.
S5.
a) Kuvaile pilvisyyttä päiväntasaajan tuntumassa. (Päiväntasaaja kulkee "Afrikan kainalon alta"). Siellä on melko pilvistä.
b) Millainen ilmanpaine selittää tällaisen sään päiväntasaajan tuntumassa? Alhainen.
c) Millainen ilmanpaine on Saharassa? Miten tällainen pysyvä säätila eli ilmasto vaikuttaa Saharan kasvillisuuteen? Korkea. Ei sada vettä juuri lainkaan → aavikkoa.
d) Millainen sää on Välimerellä? Aurinkoista.
e) Entä Pohjoismaissa? Liikkuva matalapaine eli sykloni on tuonut pilviä.
f) Millainen ilmanpaine on todennäköisesti Välimerellä ja Pohjoismaissa? Välimerellä korkea, Pohjoismaissa matala.