علوم الأرض فصل ثاني

تجربة استهلالية: الهواء في الغلاف الجوي

يحيط بالأرض ما يُعرف بالغلاف الجوي، ويتكوّن من خليط من الغازات التي تسمّى الهواء، فكيف نستدل على وجود الهواء؟
المواد والأدوات: بَرْطمان زجاجي ذو فوهة واسعة من الأعلى، كيس بلاستيكي مناسب لحجم البرطمان، شريط مطاطي عريض.
خطوات العمل:
1- أضع حواف الكيس البلاستيكي فوق فتحة البَرطمان الزجاجي من الخارج، وأثبّته بإحكام باستخدام الشريط المطاطي.
2- أحاول بلطف دفع الكيس البلاستيكي إلى داخل البَرطمان. وأسجّل ملاحظاتي.
3- أزيل الشريط المطاطي من فوق الكيس.
4- أبطّن البَرطَمان من الداخل باستخدام الكيس البلاستيكي، وأثْني حوافه على البَرطمان من الخارج، وأثبّت حوافه بإحكام فوق حافّة البَرطمان باستخدام الشريط المطاطي .
5- أحاول بلطف سحب الكيس من البرطمان بأطراف أصابعي، وأسجّل ملاحظاتي.
التحليل والاستنتاج:
1- أفسِّر النتيجة التي حصلت عليها في الخطوة 2.

لن يستطيع الطلبة من إدخال الكيس البلاستيكي إلى داخل البرطمان لأن البرطمان والكيس يحتويان على الهواء في داخلهما لذلك عند محاولة إدخال الكيس في داخل البرطمان يمنع ضغط الهواء في داخل البرطمان من إدخال الكيس إلى الداخل.
2- أناقش زملائي/ زميلاتي في النتيجة التي حصلت عليها في الخطوة 5.

الهواء خارج البرطمان سيمنع الكيس من أن يرتفع إلى الأعلى وسيبقى ملتصقا بالبرطمان.
3- أستنتج: هل ضغط الهواء أعلى داخل الكيس، أم خارجه في الحالتين؟ مبرّرًا إجابتي.

في الحالة الأولى سيكون في داخل الكيس ضغط الهواء أعلى لأنه سيكون محصوراً، بينما في الحالة الثانية سيكون ضغط الهواء خارج الكيس أكبر لأنه داخل الكيس مفرغ من الهواء.

التجربة 1: كتلة الهواء

يتكون الغلاف الجوي من العديد من الغازات، وتختلف خصائص طبقات الغلاف الجوي ومكوناته، فهل للهواء في الغلاف الجوي كتلة؟ وكيف يمكن التحقق من ذلك؟

المواد والأدوات: عصا خشبية طولها $40\mathrm{cm}$، خيط، بالونان فارغان بالحجم والنوع أنفسهما، دبوس، دبوس تثبيت.

إرشادات السلامة:

- الحذر من انفجار البالون في أثناء نفخه.

- الحذر من جرح اليدين في أثناء استخدام الدبوس.

خطوات العمل:

1- أثبت أحد طرفي الخيط في منتصف العصا الخشبية عن طريق لفه حول العصا الخشبية أو تثبيته بدبوس.

2- أنفخ البالونين، حيث أحصل على بالونين لهما الحجم نفسه تقريبا.

3- أربط فوهة البالون بشكل جيد بالخيط، حيث يكون طول الخيط المتبقي في كلا البالونين متساويا.

4- أربط الخيط المتصل بالبالون الأول بأحد طرفي العصا الخشبية، وأربط الخيط المتصل بالبالون الثاني بالطرف الآخر للعصا الخشبية.

5- ألاحظ العصا الخشبية، هل هي بوضع أفقي، أم مالت للأسفل نحو أحد البالونين.

6- أثقب أحد البالونين بالدبوس، وألاحظ العصا الخشبية، هل مالت للأسفل نحو أحد البالونين؟

التحليل والاستنتاج:

1- أفسر: لماذا تم استخدام بالونين لهما الحجم والنوع أنفسهما؟

لضبط جميع المؤثرات الدخيلة التي قد تؤثر في نتيجة التجربة باستثناء كتلة الهواء.

2- أستنتج: لماذا مالت العصا الخشبية للأسفل في الطرف الذي يحتوي على البالون المملوء بالهواء؟

لأن الكتلة في الجهة التي تحتوي على البالون المملوء بالهواء أكبر من كتلة البالون الموجود في الجهة الأخرى وهذا يدل على أن الهواء الموجود في البالون له كتلة.

نشاط: الإشعاع الشمسي

تختلف موجات الطيف الكهرمغناطيسي للإشعاع الشمسي في أطوالها الموجيّة، وتردّداتها، وكذلك كميّة
الطاقة التي تحملها. ولتعرُّف أنواع الموجات الكهرمغناطيسيّة المكوِّنة للإشعاع الشمسي، أدرس الشكل
الآتي، ثم أجيب عن الأسئلة التي تليه:

التحليل والاستنتاج:
1- أحدِّد: ما أنواع الأشعة المكونة للطيف الكهرمغناطيسي الشمسي؟

الأشعة القصيرة المرئية / الأشعة الطويلة غير المرئية/ الأشعة القصيرة غير المرئية.
2- أبيّن الأطوال الموجيّة للأشعة المرئيّة بوحدة (nm)

$(400 - 700) \mathrm{nm}$

3- أقارن بين الأشعة الطويلة غير المرئيّة، والأشعة القصيرة غير المرئيّة من حيث الطول الموجي.

4- أذكر أمثلة على كل من الأشعة الطويلة غيرالمرئيّة، والأشعة القصيرة غير المرئيّة.

الأشعة الطويلة غير المرئية: الأشعة تحت الحمراء، أشعة الميكروويف
الأشعة القصير ة غير المرئية: الأشعة فوق البنفسجية، الأشعة السينية، أشعة غاما .
5- أستنتِج: إذا علمت أن العلاقة بين تردّد الموجات وطولها الموجي علاقة عكسية؛ فأي الموجات ذات
تردّد أكبر؟

أقل الموجات طولا موجيا تحمل أكبر تردد وبذلك تكون الأشعة القصيرة غير المرئية ذات أكبر تردد.
6- أتوقّع: أيُّ الأشعة تحمل طاقة أكبر؟

الأكبر تردد تكون أكبر طاقة أي أن الأشعة القصيرة غير المرئية تحمل طاقة أكبر .

تجربة إثرائية: نمذجة الغلاف الجوي

الخلفية العلمية: يقسَم الغلاف الجوي إلى طبقات مختلفة في سماكاتها ومكوّناتها، ولكل طبقة خصائص تميّزها عن غيرها مثل درجة الحرارة، والضغط.

الهدف: نمذجة طبقات الغلاف الجوي.

المواد والأدوات:
لوح من الكرتون، أقلام تلوين، قطن، نماذج طائرات، صورة كرة أرضيّة مرسوم عليها خريطة العالم، صور نيازك.

خطوات العمل:
1. أرسم على لوح الكرتون في الأسفل نصف دائرة تمثل الكرة الأرضيّة، وألصق عليها الجزء العُلوي من
صورة الكرة الأرضيّة.
2. أرسم خمسة أنصاف دوائر تمثّل طبقات الغلاف الجوي تحيط بنصف الدائرة التي تمثّل الكرة الأرضيّة؛
مراعيًا سماكات طبقات الغلاف الجوي الحقيقية.
3. أكتب أسماء طبقات الغلاف الجوي.
4. أحدّد على اللوحة سماكات كل طبقة من الطبقات.
5. أحدّد على اللوحة التغيّر في درجة الحرارة في كل طبقة من طبقات الغلاف الجوي المختلفة.
6. أكتب الرموز الكيميائيّة للعناصر الرئيسة المكوّنة لكل طبقة من الطبقات.
7. ألصق على طبقة التروبوسفير قطنًا مشكِّلا غيومًا.
8. أرسم كلا من طبقة الأوزون وطبقة الأيونوسفير بحسب موقِعَيهِما.
9. ألصق نماذج الطائرات في الجزء السّفلي من طبقة الستراتوسفير.
10 . ألصق على طبقة الميزوسفير صور النيازك.

التحليل والاستنتاج:
1. أحدد أكثر طبقات الغلاف الجوي سمكًا، وأقلها سمكًا.

أكثر طبقات الغلاف الجوي سمكا: الإكسوسفير

أقل طبقات الغلاف الجوي سمكا: التروبوسفير

2. أفسِّر: لماذا تم نمذجة الغيوم في طبقة التروبوسفير؟

لأن طبقة التروبوسفير هي الطبقة المناخية، والتي تحدث فيها أحوال الطقس المختلفة بما فيها تشكل الغيوم.

3. أستنتج: لماذا تم لصق نماذجِ الطائرات في الجزء السّفلي من طبقة الستراتوسفير؟

لأن الطائرات تحلق في هذه الطبقة، بحيث تكون فوق طبقة التروبوسفير والتي تحدث فيها أحوال الطقس المختلفة.

4. أحدّد الارتفاع الذي توجد فيه طبقة الأوزون.

$(15 - 30) \mathrm{km}$