Hadley cell circulation – slow rotation

In order to not be in the eddying regime, this time we are rotating our tank as slowly as possible.

Since we ran the Hadley cell experiment the other day, I’ve been obsessed with running it again, this time with the slowest rotation possible in order to visualize a different flow regime – one were the heat transport happens through an overturning circulation rather than through eddies.

Unfortunately the camera we had mounted above the tank only started up halfway through the experiment (no idea how that happened!), so today you’ll only get snippets of this experiment. But all the more reason for us to run it again soon!

And I promise you’ll get a discussion of the differences between this and the Hadley cell experiment with the higher rotation rate soon. I just don’t have the time or mental space to write more than a couple of incoherent sentences while I’m still at the JuniorAkademie

Tagebuch – Tag 6

Von Carolin und Marie

Heute haben sich die Lehrlinge gegenseitig ihre beantworteten Fragen vorgestellt. Vollständig überführt wurden zurzeit das Klima und die Strömungen, die Gezeiten und das Eis. Beim Salz und der Dichte, sowie bei den Wellen, sind noch einige wenige Fragen zu klären. Die Übrigen Lehrlinge beantworten nun einige Fragen, denen kein Täter zuzuordnen war. Sie beschäftigen sich jetzt mit der Plattentektonik, der Corioliskraft und einigen anderen, kleinen Themen.

Doch am heutigen Tage haben die anderen Lehrlinge nichts von Meisterdetektiven Glessmers geheimen Versuch mitbekommen. Auch am heutigen Abend haben die Meisterdetektive wieder ein geheimes Experiment durchgeführt, wobei die drei neugierigen Lehrlinge sie gesehen haben, doch sie wissen dieses Mal nicht genau, worum es sich dabei handelt.

Overflows

The unavoidable tank experiment when playing with Rolf ;-)

After the first attempt – embarrassingly shown by the instructors – failed miserably, one of our groups ran the overflow experiment successfully.

Watch movie below to see the experiment in all its beauty.

Mixing in a non-stratified and in a stratified tank

A wind stress is applied to the surface to cause mixing.

This is an experiment that I have been wanting to do for a long time, but somehow it never worked out before. But last night Martin and I finally ran it!

We ran two experiments, one after the other.

In the first one, we took a tank full of freshwater, added dye droplets and switched on a hair dryer to force mixing through the wind stress. After about a minute, the tank was fully mixed.

In the second experiment, we created a salt stratification: salt water with approximately 35 psu, and freshwater. We then added the dye droplets. The droplets never penetrated into the salty layer but instead layered in at the interface between the two layers. We then added the wind stress.

After a minute, the surface layer was well mixed, but there was no mixing penetrating into the bottom layer. To fully mix the whole depth, the wind forcing ran for 86 minutes.

Watch a short movie below and a movie containing the full time lapse even further down!

 

Tagebuch – Tag 5

Von Carolin (12) und Marie (13)

Am heutigen Tage wurden die gesammelten Hinweise genauestens dokumentiert. Dann begannen die Lehrlinge ihren Tätern weiter auf die Schliche zu kommen.

Es wurde getestet, ob der Täter Welle ein Problem mit Steinstränden hat. Der Täter Gezeiten wurde auf die Verteilung des Meeresgrundes geprüft. Den Strömungen wurde nachgewiesen, dass ihr Schwachpunkt Hindernisse sind. Weiterhin wurden mit dem neuen Wissen mehrere spannende Experimente geplant und vorbereitet.

Am frühen Abend kamen die Kollegen der Meisterdetektive mit ihren Lehrlingen und sie haben sich gegenseitig ihre bisherige Arbeit präsentiert.

Doch spät am Abend konnten einige Lehrlinge noch nicht schlafen, schlichen sich ins Labor und entdeckten Meisterdetektiven Glessmer, wie sie noch ein geheimes Experiment durchführte. Sie sind bis jetzt die einzigen, die das Ergebnis dieses Experiments kennen.

Dropping slinky

The spring first pulls together, and only then falls to the ground.

I saw this video of a falling slinky from Veritasium some time ago and ever since wanted to film it myself, so here we go:

To understand why it falls the way it does, go look at Veritasium’s explanation.

More interference of waves, this time as seen “at sea”

“At sea” in quotes, because technically we were at the mouth of the Weser river… But still! (deutscher Text unten)

The really exciting thing working with the kids here at the JuniorAkademie is that they are really good at transferring things that we talk about theoretically to what they see in a tank experiment, and even to what they see on the “real ocean”.

The day before we went on the student cruise, we did the wave interference experiments described here and here. But then “at sea” they saw a situation similarly to the one I filmed and posted below and they got so excited to see the same phenomena for real. One kid said that before, he couldn’t see the waves for the wave (alluding to not being able to see the wood for the trees), but that it was so cool to look at the water and see so much physics. Those are the moments we teach for, aren’t they? :-)

Das wirklich spannende daran, hier bei der JuniorAkademie zu unterrichten ist, dass die Jugendlichen sehr gut darin sind, das theoretisch erlernte Wissen (wobei wir uns sehr bemühen, nicht über Theorie an die Dinge heran zu gehen!) auf praktische Situationen zu übertragen und die Phänomene wieder zu erkennen – sowohl im Tank als auch “auf See”. “Auf See” in Anführungszeichen, weil die Wesermündung natürlich noch nicht so richtig zur See zählt, aber immerhin.

Am Tag vor der Ausfahrt haben wir die Interferenzexperimente gemacht, die ich hier und hier beschrieben hatte. Aber dann “auf See” waren mehrere Jugendliche wirklich begeistert, als sie eine Situation beobachtet haben die so ähnlich war wie die, die ich gefilmt habe (Siehe Film unten). Ein Teilnehmer sagte, dass er vor unserem Workshop “die Wellen vor Wellen nicht” gesehen habe, in Anlehnung an “den Wald vor Bäumen nicht sehen”. Jetzt aber sei er total begeistert und fasziniert davon, aufs Wasser zu gucken und so viel Physik zu sehen. Das ist ja eigentlich das beste Kompliment, das wir als Lehrer bekommen können.

[vimeo 104339641]

Cruise on RV Uthörn

Picture dump – in german only today, sorry.

So. Noch schnell die Bilder von der heutigen Ausfahrt auf der Uthörn für alle, die es gar nicht erwarten können!

Hier ist das Schiff:

IMG_8807
Die Uthörn.

Wir hatten natürlich ein ambitioniertes wissenschaftliches Programm. Zum Beispiel mit mehreren, vom Wind-Workshop selbstgebastelten, Anemometern die Windgeschwindigkeit messen.

Zuerst mussten die natürlich an alten Zaunlatten befestigt und am Schiff montiert werden.

Danach konnten wir dann anfangen, halbstündig die Werte abzulesen. Dafür war viel Kommunikation zwischen der Wind-ablese-Gruppe und der Brückenprotokoll-Gruppe notwendig: Wir haben auf der Brücke alle Navigations- und Meteorologie-Daten aufgeschrieben.

Zwischendurch war sogar Zeit, sich vom Steuermann zeigen zu lassen, wo genau wir uns befinden und wo unsere Stationen sein werden.

Während ich gemütlich auf der Brücke war, wurde unten hart gearbeitet.

Worauf in dem Bild oben die Leute alle wohl so fasziniert gucken? Genau, unsere CTD.

Nachdem die CTD-Gruppe gestern viel von der sogenannten Rosette erzählt hatte, waren sie von unserem einen Wasserschöpfer doch leicht enttäuscht.

Interessant war auch das Wetter. Am Anfang strahlender Sonnenschein, doch dann sah es irgendwann so aus:

Es wurde dramatischer und dramatischer, aber zog dann letztendlich doch schnell vorbei.

So richtig schlimm sah es auch erst aus, als es schon wieder vorbei war.

Trotzallem haben wir natürlich weitergearbeitet, zum Beispiel mit dem Plankton-Netz, das auf dem Bild unten zu sehen ist.

Und mit der Secci-Scheibe, die hier gerade wieder an Deck geholt worden ist.

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Secci-Scheibe

Eine sehr erfolgreiche Ausfahrt! Nicht nur die 17 Schüler waren begeistert.

Vielen Dank an Kapitän und Steuermann, mit denen ich viel Spaß auf der Brücke hatte, und an die Crew der Uthörn!

 

Wave interference in a tank

Creating waves and watching them interfere. (deutscher Text unten)

You might not have guessed it from reading about our waves meeting over a sandbank experiment, but we weren’t doing in purely for its entertainment value. Our goal was to see how waves interfere, because the theory of interfering waves seems to be counter-intuitive in some cases. A second experiment we have been doing on this topic is shown below. We create waves by dripping water drops on the water surface and film (and in some cases also watch) from below. Movie at the end of this post!

Obwohl es sicherlich nicht danach aussah, haben wir das  Experiment mit den Wellen auf der Sandbank nicht nur aus Spaß veranstaltet, sondern durchaus mit einem wissenschaftlichen Hintergrund: Wir wollten uns ansehen, wie sich mehrere Wellen überlagern.

Von oben werden Wassertropfen in den Tank getropft, das daraus entstehende Wellenfeld wird von unten gefilmt (und in einigen Fällen auch beobachtet).