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Forced internal waves in a continuous stratification

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Plus all kinds of dyes. (deutscher Text unten)

Using the continuous salinity stratification created yesterday, Rolf and Daniel conducted a really cool experiment: They forced internal waves and watched them develop. I’ve converted their movie into a time-lapse; watch it below.

Mit der kontinuierlichen Salzschichtung, die Daniel und Rolf gestern gebastelt haben, haben sie danach noch weiter experimentiert. Sie haben einen durch einen kleinen Motor angetriebenen Stempel in die Schichtung eingeführt und auf und ab bewegt. Das Wellenfeld, das sich dadurch entwickelt hat, sieht man im Film oben im Zeitraffer (einige kurze Abschnitte zwischendurch zeigen auch Echtzeit). Farbkristalle, die nachträglich hinzugefügt wurden, helfen, die Strömungen zu visualisieren.

Creating a continuous stratification.

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And watching internal waves – a data-model comparison. (deutscher Text unten)

In an experiment similar to the one done by the group looking at the effects of temperature and salinity on density, the wave group, supported by Rolf, started looking at how to create a continuous stratification through internal wave action. Two water masses, one saline and one fresh, were separated in a tank. When the separation was removed, an internal wave developed.

Salinity and tank dimensions were recreated similarly in the tank and in a model, and you can watch the comparison below. Impressive, isn’t it?

Mit der Unterstützung von Rolf hat die Wellengruppe angefangen zu untersuchen, wie eine kontinuierliche Salzschichtung durch Vermischung durch interne Wellen erstellt werden kann. Genau die gleichen Bedingungen wie im Tank (Dimensionen und Salzgehalt) hat Rolf auch in seinem Modell losgelassen und hier ist die Simulation zum Vergleich. Eindrucksvoll wie ähnlich sich die Natur und die Modelllösung sind, oder?

Tagebuch – Tag 2

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Von Carolin (12) und Marie (13)

Heute sind die Detektivlehrlinge schon mitten in der Planung der Experimente, aber Meisterdetektivin Glessmer erklärt vorher noch, wie sie ein Experiment vorbereiten und durchführen sollen.

Die erste Gruppe, die ein Experiment durchführt, glaubt, somit die Strömungen und das Klima zu überführen. Sie planen alles nach dem Prinzip von Detektivin Glessmer und die ersten Durchführungen gehen leider schief. Als sie jedoch den vierten Versuch starten tut sich etwas. Eine kleine Strömung bildet sich und somit können sie einen Hinweis beantworten, doch ihre Arbeit ist noch lange nicht getan.

Weiter hinten hat sich die Gruppe, die sich mit dem Verdächtigen Nummer 1 (Der mysteriöse Salzgehalt und die Dichte) beschäftigt schon auf ihr Experiment vorbereitet. Dieses führen sie 3 Mal erfolgreich durch.

Auch die Gruppe, die sich mit den Wellen befasst hat, kommt ihnen etwas mehr auf die Schliche.

Die Rekonstruktion des Verbrechens der Gezeiten wurde ebenfalls erfolgreich durchgeführt.

Die Lehrlingsgruppe, die sich mit dem Verdächtigen Eis befasst, plant noch eifrig seine Überführung.

Am meisten freuen sich die Detektivlehrlinge aber auf die Reise zum Tatort an Tag 4…

 

 

Hair-dryer driven surface waves

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Looking at wave length, frequency and speed. (deutscher Text unten)

The wave group played with a tank and a hair dryer (the hair dryer safely away from the water, obviously) and different modes of recording. high definition, slow motion and what have you. They also did a really cool data-model comparison, which is still top-secret, but we might reveal it tomorrow. Stay tuned!

Die Wellengruppe hat mit einem Fön (der natürlich in sicherer Entfernung vom Tank war!) Wellen erzeugt und sich die Wellenlänge, Frequenz und Geschwindigkeit angesehen. Sie haben außerdem mit unterschiedlichen Modi der Kamera gespielt: High Definition, Zeitlupe und noch mehr. Sie arbeiten außerdem an einem geheimen Daten-Modellvergleich, von dem wir wahrscheinlich morgen schon berichten werden. Stay tuned!

Effects of temperature and salinity on density and stratification

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Removing a barrier between waters of different densities and watching what happens. (deutscher Text unten)

Today, one of the groups performed a classical experiment (shown for example here) – but the awesome thing is that they came up with the planning pretty much by themselves in order to determine the effects of temperature and salinity on density. They compared water of the same temperature, but one fresh and one salty; warm salty vs cold fresh water; and cold salty vs warm fresh water. They predicted the outcome correctly, and we are showing two movies below: One normal movie and one in slow motion. Enjoy!

Heute hat eine Gruppe ein klassisches Experiment reproduziert. Allerdings haben sie es quasi selbstständig entwickelt.

Um den Effekt von Temperatur und Salzgehalt auf die Dichte zu bestimmen, werden zwei Wassermassen in einen Tank gefüllt, durch ein Wehr getrennt. Das Wehr wird herausgezogen und die dichtere Wassermasse schichtet sich unter die weniger dichte. Die Gruppe hat drei Fälle verglichen: Wasser gleicher Temperatur mit und ohne Salz; warmes salziges Wasser mit kaltem süßen; und warmes süßes Wasser mit kaltem salzigen. Der Film unten zeigt eine Zeitlupe der Bewegung.

:-)

 

 

Tides in a rotating tank

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A first attempt where gravity (due to a tilted axis of rotation) replaces the pull of the moon. (deutscher Text unten)

The movie contains both a view from a co-rotating camera and from a non-rotating camera.

Gezeiten im rotierenden Tank, in dem die Anziehung durch den Mond durch Erdanziehung simuliert wird, die wir durch eine schräg stehende Rotationsachse simulieren. Im Film zeigen wir sowohl den Blick aus mit-rotierender Perspektive, als auch nicht-rotierend.

 

Why we absolutely need toy boats at the JuniorAkademie

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Luckily I’m not the only one believing that we absolutely need remotely controlled boats! – Zum Glück bin ich nicht die Einzige, die findet, dass wir ferngesteuerte Boote brauchen!

Mein Boot hat Hochkonjunktur. D. kann es in einem Tank wenden, der nur etwa 1.5 mal so breit ist wie das Boot lang! Das kann man im Film unten bewundern. Der Film zeigt eine der ersten Wendungen, mittlerweile wendet er ohne die Ränder zu berühren. Ich hingegen komme nur um die Kurve wenn ich mit Bande spiele, und auch dann nur mit Mühe…

Und dann ist da ja noch das U-Boot. Was wir heute in Schichtung ausprobiert haben. Interne Wellen anzuregen war nicht so einfach, aber Vermischung ist doch auch was schönes!

Und dann bekam ich heute morgen von meinen Eltern das Foto unten geschickt mit dem Kommentar “Eins ist für uns”. Offensichtlich haben sie erkannt, dass man wirklich ferngesteuerte U-Boote braucht! Sind meine Eltern super oder sind meine Eltern super?

Hydraulic jumps when filling a tank

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The most impressive hydraulic jump might be in the Denmark Strait, but there are others around, too! [deutscher Text unten]

When filling the big wave tank with a hose, we can see a hydraulic jump. Of course, the flow field isn’t mainly controlled by hydraulics, but still we see the Froude number changing from greater 1 to less than 1 – there is a clear boundary where the surface height jumps up and waves, that were flushed away closer to the point of impact, start propagating.

IMG_8479

Hydraulic jump as seen from above. – Hydraulischer Sprung von oben gesehen. In diesem Bild sieht man, warum man von Strömen und Schießen spricht, oder?

Beim Befüllen des großen Tanks für die Wellenexperimente kann man schon interessante Phänomene beobachten. Obwohl die Theorie der Hydraulik die meisten Prozesse in diesem Beispiel nicht beschreibt, kann man trotzdem einen hydraulischen Sprung erkennen, an dem die Höhe der Wasseroberfläche auf einmal sprunghaft ansteigt. Am hydraulischen Sprung ist die Froude-Zahl genau 1. Auf der Seite hin zum Auftreffpunkt des Wasserstrahls schiesst das Wasser – das heisst, es fliesst schneller als die Wellengeschwindigkeit – alle Wellen werden also weggespült und können sich nicht in alle Richtungen ausbreiten. Auf der anderen Seite des Sprunges fliesst das Wasser langsamer als die Wellengeschwindigkeit, Wellen können sich also ausbreiten.

The scientific method

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 Planning and conducting a scientific study [deutscher Text unten]

Before letting loose all 17 junior scientists, we talked about the scientific method, about lab safety and common pitfalls. And now they are ready to go! We estimated that developing a hypothesis and planning the experiments would take them all morning, but several groups are starting their experiments already.

 

Bevor wir die 17 Jungwissenschaftler auf die Experimente losgelassen haben, haben wir erstmal über die wissenschaftliche Methode gesprochen. Dabei haben wir natürlich auch Sicherheit im Labor und typische Fallstricke besprochen. Wir hatten dann erwartet, dass das Formulieren der Hypothesen und Planung und Vorbereitung der Experimente den ganzen Vormittag dauern würden, aber die ersten Gruppen fangen schon an zu experimentieren.

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Diskussionen mit Rolf

Tagebuch – Tag 1

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Mission Ozeanographie

Von Carolin (12) und Marie (13)

Tag 1

Die Meisterdetektive Käse, Vogt und Glessmer wollen 17 neue Lehrlinge in 8 Tagen das Detektivleben im Hauptfall Ozean näherbringen. Kaum sind sie da, werden neue Fälle gemeldet:

Der Ozean hat schon wieder sein Unwesen getrieben und einige Fragen sind noch ungeklärt.

Die Detektive teilen sich in fünf Gruppen auf, die die unterschiedlichen Verdächtigen des Falls bearbeiten.

Nummer 1:

DER MYSTERIÖSE SALZGEHALT + DIE DICHTE

Nummer 2:

DIE STÜRMISCHEN GEZEITEN + STRÖMUNGEN

Nummer 3:

DIE MONSTRÖSEN WELLEN

Nummer 4:

DAS GEHEIMNISVOLLE EIS

Nummer 5:

DAS RÄTSELHAFTE KLIMA

Die Detektivlehrlinge planen schon eifrig die Überführung der Täter. Ihnen wird das Konzept der Fallbearbeitung vorgestellt und sie können es gar nicht erwarten endlich die notwendigen Experimente zur Identifizierung der Täter durchzuführen. Dem Täter wird vorgeworfen, dass er ohne Genehmigung die Kontinente und Landschaften verändert und mehreren Straftätern Unterschlupf gewährt.

Den Verdächtigen werden Hinweise in Form von Fragen zugeordnet und die Aufgabe der Lehrlingsgruppen ist es, diese Fragen zu beantworten und die Täter somit zu überführen.

Nach diesem aufregenden und anstrengenden Tag sind die Detektive erschöpft und gehen zu Bett. Doch bald werden sie wieder aufstehen und eifrig weiterermitteln.