Solstorm og samfunn

Omgang: 2 timar
Årstrinn: vg1

I dette opplegget får elevane

  • lese ein fagtekst om naturfag og samfunn og trekkje ut relevant informasjon frå denne
  • lære om korleis solstormar virkar inn på samfunnet på små og potensielt store måtar
  • lære om yrke som jobbar med å forstå solstormar og førebu og løyse problem som kan oppstå pga. solstormar
  • innhente, tolke og trekkje slutningar frå naturfaglege sanntidsdata
  • bruke sanntidsdata om jordas magnetfelt til å vurdere om det er naudsynt å korrigere kompasset for å gjennomføre ei tenkt boring etter gass i Barentshavet
  • eit innblikk i korleis ein boreingeniør brukar naturfag i jobben sin

Undervisningsopplegget er utvikla av Naturfagsenteret i samarbeid med Magnar Gullikstad Johnsen ved Tromsø Geofysiske Observatorium, UiT – Norges arktiske universitet.

Tilrådde forkunnskapar og utstyr

Det er ein fordel om elevane kan litt om korleis nordlys oppstår frå før. Sjå til dømes eit undervisningsopplegg frå viten.no om nordlys her. Elevane treng pc’ar eller nettbrett og tilgang på internett. For å demonstrere at straum i ein leiar fører til eit magnetfelt, trengs eit batteri (4,5 V eller 9 V), ei enkel ledning av typen til oppkopling av enkle kretsar på naturfaglaben, og eit kompass.

Omgrep

Viktige omgrep i dette undervisningsopplegget er

  • Solstorm
  • Solvind
  • Magnetfelt
  • Elektrisk lada partiklar
  • GPS (Global Positioning System)
  • Sanntidsdata
  • Kortslutning
  • Elektriske og elektroniske system
  • Misvisning i kompass
  • Magnetometer
  • Innhente data
  • Tolke data
  • Trekkje slutningar basert på data

UTC – Koordinert universaltid

Elevane skal jobbe med kjelder til sanntidsdata som brukar såkalla koordinert universaltid (UTC). Koordinert universaltid er ein tidsstandard som er uavhengig av tidssoner, men som alle kan stille klokkene etter. Klokka i Noreg vil avvike ein time eller to frå UTC, avhengig av om det er sommartid eller vintertid. Sjekk og noter ned kva forskjellen er no på: http://www.timeanddate.com/worldclock/timezone/utc

Introduksjonsfilm og elevsider som pdf

La elevane sjå denne filmen i starten. Viss du vil skrive ut elevsidene i staden for at elevane arbeider med nettsida, ligg dei her. Elevsider_bokmål  Elevsider_nynorsk

Del 1: Leseoppdrag om kraftige solstormar

La elevane lese kvar sine avsnitt av teksten «Kan bli strømbrudd i månedsvis» frå forskning.no, og førebu svar på tre spørsmål til kvart avsnitt. Alle kan lese introduksjonen. Spørsmåla er:

  1. Kva funksjonar i samfunnet kan bli ramma av solstormen, i følge avsnittet?
  2. Kva naturfagleg forklaring gir teksten (og du) på kvifor dette kan skje?
  3. Kva for yrke vil måtte arbeide med problema skissert i avsnitta?

La alle dele sine svar med resten av klassen, slik at alle elevane får innblikk i det viktigaste som står i kvart avsnitt. Viss fleire elevar les same avsnitt, kan dei godt snakke saman om svara sine før dei deler dei med resten. Sjå «Fagleg bakgrunnsstoff» for aspekt du som lærar kan ta med i diskusjonen med elevane.

Del 2: Elevane er boreingeniørar

Elevane skal her vera boreingeniørar, som dagleg må ta omsyn til solvind og solstorm. Elevane skal bruke sanntidsdata for jordas magnetfelt til å vurdere om ei tenkt boring etter gass i Barentshavet treng å korrigere kompasset. Dei skal også sjå om ei tilsvaranade boring i Nordsjøen vil måtte korrigerast, og samanlikne variasjonen i magnetfeltet ved Barentshavet og i Nordsjøen.

Det er Tromsø Geofysiske Observatorium som leverer data frå sine ulike magnetometer på http://flux.phys.uit.no/stackplot. På elevsidene er det bilete og rettleiing til bruk av sidene. Grafane viser korleis jordas magnetfelt ved dei ulike magnetometera varierer i forhold til den vanlege misvisninga i kompasset. Den vanlege misvisninga kjem av at geografisk og magnetisk nordpol ikkje ligg heilt på same stad.

Start gjerne denne delen med å fortele elevane kvifor solstormar fører til endringar i magnetfeltet på jorda: Når partiklane i solstormar treffer jordas atmosfære, slår dei laus elektron der oppe. Strålinga er ioniserande. Difor heiter den delen av atmosfæren ionosfæren. Sidan det er mange frie elektron, skal det ikkje mykje til før det byrjar å gå straum der oppe. Og da skjer det noko med magnetfeltet på jorda. Det blir indusert eit magnetfelt som forstyrrar det vanlege magnetfeltet på jorda.

Her passar det fint å demonstrere at straum i ein krins i nærleiken av eit kompass gir utslag på kompassnåla. Det settes opp et magnetfelt. Forsøket finn du på naturfag.no.  La gjerne elevane prøve.

Sjå elevsidene for framgangsmåte for bruk av sanntidsdata for å løyse oppdraget som boreingeniørar. Merk at elevane må bruke koordinert universaltid (eige punkt i venstremenyen).

Etter at elevane er ferdige, er det fint med oppsummering av arbeidet som boreingeniørar. Bruk gjerne litt tid på å diskutere kvifor magnetfeltet varierer mindre i Nordsjøen (Karmøy) enn i Barentshavet (Sørøya). Det handlar om at Barentshavet ligg lenger nord. Partiklar i solstormar er elektrisk lada, og blir derfor drege mot polane. Difor oppstår det oftare og sterkare straumar i ionosfæren i polområda, noko som gir større utslag i magnetfeltet. Prat gjerne litt om boreingeniørar generelt, og vis fram rollemodellar frå rollemodell.no og yrkesbeskrivelse frå velgriktig.no (sjå Aktuelle rollemodellar og yrke i venstremenyen).

Elevsider

I dette opplegget skal du lære om korleis solstormar påvirkar samfunnet på små og potensielt store måtar. Ein kraftig solstorm kan få ekstra mykje å seie for enkelte yrker, men det kan også påvirke dagleglivet til veldig mange av oss. I siste del av opplegget skal de jobbe som boreingeniørar. Da skal de bruke data om jordas magnetfelt akkurat no til å ta viktige avgjerder for olje- og gassindustrien.

Solstorm. Foto: NASA/SDO/AIA

Solstorm. Foto: NASA/SDO/AIA

Solstorm og samfunn: les og del

Opne vedlegget under eller denne lenka med teksten «Kan bli strømbrudd i månedsvis» frå forskning.no. Les introduksjonen (fram til «Mer sårbare enn noensinne») og avsnitta du får tildelt av læraren. Noter ned svar på følgjande spørsmål for dine avsnitt:

  1. Kva funksjonar i samfunnet kan bli ramma av solstormen, i følge avsnittet?
  2. Kva naturfagleg forklaring gir teksten (og du) på kvifor dette kan skje?
  3. Kva for yrke vil måtte arbeide med problema skissert i avsnitta?

– Kan bli strømbrudd i månedsvis _ forskning_LESEARK

Etterpå skal du dele svara dine med resten av klassen, slik at alle får kjennskap til det viktigaste som står i dine avsnitt. Læraren leiar diskusjonen.

Ver boreingeniørar – introduksjon

Det finns næringar som blir påvirka av solstormar kvar dag, sjølv om stormen ikkje er kraftig. Selskap som borar etter olje og gass brukar nøyaktige kompass for å treffe reservoara best muleg når dei borar.

Solstormar fører til forstyrrelsar i magnetfeltet på jorda, og gir utslag på kompasset. For å ta høgde for slike forstyrrelsar, korrigerer industrien kompassa sine med fersk informasjon om variasjonar i magnetfeltet der dei arbeider.

Informasjonen får dei frå Tromsø Geofysiske Observatorium, som måler jordas magnetfelt på ei rekke stader ved hjelp av magnetometer.

 

Ver boreingeniør i Barentshavet

Sjå for deg at du er boreingeniør ved gassfeltet Snøhvit i Barentshavet. Det er din jobb å sjekke om kompassa må korrigerast under boring som skjer akkurat no. Det næraste magnetometret ligg på Sørøya i Finnmark.

Statoils anlegg i Hammerfest ved Snøhvitfeltet. Foto: Harald Pettersen - Statoil ASA

Statoils anlegg i Hammerfest ved Snøhvitfeltet. Foto: Harald Pettersen – Statoil ASA

 

Data frå Tromsø Geofysiske Observatorium

Slå opp i dataene frå Tromsø Geofysiske Observatorium på http://flux.phys.uit.no/stackplot. Velg Sørøya, Component D (i magnetfeltet) og trykk «custom sites».

Startside for magnetometerdata frå Tromsø Geofysiske Observatorium

Startside for magnetometerdata frå Tromsø Geofysiske Observatorium

 

Les av og vurder data om magnetfeltet

Talet til venstre viser det som kallast misvisninga i grader (Deg = degrees) på Sørøya. Du har kanskje teke omsyn til misvisning i kompasset i kroppsøving? Misvisninga skuldast at magnetisk og geografisk nordpol ikkje ligg på heilt same stad.

Du skal sjå på korleis kurva som viser magnetfeltet svingar over og under den oppgitte misvisninga. Kurva viser variasjon i magnetfeltet grunna partiklar frå sola, altså solstorm.

Eksempel på kurve som viser korleis magnetfeltet på Sørøya varierer

Eksempel på kurve som viser korleis magnetfeltet på Sørøya varierer

 

Det er naudsynt å korrigere kompasset i boringa viss magnetometret har utslag på 0,4° eller meir frå den vanlege misvisninga. Til høgre i biletet ser de målestokken på utslaget, med eksempel på 2°.

  1. Må kompasset korrigerast ved boring på Snøhvit akkurat no?
  2. Har det vore naudsynt å korrigere tidlegare på dagen?
  3. Kva følgjer kan det få viss naudsynt korreksjon ikkje blir gjort?

 

Ver boreingeniør i Nordsjøen

Felt i Nordsjøen brukar data frå mellom anna magnetometer på Karmøy i Rogaland. Sjå om det er naudsynt å korrigere kompasset rundt Karmøy akkurat no.

Sammenlikn kurvene frå magnetometra på Sørøya og Karmøy (huk av for begge to før du trykkjer «custom sites»).

Snakk med ein annan elev: Kva er likt mellom magnetometermålingane for Sørøya og Karmøy? Kva er ulikt? Kva kan det skuldast?

Forslag til svar og fagleg bakgrunnsstoff

Til leseoppdraget om kraftige solstormar

Elevane skal svare på tre spørsmål til kvart avsnitt. I undersidene her finn du forslag til svar til kvart avsnitt, og noko ekstra fagleg bakgrunnsstoff.

Spørsmåla til elevane er:

  1. Kva funksjonar i samfunnet kan bli ramma av solstormen, i følge avsnittet?
  2. Kva naturfagleg forklaring gir teksten (og du) på kvifor dette kan skje?
  3. Kva for yrke vil måtte arbeide med problema skissert i avsnitta?

Avsnittet «Mer sårbare enn noensinne»

  1. Elektriske system kan bli forstyrra og overbelasta. Kretsar kan kortslutta og i verste fall ta fyr. Det betyr at straumnett kan bli ramma og straumen kanskje borte i lang tid. Det vil ramme veldig mange både i jobb og privat.
  2. Solstormar er elektrisk lada partiklar i stor fart. Partikkelstraumane kan koble seg på straumen som går i elektriske system og føre til kortslutning. Vi har nettopp vore på eit maksimum for solaktivitet, og da er sjansen ekstra stor for kraftige solstormar.
  3. Elektrikarar og elektroingeniørar er spesielt relevante yrke her, i tillegg til fysikarar som forskar på fenomenet og observerer solaktiviteten.

 

Avsnittet «Svidd elektronikk ødelegger satellitter»

  1. Elektronikken i satellittar kan bli svidd og øydelagd eller sett ut av drift i lang tid.
  2. Satellittane går i bane utanfor magnetosfæren som vanlegvis fører partiklar vekk frå jorda. Dei er difor ikkje beskytta på same måte som elektronikk på jorda, og blir treft av skurar av partiklar i stor fart.
  3. Romteknologar og kommunikasjoningeniørar er aktuelle yrke her. Det er også yrke som blir ramma sekundært om satellittsystemet ikkje fungerer. Det gjeld spesielt yrke som jobbar med navigasjon, til dømes flygeleiarar, båtmannskap og folk i shipping. Systemansvarlege i telekommunikasjon og finans og bankar blir og ramma.

Avsnittet «Hele veien til Obamas bord»

  1. Viss satellittar blir sett ut av spel, rammar det infrastruktur som til dømes skipsfart og flytrafikk. I tillegg er verdas børsar avhengige av satellittar for internasjonale tidsreferansar alle kan stille klokka etter.
  2. Satellittane går i bane utanfor magnetosfæren som vanlegvis fører partiklar vekk frå jorda. Dei er difor ikkje beskytta på same måte som elektronikk på jorda, og blir treft av skurar av partiklar i stor fart.
  3. Romteknologar og kommunikasjoningeniørar er aktuelle yrke her. Det er også yrke som blir ramma sekundært om satellittsystemet ikkje fungerer. Det gjeld spesielt yrke som jobbar med navigasjon, til dømes flygeleiarar, båtmannskap og folk i shipping. Systemansvarlege i telekommunikasjon og finans og bankar blir og ramma.

Avsnittet «Kjenner ikke alle konsekvensene»

  1. Vi har ikkje full oversikt over korleis samfunnet kan bli ramma.
  2. Vi veit nemleg ikkje nøyaktig kor avhengig teknologien og systema rundt oss er av at satellittane fungerer. Vi treng altså meir kunnskap både naturfagleg, teknologisk og samfunnsfagleg.
  3. Her trengs det at forskarar i både fysikk, teknologi og samfunnsvitskap finn ut meir.

Avsnittet «Strømløs i årevis»

  1. Straumnettet kan bli ramma, kanskje slått ut lenge.
  2. Magnetfeltet rundt jorda (magnetosfæren) leiar ein del av partiklane vekk frå jorda, men er stormen kraftig nok, vil  ein god del lada partiklar komme ned på jorda. Da kan dei koble seg på straumnettet og overbelaste det. Det kan bli kortslutning og brann i transformatorstasjonar.
  3. Elektrikarar og elektroingeniørar er spesielt relevante yrke her. Dei kan førebu seg med å til dømes redusere eller slå av nettet når ein kraftig solstorm er forventa, og dei må reparere øydelagde trafo-stasjonar. Det kan ta lang tid, fordi det er store konstruksjonar med mange delar som kan vera vanskelege å få tak i. Folk som jobbar med produksjon av delar og logistikk er dermed også viktige her. Sekundært kan alle som er avhengige av straum bli ramma. Sjukehus, aldersheimar, skular og landbruk er døme på viktige funksjonar.

Avnittet «Nordlys på Cuba»

  1. I 1859 vart telegrafstasjonar slått ut over heile Europa og Nord-Amerika, men det var få andre funksjonar å slå ut den gongen.
  2. Solstormen var særs kraftig, og lada partiklar kobla seg på telegrafledningane og stasjonar tok fyr pga. overbelastning. Nordlys skapt av dei lada partiklane var synleg heilt ned til Cuba. Det vil seie at stormen var kraftig nok til at lada partiklar kom seg forbi magnetfeltet som vil dra dei mot polane, der vi vanlegvis ser nordlys.
  3. Den gongen var det få yrke som vart lamma, samanlikna med korleis det kan bli i dag. Men telegrafar og andre avhengige av å kommunisere raskt over avstandar fikk problem.

Avsnittet «Én gang per 100 år?»

  1. Her er informasjonen litt meir overordna. Det skal litt til før satellittane ute i bane og funksjonar nede på jorda blir hardt ramma av solstormar, stormen må være sterk.
  2. Så sterke solstormar kjem ikkje så ofte. Superstormar kjem omtrent ein gong per 100 år, i følge forskarane. I tillegg må stormen komme frå rett side av sola for at magnetfeltet inne i stormen skal ha rett retning for å kunne trenge ned på jorda. Viss ikkje blir stormen skuva forbi jorda av jordas magnetfelt.
  3. Fysikarar som forskar på sola og jordas magnetfelt er viktige for å forstå meir om når kraftige solstormar kan oppstå, og korleis vi kan oppfatte det raskast muleg.

Avsnittet «Forsøker å forberede oss»

  1. Her er og informasjonen meir overordna, og handlar mest om korleis samfunnet kan førebu seg (sjå pkt 3). Ein kraftig solstorm er blant dei mest alvorlege naturkatastrofene vi kan bli utsette for, meiner forskarane. Sannsynlegvis fordi det kan slå ut så mange samfunnsfunksjonar på ein gong, sette liv i fare, og få store logistiske og økonomiske følgjer.
  2. Viss ein storm er på veg, kan ein skru av elektronisk utstyr i ein satelitt slik at kretsar ikkje blir overbelasta og svidd, eller heile satellitten kan flyttast unna solstormen. Ekstra kretsar i straumnett kan lette trykket viss partikkelstormar koblar seg på, partiklane får andre plassar å gjera av seg og vi unngår overbelastning.
  3. Her er det snakk om jobb for både romforskarar, fysikarar, elektrikarar, elektroingeniørar og fleire nemnt lenger opp.

Artikkel i Teknisk Ukeblad om retningsboring

http://www.tu.no/petroleum/2012/11/27/solaktivitet-kan-true-oljeboring-i-nord

Aktuelle yrke og rollemodellar

Boreingeniør/petroleumsingeniør

Bore- og vedlikehaldsoperator

Fysikar

Romteknolog

 

Rollemodell Erik Akutsu

Rollemodell Camilla Hovelsrud

Rollemodell Leif Ketil Thorsen

Rollemodell Christina Aas

Rollemodell Pål Brekke

 Fasit

Dette opplegget har ingen direkte fasit, men forslag til svar på leseoppdraget står i menypunktet «Forslag til svar og fagleg bakgrunnsstoff».

 

Læreplanmål

Aktuelle kompetansemål

Naturfag Vg1

I formålet for naturfaget i læreplanen står det at naturfag skal «bidra til at barn og unge utvikler kunnskaper og holdninger som gir dem et gjennomtenkt syn på samspillet mellom natur, individ, teknologi, samfunn og forskning». Dette undervisningsopplegget handlar om korleis stormar på sola virkar inn på samfunnet og er relevant for jobbar i ulike yrker og bransjar. Temaet heng naturleg saman med nordlys, og kompetansemålet om nordlys er derfor teke med saman med kompetansemål frå forskarspiren.

Forskarspiren

  • planlegge og gjennomføre ulike typar undersøkingar med identifisering av variablar, innhente og bearbeide data og skrive rapport med diskusjon av måleusikkerheit og vurdering av mulege feilkjelder
  • drøfte dagsaktuelle naturfaglege problemstillingar basert på praktiske undersøkingar eller systematisert informasjon frå ulike kjelder

Stråling og radioaktivitet

  • forklare korleis nordlys oppstår, og gi eksempel på korleis Norge har vore og er eit viktig land i forskinga på dette feltet

Matematikk Vg1T

Tal og algebra

  • vurdere, velje og bruke matematiske metodar og verktøy til å løyse problem frå ulike fag og samfunnsområde og reflektere over, vurdere og presentere løysingane på ein formålstenleg måte

Funksjonar

  • lage, tolke og gjere greie for funksjonar som beskriv praktiske problemstillingar, analysere empiriske funksjonar og finne uttrykk for tilnærma lineære samanhengar, med og utan bruk av digitale verktøy
  • vurdere, velje og bruke matematiske metodar og verktøy til å løyse problem frå ulike fag og samfunnsområde og reflektere over, vurdere og presentere løysingane på ein formålstenleg måte

Matematikk Vg1P

Tal og algebra

  • tolke, bearbeide, vurdere og diskutere det matematiske innhaldet i skriftlege, munnlege og grafiske framstillingar

 

Lærerveiledning

Lærarrettleiing

Dette undervisningsopplegget er delt inn i to delar. Den eine tek for seg kraftige solstormar og korleis det kan påvirke ulike delar av samfunnet. Her skal elevane sjå ein kort film om emnet og lese ein tekst om det frå forskning.no, og trekkje ut relevant informasjon og dele det med dei andre i klassen. Den andre delen av opplegget handlar om eit konkret eksempel der solvind og solstorm påvirkar jobben til boreingeniørar kvar dag. Olje- og gassindustrien borar etter kompass, og boreingeniørar må vurdere om endringar i jordas magnetfelt grunna solvind/-stormar gjer at kompasset må korrigerast når dei borer. I denne delen skal elevane vera boreingeniørar og innhente, tolke og vurdere sanntidsdata om jordas magnetfelt frå ei nettside.

Tips til gjennomføring

Viss det har gått ei stund sidan elevane har hatt om nordlys, kan det vera lurt med ein rask repetisjon av korleis nordlys oppstår. Her kan til dømes «tenk – par – del» vera eit fint verktøy. Spør elevane «Kva hugsar de om korleis nordlys oppstår?», og lat dei tenke litt på eiga hand først, før dei diskuterer med ein medelev. Ta så ein runde i plenum der gruppene fortel kva dei prata om. Avslutt med ei oppsummering av hovudtrekka om nordlys.

Start økta om solstormar med å vise den lille oppstartsfilmen før dei går laus på leseoppdraget. I leseoppdraget skal elevane lesa kvar sine avsnitt av teksten «Kan bli strømbrudd i månedsvis» frå forskning.no, svare på spørsmål til sine avsnitt, og dele det med klassen etterpå. Her kan ein også la dei svare skriftleg eller på andre måtar.

Lat to og to elevar få kvart sitt eller kvar sine avsnitt å lese av teksten «Kan bli strømbrudd i månedsvis» frå forskning.no., slik at heile teksten til saman blir lest. Du kan dele ut teksten på papir eller la dei bruke lenka på elevsidene og lese på skjerm. Det kan vera lurt å dele ut organiseringa og spørsmåla til leseoppdraget eller ha dei på storskjerm medan elevane les. Det er viktig å få fram svar på alle spørsmåla for kvart avsnitt i plenum. I «fagleg bakgrunnsstoff» i venstremenyen finn du aspekt du som lærar kan trekkje inn i tillegg til det elevane kjem med.

Når elevane skal vera boreingeniørar treng dei pc eller nettbrett. Dei kan godt arbeide to og to. Bruk gjerne elevsidene i venstremenyen, slik at dei har eksempel som forklarer korleis dei skal bruke nettsida frå Tromsø Geofysiske Observatorium og lese av sanntidsdata. Det kan vera nyttig å gå igjennom dette i plenum. Denne delen er også aktuell for kompetansemål i matematikk.

Relaterte læringsressurser

Filtrer etter: