Hosted by OSOS , contributed by 8fotis on 30 May 2019
The specific project adresses the challenge of the study of a physical phenomenon with great societal impact and proposes pedagogical practices based on inquiry‐based methods that are more effective in science education. The objective of this combination is on one hand to increase children’s and student’s interest in science, on how science is made and how it affects everyday life, and on the other to stimulate teacher motivation on up‐taking innovative teaching methods, subjects and practices to enrich and renew the science curriculum.
The key is to provide increased opportunities for cooperation and collaboration between schools across European countries (mainly countries of the European South that experiencing seismic activity) and encourage relationships between stakeholders of both formal and informal education by establishing a network of schools that will study real data, do real analysis of real seismic activity in real time and will present their results to their communities.
The specific project engages students in employing real‐problem solving skills, handling and studying situations, and participating in meaningful and motivating science inquiry activities. The RRI component of the project lies in the fact that students deal with real seismic data that they have acquired themselves while they have to communicate their findings to the local communities. In countries like Greece, Italy and Bulgaria the phenomenon is rather common. Surveys in the field demonstrate that the general public is not well informed on the necessary measures that have to be applied to minimize the impact of the natural phenomenon. A complicated geophysical phenomenon like the earthquake is possible to be studied in the classroom with the use of a simple instrument and results can be obtained with the combination of data from the collaborating schools. The aim of the activity is to create a network of OSOS schools (Hubs and connected schools) that will be active in citizen seismology. More information is provided here: http://sse‐project.eu/.
RRI Principles
One of the key aspects of OSOS is the inclusion of RRI - Responsible Research and Innovation principles in innovative pedagogical practices. RRI principles are addressed in the "Schools Study Earthquakes" accelerator:
|
Governance |
Students have the support and feedback of a wide range of stakeholders, with whom they share the responsibility of the activity, its evolution and the conclusions drawn in relation to the study of earthquakes. Students for example are in continuous contact with some stakeholders, such as experts, with whom they meet with the objective of sharing the responsibility of designing their actions but also their findings. |
|
Public engagement |
Different stakeholders participate throughout the project in order to enrich the results obtained in their development. In addition, students are in contact with other OSOS Schools Participants, creating a network to exchange content around seismology. Students contact families and members of the societies (to know and understand their stance towards the different issues of earthquakes) but also experts (to understand the more scientific details of these natural phenomena). |
|
Gender equality |
Girls and boys equally participate and share their ideas. Students work on the issues related to earthquakes that correspond to both men and women, providing an equal vision of the problems. |
|
Science Education |
The "Schools Study Earthquakes" accelerator engages students in employing real‐problem solving skills, handling and studying situations, and participating in meaningful and motivating science inquiry activities |
|
Ethics |
Students understand how to manage real data and are able to know the importance of working and experimenting with this type of information, reflecting on the need to provide full mechanisms for scientific research. While working with real earthquake data, students value the integrity of these data and the importance of being responsible for its use, as well as for the conclusions and results extracted. |
|
Open Access |
Society is not aware of the reality of earthquakes in their environment, so this Accelerator plays a very important role in disseminating intermediate results and conclusions to the public. Students are able to elaborate these materials and share them openly, and completely free of charge, to all those sectors that may be interested (such as neighbors and families). |
Tundke
Πώς ανιχνεύεται ο σεισμός;
Ο σεισμός ανιχνεύεται κυρίως από τη δόνηση του εδάφους , δηλαδή τα σεισμικά κύματα. Επίσης ο σειμός συνοδεύεται από ένα υπόκωφο ήχο και από εκπομπή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.
Υπάρχουν πολλά είδη σεισμικών κυμάτων και όλα διαδίδονται με διαφορετικούς τρόπους. Οι δύο κύριοι τύποι σεισμικών κυμάτων είναι τα κύματα χώρου και τα επιφαμειακά κύματα. Τα κύματα χώρου διαδίδονται προς όλες τις κατευθύνσεις στο εσωτερικό της Γης.Τα επιφανειακά κύματα διαδίδονται μόνο κατά μήκος των επιφαμειακών στρωμάτων της Γης. Τα κύματα χώρου έχουν υψηλότερη συχνότητα από τα επιφανειακά και φτάνουν πρώτα σε ένα σεισμολογικό σταθμό.
Εκτός από τα παραπάνω υπάρχουν και τα κύματα Love και Reyleigh.
Tα κύματα χώρου χωρίζονται σε διαμήκη ( P-waves) τα οποία φτάνουν πρώτα σε ένα σεισμολογικό σταθμό και σε εγκάρσια (S-waves) τα οποία φτάνουν δεύτερα.
Τα κύματα Love είναι επιφανειακά εγκάρσια κύματα που είναι πολωμένα οριζόντια, διαδίδονται δηλαδή παραμορφώνοντας ελαστικά το φλοιό σε οριζόντιο επίπεδο, κάθετα στην κατεύθυνση που οδεύουν. Ο τρόπος που κυματίζουν την επιφάνεια είναι αυτός που δίνει τη χαρακτηριστική αίσθηση του σεισμού στον άνθρωπο με την κίνηση του εδάφους πέρα-δώθε. Το πλάτος της ταλάντωσης των κυμάτων αυτών μεγιστοποιείται επίσης κοντά στην επιφάνεια. Ταξιδεύουν πιο αργά από τα P- και S-κύματα αλλά λίγο πιο γρήγορα από τα Reyleigh. Ως επιφανειακά κύματα είναι εξίσου καταστροφικά και η έντασή τους τοπικά εξαρτάται από τους ίδιους παράγοντες με τα Reyleigh εκτός του παράγοντα συμβολής των P- και S-κυμάτων. Αν ο σεισμός είναι μεγάλος, τα κύματα αυτά μπορούν επίσης να διανύσουν ολόκληρη την επιφάνεια της Γης αρκετές φορές ώσπου να απορροφηθούν εντελώς.
Τα κύματα Reyleigh είναι το αποτέλεσμα της συμβολής των P- και κατακόρυφα πολωμένων S-κυμάτων που συνεχίζουν και διαδίδονται επιφανειακά. Είναι κύματα πίεσης και ελαστικής παραμόρφωσης ταυτόχρονα που οι μονάδες ταλάντωσης εκτελούν ελλειπτικές κινήσεις με μεγαλύτερους άξονες κοντά στην επιφάνεια, όπου υπάρχει παραμόρφωση και καθ' ύψος και παρατηρούμε το μέγιστο των ταλαντώσεων. Αν ο σεισμός είναι μεγάλος, τα κύματα αυτά μπορεί να διανύσουν ολόκληρη την επιφάνεια της Γης αρκετές φορές ώσπου να απορροφηθούν εντελώς. Ταξιδεύουν με ταχύτητα 3 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο, που είναι χαμηλότερη από αυτή της διάδοσης και των P- και των S-κυμάτων. Για το λόγο αυτό, είναι δυνατό να γνωρίζουμε, μερικά δευτερόλεπτα πριν, την άφιξή τους και να εφαρμόζουμε συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης, τα οποία όμως συχνά δίνουν λάθος συναγερμό.
Στάδια προετοιμασίας του σεισμού:
Ένα ρήγμα (μπλε γραμμές) βρίσκεται μέσα σε περιβάλλον με ετερογενές υλικό που υφίσταται την επίδραση των τεκτονικών τάσεων (βέλη).
Στάδιο 1: Γίνονται προσεισμοί στο εύθραυστο υλικό που περιβάλλει το ρήγμα, κατά τη θραύση του οποίου εκπέμπεται VHF Η/Μ ακτινοβολία.
Αρχικά οι θραύσεις συμβαίνουν τυχαία μέσα σε ακτίνα Rcr από το ρήγμα, έπειτα συσχετίζονται χωροχρονικά μεταξύ τους σε ολοένα και μεγαλύτερες αποστάσεις εντός του κύκλου,
και από ένα κρίσιμο σημείο και έπειτα συγκεντρώνονται κατά μήκος του ρήγματος.
Ο σεισμός είναι αναπόφευκτος αν και μόνο αν (στάδιο 2) σπάσουν τα σκληρά asperities
(εκπέμπεται VLF - πράσινη περιοχή), οπότε και (στάδιο 3) ακολουθεί Η/Μ ησυχία κατά την οποία αναπτύσσεται λιπαντικό στρώμα
που θα επιτρέψει την απότομη διολίσθηση
των πλευρών του ρήγματος, δηλαδή τον σεισμό.
Ηλεκτρικά Προσεισμικά Σήματα
Από λίγες ώρες ως και μερικούς μήνες πριν το σεισμό αναδύονται ηλεκτρικά σήματα που συνδέονται με τη γένεσή του. Οι συχνότητες των ηλεκτρικών αυτών διαταραχών είναι πολύ χαμηλές, κάτω των 10 Hz και αναφέρονται ως ULF* στη σχετική βιβλιογραφία. Οι ULF* μετρήσεις αφορούν μετρήσεις ηλεκτρικών μεταβολών, καθώς όμως κάθε μεταβολή ηλεκτρικού πεδίου προκαλεί μεταβολή του αντίστοιχου μαγνητικού πεδίου, μετράται ενίοτε και η μαγνητική συνιστώσα που οφείλεται στην ηλεκτρική μεταβολή.Επικρατούν τέσσερις διαφορετικοί μηχανισμοί που ερμηνεύουν την εμφάνιση των ULF* ηλεκτρικών προσεισμικών διαταραχών:
- Το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο: Ένα υλικό που κρυσταλλώνεται με ασύμμετρη κρυσταλλική δομή έχει την ιδιότητα του πιεζοηλεκτρισμού. Η προσπάθεια για παραμόρφωση ενός τέτοιου κρυστάλλου έχει αποτέλεσμα, λόγω της ασυμμετρίας του, να προεξέχουν φορτία από το κρυσταλλικό πλέγμα στα άκρα του τα οποία και ελευθερώνονται. Έτσι στα άκρα του εμφανίζεται ηλεκτρική διαφορά δυναμικού.
- Η στρέψη διπόλων στους κρυστάλλους: Μέσα στο κρυσταλλικό πλέγμα των υλικών, γύρω από τα σημεία συνήθως που υπάρχουν προσμείξεις ξένων υλικών, εμφανίζονται πλεγματικές ατέλειες, σημεία δηλαδή παραμόρφωσης του κρυσταλλικού πλέγματος. Στα σημεία αυτά η παραμόρφωση δημιουργεί ηλεκτρικά δίπολα που υπό συνθήκες πίεσης στον κρύσταλο στρέφονται με τάση να εναρμονιστεί κρυσταλλική συμμετρία, όπως να κλείσουν πλεγματικά κενά. Πέραν μιας κρίσιμης τιμής της πίεσης τα δίπολα στρέφονται ομαδικά με τάση κοινού προσανατολισμού και αναδύεται ηλεκτρικό σήμα όσο διαρκεί η στρέψη τους.
- Η μετανάσταυση οπών υπεροξειδίου (ΟΟ) σε ορυκτά: Σε πυριγενή και υψηλού βαθμού μεταμορφωμένων πετρωμάτων ορυκτά εμφανίζεται ως θεμελιώδης πλεγματική ατέλεια ένα παραπάνω οξυγόνο. Η ατέλεια αυτή του ζεύγους των οξυγόνων είναι μία λανθάνουσα θετική οπή παγιδευμένη αφ' εαυτού στο πέτρωμα. Όταν το πέτρωμα πιέζεται οι δεσμοί ΟΟ σπάνε, εμφανίζονται οι οπές ως φορείς θετικού φορτίου και υπό την πίεση κινούνται με ταχύτητα περίπου 200 μέτρων ανά δευτερόλεπτο, διατρέχουν εύκολα το νωπό έδαφος και διανύουν αποστάσεις χιλιομέτρων.
- Το ηλεκτροκινητικό φαινόμενο: Η κατά τόπους αύξηση της πίεσης σε πετρώματα με πορώδη υλικά που περιέχουν νερό προκαλεί την ωσμωτική κίνηση του νερού μέσα στο πορώδες υλικό και αναπτύσσει διαφορά ηλεκτρικών δυναμικών κατά μήκος της ωσμωτικής ροής. Αποτέλεσμα στα πετρώματα που γειτνιάζουν είναι ηλεκτρικά ρεύματα που όταν συμβαίνουν μαζικά μπορούν και ανιχνεύονται σε μεγάλες αποστάσεις
Η μέθοδος της Ομάδας ΒΑΝ
Το όνομα ΒΑΝ είναι ακρωνύμιο που σχηματίζεται από τα αρχικά των ονομάτων των τριών Ελλήνων επιστημόνων Παναγιώτης Βαρώτσος, Καίσαρ Αλεξόπουλος και Κωνσταντίνος Νομικός. Η πρόβλεψη των σεισμών σύμφωνα με την μέθοδο ΒΑΝ βασίζεται στη ανίχνευση των σεισμικών ηλεκτρικών σημάτων, (SES, Seismic Electric Signals). Κατά την τελευταία δεκαετία η ομάδα ΒΑΝ προσπαθεί να βελτιώσει την χρονική ακρίβεια των προβλέψεων, ορίζοντας την παράμετρο του "φυσικού χρόνου" (natural time), δηλαδή τον χρονικό δείκτη εξέλιξης του φαινομένου από την εκπομπή σεισμικών ηλεκτρικών σημάτων μέχρι την εκδήλωση του σεισμικού φαινομένου.
Ηλεκτρομαγνητικά Προσεισμικά Σήματα
Ένας σεισμός είναι μια μεγάλης κλίμακας θραύση ετερογενούς υλικού. Κατά την προετοιμασία του, στα τελικά στάδια πριν την κατάρρευση και με πρόδρομο χρόνο από μερικές ώρες μέχρι και μερικές ημέρες, εκπέμπεται ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία πρώτα σε VHF και έπειτα σε VLF , ακολουθεί Η/Μ ησυχία και έπειτα ακολουθεί ο σεισμός. Για την κατανόηση της διαδικασίας γένεσης ενός σεισμού επιχειρείται η άντληση πληροφορίας από τα σήματα αυτά.
Η ολική θραύση / σεισμός είναι το αποτέλεσμα της διάνοιξης μικρορωγμών και της περαιτέρω αλληλεπίδρασής τους. Κάθε μικρορωγμή που επεκτείνεται συνιστά ένα πομπό Η/Μ ακτινοβολίας. Τα πρόδρομα Η/Μ σήματα, που έχουν γεννήτορα τις ρωγμές που ανοίγουν, ανιχνεύονται από την εργαστηριακή ως τη γεωλογική κλίμακα. Στο πεδίο ανιχνεύονται από μερικές ημέρες μέχρι μερικές ώρες πριν από την έλευση του σεισμού. Η ανάδυση της Η/Μ εκπομπής των VHF προηγείται συστηματικά εκείνης των VLF και στην εργαστηριακή και στη γεωλογική κλίμακα. Τα όσα ακολουθούν αποδεικνύονται και συμβάλλουν στην καλύτερη κατανόηση γένεσης του σεισμού και συνεπώς στη βελτίωση της πρόγνωσής του. Προς την κατεύθυνση αυτή έχει προταθεί το ακόλουθο πρότυπο:
Κατά μήκος των ρηγμάτων αναπτύσσεται μια σπονδυλική στήλη από μεγάλους και σκληρούς σχηματισμούς (asperities) που εμποδίζει τη σχετική ολίσθηση των δύο πλευρών του ρήγματος, δηλαδή την εκδήλωση του σεισμού. Η ραχοκοκαλιά αυτή περιβάλλεται από ετερογενές υλικό, από ένα σύμπλεγμα δηλαδή περιοχών διαφορετικού ορίου θραύσεως.
Σύμφωνα με το πρότυπο αυτό:
- Η VHF Η/Μ ακτινοβολία εκπέμπεται κατά τη θραύση του ετερογενούς υλικού που περιβάλλει τη σπονδυλική στήλη των asperities. Η πρόταση αυτή στηρίζεται στα ακόλουθα:
- Αποδεικνύεται ότι η VHF Η/Μ διαταραχή εδράζεται σε μηχανισμό θραύσεως που χαρακτηρίζεται από αρνητική ανάδραση.Αυτό σημαίνει ότι η VHF Η/Μ εκπομπή αυξάνεται για κάποιο χρονικό διάστημα, ελαττώνεται στο διάστημα που ακολουθεί, αυξάνεται πάλι στο επόμενο κ.ο.κ. Το φαινόμενο εξελίσσεται ως φαινόμενο ισορροπίας, το σύστημα δηλαδή διώχνεται μακριά από ακραίες καταστάσεις.
- Η συμπεριφορά της VHF Η/Μ ακτινοβολίας είναι δυνατό να περιγραφεί ως κρίσιμο φαινόμενο και συγκεκριμένα με όρους θερμικής αλλαγής φάσεως δευτέρου είδους. Η μελέτη της VHF Η/Μ διαταραχής με όρους κρίσιμων φαινομένων επιτρέπει την αναγνώριση του χρόνου που οι θραύσεις του ετερογενούς υλικού περιορίζονται χωρικά κατά μήκος της σπονδυλικής στήλης των asperities. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω της αποκρυπτογράφησης του φαινομένου του σπασίματος της συμμετρίας.Από τότε αρχίζει η "πολιορκία των asperities".
Επισημαίνεται, ότι σύμφωνα με τα παραπάνω η ανίχνευση μιας πράγματι προσεισμικής VHF Η/Μ διαταραχής δεν σημαίνει ότι ο σεισμός είναι αναπόφευκτος, απλά σηματοδοτεί την έναρξη της "πολιορκίας των asperities".
- Η ανάδυση της VLF Η/Μ ακτινοβολίας σηματοδοτεί την έναρξη της θραύσης των asperities. Η πρόταση αυτή στηρίζεται στα ακόλουθα:
- Η VLF Η/M ακτινοβολία εδράζεται σε μηχανισμό υψηλής οργάνωσης που επιπλέον χαρακτηρίζεται από θετική ανάδραση.Αυτό σημαίνει ότι όταν σε μια περίοδο σημειωθεί αύξηση της VLF Η/Μ ακτινοβολίας το πιο πιθανό είναι στο επόμενο άμεσο χρονικό διάστημα η εκπομπή να συνεχίσει αυξανόμενη. Τα προηγούμενα σημαίνουν ότι η θραύση εξελίσσεται ως φαινόμενο εκτός ισορροπίας. Η εικόνα αυτή είναι συμβατή με τη γένεση καταστροφικού φαινομένου, τη θραύση των asperities.
- Τα φαινόμενα της ρηγμάτωσης και της θραύσης έχουν την ιδιότητα της αυτο-ομοιότητας των fractal-δομών. Η θραύση των asperities ενός μεμονωμένου ρήγματος είναι μια αυτο-όμοια σμίκρυνση της περιφερειακής σεισμικότητας και μία αυτο-όμοια μεγέθυνση της εργαστηριακής σεισμικότητας. Η θεμελιακή αυτή ιδιότητα έχει αποδειχθεί ότι υπάρχει στην VLF ΗΜ ακτινοβολία, ως εξής:
- Η θραύση ενός asperity οδηγεί στην εκπομπή ενός VLF «Η/Μ σεισμού».
- Η "τραχύτητα" του γραφήματος της VLF Η/Μ εκπομπής είναι συμβατή με την οικουμενική τραχύτητα των επιφανειών θραύσεως, συνεπώς και του ρήγματος.
- Έχει προταθεί ότι το ανάγλυφο των επιφανειών του ρήγματος ακολουθεί το ίδιο πρότυπο με το γράφημα της VLF Η/Μ προ-σεισμικής ακτινοβολίας.
- Τα ρήγματα αναπτύσσονται ως fractal δομές. Η VLF Η/Μ εκπομπή έχει τα χαρακτηριστικά εκπομπής που προέρχεται από κεραία που έχει fractal δομή.
Τα παραπάνω ευρήματα, που είναι "κρυμμένα" στην VLF Η/Μ ακτινοβολία, είναι "δακτυλικά αποτυπώματα" της θραύσης των asperities. Οι VLF Η/Μ ακτινοβολίες σταματούν λίγες ώρες πριν από την εκδήλωση του σεισμού. Η ερμηνεία που δίνεται είναι ότι η έναρξη της Η/Μ σιγής σηματοδοτεί την ολοκλήρωση της θραύσης των μεγάλων και σκληρών asperities που εμποδίζουν τη σχετική ολίσθηση των δύο πλευρών του ρήγματος.Ο σεισμός είναι αναπόφευκτος. Μικρά κλείθρα μικρής αντοχής έχουν απομείνει εμποδίζοντας προσωρινά την ολίσθηση. Η θραύση τους είναι βέβαιη με την περαιτέρω μικρή αύξηση των τάσεων. Η εκπεμπόμενη Η/Μ ακτινοβολία από τη θραύση των μικρών αυτών εμποδίων είναι μικρής έντασης και έτσι είναι μη ανιχνεύσιμη. Λίγο πριν από την ολική θραύση μηδενίζεται η αντίσταση που προβάλλουν τα υλικά στην περαιτέρω παραμόρφωσή τους. Το γεγονός αυτό είναι συμβατό με την εμφάνιση Η/Μ σιγής που συνιστά την τελευταία προειδοποίηση ότι η εκδήλωση του σεισμού επέρχεται σε λίγες ώρες.
Μελετώντας τα πολύπλοκα συστήματα, διαπρεπείς επιστήμονες από το χώρο της Ιατρικής και της Γεωφυσικής είχαν διατυπώσει την άποψη ότι οι ίδιοι νόμοι διέπουν την προετοιμασία μιας επιληπτικής κρίσης και τη γένεση ενός σεισμού. Κοινά χαρακτηριστικά οργάνωσης διέπουν την VLF Η/Μ ακτινοβολία και την ηλεκτρική καταγραφή μιας επιληπτικής κρίσης. Η VLF Η/Μ ακτινοβολία σχετίζεται για ένα ακόμη λόγο με το καταστροφικό γεγονός της θραύσης των asperities. Εν συνεχεία έχουν βρεθεί κοινά όχι μόνο ποιοτικά αλλά και ποσοτικά χαρακτηριστικά μεταξύ των επιληπτικών κρίσεων, σεισμών, προσεισμικών VLF Η/Μ διαταραχών, μαγνητικών καταιγίδων, ηλιακών εκλάμψεων, χρηματιστηριακών κραχ, μαζικής συμπεριφοράς στο διαδίκτυο κ.λ.π.
Kujutage ette
Στα πλαίσια του προγράμματος μελετήσαμε και την άποψη των ανθρώπων στη διάρκεια των αιώνων για το σεισμό. Διαβάσαμε για τους μύθους ανά τον κόσμο και στο τέλος μπήκαμε στον πειρασμό να φτιάξουμε και εμείς τους μύθους μας.
Κατά την διάρεια του προγράμματος οι μαθητές σκέφητκαν τρόπους με τους οποίους μπορούν να κατασκευάσουν μία διάταξη με την οποία θα είναι εφικτή η παραγωγή ενός σεισμικου κύματος καθώς και η καταγραφή του,
Μέσα από συζήτηση και ανασύροντας γνώση από το μάθημα της Φυσικής, ειδικά οι μαθητές/τριες της Γ Γυμνασίου, και παίρνοντας ιδέες από το SEISMOBOX πάνω στο οποίο επιμορφώθηκαν οι εκπαιδευτικοί του προγράμματος στο CRL 2018, προσπάθησαν να καναατονήσουν τη λειτουργία του.
Παρατήρησαν τον με τον οποίο κατασκευάστηκε η συγκεκριμένη διάταξη και πρότεινοαν υλικά με τα ποία μπορούν να κατασκευάσουν μία πλατφόρμα πάνω στην οποία θα τοποθετουνται μοντέλα κατοικιών και πολυορόφων κτιρίων, στην υπαρχουσα διάταξη η πλατφόρμα κατασκευάστηκα πάνω στο προυπο της σεισμικής τάπεζας στην οποια συμμετείχαν στο πρόγραμμα προσομοίωσης σεισμού στο Μουσείο Φυσικής Ιστορίας στο Σίγρι της Λέσβου, που έγινε στη φετινή μας εκδρομή μας στη Λέσβο και στο Μουσείο Φυσικής Ιστορίας στο Ηράκλειο της Κρήτης την περσινή σχολική χρονιά.
Μέσα απο την μελέτη της Φυσικής προσπαθήσαμε να δημιουργήσουμε μία διάταξη με την οποια να έλκεται ένα αντικείμενο πάνω σε ένα επίπεδο σκληρό καί τραχύ ώστε να αναγκάζεται να εφαρμόζεται μεγαλύτερη δύναμη για να κυλίσει το υποτιθέμενο κτίριο. Με τον ίδιο τρόπο κατασκευάσαμε και μία στεγανή λεκάνη μέσα στην οποία τοποθετήθηκε άμμος και πάνω σε αυτή ένα κτίριο με απώτερο σκοπό να δείξουμε ποια έιναι η επίδραση των δονησεων και των διαφορέτικών ειδιών σεισμικών κυμάτων στη στατικότητα και την ευστάθια του κτιρίου.
In this stage, students imagine ways through which they can better understand the physical phenomenon of earthguakes. A first approach would be the instruments that measures their magnitude.
Η ενέργεια που εκλύεται από τη θραύση των πετρωμάτων , σε όποιο βάθος και αν γίνει αυτό, μεταφέρεται παντού και στις τρείς διαστάσεις. Τα κύματα με τα οποια μεταφέρεται η σεισμική ενέργεια είναι αυτά που λέγονται σεισμικά. Είναι τουλάχιστον τριών τύπων, παράγονται ταυτόχρονα και αρχίζουν να διαδίδονται προς κάθε κατεύθυνση. Τά τύπου P πού είναι και τά ταχύτερα και ταξιδεύουν στο εσωτερικό της Γής, τά τύπου S, πού κι αυτά ταξιδεύουν στο εσωτερικό της Γής και τέλος τά επιφανειακά κύματα, τύπου L, πού κινούνται στην επιφάνεια μάλλον παρά στο εσωτερικό της Γής. Τά τελευταία αυτά είναι βραδύτερα από τά προηγούμενα, είναι αυτά όμως πού επιφέρουν την καταστροφή. Ίσως μερικά ζώα αντιλαμβάνονται τά πρώτα κύματα και «προαισθάνονται» τον επερχόμενο «σεισμό», την έλευση δηλαδή των επιφανειακών κυμάτων πού συνοδεύονται από την φοβερή καταστρεπτική δύναμη.
Για την μελέτη των σεισμών χρησιμοποιούνται ακόμα δύο στοιχεία, το μέγεθος και η ένταση. Το μέγεθος (Μ) αντιπροσωπεύει το σύνολο της ενέργειας πού εκλύεται από την εστία κατά τη διάρκεια της σεισμικής δόνησης. Αυτό προσδιορίζεται από μετρήσεις του πλάτους, της περιόδου και της διάρκειας των σεισμικών κυμάτων και μετρείται με διάφορες κλίμακες η γνωστότερη των οποίων είναι η κλίμακα Richter.
Build your own seismograph and develop a network of school seismographs
In this activity, students learn how a seismograph measures the shaking of the earth during an earthquake.
A typical seismograph has a pen attached to a heavy weight. The weight is free to swing back and forth, or to bounce up and down on a spring. The pen touches a rotating cylinder of paper, so that the pen draws a line as the cylinder rotates.
If the ground does not move, the pen draws a smooth straight line. But when the ground moves, the cylinder moves along with it. The heavy weight, on the other hand, has a lot of inertia and stays still. The result is that the pen draws a zigzag line on the shaking cylinder.
The stronger the shaking, the sharper the zigzags. This zigzag picture made on the paper roll is called a seismogram.
Building a seismograph (This is an example for a school-made seismograph from Science in School magazine, http://www.scienceinschool.org/2012/issue23/earthquakes)
I also wanted to encourage the students to think about the technology that is used to detect and measure earthquakes and to understand what each component does, rather than viewing a seismograph as a ‘black box’. To this end, we build our own seismograph, with which we can detect local earthquakes – up to 100-200 km away, depending on their magnitude.
At the heart of any seismograph are the geophones. They convert the ground vibrations into electrical signals using a coil that moves relative to a magnet, producing an electrical voltage at the end of the coil (Faraday’s law; figure 4). To build our seismograph, we used everyday technology as the geophone: a loudspeaker. Normally, loudspeakers operate by converting an electrical signal into the relative movement of a coil and a magnet, which causes the cone to move in and out, thus generating vibrations: sound waves (figure 5). By making them operate the other way round – turning vibrations into electrical signals – they can be made to function as geophones.
Figure 4: How a geophone works. When the ground vibrates, the mass with the coil attached to it moves relative to the magnet. The potential difference produced in the connectors depends on the way the ground vibrates.
Click on image to enlarge.
Image courtesy of Panteleimon Bazanos
Figure 5: How a loudspeaker works. As the function of loudspeakers is based on the relative movement of coil and magnet, we can use them to detect ground vibrations. These vibrations move the coil relative to the magnet, producing a potential difference between the coil’s connectors. This electrical signal is recorded by the computer via the sound card, in the same way as input from a microphone would bew5
Image courtesy of Iain Fergusson; image source: Wikimedia Commons
To make our geophone, we used a ‘woofer’ – a speaker for low-pitched sounds – because woofers are designed to work well for low frequencies, and seismic waves are of course low-frequency vibrations. To minimise interference from sound vibrations, we removed the cone of the loudspeaker.
Figure 6: Our homemade geophone
Image courtesy of Panteleimon Bazanos
To complete our geophone (figure 6), we also used a weight, a spring and the lid of a spray can. The weight serves to increase the inertia, as the loudspeaker coil itself is very light. Placing a weight directly onto the coil would damage it, so we used the spring to hold the weight over the coil, allowing it to oscillate. The lid protected the coil. We then plugged our woofer geophone into the sound-card port of a computer, and recorded the signals using sound-editing software, creating a working seismograph.
Detailed instructions for building our seismograph can be downloaded from the Science in School websitew6.
Check related activities from a national contest in Greece: http://seismografos.ea.gr/ergasies21017
Οι σεισμοί ανιχνεύονται και καταγράφονται με ειδικά όργανα, όπως είναι τα σεισμοσκόπια, οι σεισμογράφοι, και τα σεισμόμετρα. Την καταγραφή την ονομάζουμε σεισμογράφημα. Στον ελληνικό χώρο, όπως άλλωστε και διεθνώς, υπάρχουν μόνιμα εγκατεστημένοι σεισμογράφοι σε σεισμολογικούς σταθμούς για την καταγραφή των σεισμικών δονήσεων. Για την ιστορία αναφέρουμε ότι το πρώτο σεισμόμετρο εγκαταστάθηκε στην Αθήνα το 1911.
Οι επιπτώσεις ενός σεισμού στην καθημερινή ζωή ποικίλουν από απλή αναστάτωση των ανθρώπων έως κατεδάφιση πόλεων με εκατοντάδες χιλιάδες νεκρών στις ακραίες βεβαίως περιπτώσεις. Πάντως είναι συνήθη τά προβλήματα πού προκύπτουν στα οδικά, σιδηροδρομικά, τηλεπικοινωνιακά, ηλεκτρικά και δίκτυα ύδρευσης. Αλλά συνήθεις είναι και οι καταρρεύσεις κτιρίων και λοιπών κατασκευών ή εκδήλωση πυρκαγιών από διάφορα βραχυκυκλώματα πού οδηγούν σε επέκταση των καταστροφών. Επίσης, δεν είναι σπάνια η εμφάνιση πλημμύρας εξαιτίας βλαβών στα δίκτυα ύδρευσης, καταστροφής φραγμάτων ή αλλαγής της ροής ποταμών. Αλλά καί οι κίνδυνοι πού ακολουθούν από τήν μόλυνση τών ποσίμων υδάτων, τίς πυρκαϊές πού προκαλούνται από τήν θραύση δεξαμενών καί αγωγών μεταφοράς φυσικού αερίου, δέν είναι ευκαταφρόνητοι. Οι απώλειες σε ζωές και περιουσιακά στοιχεία επιτείνονται από τόν πανικό που κυριαρχεί, αλλά καί τήν διάλυση ζωτικών κοινωνικών δομών καί υπηρεσιών, όπως αστυνομία, πυροσβεστική, νοσοκομεία καί άλλοι δημόσιοι φορείς.
Η πρόβλεψη των σεισμών δυστυχώς μέχρι σήμερα δεν έχει επιτευχθεί και υπάρχει μόνο στατιστική επεξεργασία των καταγραμμένων σεισμών. Με βάση την επεξεργασία αυτή αποδίδεται βαθμός επικινδυνότητας στις διάφορες περιοχές καί αναλόγως γίνονται οι κατασκευές οικοδομημάτων, γεφυρών, φραγμάτων κ.λ.π..-
Loo
Ξεκινήσαμε πέρνονας ιδέες και τρόπους υλοποιησης από το διαδίκυο όπου οι Καθηγητές απο τη Γαλλία , την Ιταλία και το ΕΚΠΑ μας το παρουσιάσαν στο CRL 2018 στη Ναύπακτο.
Όλη η κατασκευή μας έγινε με οικοδομικό υλικό DOW το οποίο είναι αρκετά ελαφρύ και ευκολοδιαμορφούμενο με αποτέλεσμα να μπορουμε να το κόψουμε στις επιθυμητές διαστάσεις.
Κατασκευάσαμε μια διάταξη η οποία περιλαμβάνει μία σεισμική τράπεζα (στο εξής θα την ονομάζουμε Σ.Τ. ),
ένα σύστημα πιεζοηλεκτρικών επαφών για τη λήψη των δονήσεων
Για την καταγραφή των σεισμικών !! δονήσεων χρησιμοποιήσαμε το λογισμικό Audacity έχοντας συνδέσει τα δύο πιεζοηλεκτρικά στοιχεία στην είσοδο του υπολογιστή, μέσω της κάρτας ήχου.
Κατασκευάσαμε και ένα πρότυπο σεισμόμετρο με το οποίο κατορθώσαμε να καταγράψουμε με αρκετή ακρίβεια δονήσεις στο έδαφος οι οποίες μεταφέρονται μέσω μίας διάταξης από το νερό σε ένα πηνίο και στη συνέχεια η διαφορές δυναμικού μέσα απο την κάρτα ήχου του υπολογιστή μεταφέρονται στην οθόνη μέσα απο το Πρόγραμμα Audacity.
Επίσης κατασκευάσαμε και ένα σύστημα λήψης κα εκπομπής ηχητικών κυμάτων ώστε να μεταφέρεται ο ήχος και να δονείται η Σ.Τ. Αυτό έγινε εφικτό με την κατασκευή ενός συστήματος από δύο μεγάφωνα τα οποία συνδέθηκαν με ένα ενισχυτή και στη συνέχεια ο ήχος μεταφέρονταν στην Σ.Τ. και όλο το σύστημα δονείται.
Στήσαμε όλη την κατασκευή με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορούμε να εκτελούμε διάφορα πειράματα και να γίνεται πιο κατανοητός ο τρόπος που ο σεισμός δημιουργεί αυτού του είδους τις δονήσεις και αυτές περνούν στη συνέχεια στις κατασκευές.
Αυτά είναι τα διάφορα τμήματα από τα οποια αποτελείται η Σ.Τ. και με τη βοήθειά των οποίων θα παρατηρούμε τις επιδράσεις των κινήσεων.
Jaga
ΤΟ 8ο ΓΥΜΝΑΣΙΟ - Λ.Τ. ΧΑΛΑΝΔΡΙΟΥ ΚΑΝΕΙ ΤΗ ΔΙΑΦΟΡΑ.
Προσπαθήσαμε να αναδείξουμε την πολύ ενδιαφέρουσα κατασκευή , SEISMOBOX, που είδαμε στο CRL 2018 και με την ευκαιρία της κατασκευής της στο σχολείο μας να κάνουμε ευκολότερη την κατανόηση του σεισμικού φαινομένου.
Παρουσιάσαμε την κατασκευή στο 5o Γυμνάσιο Χαλκίδος σε συνεργασία με τη συνάδελφο κα Θεοδώρα Κόρου και στο Γυμνάσιο Εμπορείου Σαντορίνης σε συνεργασία με τη συνάδελφο Καρολίνα Ρικάκη.
Ήταν πραγματικά μια καταπληκτική εμπειρία την οποία οι μαθητές/τριες που συμμετείχαν την ευχαριστήθηκαν πολύ και έμαθαν από αυτή.
ΚΑΛΟ ΚΑΛΟΚΑΙΡΙ