XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ШТОРМГЛАСС – «ВОЛШЕБНЫЙ» ПРЕДСКАЗАТЕЛЬ ПОГОДЫ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Череватый Е.В. 1

---

1МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ - СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №10 С УГЛУБЛЕННЫМ ИЗУЧЕНИЕМ ОТДЕЛЬНЫХ ПРЕДМЕТОВ, Г. ЖУКОВСКИЙ

Колбасина О.Н. 1

---

1МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ - СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №10 С УГЛУБЛЕННЫМ ИЗУЧЕНИЕМ ОТДЕЛЬНЫХ ПРЕДМЕТОВ, Г. ЖУКОВСКИЙ

Работа в формате PDF

844.3 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Вы когда-нибудь задавались вопросом, как раньше без точных приборов прогнозировали погоду? И прогнозировали ли ее вообще или полагались на народные приметы или удачу, отправляясь, например, в дальнюю дорогу?

Ведь даже сейчас – в век технического прогресса и верховенства науки – мы частенько ругаем метеорологов, когда берем с собой зонт, а дождя в этот день нет.

Я озадачился этим вопросом, и поиски ответа на него привели меня к такому удивительному изобретению! Штормгласс – «волшебный» предсказатель погоды.

Гипотеза – в домашних условиях можно создать прибор «штормгласс», который будет достаточно точно предсказывать погоду.

Как же создать свой собственный барометр? Смогу ли я это сделать самостоятельно? Как следить за изменениями и фиксировать их? Предсказывает ли штормгласс погоду или нет? На эти и некоторые другие вопросы, я постарался ответить в своем исследовании.

Предмет исследования – штормгласс.

Цель исследования – изучить возможность предсказания погоды при помощи штормгласса.

Задачи исследования:

Выяснить, возможно ли сделать штормгласс в домашних условиях;

Изучить влияние фактической погоды на изменения, происходящие с раствором в штормглассе;

Выяснить, действительно ли штормгласс предсказывает погоду;

Найти причины, по которым раствор в штормглассе меняет свою структуру и вид.

Методы исследования:

Изучить и проанализировать литературу по данной теме.

Смоделировать (создать) штормгласс в колбе, описать его.

Наблюдать за изменениями, происходящими в штормглассе.

Проанализировать, обобщить и сделать выводы.

1. Понятие штормгласса

Первым делом хочется остановиться на том, что такое штормгласс.

Штормгласс (нидерл. storm − «буря» и glass − «стекло») − химический метеорологический прибор, состоящий из стеклянной колбы или ампулы, заполненных спиртовым раствором, в котором в определённых пропорциях растворены камфора, нашатырь и калийная селитра.

Как же и кому пришла в голову такая идея? Почему? Как объяснить влияние погоды на состав и изменения жидкости в колбе?

До сих пор эти вопросы не дают покоя многим исследователям.

История создания штормгласса.

Примерно во второй половине 1820-х годов британский морской офицер Роберт Фицрой стал широко применять и описал метеорологический прибор, который стал впоследствии известен как штормгласс. Но достоверно не известно, кто изобрел штормгласс. Вероятнее всего он появился еще в 17м веке, как результат опытов алхимиков.

Роберт Фицрой, аристократ, морской офицер, выпускник Королевского военно-морского училища в Портсмуте в октябре 1828 года был назначен капитаном знаменитого судна «Бигль» — исследовательского корабля, который принял участие в четырёх экспедициях, в том числе с самим Чарльзом Дарвином (Рисунок 1).

Штормгласс в то время представлял собой герметично запаянную стеклянную колбу, внутри которой находилось смесь различных химических компонентов: дистиллированная вода, спирт, нитрата калия, хлорида аммония и камфора. Эта смесь в определенной пропорции по наблюдениям Фицроя оказалась чувствительна к изменениям температуры, влажности, давления. Свои наблюдения за содержимом сосуда Фицрой описал в одной из последующих своих работ. А впоследствии он стал главой Департамента метеорологии и в 1862 году опубликовал знаменитейшую «Книгу о погоде». Она была полна гениальных идей, но далеко не все они были достаточно аргументированы, что вызвало критику со стороны многих учёных.

Вот и описанный им прибор «штормласс» – до сих пор подвергается и критике, и одобрению, но до сих пор достоверно не известно, предсказывает ли он погоду.

Какие бывают современные метеорологические устройства?

Штормгласс уже давно стал нам не нужен, поскольку погоду в современном мире научились предсказывать более точными устройствами, и этот необычный прибор окончательно стал историческим артефактом. Независимо от того, на что именно реагирует состав смеси в штормглассе, выглядит это со стороны очень эффектно и многих привлекает и заставляет наблюдать за этим.

Так какие существуют современные метеоприборы (Таблица 1)?

Таблица 1.

В современном мире есть приборы сложные, а есть простые и механические, но действие всех этих приборов давно понятно и поддается логическому объяснению. Но о штормглассе такого сказать нельзя. Этот прибор до сих пор остается загадкой.

В первую очередь все эксперименты по созданию штормгаласса в домашних условиях сводятся к наблюдению и поиску закономерностей – есть ли они на самом деле, зависит ли состояние жидкости в сосуде от погоды. Это очень сложный и кропотливый процесс, которым я и занялся.

2. Практическая часть.

Цель нашего исследования изучить возможность предсказания погоды при помощи штормгласса. Доказать или опровергнуть жизнеспособность и пользу данного устройства для человека.

Для начала мне необходимо было понять, что нужно для создания штормгласса в домашних условиях, составить список и собрать все необходимое. (Рисунок 2)

2.1. Алгоритм создания штормгласса к домашних условиях.

Мы нашли различные рецепты создания штормгласса в домашних условиях, но отличались они только пропорциями и объемами используемых веществ, но сами вещества для изготовления прибора не отличались. Я выбрал наиболее распространенный рецепт, который многие, кто пытался делать штормгласс до меня, описывают как самый удачный:

10 г камфары (C10H16O)

2,5 г калиевой селитры (нитрата калия, KNO3)

2,5 г нашатыря (хлорида аммония, NH4Cl)

33 мл воды (H2O)

40 мл этилового спирта (C2H5OH)

стеклянный сосуд, в который с запасом можно уместить все эти составляющие.

Все эти составляющие можно без особого труда найти в аптеке или в хозяйственном магазине. Стоимость изготовления штормгласса в домашних условиях составила около 300 рублей, но многие компоненты еще остались, так как продаются в больших объемах.

Сразу хочу сказать, что для чистоты эксперимента, чтобы удостовериться, что наш сосуд работает, и все я сделал правильно, мы приобрели штормгласс в магазине (1000 руб.).

Мой штормгласс получился, и на вид жидкость в разное время менялась в нем точно так же, как и в штормглассе из магазина.

Заполнив сосуд жидкостью, возникла необходимость подождать – раствор от совершенно прозрачного с несущественным осадком (Рисунок 3,) превратился в рабочий с кристаллами лишь через несколько часов. Есть упоминания в литературе, что может понадобиться и несколько суток.

Теперь необходимо было наблюдать за изменениями раствора, фиксировать фактическую погоду. Это самая сложная часть моего эксперимента, так как совершенно непонятно, нужно ли ориентироваться на фактическую погоду или прибор показывает погоду, которая будет через несколько дней. Никакого точного описания прибора, за сколько он показывает изменения я не нашел – где-то упоминались несколько дней, а где-то несколько часов.

2.2. Наблюдения за штормглассом.

Сначала я остановлюсь на общепринятом описании жидкости в штормглассе для определения погоды:

Таблица 2

Первые несколько дней сложно было вообще понять, что прибор работает, так как сформировавшиеся кристаллы не изменялись, несмотря на то, что были и дни со снегом, и солнечные, и облачные дни, но температура в эти дни держалась все время в районе -1С/ -5С. Все это время жидкость была иглистая, что по таблице соответствует заморозкам.

Но вскоре действительно начались сильные заморозки и средняя температура днем целую неделю держалась в районе -12/-20С и жидкость изменилась – она стала больше похожа на снег, количество кристаллов было минимальным, а жидкость абсолютно прозрачной (Рисунок 5). Такого описания я не нашел.

Затем снова потеплело до -1/-2С, а жидкость снова расцвела красивыми иглистыми кристаллами (Рисунок 6). Но в описании к штормглассу сказано, что такая жидкость соответствует заморозкам, а у нас несколько дней наоборот было потепление.

На графике я изобразил, что при похолодании кристаллы уменьшались, а при потеплении - увеличивались (График 1).

График 1.

Следует отметить, что несмотря на сильные снегопады, изменений жидкости в эти дни или за день до этого я не отмечал вовсе. Жидкость в колбе за период моих наблюдений без фиксации результатов (около месяца) и с фиксацией фактической погоды в данный период времени (еще около месяца) имела всего два состояния – всегда прозрачная с красивыми кристаллами иглистыми или пушистая в виде снега.

Заключение

Вывод: наблюдая за штормглассом я смог увидеть, что внутри него жидкость меняется и данные изменения цикличны, но четкую зависимость от фактической погоды или от погоды в ближайшие сутки я не заметил. Довольно любопытно наблюдать, как одна жидкость меняется до неузнаваемости, но еще любопытнее понять, почему же это все-таки происходит!

Возможно, секрет кроется в том, что данный прибор использовался в 17-18 веке широко именно на море во время морских путешествий для предсказания штормов и не использовался на суше. Не зря, видимо, данный прибор так и не вошел в наш обиход и перестал использоваться в качестве прибора для наблюдения за погодой.

Моя гипотеза о том, что в домашних условиях можно создать прибор «штормгласс», который будет достаточно точно предсказывать погоду не подтвердилась.

Но я заметил цикличность в изменении раствора в колбе, пусть даже без привязки к фактической температуре воздуха за окном. Поэтому в дальнейшем я планирую глубже изучать этот вопрос и продолжить наблюдения за штормглассом. Ведь наверняка на такие изменения раствора влияют другие факторы окружающей среды, например природный магнитизм, лунные циклы, атмосферное давление.

И независимо от того, что моя гипотеза не подтвердилась, закончить свою работу мне хотелось бы словами Альберта Эйнштейна, которые очень подходят к моему исследованию и выводам: «Наука не является и никогда не будет являться законченной книгой. Каждый важный успех приносит новые вопросы. Всякое развитие обнаруживает со временем все новые и более глубокие трудности.».

Список литературы

1    М. И. Шкурко «Занимательные опыты по химии» - - Минск : Нар. асвета, 1968 

2    Википедия – свободная энциклопедия

3    Журнал «Химия и жизнь», 1982 г., номер 1. 

Интернет – источники:

1 https://сезоны-года.рф

2 https://naukatehnika.com/ 

Приложения

Рисунок 1.

Роберт Фицрой

Рисунок 2.

Рисунок 3.

Рисунок 4.

Рисунок 5.