Observer solvinkel og UV-stråling

Veiledning

Valg for denne aktiviteten:

 Hovedside  Les veiledning  Legg inn data  Vis resultater

 Læreplanmål

Formål

• Observere hvordan UV-strålingen varierer i løpet av en dag på grunn av endringer i solhøyden.
• Observere hvordan UV-strålingen varierer i løpet av året, også på grunn av endringer i solhøyden.

Oppgaven passer godt å gjennomføre på en dag rundt vårjevndøgn (slutten av mars) eller høstjevndøgn (slutten av september), og en dag nærmere sommerferien, i tillegg til noen observasjoner i tida mellom. Observasjonene kan gjerne fortsette etter sommerferien om ønskelig. For å gjennomføre oppgaven uten noen form for måleinstrument, er det nødvendig å utføre oppgaven på dager med sol (slik at det blir skygge).

Aktuelle samarbeidspartnere

Statens strålevern, NILU, Meterologisk Institutt, skoler med værstasjoner (Dalen vgs.), Kreftforeningen, Planteforsk.

Utstyr

• Enkel «UV-viser», pappskive, binders, saks, lim, tape og penn.
• Kompass.
• Frivillig: termometer, UV-måler.

Prinsippet for «UV-viseren" er at den måler solhøyden. Solhøyden er den viktigste faktoren som bestemmer hvor sterk UV-strålingen blir. Andre faktorer som bestemmer hvor sterk UV-strålingen blir, er gitt normal-verdier når «UV-viseren» ble laget (f.eks. skyfri himmel, ingen refleksjon fra snø eller annet fra omgivelsene og normalt tykt ozonlag).

Klipp ut «UV-viseren». Hvis det ikke finnes fargeskriver på skolen, bruk den uten farger og fargelegg selv. Lim den på en pappskive. Bøy til bindersen i henhold til veiledningen, stikk den gjennom midten av «UV-viseren» og fest bindersen med tape på undersiden. Lag til minst to «UV-visere».

Last ned pdf-fil med viseren
			Tilsvarende viser tilpasset Syden
i svart-hvitt	i farger		i svart-hvitt	i farger

Hvis det er interesse for å benytte målinger fra en værstasjon, kontakt Dalen vgs. for informasjon om nærmeste skole (Karl Torstein Hetland, karlth@online.no).

UV-målere i form av UV-klokker er tilgjengelig fra følgende steder:

• La Crosse UV-100: skala i UV-indeks fra 0 til 25, med 0.1 oppløsning: $ 34.95
  • http://www.comforthouse.com/comfort/skincancer.html
  • http://www.gormangiftgallery.com/uvwatch.html
• JDC, $ 55 (ser bra ut!): http://www.jdc.ch/en/uv_watch.html

Bakgrunn

Hva er UV-stråling?

Dersom naturlig sollys sendes gjennom et prisme, ser man at lyset splittes i forskjellige farger. Man får et spektrum av farger, med rødt i den ene enden og fiolett i den andre. Men sollyset inneholder ikke bare den strålingen øyet ser. Solspekteret stopper ikke ved rødt og fiolett, men har usynlige «farger» som fortsetter i begge ender av fargeskalaen. Sollyset er elektromagnetisk stråling, og de forskjellige fargene på lyset skyldes forskjellig bølgelengde på strålingen. Ved bølgelengder lengre enn rødt lys har man først den infrarøde strålingen (varmestråling), deretter enda mer langbølget stråling som mikro- og radiobølger. I den andre enden av spekteret, med bølgelengder kortere enn den fiolette, har man den ultrafiolette strålingen, forkortet UV-stråling (Fra engelsk: ultra violet). Denne strålingen er mer energirik enn synlig lys. Røntgen- og gammastråling har enda kortere bølgelengde enn UV-stråling og enda høyere energi. Generelt er det slik at jo kortere bølgelengde strålingen har, desto mer energirik er den. Figuren under viser en grov inndeling av det elektromagnetiske spektrum.

UV-strålingen deles gjerne opp i UVA (bølgelengdeområde 320-400 nm), UVB (280-320 nm) og UVC (ca. 100-280 nm). Synlig lys ligger i bølgelengdeområdet 400-780 nm. Ved jordoverflaten finner man ikke UVC-stråling fordi stråling med bølgelengder kortere enn ca. 290 nm blir absorbert av ozon og andre gasser i jordens atmosfære. Ozonlaget hindrer også en vesentlig del av UVB-strålingen (70-90%) i å nå jordoverflaten.

Hva bestemmer hvor sterk UV-stråling er?

UV-strålingen påvirkes av ulike faktorer: solhøyden, skyer, ozonlagets tykkelse, refleksjon fra omgivelser, forurensning og hvor høyt du er over havet.

Solhøyde: Jo høyere sola står på himmelen, desto sterkere er UV-strålingen. UV-strålingen varierer altså med tidspunktet på dagen og med tiden på året. Strålingen er sterkest når sola står høyest på himmelen, dvs. midt på dagen i sommermånedene (omtrent kl. 13-13.30). Jo nærmere ekvator, desto sterkere er UV-strålingen.

Skyer: UV-strålingen er normalt sterkest ved skyfri himmel. Et tynt skydekke demper UV-strålingen ubetydelig. Et tykt skydekke kan dempe UV-strålingen med opptil 90 %. Men selv med skyer kan nivået av UV-stråling være høyt. Spredte skyer kan ha samme effekt som refleksjonen fra forskjellige overflater og dermed øke den totale UV-strålingen.

Ozonlagets tykkelse: Vi finner større eller mindre mengder av ozon i alle høyder i atmosfæren. Mest ozon finner vi i den delen av atmosfæren som vi kaller for stratosfæren. Den strekker seg fra ca. 10 km og opp til ca. 40 km over bakken. Ca. 90 % av alt ozon i atmosfæren finner vi fordelt mellom 10 og 30 km over bakken. Dette kalles ozonlaget. Ozonlagets tykkelse angis i Dobson-enheter forkortet DU. Hvis ozonlaget har en tykkelse på 300 DU ville dette lagets tykkelse være 3 mm tykt hvis alt ozonet ble samlet til et sjikt ved bakken.

Ozonlaget beskytter oss mot skadelig ultrafiolett stråling fra sola. Uten ozon i atmosfæren ville vi ha blitt fullstendig solbrent i løpet av få minutter. Ozon absorberer alt lys med bølgelengde kortere enn 290 nm (UVC) og en god del av lyset mellom 290 og 320 nm (UVB). Ozonlagets tykkelse varierer i løpet av året og til og med i løpet av en dag. En reduksjon i ozonlagets tykkelse på 1 % gir 1.0-1.2 % økning i UV-stråling. I høyere luftlag absorberer en tynnere atmosfære mindre UV-stråling. For hver 1000 meters stigning i høyde, øker derfor UV-strålingen med 10 % til 12 %.

Refleksjoner fra omgivelsene: UV-strålingen reflekteres eller spres også av forskjellige overflater. For eksempel kan nysnø reflektere så mye som 80 % av UV-strålingen, tørr strandsand rundt 15 % og sjøskum rundt 25 %.

Hva er UV-indeks?

Nivået av naturlig UV-stråling på jordas overflate angis ved den globale enheten kalt UV-indeks. Verdiene i indeksen går fra null og opp til omtrent 15 - jo høyere indeksverdi, desto større er sannsynligheten for skade på hud og øyne og desto kortere tid tar det før skaden inntreffer. UV-strålingen og dermed verdiene i indeksen varierer i løpet av dagen. Når man rapporterer UV-indeks, legges det mest vekt på den sterkeste UV-strålingen på en gitt dag. På en skyfri dag forekommer den sterkeste strålingen over en fire-timers periode midt på dagen. Tabellen under angir nivå av UV-strålingen, når de inntreffer og enkle solingsråd. I Sør-Norge sommerstid er UV-strålingens intensitet typisk oppe i en UV-indeks på 6-7 ved klarvær og sol. For Nord-Norge er UV-indeks 50 % lavere enn for Sør-Norge i perioden mai til juli. På sommeren er UV-indeks ved Middelhavet rundt 10-11.

Gjennomføring

Gjennomfør oppgaven i flere perioder: på en dag rundt vårjevndøgn (slutten av mars) eller høstjevndøgn, og en dag nærmere sommerferien, samt observasjoner midt på dagen noen ganger i tiden imellom. Del 1 gjenomføres i felt og deretter brukes skolens datamaskiner:

1. Observer UV-indeks ved hjelp av en «UV-viser» eller ved en UV-måler
2. Registrer og vurder resultatene

Bruk gjerne skjemaet som er laget for registrering av observasjonene, og lag en eller gjerne to «UV-visere». Benytt UV-måler (UV-klokke eller lignende) hvis skolen har tilgang på dette. Da kan observasjoner utføres uavhengig av solforhold. 

I denne oppgaven skal dere observere hvordan UV-strålingen varierer i løpet av en dag og i løpet av året som følge av at solhøyden varierer.

a. Studer variasjonen i UV-indeksen over en dag.

Gjør mange observasjoner i løpet av en dag:

NB! Vent til en dag med sol (slik at det blir skygge fra bindersen på «UV-viseren»). Velg en solrik dag rundt vårjevndøgn (21. mars) eller høstjevndøgn (23. september). Start observasjonene tidlig om morgenen og gjør observasjoner en til to ganger i timen til sola har passert maksimal solhøyde (13.00 -13.30). Dette tidspunktet kan dere finne ved å bruke tidspunkt for soloppgang og solnedgang (kanskje oppgitt i lokalavisa?).

b. Studer variasjoner i UV-indeksen med årstiden.

Gjør observasjoner en gang midt på dagen over en periodepå et par måneder:

UV-strålingen øker omtrent til det dobbelte fra vårjevndøgn til St. Hans. Tilsvarende vil UV-strålingen avta fra skolestart og utover høsten.

Start gjerne observasjoner rundt vårjevndøgn (21. mars) og gjør observasjonene midt på dagen, når sola står høyest på himmelen.

Gjenta observasjonene omtrent en gang i uka frem til sommerferien starter. Eventuelt kan man starte observasjonene like etter sommerferien og holde på til høstjevndøgn (23. september).

Observasjoner med UV-viseren

Legg «UV-viseren» flatt på et åpent sted, og med pilen på «UV-viseren» pekende mot nord (bruk kompass).

Tegn en tydelig prikk på «UV-viseren» der skyggen av bindersen slutter.

Skriv ned dato og klokkeslettet ved siden prikken av på «UV-viseren» eller noter det og den UV-indeksen dere leser av på “UV-viseren» på skjemaet.

Bruk gjerne ulike «UV-visere» for observasjoner i løpet av en dag og for en periode hvis dere tegner inn observasjonene direkte på viseren.

Skriv ned på skjemaet om det er skyfritt eller ikke og om det er snø på bakken rundt.

Skriv ned temperaturen i skyggen, hvis det finnes lett tilgjengelig termometer på skolen.

Registrering på nettsidene og vurdering

Ved å velge «Legg inn data» under aktiviteten kan dere registrere alle resultatene. Det er også plass til å legge inn vurderinger og kommentarer til resultatene. Resultatene vil dukke opp på resultatsiden og dere kan sammenligne med resultater fra andre skoler.

Videre arbeid

Oppgaven eller arbeidet med å vurdere resultatene kan utvides med følgende:

• «UV-viseren» gir UV-indeks bare for standard forhold og kan bare benyttes på solrike dager. Benytt egen UV-måler hvis skolen har tilgang på det, eller besøk en skole som har værstasjon og gjør avlesninger fra denne hvis det finnes i nærheten.

• Gå inn på UV-nett, et målenettverk for overvåking av naturlig ultrafiolett (UV) stråling i Norge, for å se reelle målinger og for å se naturlige variasjoner i UV-indeks. Bruk verdier fra en nærliggende målestasjon til å sammenligne med egne observasjoner (http://uvnett.nrpa.no/uv/index.htm).

• Benytt følgende simuleringsprogram til å finne forventet UV-indeks for ulike forhold: http://zardoz.nilu.no/~olaeng/fastrt/fastrt-enkel.html.
• kjør simuleringer og noter ned UV-indeks for samme tidspunkt som er brukt under observasjoner med «UV-viseren». Benytt reelle ozonverdier (www.luftkvalitet.info/uv eller http://www.fys.uio.no/plasma/ozone/) og passende overflatetype (sand, plen, betong, snø) og skyforhold.
• se hvordan UV-strålingen påvirkes av de ulike faktorene, forsøk å simulere med ulike ozonverdier, skyforhold, overflatetyper og høyde over havet.
• forsøk å simulere for henholdsvis hjemstedet deres og steder dere har vært på eller skal på ferie til, i Norge og i utlandet.

• Lag egne «UV-visere», med ulike ozonverdier. De kan enten lages på papir/papp eller i stor skala slik at den kan stå ute i skolegården så alle kan se på den hver dag. Oppskrift på hvor stor avstand det skal være til hver sirkel for ulike ozonverdier, samt eksempler på hvordan skyggen vil bevege seg over viseren i løpet av en dag, avhengig av tid på året og hvor langt nord man er, finnes i artikkelen «Prinsipp for enkel «UV-viser"» som du kan laste ned fra artikkeloversikten hos Statens strålevern.

• Mål solhøyden. Finn eller sett opp en stokk/pinne/flaggstang ute i skolegården og mål lengden på skyggen. Det enkleste er å bruke en pinne som er 1 meter lang (100 cm), men andre lengder kan brukes. Noter i tilfellet lengden på målepinnen. Det er laget plass på registereringsskjemaet til å notere disse størrelsene. 

• Lag deres egen UV-måler. For informasjon, se: http://www.boselec.com/products/documents/sgluxEryF8-04.pdf

Punkter til diskusjon i rapporten:

Som grunnlag for vurderinger eller oppfølging kan følgende spørsmål være aktuelle. Bruk aktivt oppgitt bakgrunnsstoff og lenker.

Stemmer nedtegnelsene på «UV-viseren» med UV-indeks for nærmeste UV-målested, værstasjon eller ved annen måling av UV? Hva med i forhold til simulerte UV-indeksverdier? Hva kan gi forskjeller?

Hvordan er sammenhengen mellom eventuelt målt skyggelengde og UV-indeks?

Hvordan endrer UV-strålingen seg med endringer i ozonlagets tykkelse?

Er det værforhold og annet som påvirker målingene/observasjonene, slik som snø, skyet vær, mye luftforurensning etc.? Hva skjer når det kommer nysnø?

Er det lokale forhold som særlig påvirker UV-strålingen på skolen? (fjell/skog/åpent landskap, nær sjø/hav, tettbebyggelse/høye hus og bygninger)

Er det sammenheng mellom UV-indeks og den målte utetemperaturen?

Hvordan vil UV-strålingen være på andre steder dere er – i helgene, ferier etc. (Norge / utlandet, slalombakken/snødekte vidder/skogsterreng/ stranda)?

Skjema

Dette skjemaet kan du ta utskrift av og bruke når du jobber med aktiviteten.Når du er klar til å legge informasjonen inn i databasen, går du til registrer data.

Skjema Del a

Punkter merket med * er frivillige punkt.

Skjema del b

Punkter merket med * er frivillige punkt.

Vis bare skjema