關鍵概念
洋流
流體
密度
鹽度
運動
熱量
簡介
在海浪之下，世界各大洋中存在著可以移動大量較暖或較冷的海水，從一個大陸的海岸到另一個大陸的洋流。這些洋流對大陸性氣候，特別是那些與海洋接壤的地區的氣候，有著深遠的影響。例如，墨西哥灣流（一股從墨西哥灣流入北大西洋的暖流）很可能使西北歐比其他地區更溫暖。您是否想過是什麼原因導致了這些重要的洋流？在這個科學活動中，您將模擬海洋中這些溫暖和寒冷水流的“河流”的行為，以瞭解溫度如何影響洋流的方向和速度。
背景
洋流深刻地影響著天氣和氣候、海上運輸以及營養物質的迴圈。深海洋流是由水密度的差異驅動的，而水密度又受到溫度（冷水比熱水密度大）和鹽度（鹹水比淡水密度大）的控制。
海洋水域的不同密度如何形成全球洋流？要了解深海洋流，最好先看看地球的兩極地區。流入這些地區的水會變冷，從而增加其密度。當水結冰時，淡水會從海洋中去除（它變成了冰），使海水變得更鹹。由於溫度較低和額外的鹽分，冷水的密度現在更大，因此會沉到海底。然後，地表水會流入以取代下沉的水，從而產生洋流。
當密度較大的水在北大西洋形成、下沉、向南移動、在南極洲周圍迴圈，然後向北移動到印度洋、太平洋和大西洋盆地時，就會啟動一個全球“傳送帶”。這個傳送帶移動大量的水——這是一個巨大的迴圈模式，輸送的水量大約是亞馬遜河的100倍！
儘管洋流的運動取決於溫度和鹽度，但在本次活動中，您將看到僅溫度如何就能在液體中產生洋流。
材料
耐熱玻璃烤盤，大約兩夸脫大小
幹百里香或其他幹葉香料
茶匙量勺
量杯
約三杯植物油
用於攪拌的勺子或打蛋器
兩個堅固的陶瓷咖啡杯，高度相同
小蠟燭（這應該比咖啡杯短得多。）
打火機或火柴（請成人協助處理點燃的蠟燭和打火機或火柴。）
可以處理油汙的表面，例如廚房檯面——或用於保護表面的毛巾
準備工作
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在可以處理植物油的表面上，將耐熱玻璃烤盤裝滿大約一半的植物油。（根據您使用的烤盤的確切大小，這可能比三杯油多一點或少一點）。
在烤盤中的植物油中混合兩茶匙幹百里香（或其他幹葉香料）。徹底攪拌以分散百里香薄片。當您攪拌完薄片後，它們在油中會做什麼？
將烤盤放在兩個陶瓷杯的頂部。
將蠟燭放在烤盤下方，正中間（在兩個杯子之間）。在點燃蠟燭之前，請確保杯子能穩定地支撐烤盤，並且點燃的蠟燭不會離烤盤底部太近。
步驟
請一位成人幫忙點燃蠟燭，然後將其放回烤盤下方，兩個杯子之間。
觀察烤盤中的植物油至少一分鐘。百里香薄片會隨著液體流動，顯示任何流體流動的方向和速度。您看到的流體流動模式是什麼？（如果您還沒有看到任何運動，請繼續觀察幾分鐘，直到您看到為止。）
從頂部觀察烤盤中的植物油和百里香薄片。從頂部觀察時，百里香薄片如何移動？它們在哪裡移動最快，在哪裡移動最慢？流體流動模式是對稱的嗎？
從側面觀察烤盤中的植物油和百里香薄片。您在哪裡看到向上流動？您在哪裡看到向下流動？流體流動模式是對稱的嗎？
總的來說，看起來流體是如何在蠟燭周圍流動，然後在離蠟燭更遠的地方流動的？您認為您的觀察結果與海洋中全球洋流傳送帶發生的情況有何關係？
額外： 在本次科學活動中，您應該看到百里香薄片在某些區域比其他區域移動得更快。您可以使用尺子和秒錶來量化薄片的速度，並記錄一個特定薄片從一個點移動到另一個點所需的時間。有些薄片的速度到底比其他薄片快多少？它們與火焰的距離如何影響它們的速度？
額外： 如果有足夠的空間，請嘗試在烤盤下方的區域（第一個蠟燭旁邊）新增一個或多個蠟燭。新增更多蠟燭如何改變盤子中的流體流動？
額外： 小心不要破壞烤盤的平衡，在您的模型中新增一個由罐子或其他物體制成的“島”。新增島嶼如何改變流體流動？
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觀察和結果
您是否看到乾燥的百里香葉在火焰上方時快速向上移動，然後水平向兩側移動並緩慢地落回下方？
由於較熱的流體密度小於較冷的流體，因此在本次活動中，恰好在火焰上方加熱的流體應比遠離火焰的流體密度小。因此，恰好在火焰上方的密度較小的流體應向上移動。當它到達表面時，它應向外水平移動（在所有方向上，對稱地）。當它流離火焰較遠並冷卻時，現在密度較大的流體減速並沉回下方。同時，當恰好在火焰上方的流體向上移動時，盤子底部的附近流體會向內移動，朝向火焰以取代上升的流體——從而產生洋流。這是您應該透過觀察干燥百里香葉的運動而在本次活動中觀察到的模式。
這種由密度較小的物質上升和密度較大的物質下沉而在流體中產生的運動稱為對流，是對海洋洋流全球“傳送帶”的基礎。儘管世界各地都有大量的水以這種方式移動，但全球傳送帶的移動速度很慢，最多每秒十釐米，因此來自北大西洋的水大約需要 1000 年才能進入北太平洋！但是，傳送帶迴圈變化的影響會更快地感受到。
清理
如果您弄髒了油汙，請嘗試用溫水和肥皂清理乾淨。在本次活動中製作的植物油和幹百里香葉的混合物可以堆肥或丟棄在垃圾桶中（但不應倒入下水道）。
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本次活動由 科學夥伴合作推出