149. Термоефективність міст. Частина 1
Матеріал
Урок №149. Термоефективність міст. Частина 1

Мета уроку:
- сформувати в учнів розуміння явища міських теплових островів як прикладу впливу діяльності людини на мікроклімат;
- ознайомити з методами виявлення та аналізу теплових островів за допомогою супутникових даних NASA;
- навчити пояснювати, які чинники спричиняють підвищення температури в містах.
Цілі сталого розвитку:

Які цілі сталого розвитку (в порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:
- 11. Сталий розвиток міст і громад
- 10. Скорочення нерівності
- 7. Доступна та чиста енергія.
- 8. Гідна праця та економічне зростання
Ключові слова: міський тепловий острів, температура, інфрачервоне випромінювання, охолодження, клімат, енергоефективність, глобальне потепління, теплові карти.
План уроку:
- Мотивація
- Теоретична частина
- Практична частина
- Попрактикуй самостійно
- Рефлексія
Очікувані результати для вчителя:
Очікувані результати для учнівства:
Дружня порада вчителю
Тривалість до 3 хв.
Ці зображення із супутника NASA/USGS Landsat . Яку інформацію завдяки ним ми можемо отримати?
Посилання на відео джерела:
Відео
Відео
Відео
Відео
Дружня порада вчителю
Тривалість до 5 хв.
Поради вчителю:
- Почніть із запитання: «Чи помічали ви, що в центрі міста завжди спекотніше, ніж за містом чи в парку? Чому так?». Це одразу активізує мислення, допоможе учням пригадати власні спостереження.
- Пояснюйте просто:
- Використайте метафору: місто — як “термос”, що накопичує тепло вдень і повільно віддає його вночі.
- Для прикладу покажіть фото міста отримане за допомогою тепловізора.
- Виділяйте головне: Під час пояснення акцентуйте:
- які поверхні нагріваються сильніше, а які слабше;
- що теплові острови можуть шкодити здоров’ю;
- як NASA відслідковує “гарячі точки” з орбіти.
- Покажіть міждисциплінарність: Зв’яжіть тему з:
- географією (розташування міст, кліматичні пояси),
- біологією (вплив спеки на організм),
- екологією (роль рослин і зелених зон)
Міський тепловий острів виникає, коли в місті набагато тепліше, ніж у прилеглих сільських районах. Різниця в температурі між міськими та менш розвиненими сільськими районами пов’язана з тим, наскільки добре поверхні в кожному середовищі поглинають і утримують тепло.
https://climatekids.nasa.gov
Міські теплові острови – один із найпростіших способів побачити, як вплив людини може змінити нашу планету. Тротуарів, паркувальних майданчиків і хмарочосів не існувало б, якби люди не будували їх. І хоча ці споруди є важливими для міського життя, теплові острови, які вони створюють, можуть бути небезпечними для людей.
Влітку у великих містах температура більша приблизно на 4°C, ніж в навколишніх районах. Це здається незначним, але ці вищі температури можуть призвести до зневоднення людей або теплового виснаження. Спекотна погода також вимагає більше енергії для роботи вентиляторів і кондиціонерів. Це може призвести до відключення електроенергії та серйозної небезпеки для здоров’я населення. Але є речі, які ми можемо зробити, щоб допомогти охолодити міста. А супутники NASA можуть допомогти з’ясувати, де в цих містах найспекотніше.
Супутники спостереження за Землею, такі як Landsat та Suomi-NPP, можуть пильно стежити за рослинністю та температурою поверхні Землі. Вчені можуть використовувати цю інформацію для відстеження гарячих точок у містах по всій планеті. Вчені NASA, завдяки своїм глобальним супутниковим знімкам, працюють над розумінням міських теплових островів та допомагають містобудівникам будувати енергоефективніші, прохолодніші та безпечніші міста.
Завдання 1.
Переглянь відео:
Відео
- Що ви бачите на відео? Чому на карті використовуються різні кольори (жовтий, блакитний, чорний)?
Можлива відповідь: Мапа змін температури поверхні Землі:
жовтий — тепло, блакитний — холодно, чорний — найхолодніші зони. - Як змінюється температура поверхні в міру наближення до екватора?
Як на полюси?
Можлива відповідь: Температура ближче до екватора — вища, на полюсах — значно нижча. - Виберіть три різні регіони (наприклад, пустельні райони, джунглі, засніжені області) — опишіть, як змінюється температура цих регіонів упродовж року.
Можлива відповідь: Пустелі — дуже гарячі вдень, холодні вночі; тропічні ліси — постійно теплі, коливання малі; полярні — завжди холодні, коротке потепління влітку. - Які фактори можуть пояснювати різні температури на поверхні між територіями з однаковою кількістю сонячного випромінювання?
Можлива відповідь: Тип поверхні, вологість, рослинність, сніг, альбедо. - Як ви думаєте, чи відображає відео міські теплові острови?
Можлива відповідь: Ні, відео показує глобальні температурні зміни, а міські теплові острови через малий масштаб не відображені.

Завдання 2.
- Що ти бачиш на цій картинці? Опиши кольори, форми та розташування елементів.
- Де на картинці найбільше темних ділянок? Де переважають світлі?
- Чому, на твою думку, темні ділянки скупчені в окремих місцях, а не рівномірно розподілені?
- Які фактори могли вплинути на формування темних «вузлів» і густих «ліній», що з’єднують їх?

- Які висновки можна зробити про розташування людей та діяльність людини за цією картинкою?
- Порівняй карту України з попередньою картою США. Проведіть аналогію: які українські міста та території можна було б позначити подібними кольорами?
Завдання 3.
Температура на Землі змінюється протягом доби залежно від багатьох факторів. Спостереження за тим, як змінюється температура поверхні й повітря вдень та вночі, дозволяє краще зрозуміти особливості навколишнього середовища та його вплив на людей. Багато міських і приміських територій мають підвищену температуру порівняно з навколишніми сільськими районами; саме ця різниця температур і утворює міський тепловий острів. Навіть менші міста та містечка створюють теплові острови, хоча ефект зазвичай зменшується зі зменшенням розміру міста.

- Опиши, що ти бачиш на картинці.
Можлива відповідь: На графіку — дві лінії: суцільна показує температуру поверхні (ґрунту), пунктирна — температуру повітря на висоті близько 2 м. Вісь X — години доби, вісь Y — температура. - У якій місцевості (сільська, приміська, промислова, центр міста) показники температури поверхні найвищі вдень? Чому?
Можлива відповідь: В урбанізованих зонах (центр міста, промислові райони) теплові піки поверхні значно вищі вдень, адже матеріали — бетон, асфальт — сильно нагріваються. - Чому нічна температура поверхні в урбанізованих зонах (наприклад, центр міста) часто залишається вищою, ніж у сільській місцевості?
Можлива відповідь: Вночі повітря над містом холоднішає повільніше через запас тепла у матеріалах — ефект теплового острова. - Які фізичні властивості матеріалів (бруківка, бетон, трава, вода) пояснюють ці зміни температури?
Можлива відповідь: Вночі повітря над містом холоднішає повільніше через запас тепла у матеріалах — ефект теплового острова. - Які поверхні міста нагріваються найсильніше і чим це може впливати на комфорт при збереженні тепла вночі?
Можлива відповідь: Найсильніше нагріваються дороги, поверхні будівель; вночі це знижує комфорт через збережене тепло. - Чи завжди підвищена температура в місті є шкідливою?
Можлива відповідь: Підвищена температура міста не завжди шкідлива — може зменшувати потребу в опаленні взимку. - Чи може явище міського теплового острова допомогти рослинам або тваринам у холодний сезон?
Можлива відповідь: Теплові острови можуть допомогти рослинам або тваринам у холодну пору, зберігаючи тепло у місті. - Чи можливо використати знання про теплові острови для планування міста так, щоб поєднати користь і зменшити шкоду?
Можлива відповідь: Знаючи про ці явища, можна планувати міста з зеленими зонами, водними елементами або світлими покриттями, щоб поєднувати комфорт із мінімальним тепловим стресом.
Завдання 4.
Міське середовище нагрівається та охолоджується по-різному залежно від матеріалів і щільності забудови. Природні території з деревами та відкритим ґрунтом краще віддають тепло та створюють прохолоду. Порівнюючи сільську місцевість, центр міста та вузькі «міські каньйони», можна побачити, де виникають умови для формування теплових островів.

- Порівняйте, як відбивається сонячне світло в сільській місцевості та в міській забудові.
Можлива відповідь: У сільській місцевості сонячне світло відбивається та розсіюється кронами дерев і рослинністю, тоді як у міській забудові більшість поверхонь (асфальт, бетон, дахове покриття) поглинає тепло, підвищуючи температуру. - Які елементи середовища допомагають зменшувати нагрівання в сільській місцевості?
Можлива відповідь: Дерева, рослинність, відкритий ґрунт і вода. - Поясніть, чому на картинці біля дерев зображені сині стрілки, а біля будівель — жовті та червоні.
Можлива відповідь: Сині стрілки показують випаровування й охолодження від рослинності, жовті — відбиття сонячного світла, червоні — випромінювання накопиченого тепла від нагрітих поверхонь. - Чому тепле повітря (червона зона) накопичується саме між будівлями?
Можлива відповідь: Через ефект «міського каньйону» — вузькі вулиці між високими будівлями утримують тепло, зменшуючи вентиляцію та охолодження.
Завдання 5.

- Яка пора року, на твою думку зображена на фото? Чому?
Можлива відповідь: Ймовірно, пізня осінь або рання весна — дерева без листя, але немає снігу, температура повітря помірна. - Яка різниця температур між освітленим сонцем бетоном і затіненим бетоном?Що ця різниця температур говорить тобі про те, як нагріваються поверхні?
Можлива відповідь: Різниця — 7 °C (бетон у тіні 8 °C, бетон на сонці 15). - Чому температура поверхні трави на сонці нижча, ніж температура асфальту?
Можлива відповідь: Трава випаровує вологу й частину енергії витрачає на охолодження, тоді як асфальт поглинає й утримує більше тепла. - Які висновки можна зробити про здатність різних матеріалів утримувати тепло?
Можлива відповідь: Темні щільні матеріали (асфальт, бетон) утримують тепло довше; рослинні покриття охолоджуються швидше. - Як ці спостереження пояснюють явище міського теплового острова?
Можлива відповідь: У місті багато поверхонь, які швидко нагріваються й повільно віддають тепло, що призводить до вищих температур у порівнянні з навколишніми природними зонами.
Дружня порада вчителю
Тривалість до 12 хв.
Завдання учні можуть виконувати як індивідуально, так і в групах.
Міста зазвичай тепліші, ніж навколишня сільська місцевість. Але яка частина міста є теплішою? На карті зображений Міннеаполіс. Яскраво-червоні та темно-червоні квадрати показують зони, де непроникні поверхні (тротуари, дороги, дахи) роблять температуру вищою, ніж навколишня місцевість.
- Яка загальна площа зображення супутника? (підказка: 1 квадрат = 9,6 км²)
Можлива відповідь: 58 квадратів у довжину × 38 квадратів у ширину = 2204 квадрати. 2204 квадрати × 9,6 км² = 21158 км² - Скільки квадратних кілометрів мають температуру на 2 °C вище, ніж навколишня місцевість?
Можлива відповідь: 1135 яскраво-червоних і темно-червоних квадратів × 9,6 км² = 10896 км² - Який відсоток цієї території є теплішим за своє оточення через непроникні поверхні? (підказка: кількість червоних квадратів ÷ загальна кількість квадратів × 100 %)
Можлива відповідь: 10896 км²÷21158 км²×100=51% - Якщо менше ніж 35 % міста покрито непроникними поверхнями, температура не змінюється різко. Що станеться, якщо перевищити цей показник?
Можлива відповідь:- Перевищення порогу → різкий ріст температури.
- Місто сильніше нагрівається, особливо влітку → посилення ефекту теплового острова.
- Як, на вашу думку, на температуру Міннеаполіса впливають тротуари, дороги та дахи?
Можлива відповідь: Вплив тротуарів, доріг і дахів на температуру:- Темні, непроникні поверхні добре поглинають сонячне тепло і повільно віддають його.
- Удень нагріваються сильніше — важко охолоджуються вночі.
- Внаслідок цього в місті довше зберігається тепло, що підвищує температуру повітря.
Рівень А: 1,2
Рівень В:1,2,3
Рівень С:1,2,3,4,5

Дружня порада вчителю
Тривалість до 3 хв.
Уяви, що ти — архітектор або міський дизайнер.
Твоє завдання — зробити місто прохолоднішим влітку.
Обери лише 2-3 ідеї, які ти впровадиш у місті, щоб зменшити ефект міського теплового острова.
- Що саме ти змінюєш?
- Як це допоможе охолодити місто?
- Де в твоєму місті це особливо потрібно?
Створи групу 4-5 учнів.
Підготуйте чотири однакові паперові “будиночки” (коробочки з дахом) з кольорового паперу.

Кольори будиночків: чорний, білий, синій, червоний.
Розмір: будиночки мають бути однакового розміру (орієнтовно 5-7 см заввишки).
Вони повинні мати дах, під який ми зможемо покласти шматочок льоду.
Скористайтеся: кольоровим картоном або щільним папером, або обгорни звичайну паперову коробочку в кольоровий папір.
Порада: можна зробити коробочки за схемою оригамі (знадобиться лише аркуш паперу) або склеїти з деталей. Головне — щоб коробочки були акуратні та не розвалювалися під час досліду.
Термін: принести коробочки на наступний урок.
На уроці ми проведемо дослід про вплив кольору на нагрівання дахів будівель.
Це допоможе зрозуміти, як можна зменшити нагрівання дахів і будівель змінивши їх колір.
Урок №149. Термоефективність міст. Частина 1
Мета уроку:
- сформувати в учнів розуміння явища міських теплових островів як прикладу впливу діяльності людини на мікроклімат;
- ознайомити з методами виявлення та аналізу теплових островів за допомогою супутникових даних NASA;
- навчити пояснювати, які чинники спричиняють підвищення температури в містах.
Цілі сталого розвитку:

Які цілі сталого розвитку (в порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:
- 11. Сталий розвиток міст і громад
- 10. Скорочення нерівності
- 7. Доступна та чиста енергія.
- 8. Гідна праця та економічне зростання
Ключові слова: міський тепловий острів, температура, інфрачервоне випромінювання, охолодження, клімат, енергоефективність, глобальне потепління, теплові карти.
План уроку:
- Мотивація
- Теоретична частина
- Практична частина
- Попрактикуй самостійно
- Рефлексія
Очікувані результати для учнівства:
Ці зображення із супутника NASA/USGS Landsat . Яку інформацію завдяки ним ми можемо отримати?
Посилання на відео джерела:
Відео
Відео
Відео
Відео
Міський тепловий острів виникає, коли в місті набагато тепліше, ніж у прилеглих сільських районах. Різниця в температурі між міськими та менш розвиненими сільськими районами пов’язана з тим, наскільки добре поверхні в кожному середовищі поглинають і утримують тепло.
https://climatekids.nasa.gov
Міські теплові острови – один із найпростіших способів побачити, як вплив людини може змінити нашу планету. Тротуарів, паркувальних майданчиків і хмарочосів не існувало б, якби люди не будували їх. І хоча ці споруди є важливими для міського життя, теплові острови, які вони створюють, можуть бути небезпечними для людей.
Влітку у великих містах температура більша приблизно на 4°C, ніж в навколишніх районах. Це здається незначним, але ці вищі температури можуть призвести до зневоднення людей або теплового виснаження. Спекотна погода також вимагає більше енергії для роботи вентиляторів і кондиціонерів. Це може призвести до відключення електроенергії та серйозної небезпеки для здоров’я населення. Але є речі, які ми можемо зробити, щоб допомогти охолодити міста. А супутники NASA можуть допомогти з’ясувати, де в цих містах найспекотніше.
Супутники спостереження за Землею, такі як Landsat та Suomi-NPP, можуть пильно стежити за рослинністю та температурою поверхні Землі. Вчені можуть використовувати цю інформацію для відстеження гарячих точок у містах по всій планеті. Вчені NASA, завдяки своїм глобальним супутниковим знімкам, працюють над розумінням міських теплових островів та допомагають містобудівникам будувати енергоефективніші, прохолодніші та безпечніші міста.
Завдання 1.
Переглянь відео:
Відео
- Що ви бачите на відео? Чому на карті використовуються різні кольори (жовтий, блакитний, чорний)?
- Як змінюється температура поверхні в міру наближення до екватора?
Як на полюси? - Виберіть три різні регіони (наприклад, пустельні райони, джунглі, засніжені області) — опишіть, як змінюється температура цих регіонів упродовж року.
- Які фактори можуть пояснювати різні температури на поверхні між територіями з однаковою кількістю сонячного випромінювання?
- Як ви думаєте, чи відображає відео міські теплові острови?

Завдання 2.
- Що ти бачиш на цій картинці? Опиши кольори, форми та розташування елементів.
- Де на картинці найбільше темних ділянок? Де переважають світлі?
- Чому, на твою думку, темні ділянки скупчені в окремих місцях, а не рівномірно розподілені?
- Які фактори могли вплинути на формування темних «вузлів» і густих «ліній», що з’єднують їх?

- Які висновки можна зробити про розташування людей та діяльність людини за цією картинкою?
- Порівняй карту України з попередньою картою США. Проведіть аналогію: які українські міста та території можна було б позначити подібними кольорами?
Завдання 3.
Температура на Землі змінюється протягом доби залежно від багатьох факторів. Спостереження за тим, як змінюється температура поверхні й повітря вдень та вночі, дозволяє краще зрозуміти особливості навколишнього середовища та його вплив на людей. Багато міських і приміських територій мають підвищену температуру порівняно з навколишніми сільськими районами; саме ця різниця температур і утворює міський тепловий острів. Навіть менші міста та містечка створюють теплові острови, хоча ефект зазвичай зменшується зі зменшенням розміру міста.

- Опиши, що ти бачиш на картинці.
- У якій місцевості (сільська, приміська, промислова, центр міста) показники температури поверхні найвищі вдень? Чому?
- Чому нічна температура поверхні в урбанізованих зонах (наприклад, центр міста) часто залишається вищою, ніж у сільській місцевості?
- Які фізичні властивості матеріалів (бруківка, бетон, трава, вода) пояснюють ці зміни температури?
- Які поверхні міста нагріваються найсильніше і чим це може впливати на комфорт при збереженні тепла вночі?
- Чи завжди підвищена температура в місті є шкідливою?
- Чи може явище міського теплового острова допомогти рослинам або тваринам у холодний сезон?
- Чи можливо використати знання про теплові острови для планування міста так, щоб поєднати користь і зменшити шкоду?
Завдання 4.
Міське середовище нагрівається та охолоджується по-різному залежно від матеріалів і щільності забудови. Природні території з деревами та відкритим ґрунтом краще віддають тепло та створюють прохолоду. Порівнюючи сільську місцевість, центр міста та вузькі «міські каньйони», можна побачити, де виникають умови для формування теплових островів.

- Порівняйте, як відбивається сонячне світло в сільській місцевості та в міській забудові.
- Які елементи середовища допомагають зменшувати нагрівання в сільській місцевості?
- Поясніть, чому на картинці біля дерев зображені сині стрілки, а біля будівель — жовті та червоні.
- Чому тепле повітря (червона зона) накопичується саме між будівлями?
Завдання 5.

- Яка пора року, на твою думку зображена на фото? Чому?
- Яка різниця температур між освітленим сонцем бетоном і затіненим бетоном?Що ця різниця температур говорить тобі про те, як нагріваються поверхні?
- Чому температура поверхні трави на сонці нижча, ніж температура асфальту?
- Які висновки можна зробити про здатність різних матеріалів утримувати тепло?
- Як ці спостереження пояснюють явище міського теплового острова?
Міста зазвичай тепліші, ніж навколишня сільська місцевість. Але яка частина міста є теплішою? На карті зображений Міннеаполіс. Яскраво-червоні та темно-червоні квадрати показують зони, де непроникні поверхні (тротуари, дороги, дахи) роблять температуру вищою, ніж навколишня місцевість.
- Яка загальна площа зображення супутника? (підказка: 1 квадрат = 9,6 км²)
- Скільки квадратних кілометрів мають температуру на 2 °C вище, ніж навколишня місцевість?
- Який відсоток цієї території є теплішим за своє оточення через непроникні поверхні? (підказка: кількість червоних квадратів ÷ загальна кількість квадратів × 100 %)
- Якщо менше ніж 35 % міста покрито непроникними поверхнями, температура не змінюється різко. Що станеться, якщо перевищити цей показник?
- Як, на вашу думку, на температуру Міннеаполіса впливають тротуари, дороги та дахи?
Рівень А: 1,2
Рівень В:1,2,3
Рівень С:1,2,3,4,5

Уяви, що ти — архітектор або міський дизайнер.
Твоє завдання — зробити місто прохолоднішим влітку.
Обери лише 2-3 ідеї, які ти впровадиш у місті, щоб зменшити ефект міського теплового острова.
- Що саме ти змінюєш?
- Як це допоможе охолодити місто?
- Де в твоєму місті це особливо потрібно?
Створи групу 4-5 учнів.
Підготуйте чотири однакові паперові “будиночки” (коробочки з дахом) з кольорового паперу.

Кольори будиночків: чорний, білий, синій, червоний.
Розмір: будиночки мають бути однакового розміру (орієнтовно 5-7 см заввишки).
Вони повинні мати дах, під який ми зможемо покласти шматочок льоду.
Скористайтеся: кольоровим картоном або щільним папером, або обгорни звичайну паперову коробочку в кольоровий папір.
Порада: можна зробити коробочки за схемою оригамі (знадобиться лише аркуш паперу) або склеїти з деталей. Головне — щоб коробочки були акуратні та не розвалювалися під час досліду.
Термін: принести коробочки на наступний урок.
На уроці ми проведемо дослід про вплив кольору на нагрівання дахів будівель.
Це допоможе зрозуміти, як можна зменшити нагрівання дахів і будівель змінивши їх колір.



Ділись та обговорюй важливе