Witaj, Gość
Główna » Artykuły » Moje artykuły

RUCH OBIEGOWY ZIEMI

Ruch obiegowy Ziemi

Ziemia obiega Słońce w odległości ok. 150 mln km, ale dystans ten waha się od ok. 147 mln km do ponad 152 mln km, ponieważ orbita naszej planety ma kształt elipsy. Lato na półkuli północnej wypada akurat wtedy, gdy Ziemia w swej wędrówce jest bardziej oddalona od Słońca, a zima, gdy znajduje się bliżej. Jeśli chcesz wiedzieć, jak to jest możliwe, zapoznaj się z lekcją o ruchu obiegowym Ziemi.

Kliknij, aby uruchomić podglądIlustracja ma kształt koła. Ilustracja przedstawia schemat ruchu obiegowego Ziemi wokół Słońca. W środku jest żółte Słońce. Dokoła Słońca na okręgu narysowanych jest dwanaście globów ziemskich. Przy każdym jest data, mówiąca kiedy Ziemia znajduje się w takim położeniu względem Słońca. Dokoła całego rysunku wyrysowany jest pas, na którym opisano poszczególne nazwy gwiazdozbiorów – znaków zodiaku na tle których w danym czasie znajduje się Słońce. Na kolejnym pasie okalającym rysunek są nazwy miesięcy. Na następnym pasie są nazwy pór roku.

Ruch Ziemi wykonywany przez nią po orbicie wokół Słońca w ciągu roku. Ruch obiegowy Ziemi sprawia, że Słońce pojawia się na tle coraz to innych gwiazdozbiorów

Już wiesz

  • jakie rozmiary i kształt ma Ziemia;

  • że Ziemia obraca się wokół własnej osi, która jest nachylona pod kątem ok. 66°33' w stosunku do płaszczyzny jej orbity;

  • jakie są konsekwencje ruchu obrotowego Ziemi.

Nauczysz się

  • wykazywać związek między nachyleniem osi ziemskiej a oświetleniem naszej planety;

  • interpretować zależność pomiędzy zróżnicowaniem oświetlenia poszczególnych części Ziemi a porami roku;

  • określać pory roku na podstawie obserwacji pozornej wędrówki Słońca po sferze niebieskiej;

  • określać szerokość geograficzną na podstawie obserwacji pozornej wędrówki Słońca po sferze niebieskiej.

Przygotuj przed lekcją:

  • globus,

  • tellurium.

1. Jakie są konsekwencje stałego nachylenia osi Ziemi do płaszczyzny ekliptyki?

Ziemia obiega Słońce po nieznacznie wydłużonej orbicie eliptycznej zbliżonej kształtem do okręgu. Ruch ten nazywamy ruchem obiegowym Ziemi. Ruch Ziemi wokół Słońca odbywa się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara (patrząc na układ Ziemia‑Słońce od strony półkuli północnej).
Czas obiegu minimalnie się zmienia w kolejnych latach, więc możemy podawać go tylko w przybliżeniu. Zwykle przyjmuje się, że rok słoneczny trwa 365 dni 5 godzin i 49 minut. Oznacza to, że po tym czasie Ziemia wraca do pozycji wyjściowej względem Słońca. Nieco dłuższy jest rok gwiazdowy, który trwa ok. 365 dni 6 godzin 9 minut i nieco ponad 9 sekund. Po upłynięciu tego czasu Ziemia wraca do miejsca, z którego Słońce jest widoczne w tym samym położeniu względem odległych gwiazd. Zwróć uwagę, że żadna z tych miar czasu nie składa się z równej liczby dni, co ma konsekwencje przy określaniu, kiedy właściwie upływa rok, i przy konstrukcji kalendarza.

Wiesz już, że nachylenie osi ziemskiej w stosunku do płaszczyzny obiegu Ziemi wokół Słońca wynosi ok. 66°33'. Astronomowie mówią o nachyleniu osi dopłaszczyzny ekliptyki, czyli płaszczyzny zawierającej orbitę, po której Ziemia obiega Słońce. Niezwykle ważne znaczenie dla Ziemi ma fakt, że nachylenie jej osi w stosunku do płaszczyzny orbity nie ulega zmianie w ciągu całego obiegu wokół Słońca, czyli w ciągu roku. Oznacza to, że przez część roku oś swoim północnym końcem skierowana jest w stronę Słońca, przez co półkula północna jest silniej przez nie oświetlana. Przez drugą część roku oś ziemska skierowana jest ku Słońcu końcem południowym, co powoduje, że bardziej oświetlona jest półkula południowa. Natomiast dwukrotnie w ciągu roku oś ziemska ustawia się w stosunku do Słońca tak, że obie półkule oświetlane są identycznie.

Kliknij, aby uruchomić podglądIlustracja ma kształt koła. Ilustracja przedstawia schemat ruchu obiegowego Ziemi wokół Słońca. W środku jest żółte Słońce. Dokoła Słońca na okręgu narysowanych jest dwanaście globów ziemskich. Przy każdym jest data, mówiąca kiedy Ziemia znajduje się w takim położeniu względem Słońca. Dokoła całego rysunku wyrysowany jest pas, na którym opisano poszczególne nazwy gwiazdozbiorów – znaków zodiaku na tle których w danym czasie znajduje się Słońce. Na kolejnym pasie okalającym rysunek są nazwy miesięcy. Na następnym pasie są nazwy pór roku.

Ruch Ziemi wykonywany przez nią po orbicie wokół Słońca w ciągu roku. Ruch obiegowy Ziemi sprawia, że Słońce pojawia się na tle coraz to innych gwiazdozbiorów

Polecenie 1

Za pomocą globusa i dowolnego obiektu, któremu chwilowo nadasz rolę Słońca, odtwórz roczną wędrówkę Ziemi.

Kliknij, aby uruchomić podglądZdjęcie przedstawia model do prezentacji ruchu Ziemi i Księżyca względem siebie oraz względem Słońca. Główna część modelu to podstawka po prawej stronie zdjęcia. Na pionowej osi, przymocowanej do podstawki, umocowano metalowe ramię w poziomie. Metalowe ramię skierowane w lewą stronę. Na końcu ramienia umieszczona kula ziemska. Kula ziemska nachylona w lewo. Na prawo od kuli ziemskiej mała srebrna kula. To Księżyc. Zarówno kula ziemska, jak i Księżyc mogą się swobodnie obracać wokół własnej osi oraz wokół Słońca. Księżyc dodatkowo może krążyć wokół Ziemi.

Tellurium to model umożliwiający prezentację wzajemnego ruchu Ziemi i Księżyca względem siebie oraz względem Słońca. Służy do pokazania oświetlenia Ziemi w różnych porach zarówno dnia, jak i roku, faz Księżyca oraz zaćmień Słońca i Księżyca

Polecenie 2

Wpraw tellurium w ruch i prześledź roczny obieg Ziemi i Księżyca wokół Słońca. Zauważ, że ruch Ziemi dookoła własnej osi, ruch Księżyca wokół Ziemi i ruch Ziemi (wraz z Księżycem) wokół Słońca zachodzą równocześnie.

Ciekawostka

Ruch wokół Słońca nasza planeta wykonuje z nieznacznie zmieniającą się prędkością liniową wynoszącą 29,3‑30,3 km/s (średnio przyjmuje się 29,783 km/s). Odpowiada to niewyobrażalnie wielkiej prędkości 107 210 km/h.

Ważne!

Nachylenie osi ziemskiej do powierzchni ekliptyki jest jednakowe w ciągu roku. Fakt stałego nachylenia osi ziemskiej ma zasadnicze znaczenie dla zmienności pór roku na Ziemi, klimatu, długości dnia i nocy oraz zmian miejsc wschodu, górowania i zachodu Słońca.

Ciekawostka

Na przestrzeni setek i tysięcy lat nachylenie osi ziemskiej podlega zjawisku tzw. precesji, czyli nieznacznej zmianie kierunku wskazywanego przez oś.

fullscreen

Precesja osi ziemskiej jest przyczyną powolnych zmian jej nachylenia względem płaszczyzny ekliptyki. Nachylenie to waha się od 65°36' do 68°12', a obecnie wynosi ok. 66°33'. Precesja to okrężny ruch osi Ziemi po powierzchni bocznej stożka, którego wierzchołek pokrywa się ze środkiem naszej planety. Zakreślenie pełnego okręgu trwa ok. 26 tysięcy lat

2. Czy astronomiczne pory roku wynikają ze zmian oświetlenia Ziemi?

Roczny ruch Ziemi wokół Słońca powoduje, że w sposób powtarzalny zmienia się oświetlenie różnych części Ziemi. W rezultacie występują cykliczne zmiany pór roku. Z astronomicznego punktu widzenia momentami granicznymi pór roku są tzw. równonoce i przesilenia.

Kliknij, aby uruchomić podglądIlustracja przedstawia model obiegu Ziemi wokół Słońca. Symbol Słońca w środku, wokół niego na elipsie narysowane cztery pozycje Ziemi. Po prawej stronie – pozycja pierwsza dwudziestego drugiego czerwca to przesilenie letnie – bardziej oświetlona półkula północna. Pozycja druga, na środku, na pierwszym planie, dwudziestego trzeciego września to równonoc jesienna – obie półkule jednakowo oświetlone od strony Słońca, Ziemia widoczna od strony zacienionej. Pozycja trzecia, po lewej stronie, dwudziestego drugiego grudnia – przesilenie zimowe – bardziej oświetlona półkula południowa. Czwarta pozycja, na środku za Słońcem – dwudziestego pierwszego marca – równonoc wiosenna – obie półkule oświetlone jednakowo. Na elipsie znajdują się jeszcze dwie białe kule. Symbolizują położenie Ziemi w skrajnych punktach orbity. Trzeciego lipca aphelium – Ziemia najdalej od Słońca. Trzeciego stycznia peryhelium – Ziemia najbliżej Słońca.

 

Równonoc wiosenna występuje w chwili, gdy promienie słoneczne padają pionowo na równik, a pod coraz mniejszym kątem na resztę kuli ziemskiej aż do obu biegunów. Na całej Ziemi dzień i noc trwają wtedy po 12 godzin.

Kliknij, aby uruchomić podglądIlustracja przedstawia kulę ziemską. Powierzchnię kuli pokrywają południki i równoleżniki. Kontynenty obrysowane niebieskim konturem. Przez środek kuli ziemskiej przebiega pionowa oś Ziemi. Nad biegunem północnym litera N, poniżej południowego litera S. Prawa półkula oświetlona żółtymi promieniami słonecznymi. Napis: dzień. Lewa półkula w cieniu. Napis: noc. Na dole, pozioma linia wskazuje biegun południowy. Opis 90 stopni szerokości geograficznej południowej. Powyżej równoleżnik – koło podbiegunowe południowe. Opis 66 stopni i 33 minuty szerokości geograficznej południowej. Powyżej zwrotnik Koziorożca 23 stopnie i 27 minut szerokości geograficznej południowej. Dokładnie w połowie równik. Zero stopni. Powyżej na półkuli północnej zwrotnik Raka 23 stopnie i 27 minut szerokości geograficznej północnej. Najwyżej to poziomy równoleżnik przechodzący przez koło podbiegunowe północne 66 stopni i 33 minuty szerokości geograficznej północnej. Na samej górze kuli ziemskiej biegun północny. 90 stopni szerokości geograficznej północnej. Promienie słoneczne tworzą z powierzchnią Ziemi na równiku kąt prosty.

 

Przesilenie letnie (nazywane tak na półkuli północnej) to moment, gdy promienie słoneczne padają pionowo na zwrotnik Raka. Lepiej oświetlona jest wtedy półkula północna, na której dzień jest dłuższy od nocy. Za kołem podbiegunowym północnym panuje wówczas dzień polarny, a za południowym noc polarna.

Kliknij, aby uruchomić podglądIlustracja przedstawia kulę ziemską. Powierzchnię kuli pokrywają południki i równoleżniki. Kontynenty obrysowane niebieskim konturem. Przez środek kuli ziemskiej przebiega pionowa oś Ziemi. Nad biegunem północnym litera N, poniżej południowego litera S. Oś Ziemi nachylona w prawo pod kątem. Prawa półkula oświetlona żółtymi promieniami słonecznymi. Północna część półkuli mocniej oświetlona z powodu nachylenia Ziemi w prawo. Lewa półkula w cieniu. Na dole, pozioma linia wskazuje biegun południowy. Opis 90 stopni szerokości geograficznej południowej. Cały obszar za kołem podbiegunowym w cieniu. Napis nad biegunem: Noc polarna. Powyżej koło podbiegunowe południowe. Opis 66 stopni i 33 minuty szerokości geograficznej południowej. Powyżej Zwrotnik Koziorożca 23 stopnie i 27 minut szerokości geograficznej południowej. Dokładnie w połowie równik. Zero stopni. Powyżej na półkuli północnej zwrotnik Raka 23 stopnie i 27 minut szerokości geograficznej północnej. Najwyżej to koło podbiegunowe północne 66 stopni i 33 minuty szerokości geograficznej północnej. Na górze kuli ziemskiej biegun północny. 90 stopni szerokości geograficznej północnej. Cały obszar za kołem podbiegunowym jest oświetlony promieniami słonecznymi. Napis pod biegunem: Dzień polarny. Promienie słoneczne tworzą z powierzchnią Ziemi na zwrotniku Raka kąt prosty.

 

Równonoc jesienna ma miejsce wtedy, gdy Słońce ponownie góruje w zenicie nad równikiem, a więc promienie słoneczne padają pionowo na równik, a pod coraz mniejszym kątem na resztę kuli ziemskiej aż do obu biegunów. Na całej Ziemi dzień i noc ponownie trwają po 12 godzin.

Kliknij, aby uruchomić podglądIlustracja przedstawia kulę ziemską. Powierzchnię kuli pokrywają południki i równoleżniki. Kontynenty obrysowane niebieskim konturem. Przez środek kuli ziemskiej przebiega pionowa oś Ziemi. Nad biegunem północnym litera N, poniżej południowego litera S. Lewa półkula oświetlona żółtymi promieniami słonecznymi. Napis: dzień. Prawa półkula w cieniu. Napis: noc. Na dole, pozioma linia wskazuje biegun południowy. Opis 90 stopni szerokości geograficznej południowej. Powyżej równoleżnik – koło podbiegunowe południowe. Opis 66 stopni i 33 minuty szerokości geograficznej południowej. Powyżej zwrotnik Koziorożca 23 stopnie i 27 minut szerokości geograficznej południowej. Dokładnie w połowie równik. Zero stopni. Powyżej na półkuli północnej zwrotnik Raka 23 stopnie i 27 minut szerokości geograficznej północnej. Najwyżej to poziomy równoleżnik przechodzący przez koło podbiegunowe północne 66 stopni i 33 minuty szerokości geograficznej północnej. Na samej górze kuli ziemskiej biegun północny. 90 stopni szerokości geograficznej północnej. Promienie słoneczne tworzą z powierzchnią Ziemi na równiku kąt prosty.

 

Przesilenie zimowe (nazywane tak na półkuli północnej) następuje w chwili, gdy promienie słoneczne padają pionowo na zwrotnik Koziorożca. W tym czasie lepiej oświetlona jest półkula południowa, na której dzień jest dłuższy od nocy. Za kołem podbiegunowym południowym panuje dzień polarny, a za północnym noc polarna.

Kliknij, aby uruchomić podglądIlustracja przedstawia kulę ziemską. Powierzchnię kuli pokrywają południki i równoleżniki. Kontynenty obrysowane niebieskim konturem. Przez środek kuli ziemskiej przebiega pionowa oś Ziemi. Nad biegunem północnym litera N, poniżej południowego litera S. Oś Ziemi nachylona w prawo pod kątem. Lewa półkula oświetlona żółtymi promieniami słonecznymi. Południowa część półkuli mocniej oświetlona z powodu nachylenia Ziemi w prawo. Prawa półkula w cieniu. Na dole, pozioma linia wskazuje biegun południowy. Opis 90 stopni szerokości geograficznej południowej. Cały obszar za kołem podbiegunowym jest oświetlony promieniami słonecznymi. Napis nad biegunem: Dzień polarny. Powyżej koło podbiegunowe południowe. Opis 66 stopni i 33 minuty szerokości geograficznej południowej. Powyżej Zwrotnik Koziorożca 23 stopnie i 27 minut szerokości geograficznej południowej. Dokładnie w połowie równik. Zero stopni. Powyżej na półkuli północnej zwrotnik Raka 23 stopnie i 27 minut szerokości geograficznej północnej. Najwyżej to koło podbiegunowe północne 66 stopni i 33 minuty szerokości geograficznej północnej. Na górze kuli ziemskiej biegun północny. 90 stopni szerokości geograficznej północnej. Cały obszar za kołem podbiegunowym w cieniu. Napis pod biegunem: Noc polarna. Promienie słoneczne tworzą z powierzchnią Ziemi na zwrotniku Koziorożca kąt prosty.

 

Daty zmian astronomicznych pór roku są dla całej Ziemi takie same, ale ich nazwy zależą od półkuli. Gdy na półkuli północnej trwa lato, na półkuli południowej jest zima. Na północnej półkuli Ziemi pory roku zaczynają się w następujących terminach:

  • wiosna – 21 marca w momencie równonocy wiosennej,

  • lato – 22 czerwca w momencie przesilenia letniego,

  • jesień – 23 września w momencie równonocy jesiennej,

  • zima – 22 grudnia wraz z momentem przesilenia zimowego.

Ciekawostka

Pierwsi angielscy osadnicy w Australii cierpieli głód, ponieważ siali i sadzili rośliny uprawne w tym samym czasie, co w Europie, czyli w okresie od marca do maja. Rośliny nie chciały rosnąć i prawie nie było plonów. Osadnicy nie wzięli pod uwagę faktu, że w tym czasie na półkuli południowej trwa jesień i zbliża się zima.

Ważne!

Moment zmiany astronomicznych pór roku jest niezależny od obowiązującego kalendarza i urzędowo zatwierdzonego czasu. Jest on wyznaczany za pomocą specjalnych obliczeń i obserwacji astronomicznych i w rzeczywistości co roku wypada o innej porze dnia, a nawet innego dnia – czasami dzień wcześniej albo dzień później niż powszechnie przyjęte daty. Wiosna zaczyna się 20‑21 marca, lato – 22‑23 czerwca, jesień – 22‑23 września, natomiast zima – 21‑22 grudnia.

3. Dlaczego w różnych porach roku i na różnych szerokościach geograficznych Słońce obserwujemy w innych częściach nieba?

Pozorna wędrówka Słońca po sferze niebieskiej jest konsekwencją ruchu obrotowego Ziemi wokół własnej osi. Nachylenie tej osi i ruch obiegowy Ziemi wokół Słońca przyczyniają się do zmiany miejsc wschodu i zachodu Słońca oraz jego wysokości nad horyzontem w południe. W rezultacie tylko dwa razy w roku (w dniach równonocy) Słońce wschodzi dokładnie na wschodzie i zachodzi dokładnie na zachodzie. W pozostałe dni wschody i zachody Słońca występują codziennie w innych miejscach i są coraz bardziej przesunięte – na północ (na północnej półkuli latem, na południowej półkuli zimą) albo na południe (na północnej półkuli zimą, na południowej półkuli latem).
Dalszą konsekwencją zmiany miejsc wschodu i zachodu Słońca jest zmiana długości dnia i nocy. Im większe szerokości geograficzne, tym większe przesunięcia miejsc wschodu i zachodu oraz większe zróżnicowanie długości dnia i nocy. Na równiku te różnice są minimalne. Dzień i noc trwają niemal tyle samo (po ok. 12 godzin), miejsca wschodu i zachodu Słońca zawsze są bliskie kierunkom E i W, a górowanie Słońca wypada albo w zenicie (dwukrotnie), albo nieznacznie bardziej na północ lub na południe.
Na obu zwrotnikach Słońce w zenicie góruje tylko raz, a za pół roku w południe wznosi się już tylko na ok. 43°. Na kołach podbiegunowych najkrótszy dzień trwa zaledwie kilka minut, Słońce pojawia się wówczas na linii horyzontu i za chwilę znika. Najdłuższy dzień natomiast panuje niemal całą dobę: Słońce wschodzi tuż po północy, po ok. 12 godzinach góruje na wysokości 23°27' i zachodzi tuż przed północą w tym samym niemal miejscu, gdzie wzeszło.

Kliknij, aby uruchomić podglądIlustracja przedstawia różę wiatrów. Na okrągłej tarczy są narysowane igły wskazujące ostrymi końcami kierunki świata. Układ igieł ma kształt gwiazdy. Gwiazda ma 18 ramion. Skróty kierunków głównych są odpowiednio uwidocznione. Na górze litera N, wskazująca północ, naprzeciw litery N, na dole, znajduje się litera S, wskazująca południe. Po lewej stronie litera W, wskazująca zachód oraz litera E, po prawej stronie, naprzeciw W, wskazuje wschód. Odpowiednio pomiędzy literami N, S, W, E, które wskazują główne kierunki świata, znajdują się skróty kierunków pośrednich pierwszego stopnia. Pomiędzy literą N i E, dokładnie w połowie znajduje się skrót NE, wskazujący północny wschód. Odpowiednio pomiędzy literą E i S, dokładnie w połowie znajduje się skrót SE, wskazujący południowy wschód. Skróty NE oraz SE znajdują się po prawej stronie tarczy. Po lewej stronie tarczy, pomiędzy literami W i S, znajduje się skrót SW, wskazujący południowy zachód. Pomiędzy literami N i W, znajduje się skrót NW, wskazujący kierunek północny zachód. Pomiędzy każdym kierunkiem głównym i kierunkiem pośrednim pierwszego stopnia dokładnie w połowie znajduje się mniejsze ramię gwiazdy, które wskazuje kierunek pośredni drugiego stopnia.

Przy wskazywaniu kierunków wschodu i zachodu Słońca przydatna jest znajomość oznaczania stron świata

Pozorna wędrówka Słońca po sferze niebieskiej w dniu równonocy wiosennej i jesiennej na różnych szerokościach geograficznych
Około 21 marca
Około 23 września
Kierunek wschodu Słońca Kierunek zachodu Słońca Kąt, pod jakim Słońce góruje nad horyzontem
Biegun północny cały dzień na linii horyzontu cały dzień na linii horyzontu
Koło podbiegunowe północne E W 23°27'
Zwrotnik Raka E W 66°33'
Równik E W 90°
Zwrotnik Koziorożca E W 66°33'
Koło podbiegunowe południowe E W 23°27'
Biegun południowy cały dzień na linii horyzontu cały dzień na linii horyzontu
Pozorna wędrówka Słońca po sferze niebieskiej w dniu przesilenia letniego (nazywanego tak na półkuli północnej) na różnych szerokościach geograficznych
Około 22 czerwca Kierunek wschodu Słońca (w przybliżeniu) Kierunek zachodu Słońca (w przybliżeniu) Kąt, pod jakim Słońce góruje nad horyzontem
Biegun północny Słońce widoczne przez całą dobę na 23°27' Słońce widoczne przez całą dobę na 23°27' 23°27'
Koło podbiegunowe północne N N 46°54'
Zwrotnik Raka NE NW 90°
Równik ENE WNW 66°33'
Zwrotnik Koziorożca NE NW 43°06'
Koło podbiegunowe południowe N N
Biegun południowy noc polarna noc polarna noc polarna
Pozorna wędrówka Słońca po sferze niebieskiej w dniu przesilenia zimowego na różnych szerokościach geograficznych
Około 22 grudnia Kierunek wschodu Słońca (w przybliżeniu) Kierunek zachodu Słońca (w przybliżeniu) Kąt, pod jakim Słońce góruje nad horyzontem
Biegun północny noc polarna noc polarna noc polarna
Koło podbiegunowe północne S S
Zwrotnik Raka SE SW 43°06'
Równik ESE WSW 66°33'
Zwrotnik Koziorożca SE SW 90°
Koło podbiegunowe południowe S S 46°54'
Biegun południowy Słońce widoczne przez całą dobę na 23°27' Słońce widoczne przez całą dobę na 23°27' 23°27'

Kliknij, aby uruchomić podglądIlustracja składa się z czterech rysunków. Każdy z nich przedstawia zieloną okrągłą podstawkę. Nad podstawką jest półkolista przezroczysta kopuła. Na kopułach przerywanymi niebieskimi liniami narysowane są pozorne drogi Słońca po niebie. Są to drogi, jakie Słońce wykonuje 22 czerwca, 21 marca, 23 września i 22 grudnia. Rysunek A przedstawia wędrówki Słońca widziane z miejsca znajdującego się na równiku. Rysunek B przedstawia wędrówki Słońca widziane z miejsca znajdującego się na zwrotniku Raka. Rysunek C przedstawia wędrówki Słońca widziane z Warszawy. Rysunek D przedstawia wędrówki Słońca widziane z bieguna północnego.

(A) W ciągu roku Słońce na równiku dwukrotnie góruje w zenicie. (B) Na zwrotniku Raka Słońce góruje w zenicie 22 czerwca. (C) W Warszawie (52°15'N) Słońce góruje 22 czerwca, a maksymalna wartość kątowa górowania wynosi wówczas 61°12'. (D) Na biegunie północnym od 21 marca do 23 września Słońce nie schodzi poniżej linii horyzontu, trwa dzień polarny. W dniu przesilenia letniego (22 czerwca) krąży najwyżej nad horyzontem – 23°27'

Ważne!

W momentach równonocy łatwo obliczyć wysokość górowania Słońca na każdej szerokości geograficznej. Wystarczy od 90° odjąć wartość szerokości geograficznej. Uzyskany wynik to poszukiwana wysokość Słońca w południe nad horyzontem.

Polecenie 3

Oblicz, pod jakim kątem w stosunku do linii horyzontu obserwujemy Słońce w momencie górowania na zwrotniku Raka w dniu równonocy wiosennej, a pod jakim obserwują Słońce w tej samej chwili ludzie na zwrotniku Koziorożca.

Ważne!

Już wiesz, jak obliczyć wysokość górowania Słońca na każdej szerokości geograficznej w momentach równonocy. Dla szerokości geograficznych, w których znajduje się Polska, wysokość górowania Słońca w dniu przesilenia letniego możemy obliczyć w następujący sposób: do wyniku uzyskanego dla równonocy należy dodać 23°27'. Natomiast, żeby obliczyć wysokość górowania Słońca w dniu przesilenia zimowego, należy taką samą wartość odjąć.

Polecenie 4

Na podstawie rysunku przedstawiającego pozorne drogi Słońca na sferze niebieskiej w Warszawie (C) przerysuj i wypełnij zamieszczoną poniżej tabelę.

Tabela do polecenia
Warszawa (52°15'N) Kierunek wschodu Słońca (w przybliżeniu) Kierunek zachodu Słońca (w przybliżeniu) Kąt, pod jakim Słońce góruje w południe nad horyzontem
Równonoc wiosenna      
Przesilenie letnie      
Równonoc jesienna      
Przesilenie zimowe      

Ćwiczenie 1

Dokonaj obliczeń i ustal, z jakiej szerokości geograficznej obserwator widział górujące Słońce po południowej stronie nieba w dniu równonocy wiosennej (21 marca). Słońce wtedy górowało na wysokości 40°.

Ćwiczenie 2

Dokonaj obliczeń i ustal, z jakiej szerokości geograficznej obserwator widział górujące Słońce po południowej stronie nieba w dniu przesilenia letniego (22 czerwca). Słońce górowało wówczas na wysokości 60°27'.

\*Wzory na obliczanie wysokości górowania Słońca na różnych szerokościach geograficznych pierwszego dnia każdej z astronomicznych pór roku poza strefą międzyzwrotnikową (od 23°27' do 90° N i S)
Data obserwacji Na półkuli północnej Na półkuli południowej
21 marca – pierwszy dzień wiosny (półkula północna),
pierwszy dzień jesieni (półkula południowa)
h s = 90° – ϕ h s = 90° – ϕ
22 czerwca – pierwszy dzień lata (półkula północna),
pierwszy dzień zimy (półkula południowa)
h s = 90° – ϕ + 23°27' h s = 90° – ϕ – 23°27'
23 września – pierwszy dzień jesieni (półkula północna),
pierwszy dzień wiosny (półkula południowa)
h s = 90° – ϕ h s = 90° – ϕ
22 grudnia – pierwszy dzień zimy (półkula północna),
pierwszy dzień lata (półkula południowa)
h s = 90° – ϕ – 23°27' h s = 90° – ϕ + 23°27'
h s – wysokość górowania Słońca
ϕ – szerokość geograficzna miejsca obserwacji
\*Wzory na obliczanie wysokości górowania Słońca na różnych szerokościach geograficznych pierwszego dnia każdej z astronomicznych pór roku w strefie międzyzwrotnikowej (od 23°26'S do 23°26'N)
Dzień obserwacji Na półkuli północnej Na półkuli południowej
21 marca – pierwszy dzień wiosny (półkula północna),
pierwszy dzień jesieni (półkula południowa)
h s = 90° – ϕ h s = 90° – ϕ
22 czerwca – pierwszy dzień lata (półkula północna),
pierwszy dzień zimy (półkula południowa)
h s = 90° + ϕ – 23°27' h s = 90° – ϕ – 23°27'
23 września – pierwszy dzień jesieni (półkula północna),
pierwszy dzień wiosny (półkula południowa)
h s = 90° – ϕ h s = 90° – ϕ
22 grudnia – pierwszy dzień zimy (półkula północna),
pierwszy dzień lata (półkula południowa)
h s = 90° – ϕ – 23°27' h s = 90° + ϕ – 23°27'
h s – wysokość górowania Słońca
ϕ – szerokość geograficzna miejsca obserwacji

Ciekawostka

Noc na Ziemi trwa zawsze krócej, niż by to wynikało z obliczeń astronomicznych. Nawet w dniu równonocy dzień jest dłuższy z dwóch powodów. Po pierwsze, widziane przez nas Słońce ma swoje rozmiary kątowe (ok. 32'), a nie jest punktem. W związku z tym: w chwili, gdy środek tarczy słonecznej jest na linii horyzontu i formalnie następuje wschód Słońca, to już od pewnego czasu trwa dzień, bo widać mniejszą część tarczy. Po drugie, załamanie i rozproszenie światła w atmosferze powoduje, że dociera ono do obserwatora, zanim Słońce wynurzy się zza horyzontu albo już po tym, gdy całe skryje się poniżej linii horyzontu.

Podsumowanie

  • Nachylenie osi ziemskiej ma podstawowe znaczenie dla długości dnia i nocy, wysokości górowania Słońca oraz zmienności pór roku.

  • W ciągu roku na Ziemi dwukrotnie występuje zjawisko równonocy, raz przesilenie letnie i raz przesilenie zimowe.

  • Miejsca wschodu i zachodu Słońca oraz wysokość górowania Słońca zmieniają się w ciągu roku w zależności od szerokości geograficznej.

Kategoria: Moje artykuły | Dodał: kolo (2019-03-21)
Wyświetleń: 93 | Rating: 0.0/0
Liczba wszystkich komentarzy: 0
Imię *:
Email *:
Kod *:
Kategorie sekcji
Mini-czat
Statystyki

Ogółem online: 1
Gości: 1
Użytkowników: 0
Formularz logowania
 Statystyki