Jak pokazać w domu, że pory roku biorą się z nachylenia osi?

Potrzebne są dwie rzeczy: lampka bez klosza jako Słońce i globus albo pomarańcza z wbitym patyczkiem jako oś. Ustawcie oś wyraźnie przechyloną i obnieście globus dookoła lampki, pilnując, żeby patyczek CAŁY CZAS wskazywał ten sam kąt i ten sam kierunek w pokoju — to jest sedno doświadczenia i właśnie o tym dzieci zapominają. Widać wtedy, że raz górna połowa kuli jest lepiej oświetlona, a pół okrążenia dalej dolna. Na koniec warto powtórzyć to samo z osią ustawioną pionowo: nic się nie zmienia przez cały obieg i pory roku znikają.

Dziecko twierdzi, że latem jest cieplej, bo Ziemia jest bliżej Słońca. Co odpowiedzieć?

Najlepiej działają dwa fakty jeden po drugim. Pierwszy: na początku lipca, w środku naszych wakacji, Ziemia jest od Słońca NAJDALEJ w roku, a najbliżej jest w styczniu — czyli dokładnie odwrotnie, niż mówi ta teoria. Drugi, jeszcze mocniejszy: w lipcu w Australii jest zima, a przecież Australia jest w tej samej chwili tak samo daleko od Słońca jak Polska. Potem wystarczy latarka i blat stołu — prostopadle mała jasna plama, ukośnie duża i blada. To ten sam strumień światła rozłożony na większą powierzchnię.

Czy dziecko musi umieć na pamięć kąt 66°33′?

Tak, ta liczba pojawia się w wymaganiach i na sprawdzianach — ale warto ją zapamiętać razem ze znaczeniem, a nie samą. Kąt 66°33′ to nachylenie osi do PŁASZCZYZNY ORBITY, czyli do płaszczyzny, po której Ziemia krąży. Pomaga skojarzenie z kołami podbiegunowymi, które leżą na szerokości 66°33′ — to nie przypadek, tylko ta sama liczba widziana z drugiej strony. Ważniejsze od samej cyfry jest jedno zdanie: nachylenie jest stałe i to ono odpowiada za pory roku.

Ruch obiegowy Ziemi i jego następstwa

około 12 minut

W tej lekcji1/10

W połowie sierpnia zbieram rodzinę i odlatuję do Afryki. Nie dlatego, że zrobiło się zimno — w sierpniu bywa upał. Odlatuję, bo dzień się skraca. To najpewniejszy zegar, jaki zna przyroda: od 21 czerwca każdy kolejny dzień jest krótszy od poprzedniego. Dziś dowiesz się, kto ten zegar nakręca — i dlaczego to nie jest odległość od Słońca.

Jedno okrążenie: 940 milionów kilometrów

Poza obrotem wokół własnej osi Ziemia wykonuje drugi ruch: obiega Słońce. Jedno pełne okrążenie zajmuje 365 dni i prawie 6 godzin — i to właśnie jest rok.

Skąd bierze się 29 lutego — rachunek na sześciu godzinach

1
Obieg trwa 365 dni i prawie 6 godzin — dokładnie 5 godzin 48 minut 46 sekund. Kalendarz musi mieć całą liczbę dni, więc te godziny odkładamy na bok i rok liczy 365 dni.
$1\text{ rok} = 365\text{ d } 5\text{ h } 48\text{ min}$
2
Po czterech latach odłożone godziny zbierają się w prawie pełną dobę.
$4 \cdot 5\text{ h } 48\text{ min} = 23\text{ h } 12\text{ min}$
3
pn
wt
śr
cz
pt
sb
nd
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
Luty 2024, roku przestępnego: dopisany 29. dzień zbiera cztery lata odkładanych godzin
Tę dobę dopisujemy do kalendarza jako 29 lutego. Taki rok ma 366 dni i nazywa się przestępnym. Bez tego kalendarz uciekałby o dobę co cztery lata i po kilkuset latach lato wypadałoby w grudniu.
$365 + 1 = 366\text{ dni}$
4
Ale dopisaliśmy pełne 24 godziny zamiast 23 h 12 min — czyli o 48 minut za dużo co cztery lata. Przez 400 lat urosną z tego ponad trzy doby.
$100 \cdot 48\text{ min} = 4800\text{ min} \approx 3\text{ doby}$
5
Dlatego lata pełnych stuleci nie są przestępne — chyba że dzielą się przez 400. Rok 1900 był zwykły, rok 2000 przestępny, a rok 2100 znów będzie zwykły.
$2000 : 400 = 5 \quad \text{(przestępny)}$
Wskazówka
Trzy odjęte doby na 400 lat to dokładnie te trzy, które urosły z nadmiaru. Kalendarz zgadza się ze Słońcem z dokładnością do jednego dnia na trzy tysiące lat.

Wszystkie kroki za Tobą!

Oś nachylona pod kątem 66°33′ — i to ona robi pory roku

Oś ziemska nie stoi prosto. Jest nachylona do płaszczyzny orbity pod kątem 66°33′, a najważniejsze jest to, że nachylenie się nie zmienia. Przez cały rok oś wskazuje ten sam punkt nieba — Gwiazdę Polarną — jak przechylona oś kręcącego się bąka.

Oś Ziemi celuje przez cały rok w tę samą stronę — dlatego raz ku Słońcu pochyla się półkula północna, raz południowa

Twoja kolej

Wyobraź sobie, że oś Ziemi stanęłaby prostopadle do płaszczyzny orbity — pod kątem 90° zamiast 66°33′. Wszystko inne zostaje bez zmian: obrót, obieg, odległość od Słońca. Co zniknęłoby z naszego życia?

Cztery rzeczy, które zmieniają się w ciągu roku

Ruch obiegowy przy stale nachylonej osi daje następstwa, które widać w Warszawie gołym okiem:

21 czerwca: granica dnia i nocy jest ukośna, więc większa część równoleżnika 52° N leży po stronie dnia — dlatego dzień trwa prawie 17 godzin

	21 czerwca	22 grudnia
pora roku u nas	początek lata	początek zimy
dzień trwa	16 h 45 min	7 h 40 min
noc trwa	7 h 15 min	16 h 20 min
Słońce góruje na wysokości	ok. 61°	ok. 14°

Dlaczego kąt padania promieni grzeje mocniej niż bliskość

Weź latarkę i poświeć prostopadle na blat — dostaniesz małą, jasną plamę. Teraz przechyl latarkę: ta sama porcja światła rozleje się na wydłużoną, bladą plamę.

Pułapka! „Latem jest cieplej, bo Ziemia jest bliżej Słońca”

Źle: latem jest cieplej, bo Ziemia podjeżdża wtedy bliżej Słońca.

Twoja kolej

Jest 22 grudnia, u nas pierwszy dzień zimy. Twój kolega mieszka w Argentynie. Co się u niego wtedy dzieje?

Ściąga do zapamiętania

Na czym polega ruch obiegowy Ziemi i jakie są jego następstwa?

CO TO JEST: Ziemia obiega Słońce po prawie kołowej orbicie, jedno okrążenie to 365 dni i prawie 6 godzin (dokładnie 5 h 48 min 46 s), czyli rok; droga liczy ok. 940 mln km, a prędkość 30 km/s. ODLEGŁOŚĆ: najbliżej Słońca (147 mln km) jesteśmy na początku STYCZNIA, najdalej (152 mln km) na początku LIPCA. ROK PRZESTĘPNY: odkładane co roku prawie 6 godzin zbiera się po czterech latach w prawie całą dobę — dopisujemy ją jako 29 lutego (366 dni); że dopisujemy odrobinę za dużo, poprawiamy zasadą, że lata pełnych stuleci nie są przestępne, chyba że dzielą się przez 400 (1900 zwykły, 2000 przestępny). NACHYLENIE OSI: oś jest nachylona do płaszczyzny orbity pod kątem 66°33′ i to nachylenie jest STAŁE — oś stale wskazuje Gwiazdę Polarną. TO ONO, A NIE ODLEGŁOŚĆ OD SŁOŃCA, DAJE PORY ROKU. NASTĘPSTWA: pory roku, zmiana długości dnia i nocy (w Warszawie od 16 h 45 min 21 czerwca do 7 h 40 min 22 grudnia), zmienna wysokość górowania Słońca (ok. 61° i ok. 14°) oraz strefy oświetlenia Ziemi. DLACZEGO GRZEJE: im stromiej padają promienie, tym mniejszy kawałek gruntu ogrzewa ta sama porcja energii — i tym mocniej.

Dla rodzica

Jak pomóc dziecku w tym temacie?

Jak pokazać w domu, że pory roku biorą się z nachylenia osi?: Potrzebne są dwie rzeczy: lampka bez klosza jako Słońce i globus albo pomarańcza z wbitym patyczkiem jako oś. Ustawcie oś wyraźnie przechyloną i obnieście globus dookoła lampki, pilnując, żeby patyczek CAŁY CZAS wskazywał ten sam kąt i ten sam kierunek w pokoju — to jest sedno doświadczenia i właśnie o tym dzieci zapominają. Widać wtedy, że raz górna połowa kuli jest lepiej oświetlona, a pół okrążenia dalej dolna. Na koniec warto powtórzyć to samo z osią ustawioną pionowo: nic się nie zmienia przez cały obieg i pory roku znikają.
Dziecko twierdzi, że latem jest cieplej, bo Ziemia jest bliżej Słońca. Co odpowiedzieć?: Najlepiej działają dwa fakty jeden po drugim. Pierwszy: na początku lipca, w środku naszych wakacji, Ziemia jest od Słońca NAJDALEJ w roku, a najbliżej jest w styczniu — czyli dokładnie odwrotnie, niż mówi ta teoria. Drugi, jeszcze mocniejszy: w lipcu w Australii jest zima, a przecież Australia jest w tej samej chwili tak samo daleko od Słońca jak Polska. Potem wystarczy latarka i blat stołu — prostopadle mała jasna plama, ukośnie duża i blada. To ten sam strumień światła rozłożony na większą powierzchnię.
Czy dziecko musi umieć na pamięć kąt 66°33′?: Tak, ta liczba pojawia się w wymaganiach i na sprawdzianach — ale warto ją zapamiętać razem ze znaczeniem, a nie samą. Kąt 66°33′ to nachylenie osi do PŁASZCZYZNY ORBITY, czyli do płaszczyzny, po której Ziemia krąży. Pomaga skojarzenie z kołami podbiegunowymi, które leżą na szerokości 66°33′ — to nie przypadek, tylko ta sama liczba widziana z drugiej strony. Ważniejsze od samej cyfry jest jedno zdanie: nachylenie jest stałe i to ono odpowiada za pory roku.

Sprawdź się!

Ile trwa pełny obieg Ziemi wokół Słońca?

Dlaczego co cztery lata luty ma 29 dni?

Co odpowiada za istnienie pór roku na Ziemi?

Na początku lipca Ziemia jest od Słońca najdalej w całym roku — 152 mln km. Dlaczego mimo to mamy wtedy w Polsce lato?

W Warszawie 22 grudnia Słońce góruje na wysokości około 14°, a 21 czerwca około 61°. Co z tego wynika?

Następny temat

Astronomiczne pory roku. Przesilenia i równonoce