Úkol 2: Modeluj pohyb Země kolem Slunce

Pomůcky:

■ modely Slunce a Měsíce, případně i model Měsíce (viz bod a), špendlík s barevnou kulatou hlavičkou, silný zdroj světla, kalkulačka, tabulky

Postup:

1. Na stůl umísti modely Slunce a Země. Do modelu Země zapíchni v místě České republiky špendlík s barevnou hlavičkou, který bude označovat polohu pozorovatele.

2. Před model Slunce umísti silný zdroj světla tak, aby osvětloval Zemi. Otáčením Země kolem osy (pozor na správný směr otáčení: Země rotuje od západu k východu) demonstruj střídání dne a noci) v místě pozorovatele. Přitom sleduj, jak se mění den a noc i na dalších místech Země.

Přitom můžeš řešit následující otázky a úkoly:

■ Najdi na Zemi místo, kde se v dané poloze Země nemění den a noc.

■ Porovnej délku noci v místě pozorovatele a na rovníku.

3. Demonstruj pohyb Země kolem Slunce po kruhové trajektorii. Postav Slunce doprostřed lavice a do vzdálenosti asi 15 cm od něho Zemi. Předveď pohyb Země kolem Slunce po kruhové trajektorii (rotaci Země zanedbej). Dbej přitom na správnou polohu osy Země během oběhu Země kolem Slunce (poloha osy Země vzhledem ke vzdáleným hvězdám se nemění).

Dále řeš následující úkoly:

■ Postav Zemi do takové polohy, aby na severní polokouli bylo léto. Otáčením Země kolem osy (a doplněním zdroje světla do experimentu podle úkolu 2) ukaž, že je délka noci v místě naší republiky větší než na rovníku a že v okolí severního pólu je polární den a v okolí jižního pólu polární noc. Jaké roční období je v této poloze na jižní polokouli?

■ Postav Zemi do takové polohy, aby na severní polokouli byla zima. Otáčením Země kolem osy (a doplněním zdroje světla do experimentu podle úkolu 2) ukaž, že je délka noci v místě naší republiky kratší než na rovníku a že v okolí severního pólu je polární noc a v okolí jižního pólu polární den. Jaké roční období je v této poloze na jižní polokouli?

■ Najdi polohu, v níž je na severní polokouli jaro. Při pohybu Země kolem Slunce dbej na to, že pohyb Země se děje ve stejném smyslu (směru), v jakém se Země otáčí kolem své osy, tedy od západu k východu.

4. Ukaž, jak se situace změní, jestliže nezanedbáme eliptičnost trajektorie Země kolem Slunce. Postav znovu Slunce doprostřed lavice. Vypočti podle tabulek minimální a maximální vzdálenost Země od Slunce a vyznač ji na lavici křídou. Postav Zemi do minimální vzdálenosti od Slunce. Dbej přitom na správnou polohu osy Země (Země je v minimální vzdálenosti od Slunce v zimě, přesněji na začátku ledna). Předveď opět pohyb Země kolem Slunce.

Dále řeš následující úkoly:

■ Umíš na základě experimentu vysvětlit, proč je pro střídání ročních období v našich zeměpisných šířkách podstatnější sklon zemské osy než eliptičnost trajektorie?

■ Porovnej zimu na severní a jižní polokouli (resp. léto na severní a jižní polokouli) s ohledem na eliptičnost trajektorie (oceánské a vzdušné proudění neuvažuj).

■ Jaké podmínky by musely být splněny, aby se na žádném místě Země nestřídala roční období, tedy aby byly jednotlivé dny stejné po celý rok?

■ Přemýšlej, jaký vliv na změny teplot na jednotlivých místech na povrchu Země má atmosféra. Jak by se lišila roční období od současných, kdyby byla atmosféra mnohem řidší, než je? A jak by se lišila v případě podstatně větší hustoty atmosféry?

5. Postav znovu Slunce a Zemi na lavici. Přidej ještě Měsíc. Předpokládej, že se Měsíc pohybuje přesně v rovině, ve které kolem Slunce obíhá Země. Kolikrát Měsíc oběhne Zemi během jednoho roku? Předveď nyní s pomocí spolužáka pohyb Země kolem Slunce a současně ve správném poměru dob oběhů i oběh Měsíce kolem Země.

Dále můžeš řešit následující úkoly:

■ Postav Zemi a Měsíc do takové polohy, aby pozorovatel v České republice viděl úplněk. Jaká část dne přitom u nás bude?

■ Postav Zemi a Měsíc do takové polohy, aby pozorovatel v České republice viděl nov. Jaká část dne přitom u nás bude?

■ Postav Zemi a Měsíc do takové polohy, aby pozorovatel v České republice viděl první, resp. poslední čtvrť.

6. Vypočti velikost modelů Země a Slunce, aby byly ve stejném měřítku jako jejich vzdálenost. Počítej se vzdáleností obou těles od sebe na lavici 15 cm.

■ Jaké kulové těleso by mělo takto vypočtenou velikost a mohlo by být velikostně správným modelem místo míčku na stolní tenis? Jaké těleso by znázorňovalo Zemi?

■ Předpokládej, že Slunce je znázorněno míčkem na stolní tenis s průměrem 4 cm. V jaké vzdálenosti by měl být umístěn model Země? Jak velké těleso by jej znázorňovalo ve správném poměru?

7. Pohybuj modelem Země kolem Slunce a zároveň demonstruj rotaci Země kolem osy.

■ Urči všechny zeměpisné šířky, v nichž je pozorováno slunce na obloze aspoň jednou za rok směrem na jih, tedy jako v naší zeměpisné šířce.

(zdroj: https://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_329.html)