Úloha 2: Modeluj pohyb Zeme okolo Slnka

Pomôcky:

■ modely Slnka a Zeme, prípadne aj model Mesiaca (pozri bod a), špendlík s farebnou guľatou hlavičkou, silný zdroj svetla, kalkulačka, tabuľky

Postup:

1. Na stôl umiestni modely Slnka a Zeme. Do modelu Zeme zapichni v mieste Slovenskej republiky špendlík s farebnou hlavičkou, ktorý bude označovať polohu pozorovateľa.

2. Pred model Slnka umiestni silný zdroj svetla tak, aby osvetľoval Zem. Otáčaním Zeme okolo osi (pozor na správny smer otáčania: krajina rotuje od západu k východu) demonštruj striedanie dňa a noci v mieste pozorovateľa. Pritom sleduj, ako sa mení deň a noc aj na ďalších miestach Zeme.

Pritom môžeš riešiť nasledujúce otázky a úlohy:

■ Nájdi na Zemi miesto, kde sa v danej polohe Zeme nemení deň a noc.

■ Porovnaj dĺžku noci v mieste pozorovateľa a na rovníku.

3. Demonštruj pohyb Zeme okolo Slnka po kruhovej trajektórii. Postav Slnko doprostred lavice a do vzdialenosti asi 15 cm od neho Zem. Predveď pohyb Zeme okolo Slnka po kruhovej trajektórii (rotáciu Zeme zanedbaj). Dbaj pritom na správnu polohu osi Zeme počas obehu Zeme okolo Slnka (poloha osi Zeme vzhľadom na vzdialené hviezdy sa nemení).

Ďalej rieš nasledujúce úlohy:

■ Postav Zem do takej polohy, aby na severnej pologuli bolo leto. Otáčaním Zeme okolo osi (a doplnením zdroja svetla do experimentu podľa Úlohy 2) ukáž, že je dĺžka noci v mieste našej republiky väčšia ako na rovníku a že v okolí severného pólu je polárny deň a v okolí južného pólu polárna noc. Aké ročné obdobie je v tejto polohe na južnej pologuli?

■ Postav Zem do takej polohy, aby na severnej pologuli bola zima. Otáčaním Zeme okolo osi (a doplnením zdroja svetla do experimentu podľa Úlohy 2) ukáž, že je dĺžka noci v mieste našej republiky kratšia ako na rovníku a že v okolí severného pólu je polárna noc a v okolí južného pólu polárny deň. Aké ročné obdobie je v tejto polohe na južnej pologuli?

■ Nájdi polohu, v ktorej je na severnej pologuli jar. Pri pohybe Zeme okolo Slnka dbaj na to, že pohyb Zeme sa deje v rovnakom zmysle (smere), v akom sa Zem otáča okolo svojej osi, teda od západu k východu.

4. Ukáž, ako sa situácia zmení, ak nezanedbáme eliptickosť trajektórie Zeme okolo Slnka. Postav znova Slnko doprostred lavice. Vypočítaj podľa tabuliek minimálnu a maximálnu vzdialenosť Zeme od Slnka a vyznač ju na lavici kriedou. Postav Zem do minimálnej vzdialenosti od Slnka. Dbaj pritom na správnu polohu osi Zeme (Zem je v minimálnej vzdialenosti od Slnka v zime, presnejšie na začiatku januára). Opäť predveď pohyb Zeme okolo Slnka.

Ďalej rieš nasledujúce úlohy:

■ Vieš na základe experimentu vysvetliť, prečo je pre striedanie ročných období v našich zemepisných šírkach podstatnejší sklon zemskej osi ako eliptickosť trajektórie?

■ Porovnaj zimu na severnej a južnej pologuli (resp. leto na severnej a južnej pologuli) vzhľadom na eliptickosť trajektórie (oceánske a vzdušné prúdenie neber do úvahy).

■ Aké podmienky by museli byť splnené, aby sa na žiadnom mieste Zeme nestriedali ročné obdobia, teda aby boli jednotlivé dni rovnaké po celý rok?

■ Premýšľaj, aký vplyv na zmeny teplôt na jednotlivých miestach na povrchu Zeme má atmosféra. Ako by sa líšili ročné obdobia od súčasných, keby bola atmosféra oveľa redšia, než je? A ako by sa líšili v prípade podstatne väčšej hustoty atmosféry?

5. Postav znova Slnko a Zem na lavicu. Pridaj ešte Mesiac. Predpokladaj, že sa Mesiac pohybuje presne v rovine, v ktorej okolo Slnka obieha Zem. Koľkokrát Mesiac obehne Zem počas jedného roka? Teraz predveď s pomocou spolužiaka pohyb Zeme okolo Slnka a súčasne v správnom pomere dôb obehov aj obeh Mesiaca okolo Zeme.

Ďalej môžeš riešiť nasledujúce úlohy:

■ Postav Zem a Mesiac do takej polohy, aby pozorovateľ v Slovenskej republike videl spln. Aká časť dňa pritom u nás bude?

■ Postav Zem a Mesiac do takej polohy, aby pozorovateľ v Slovenskej republike videl nov. Aká časť dňa pritom u nás bude?

■ Postav Zem a Mesiac do takej polohy, aby pozorovateľ v Slovenskej republike videl prvú, resp. poslednú štvrť.

6. Vypočítaj veľkosť modelov Zeme a Slnka, aby boli v rovnakej mierke ako ich vzdialenosť. Počítaj so vzdialenosťou oboch telies od seba na lavici 15 cm.

■ Aké guľové teleso by malo takto vypočítanú veľkosť a mohlo by byť veľkostne správnym modelom namiesto loptičky na stolný tenis? Aké teleso by znázorňovalo Zem?
■ Predpokladaj, že Slnko je znázornené loptičkou na stolný tenis s priemerom 4 cm. V akej vzdialenosti by mal byť umiestnený model Zeme? Ako veľké teleso by ho znázorňovalo v správnom pomere?

7. Pohybuj modelom Zeme okolo Slnka a zároveň demonštruj rotáciu Zeme okolo osi.

■ Urči všetky zemepisné šírky, v ktorých je pozorované slnko na oblohe aspoň raz za rok smerom na juh, teda ako v našej zemepisnej šírke.

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

Doplňujúce materiály

Pracovný list 1