menu 5 СЛЪНЧЕВА СИСТЕМА

Erasmus+: КД2: Стратегически партньорства в областта на образованието, обучението и младежта

Задача 2: Моделиране на движението на Земята около Слънцето

Помощни средства:

■ модели на Слънцето и Земята, евентуално и модел на Луната (виж точка а), карфица с цветна глава, силен източник на светлина, калкулатор, таблици

Инструкции за работа:

1. Поставете моделите на Слънцето и Земята на масата. Върху модела на Земята поставете карфица с цветна глава на мястото на Словашката република (България), което ще обозначава позицията на наблюдателя.

2. Поставете силен източник на светлина пред модела на Слънцето, за да освети Земята. Чрез завъртане на Земята около оста и (внимавайте за правилната посока на въртене: Земята се върти от запад на изток), демонстрирайте редуването на деня и нощта на мястото на наблюдателя. Наблюдавайте как денят и нощта се променят на други места на Земята.

По този начин можете да решите следните въпроси и задачи:

■ Намерете място на Земята, където денят и нощта не се променят.

■ Сравнете продължителността на нощта при наблюдателя в Словакия (България) и на екватора.

3. Демонстрирайте движението на Земята около Слънцето по кръгова траектория. Поставете Слънцето в средата на чина и на около 15 см от Земята. Демонстрирайте движението на Земята около Слънцето по кръгова траектория (игнорирайте въртенето на Земята около оста и). Обърнете внимание на правилното положение на земната ос по време на въртенето на Земята около Слънцето (положението на земната ос по отношение на далечните звезди не се променя).

След това решете следните задачи:

■ Поставете Земята в такова положение, че на северното полукълбо да е лято. Като завъртите Земята около оста и (и добавите източника на светлина от Задача 2 към експеримента), покажете, че дължината на нощта на мястото на Словашката република е по-голяма от дължината и на екватора и че има полярен ден около Северния полюс и полярна нощ около Южния полюс. При това положение, кой сезон е на южното полукълбо?nbsp;

■ Позиционирайте Земята така, че на северното полукълбо да е зима. Като завъртите Земята около оста и (и добавите източника на светлина от Задача 2 към експеримента), покажете, че дължината на нощта на мястото на Словашката република е по-малка от дължината и на екватора и че има полярен ден около Северния полюс и полярна нощ около Южния полюс. При това положение, кой сезон е на южното полукълбо?nbsp;

■ Намерете мястото, в което на северното полукълбо е пролет. Като движите Земята около Слънцето, уверете се, че движението на Земята е в същата посока, в която Земята се върти около оста си, тоест от запад на изток.

4. Покажете как ситуацията ще се промени, ако не пренебрегнем елиптичността на земната траектория около Слънцето. Поставете отново Слънцето в средата на чина. Изчислете минималното и максималното разстояние на Земята от Слънцето според таблиците и ги отбележете на чина с тебешир. Поставете Земята на минимално разстояние от Слънцето. Обърнете внимание на правилното положение на земната ос (Земята е на минимално разстояние от Слънцето през зимата, по-точно това става в началото на януари). Демонстрирайте отново движението на Земята около Слънцето.

След това решете следните задачи:

■ Можете ли да обясните, въз основа на експеримента, защо наклонът на земната ос е по-важен от елиптичността на траекторията за промяна на сезоните в нашите географски ширини?nbsp;

■ Сравнете зимата в северното и южното полукълбо (или лятото в северното и южното полукълбо) по отношение на елиптичността на траекторията (океанските и въздушните течения са пренебрегнати).

■ Какви условия трябва да бъдат изпълнени, за да не се променят сезоните във всяка точка на Земята, тоест през годината да бъдат едни и същи?nbsp;

■ Помислете как атмосферата оказва влияние върху температурните промени на отделни места от земната повърхност. Как биха се различавали сезоните от настоящите, ако атмосферата на Земята е много по-рядка, отколкото е сега? И как биха се различавали сезоните, ако атмосферната плътност е значително по-висока?

5. Поставете отново Слънцето и Земята на чина. Добавете Луната. Да предположим, че Луната се движи точно в равнината, около която Земята обикаля около Слънцето. Колко пъти Луната би обиколила Земята за една година? Сега с помощта на съученик покажете движението на Земята около Слънцето и в същото време орбитата на Луната около Земята в правилното съотношение на орбитите.

Освен това можете да решите следните задачи:

■ Поставете Земята и Луната в такова положение, че наблюдателят в Словашката република (България) да вижда пълнолуние. Каква част от денонощието ще бъде в Словакия (България)?nbsp;

■ Поставете Земята и Луната в такова положение, че наблюдателят в Словашката република (България) да вижда новолуние. Каква част от денонощието ще бъде в Словакия (България)?nbsp;

■ Поставете Земята и Луната в такова положение, че наблюдателят в Словашката република (България) да вижда Луната в първа и последна четвърт.

6. Изчислете размера на моделите на Земята и Слънцето, за да бъдат в същия мащаб като тяхното разстояние. Имайте предвид разстоянието между двете небесни тела на чина, което е 15 см.

■ Кое сферично тяло би имало така изчисления размер и може ли да бъде подходящ модел вместо топката за тенис на маса? Какво тяло би представлявало Земята?nbsp;

■ Да предположим, че Слънцето е представено от топка за тенис на маса с диаметър 4 cm. На какво разстояние трябва да се намира моделът на Земята? Какъв трябва да бъде размерът на модела, за да изобразява правилните пропорции?

7. Местете модела на Земята около Слънцето и едновременно с това демонстрирайте въртенето на Земята около оста и.

■ Определете всички географски ширини, на които Слънцето на небето се наблюдава поне веднъж годишно застанало на юг, така както е това на нашата географска ширина.

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

Допълнителни материали

Работен лист 1