ś2. Oświetlenie Ziemi w ciągu roku

ś2 Oświetlenie Ziemi w ciągu roku

Opis rysunku

Rysunek „Oświetlenie Ziemi w ciągu roku” pozwoli ci zrozumieć przyczynę zmian pór roku na kuli ziemskiej. Zmiany w oświetleniu Ziemi sprawiają, że w ciągu roku ilość energii słonecznej docierającej do tych samych obszarów powierzchni Ziemi zmienia się. W poszczególnych obszarach Ziemi zmienia się długość dnia, wysokość górowania Słońca w południe i kierunek, w którym mieszkaniec obszaru widzi Słońce wschodzące i zachodzące; zmienia się średnia temperatura powietrza, jego wilgotność, inaczej funkcjonują organizmy żywe. Stąd istnienie pór roku. Za początek astronomicznej pory roku przyjmujemy moment górowania Słońca w zenicie, nad Równikiem lub jednym ze zwrotników. Znaczy to, że promienie słoneczne padają wtedy prostopadle odpowiednio na Równik lub jeden ze zwrotników.
Oś Ziemi jest nachylona do płaszczyzny orbity Ziemi pod stałym kątem 66°33’ i nie zmienia swego kierunku w czasie obiegu Ziemi wokół Słońca. Dzięki temu w czasie rocznego ruchu obiegowego Ziemi wokół Słońca jej poszczególne części są oświetlone w różnym stopniu.
Na rysunku przedstawiono oświetlenie Ziemi w czterech momentach uznanych za początki poszczególnych pór roku: 21 marca, 22 czerwca, 23 września i 22 grudnia. Dwie sytuacje – początek wiosny i jesieni – zostały przedstawione na pierwszym rysunku.

Czytanie rysunku

Sprawdź, czy arkusz leży prawidłowo na twoim biurku. Wypukły czarny trójkąt powinien być w prawym dalszym, czyli górnym rogu arkusza. Następnie oprzyj wygodnie ręce na biurku – nadgarstki powinny być oparte, a palce lekko podgięte. Opuszki muszą swobodnie czytać rysunek. Najpierw obejrzyj cały arkusz, potem czytaj go systematycznie. W dalszej, czyli górnej części znajdziesz tytuł, a pod nim legendę. Przeczytaj ją dokładnie. Objaśniono w niej cztery znaki użyte na rysunku:

• oświetlony obszar Ziemi, czyli obszar dnia, oznaczono gładką fakturą w kolorze jasnożółtym;

• nieoświetlony obszar Ziemi, czyli obszar nocy, oznaczono fakturą nieregularnie rozrzuconych drobnych punktów wypukłych na szarym tle;

• strzałką z grotem skierowanym w prawo narysowaną cienką gładką linią na linii czerwonej oznaczono promienie Słońca biegnące w kierunku Ziemi;

• dużym wypukłym punktem na punkcie czarnym oznaczono miejsce, w którym promienie Słońca padają na ziemię prostopadle, czyli Słońce jest obserwowane w zenicie.

Po zapoznaniu się z legendą przystąp do czytania arkusza.
Odszukaj na rysunku obraz Ziemi w dniu 21 marca. Na lewo od Ziemi zaznaczony jest fragment Słońca. Od Słońca w kierunku Ziemi narysowano strzałki z grotem skierowanym ku Ziemi. Odszukaj je. Strzałki wskazują promienie słoneczne skierowane do powierzchni Ziemi. Teraz obwiedź palcami kontur Ziemi; sprawdź, które linie siatki kartograficznej są na nim zaznaczone. Znajdź Równik, zwrotniki, koła podbiegunowe, oś ziemską. Przeciągnij palcami po tych liniach. Zauważ, że linia osi ziemskiej jest prostopadła do kierunku padania promieni słonecznych. Pociągnij po niej palcami, dokładnie czytając całą tę linię, aż poza kontur Ziemi. Przy północnym końcu osi ziemskiej znajduje się lekko zakrzywiona strzałka z grotem skierowanym w prawo. Wskazuje ona kierunek ruchu obrotowego kuli ziemskiej. Na konturze Ziemi w miejscu skierowanym ku Słońcu, na linii Równika, znajduje się wypukły punkt. To punkt, w którym promienie słoneczne padają prostopadle na Ziemię – Słońce w tym miejscu – na Równiku – tego dnia w południe znajduje się w zenicie. Odszukaj to miejsce i obejrzyj. Tego dnia – 21 marca – dzień na kuli ziemskiej trwa tyle samo co noc. Moment ten nazywamy równonocą wiosenną.
Faktura nieregularnie rozrzuconych drobnych punktów wypukłych na szarym tle wskazuje, jak wiesz z legendy, nieoświetlony obszar Ziemi, na którym trwa noc, zaś faktura gładka w kolorze jasnożółtym wskazuje obszar oświetlony, na którym trwa dzień. Prawa część rysunku Ziemi jest pokryta fakturą oznaczającą noc, a lewa fakturą oznaczającą dzień. Sprawdź to dokładnie. Zauważ, że brzegi obszaru z fakturą gładką i pokrytego fakturą punktów wypukłych dochodzą do obu biegunów. Od 21 marca dzień zaczyna wydłużać się na półkuli północnej, a skracać na półkuli południowej.
Takie samo oświetlenie Ziemi występuje w dniu równonocy jesiennej – 23 września.
Odszukaj kolejny rysunek Ziemi z datą 22 czerwca. Obwiedź go palcami. Sprawdź narysowane na nim linie: oś ziemską, linie zwrotników, Równika i kół podbiegunowych. Oś ziemska jest na tym rysunku wyraźnie pochylona w kierunku Słońca, a półkula północna jest bardziej oświetlona niż południowa. Na półkuli północnej jest to najdłuższy dzień w ciągu roku. Na konturze Ziemi poszukaj wypukłego punktu, w którym promienie Słońca padają prostopadle na Ziemię, czyli Słońce znajduje się w zenicie. Punkt ten jest teraz zaznaczony na zwrotniku. Jest to Zwrotnik Raka, na który w dniu 22 czerwca w południe promienie Słońca padają na Ziemię prostopadle, czyli Słońce nad tym zwrotnikiem jest w zenicie. Odczytaj na rysunku Ziemi fakturę określającą zasięg dnia; znajdź miejsce, w którym brzeg tej faktury styka się z kołem podbiegunowym. Na biegunie północnym dzień polarny trwa już połowę swojej długości czyli trzy miesiące. Sprawdź co się dzieje w obrębie koła podbiegunowego południowego. Tam faktura oznaczająca noc całkowicie pokrywa cały obszar koła podbiegunowego. Na biegunie południowym od trzech miesięcy trwa noc polarna.
Kolejna pora roku zaczyna się 23 września. Oświetlenie Ziemi tego dnia jest takie samo jak 21 marca. Inny jest tylko kierunek następujących po sobie zmian. Wróć do pierwszego rysunku i przypomnij sobie jego treść.
Teraz przejdź do kolejnego rysunku obrazującego przesilenie zimowe z datą 22 grudnia. Na lewo od Ziemi zaznaczony jest fragment Słońca. Od Słońca w kierunku Ziemi narysowano strzałki z grotami skierowanymi ku Ziemi, które obrazują kierunek promieni słonecznych docierających do powierzchni Ziemi. Obwiedź palcami kontur Ziemi i sprawdź jej obszar. Obejrzyj oś ziemską – jest teraz wyraźnie skierowana biegunem południowym do Słońca, a północnym od Słońca.
Na konturze Ziemi, na Zwrotniku Koziorożca znajdź wypukły punkt. Jedna ze strzałek, obrazujących promieniowanie słoneczne, jest prostopadła do powierzchni Ziemi w tym miejscu. To znaczy, że 22 grudnia promienie słoneczne padają prostopadle na Zwrotnik Koziorożca, czyli Słońce jest nad nim w zenicie.
Poszukaj faktury oznaczającej noc i zbadaj jej zasięg. Zauważ, że obszar koła podbiegunowego północnego jest całkowicie pokryty tą fakturą. Na półkuli północnej jest to najkrótszy dzień w roku. Na biegunie północnym trwa noc polarna. Trwa ona już połowę swojej długości, czyli trzy miesiące, i trwać będzie przez kolejne trzy.
Sprawdź, co dzieje się w obszarze koła podbiegunowego na półkuli południowej. Tam faktura nocy sięga swym brzegiem tylko do linii koła podbiegunowego. Oznacza to, że na biegunie południowym trwa dzień polarny.
Tak więc pory roku na półkuli południowej następują naprzemiennie i nie pokrywają się z porami roku na półkuli północnej. Gdy u nas jest zima, tam jest lato, gdy u nas jest wiosna, tam jest jesień, gdy u nas jest lato, tam jest zima, gdy u nas jest jesień, tam jest wiosna.

Opis treści rysunku

Ziemia w swoim ruchu obiegowym wokół Słońca jest w ciągu roku oświetlana przez Słońce w różny sposób. Decyduje o tym stałe nachylenie osi ziemskiej względem orbity Ziemi i stały kierunek tej osi w przestrzeni.
Dzień 21 marca wyznacza na półkuli północnej początek astronomicznej wiosny. Półkula północna i półkula południowa oświetlone są jednakowo. Na całej kuli ziemskiej dzień jest równy nocy i trwa 12 godzin. Wysokość Słońca nad obydwoma zwrotnikami jest taka sama – 66°33’. W Warszawie wysokość Słońca w południe wynosi 38°. Na biegunach Słońce obserwuje się na widnokręgu. W dniu 21 marca na biegunie północnym kończy się trwająca pół roku noc polarna, a zaczyna dzień polarny.
Od tego dnia, wskutek ruchu obiegowego Ziemi wokół Słońca, półkula północna Ziemi zwraca się ku Słońcu. Nad biegunem północnym Słońce krąży po niebie i nie zachodzi. Stopniowo zwiększa się obszar dnia polarnego wokół bieguna północnego. W norweskim mieście Trömso leżącym na szerokości geograficznej północnej ponad 69°, dzień polarny rozpoczyna się 18 maja. Natomiast w pozostałych obszarach półkuli północnej dni są coraz dłuższe, a noce coraz krótsze. W tym czasie na biegunie południowym trwa noc polarna.
Ten proces trwa do 22 czerwca uznanego za początek astronomicznego lata na półkuli północnej. Jest to, na półkuli północnej najdłuższy dzień w roku, a noc jest najkrótsza. W Warszawie wysokość Słońca w południe osiąga najwyższą wartość w roku i wynosi około 61°30’. Słońce wschodzi na południowym wschodzie, zachodzi na południowym zachodzie. Dzień, najdłuższy w roku, trwa prawie 17 godzin. W obszarach bliskich koła podbiegunowego północnego obserwuje się tak zwane białe noce. Słońce zachodzi na krótki czas, ale jest tak blisko horyzontu, że nie zapada zupełna ciemność. Na kołach podbiegunowych Słońce jest widoczne nad widnokręgiem. Na biegunie północnym od trzech miesięcy trwa dzień polarny, a na południowym – noc polarna.
Od tego dnia ruch Ziemi po orbicie sprawia, że biegun północny stopniowo odchyla się od Słońca. Zmniejsza się obszar dnia polarnego wokół bieguna północnego. W Trömso dzień polarny kończy się 27 lipca. W pozostałych obszarach półkuli północnej dni są coraz krótsze, a noce dłuższe.
Ten proces trwa do dnia 23 września uznanego za początek astronomicznej jesieni na półkuli północnej. Jest to dzień równonocy jesiennej. Na całej Ziemi dzień i noc trwają tak samo długo, czyli 12 godzin.
Od tego dnia, wskutek ruchu obiegowego Ziemi wokół Słońca, biegun północny Ziemi odwraca się od Słońca, a biegun południowy zwraca się ku Słońcu Na półkuli północnej dni są coraz krótsze, a noce coraz dłuższe. Na biegunie północnym zapada noc polarna, a jej zasięg rozszerza się na coraz większy obszar wokół bieguna północnego. W Trömso noc polarna rozpoczyna się 27 listopada.
Ten proces trwa do dnia 22 grudnia uznanego za początek astronomicznej zimy na półkuli północnej. Jest to najkrótszy dzień w roku, a noc trwa wtedy najdłużej. Tego dnia Słońce przechodzi przez zenit nad Zwrotnikiem Koziorożca. W Warszawie wysokość Słońca w południe wynosi zaledwie około 14°30’ i jest najniższa w roku, a dzień jest najkrótszy i trwa mniej niż 8 godzin. Słońce wschodzi na północnym wschodzie, zachodzi na północnym zachodzie. Na kołach podbiegunowych Słońce jest widoczne nad widnokręgiem. Na biegunie północnym od trzech miesięcy trwa noc polarna, a na południowym – dzień polarny.
Od tego dnia, dnia przesilenia zimowego, ruch Ziemi po orbicie sprawia, że biegun północny stopniowo zwraca się ku Słońcu. Obszar nocy polarnej zmniejsza się. W Trömso noc polarna kończy się 19 stycznia. Na półkuli północnej dni są coraz dłuższe, a noce coraz krótsze. Proces ten trwa do dnia 21 marca. W tym miejscu można by zacząć czytanie opisu zmian oświetlenia Ziemi od początku. Jeżeli nie zdecydujesz się na powtórzenie, uważnie schowaj rysunek do teczki Atlasu.