4. Dlaczego mamy pory roku? Ruch obiegowy Ziemi

RWe5JrAT7Lt4x

Fotografia przedstawia kulę ziemską. Jej lewa połowa jest oświetlona, a przeciwna prawa połowa zacieniona.

Twoje cele:

• Wyjaśnisz na czym polega ruch obiegowy Ziemi.

• Wymienisz konsekwencje ruchu obiegowego Ziemi.

• Przedstawisz zmiany w oświetleniu Ziemi w pierwszych dniach kalendarzowych pór roku.

• Wskażesz związek między ruchem obiegowym Ziemi a strefami jej oświetlenia oraz strefowym zróżnicowaniem klimatu.

Na czym polega ruch obiegowy?

Ziemia wykonuje nie tylko ruch obrotowy, ale też obiega Słońce po orbicie zbliżonej kształtem do okręgu. Ruch ten odbywa się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Nazywamy go ruchem obiegowym Ziemi.

Czas obiegu Ziemi dookoła Słońca wynosi około 365 dni 5 godzin i 49 minut. Oznacza to, że Ziemia wraca po tym czasie do takiej samej pozycji względem Słońca. Wobec tego rok nie składa się z równej liczby dni, co ma znaczenie przy określaniu długości roku i przy konstrukcji kalendarza. Konieczne jest dodawanie jednego dnia w roku przestępnym występującym co cztery lata.

Ruch obiegowy Ziemi- animacja

RzjUKygmy9Iwr

Prezentowana jest Ziemia krążąca wokół Słońca.

Prezentowana jest Ziemia krążąca wokół Słońca.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/RzjUKygmy9Iwr

Prezentowana jest Ziemia krążąca wokół Słońca.

Jak Słońce oświetla Ziemię?

Wędrówka Ziemi wokół Słońca ze stałym nachyleniem osi obrotu powoduje, że jej powierzchnia oświetlana jest w różny sposób. Na tej podstawie wyróżniono pięć stref oświetlenia Ziemi. Ograniczone są one umownymi liniami – zwrotnikami Raka i Koziorożca i kołami podbiegunowymi, które są zaznaczone na mapach i globusach.

Na ilość otrzymywanej energii słonecznej wpływa kąt padania promieni słonecznych, który zmienia się wraz z szerokością geograficzną.

RV3pCL5Atz1mA

Grafika przedstawia pod jakim kątem padają promienie słoneczne w zależności od szerokości geograficznej. Okolice równika promienie słoneczne padają pod kątem 90 stopni. Średnia szerokość geograficzna, promienie padają pod kątem 60 stopni. Okolice biegunów, promienie słoneczne padają pod kątem 30 stopni.

Najsilniej oświetlona i nagrzewana przez Słońce jest strefa międzyzwrotnikowa, obejmująca także przecinający ją, centralnie położony równik. W strefie międzyzwrotnikowej niemal wszędzie dwukrotnie w ciągu roku Słońce góruje w zenicie (promienie słoneczne padają prostopadle na powierzchnię Ziemi), przez co oświetla i nagrzewa obszar najsilniej. Tylko na ograniczających tę strefę zwrotnikach Słońce góruje w zenicie raz w roku – w dni przesilenia letniego i zimowego. Dzień i noc na równiku trwają zawsze po 12 godzin, a w całej strefie międzyzwrotnikowej różnice w czasie ich trwania są niewielkie.

Dwie strefy umiarkowane znajdują się między zwrotnikami i kołami podbiegunowymi – zwrotnikiem Raka i kołem podbiegunowym północnym oraz zwrotnikiem Koziorożca i kołem podbiegunowym południowym, przez co są słabiej oświetlone. Słońce tutaj nigdy nie góruje w zenicie, ale w ciągu każdej doby występuje dzień i noc. Bardzo silnie zróżnicowana jest wysokość górowania Słońca. W pobliżu zwrotników może to być od ok. 43° do niemal 90°, a w sąsiedztwie kół podbiegunowych od prawie 0° do maksymalnie 43°. Bardzo duże jest też zróżnicowanie długości dnia i nocy w ciągu roku.

Najsłabiej oświetlane przez Słońce są strefy podbiegunowe, leżące między kołami podbiegunowymi i biegunami. Na biegunach Słońce nigdy nie wznosi się wyżej niż 23°26'. Tuż za kołami podbiegunowymi leżą obszary, gdzie występują zjawiska dnia i nocy polarnej. Polegają one na tym, że w ciągu jednej doby Słońce nie zachodzi lub nie wschodzi ani na chwilę. Im bliżej biegunów, tym okres dnia i nocy polarnej jest dłuższy. Na samych biegunach dzień polarny trwa aż pół roku, po czym następuje tak samo długa noc polarna.

RhWT6t8WEj30y

Ilustracja przedstawia pozorną wędrówkę Słońca w ciągu dnia polarnego po niebie. Obrazek prezentuje w schematyczny sposób krajobraz – na pierwszym planie umieszczono równinę, dalej w tle po lewej stronie w oddali górę, a nieco bliżej po prawej stronie wzniesienie. Ilustracja podzielona jest na dwanaście równych pionowych prostokątów za pomocą cienkich czarnych linii. Prostokąty przylegają do siebie. Każdy przedstawia Słońce na innym poziomie o różnych godzinach w ciągu doby. Poniżej każdego z prostokątów, na dole ilustracji, ustawione są obok siebie zegary. Zaczynając od lewej: Pierwszy zegar wskazuje godzinę ósmą. Słońce w połowie nieba. Po dwóch godzinach Słońce jest wyżej. Najwyżej Słońce jest o godzinie dwunastej w południe. Na następnych prostokątach pozycja Słońca stopniowo obniża się. Zegary wskazują zmiany co dwie godziny. Najniżej Słońce jest o godzinie dwunastej o północy, tuż nad horyzontem. Następnie ponownie znajduje się coraz wyżej. Pozorna wędrówka Słońca odbywa się po trasie w kształcie fali, linia ma kształt sinusoidalny. Od lewej, w połowie nieba, wznosi się. Osiąga szczyt w trzecim prostokącie i łagodnie opada aż do dziewiątego prostokąta, po czym ponownie wznosi się. Następnie cały cykl się powtarza.

Ciekawostka

Długość dni i nocy polarnych wydłuża się w miarę zbliżania do biegunów. Na kołach podbiegunowych trwają one tylko jedną dobę i mają miejsce w dniach przesileń. Na biegunach pory dnia zmieniają się tylko dwa razy w roku: dzień i noc trwają tam po sześć miesięcy.

R14c8Q2kDoUun

Fotografia prezentuje krajobraz Antarktydy latem. Na pierwszym planie widoczna kra pływająca po morzu. W tle góry pokryte częściowo śniegiem, nad nimi kłębiaste chmury oraz słońce nad horyzontem.

Równonoc wiosenna występuje w chwili, gdy promienie słoneczne padają pionowo na równik, a pod coraz mniejszym kątem na resztę kuli ziemskiej aż do obu biegunów. Na całej Ziemi dzień i noc trwają wtedy po 12 godzin.

ROAXH469XZNCF

Ilustracja przedstawia kulę ziemską. Powierzchnię kuli pokrywają południki i równoleżniki. Kontynenty obrysowane niebieskim konturem. Przez środek kuli ziemskiej przebiega pionowa oś Ziemi. Nad biegunem północnym litera N, poniżej bieguna południowego litera S. Prawa półkula oświetlona żółtymi promieniami słonecznymi. Napis: dzień. Lewa półkula w cieniu. Napis: noc. Na dole, pozioma linia wskazuje biegun południowy. Opis 90 stopni szerokości geograficznej południowej. Powyżej równoleżnik – koło podbiegunowe południowe. Opis 66 stopni i 33 minuty szerokości geograficznej południowej. Powyżej zwrotnik Koziorożca 23 stopnie i 27 minut szerokości geograficznej południowej. Dokładnie w połowie równik. Zero stopni. Powyżej na półkuli północnej zwrotnik Raka 23 stopnie i 27 minut szerokości geograficznej północnej. Najwyżej to poziomy równoleżnik przechodzący przez koło podbiegunowe północne 66 stopni i 33 minuty szerokości geograficznej północnej. Na samej górze kuli ziemskiej biegun północny. 90 stopni szerokości geograficznej północnej. Promienie słoneczne tworzą z powierzchnią Ziemi na równiku kąt prosty. U góry grafiki na niebieskim tle napis: Oświetlenie Ziemi w dniu równonocy wiosennej. Na dole podpis: Słońce góruje w zenicie nad równikiem.

Przesilenie letnie ( na półkuli północnej) to moment, gdy promienie słoneczne padają pionowo na zwrotnik Raka. Lepiej oświetlona jest wtedy półkula północna, na której dzień jest dłuższy od nocy. Za kołem podbiegunowym północnym panuje wówczas dzień polarny, a za południowym noc polarna.

R12QkkzkDGnrD

Ilustracja przedstawia kulę ziemską. Powierzchnię kuli pokrywają południki i równoleżniki. Kontynenty obrysowane niebieskim konturem. Przez środek kuli ziemskiej przebiega pionowa oś Ziemi. Nad biegunem północnym litera N, poniżej południowego litera S. Oś Ziemi nachylona w prawo pod kątem. Prawa półkula oświetlona żółtymi promieniami słonecznymi. Północna część półkuli mocniej oświetlona z powodu nachylenia Ziemi w prawo. Lewa półkula w cieniu. Na dole, pozioma linia wskazuje biegun południowy. Opis 90 stopni szerokości geograficznej południowej. Cały obszar za kołem podbiegunowym w cieniu. Napis nad biegunem: Noc polarna. Powyżej koło podbiegunowe południowe. Opis 66 stopni i 33 minuty szerokości geograficznej południowej. Powyżej zwrotnik Koziorożca 23 stopnie i 27 minut szerokości geograficznej południowej. Dokładnie w połowie równik. Zero stopni. Powyżej na półkuli północnej zwrotnik Raka 23 stopnie i 27 minut szerokości geograficznej północnej. Najwyżej to koło podbiegunowe północne 66 stopni i 33 minuty szerokości geograficznej północnej. Na górze kuli ziemskiej biegun północny. 90 stopni szerokości geograficznej północnej. Cały obszar za kołem podbiegunowym jest oświetlony promieniami słonecznymi. Napis pod biegunem: Dzień polarny. Promienie słoneczne tworzą z powierzchnią Ziemi na zwrotniku Raka kąt prosty. U góry grafiki na niebieskim tle napis: Oświetlenie Ziemi w dniu przesilenia letniego. Na dole podpis: Słońce góruje w zenicie nad zwrotnikiem Raka.

Równonoc jesienna ma miejsce wtedy, gdy Słońce ponownie góruje w zenicie nad równikiem, a więc promienie słoneczne padają pionowo na równik, a pod coraz mniejszym kątem na resztę kuli ziemskiej aż do obu biegunów. Na całej Ziemi dzień i noc ponownie trwają po 12 godzin.

R2R8OLDZGVFCE

Ilustracja przedstawia kulę ziemską. Powierzchnię kuli pokrywają południki i równoleżniki. Kontynenty obrysowane niebieskim konturem. Przez środek kuli ziemskiej przebiega pionowa oś Ziemi. Nad biegunem północnym litera N, poniżej południowego litera S. Lewa półkula oświetlona żółtymi promieniami słonecznymi. Napis: dzień. Prawa półkula w cieniu. Napis: noc. Na dole, pozioma linia wskazuje biegun południowy. Opis 90 stopni szerokości geograficznej południowej. Powyżej równoleżnik – koło podbiegunowe południowe. Opis 66 stopni i 33 minuty szerokości geograficznej południowej. Powyżej zwrotnik Koziorożca 23 stopnie i 27 minut szerokości geograficznej południowej. Dokładnie w połowie równik. Zero stopni. Powyżej na półkuli północnej zwrotnik Raka 23 stopnie i 27 minut szerokości geograficznej północnej. Najwyżej to poziomy równoleżnik przechodzący przez koło podbiegunowe północne 66 stopni i 33 minuty szerokości geograficznej północnej. Na samej górze kuli ziemskiej biegun północny. 90 stopni szerokości geograficznej północnej. Promienie słoneczne tworzą z powierzchnią Ziemi na równiku kąt prosty. U góry grafiki na niebieskim tle napis: Oświetlenie Ziemi w dniu równonocy jesiennej. Na dole podpis: Słońce góruje w zenicie nad równikiem.

Przesilenie zimowe ( na półkuli północnej) następuje w chwili, gdy promienie słoneczne padają pionowo na zwrotnik Koziorożca. W tym czasie lepiej oświetlona jest półkula południowa, na której dzień jest dłuższy od nocy. Za kołem podbiegunowym południowym panuje dzień polarny, a za północnym noc polarna.

R1bUp463twycU

Ilustracja przedstawia kulę ziemską. Powierzchnię kuli pokrywają południki i równoleżniki. Kontynenty obrysowane niebieskim konturem. Przez środek kuli ziemskiej przebiega pionowa oś Ziemi. Nad biegunem północnym litera N, poniżej południowego litera S. Oś Ziemi nachylona w prawo pod kątem. Lewa półkula oświetlona żółtymi promieniami słonecznymi. Południowa część półkuli mocniej oświetlona z powodu nachylenia Ziemi w prawo. Prawa półkula w cieniu. Na dole, pozioma linia wskazuje biegun południowy. Opis 90 stopni szerokości geograficznej południowej. Cały obszar za kołem podbiegunowym jest oświetlony promieniami słonecznymi. Napis nad biegunem: Dzień polarny. Powyżej koło podbiegunowe południowe. Opis 66 stopni i 33 minuty szerokości geograficznej południowej. Powyżej zwrotnik Koziorożca 23 stopnie i 27 minut szerokości geograficznej południowej. Dokładnie w połowie równik. Zero stopni. Powyżej na półkuli północnej zwrotnik Raka 23 stopnie i 27 minut szerokości geograficznej północnej. Najwyżej to koło podbiegunowe północne 66 stopni i 33 minuty szerokości geograficznej północnej. Na górze kuli ziemskiej biegun północny. 90 stopni szerokości geograficznej północnej. Cały obszar za kołem podbiegunowym w cieniu. Napis pod biegunem: Noc polarna. Promienie słoneczne tworzą z powierzchnią Ziemi na zwrotniku Koziorożca kąt prosty. U góry grafiki na niebieskim tle napis: Oświetlenie Ziemi w dniu przesilenia zimowego. Na dole podpis: Słońce góruje w zenicie nad zwrotnikiem Koziorożca.

Daty zmian astronomicznych pór roku są dla całej Ziemi takie same, ale ich nazwy zależą od półkuli. Gdy na półkuli północnej trwa lato, na półkuli południowej jest zima.

Kalendarzowe pory roku zaczynają się natomiast w następujących terminach:

• wiosna – 21 marca w momencie równonocy wiosennej,

• lato – 22 czerwca w momencie przesilenia letniego,

• jesień – 23 września w momencie równonocy jesiennej,

• zima – 22 grudnia wraz z momentem przesilenia zimowego.

Jak oświetlenie Ziemi wpływa na klimat?

Ilość energii słonecznej, która dociera do poszczególnych obszarów w dużym stopniu wpływa na rozkład średniej rocznej temperatury powietrza. To z kolei przyczynia się do występowania stref klimatycznych i stref krajobrazowych.

Im wyżej znajduje się Słońce nad horyzontem, tym więcej światła i ciepła dociera do powierzchni Ziemi. Dlatego w strefie międzyzwrotnikowej jest najcieplej, a w strefach podbiegunowych – najzimniej.

RGbivwlEtzBaw

Grafika przedstawia rozkład średniej rocznej temperatury powietrza na Ziemi. Na schemacie Kuli Ziemskiej zaznaczono kolorami poszczególne średnie temperatury. Najwyższe temperatury (około 40 stopni) są w okolicy równikowej. Im bardziej na północ lub na południe tym temperatury są niższe. Na biegunie południowym mogą dochodzić nawet do minus siedemdziesięciu stopni.

Istnieje wiele innych czynników wpływających na klimat. Duże znaczenie mają m.in.: wysokość obszaru ponad poziomem morza, ukształtowanie terenu, odległość od brzegu morskiego. W związku z tym klimat różnych obszarów leżących w tej samej strefie oświetlenia Ziemi może być bardzo różny.

Krajobrazy różnych stref oświetlenia Ziemi – galeria zdjęć

Slajd 1 z 5

Krajobrazy spotykane w różnych strefach oświetlenia Ziemi

RhQB2FNJ7K4jg

Galeria fotografii prezentujących krajobrazy w różnych strefach oświetlenia Ziemi. Fotografia pierwsza prezentuje ośnieżone góry nad wodą w strefie podbiegunowej.

R83lSQGqMRCG1

Fotografia druga prezentuje krajobraz pól i łąk strefy umiarkowanej.

R1YHPyVB3Jfqx

Fotografia prezentuje krajobraz pustyni skalistej strefy międzyzwrotnikowej

R154AGZECPXRE

Fotografia prezentuje zielony las równikowy. Drzewa mają rozłożyste korony. Na pierwszym planie widać polanę pokryta trawą.

RXq5zW5HYth9T

Schemat przedstawia ruch obiegowy Ziemi przedstawiony w podziale na astronomiczne pory roku. W centrum schematu umieszczone jest Słońce, a dookoła niego krąży kula ziemska ukazana w różnych porach roku, która kręci się również dookoła własnej osi. Pierwszy obrazek Ziemi symbolizuje stan pór roku na dzień 20 marca. Na półkuli północnej panuje wtedy wiosna, a na półkuli południowej jesień. Bardziej oświetlona jest półkula północna, ze względu na nachylenie ziemi tą półkulą w kierunku słońca. Drugi obrazek ukazuje, że 21/22 grudnia na półkuli północnej panuje zima, a na półkuli południowej lato. Bardziej oświetlona jest półkula południowa. Kolejne wyobrażenie kuli ziemskiej na dzień 22/23 września przedstawia, że na półkuli północnej panuje wtedy jesień, a wiosna na półkuli południowej. Bardziej oświetlona jest półkula południowa. Na Ziemi uchwyconej w dniu 21 czerwca na półkuli południowej panuje zima, a na półkuli północnej lato. Bardziej oświetlona jest półkula północna.

Konsekwencje ruchu obiegowego Ziemi

1. Zjawisko roku, który jest jedną z podstawowych miar czasu, a dla ludzi oznacza konieczność stosowania kalendarza.

2. Zmiana wysokości Słońca w południe w ciągu roku.

3. Zmiana miejsca wschodu i zachodu Słońca na linii horyzontu w ciągu roku.

4. Dzień i noc polarna, które zdecydowanie ograniczają możliwości funkcjonowania ludzi poza kołami podbiegunowymi.

5. Występowanie 5 stref oświetlenia Ziemi, które stwarzają bardzo różnorodne i odmienne warunki do życia i gospodarowania.

6. Występowanie stref klimatycznych, które są konsekwencją zróżnicowanego oświetlenia Ziemi, a ponadto silnie wpływają na strefowość występowania roślin i gleb.

Podsumowanie

• Ruch obiegowy Ziemi dookoła Słońca trwa około 365 dni 5 godzin i 49 minut

• Nachylenie osi ziemskiej spowodowało powstanie stref oświetlenia Ziemi.

• Wyróżniamy 5 stref oświetlenia Ziemi: międzyzwrotnikową, dwie umiarkowane i dwie podbiegunowe.

• W różnych strefach oświetlenia Ziemi panują odmienne warunki klimatyczne.

• Ruch obiegowy powoduje następujące zjawiska: zmiany wysokości górowania oraz miejsca wschodu i zachodu Słońca w ciągu roku,  pory roku, dzień polarny i noc polarna, występowanie stref oświetlenia Ziemi, a co za tym idzie stref klimatycznych, roślinnych i glebowych.

Słownik

Ćwiczenia

Notatnik