Page 1

Béla Szomi Kralj

Sonce, Zemlja in Luna Zbirka vaj za izbirni predmet

Astronomija 1. sklop v 9-letni osnovni šoli

ZALOŽBA MATH

1


BÉLA SZOMI KRALJ: Sonce, Zemlja in Luna Zbirka vaj za izbirni predmet Astronomija 1. sklop v 9-letni osnovni šoli Strokovni pregled: dr. Andreja Gomboc, dipl. astr. Vesna Harej, predm. uč. fiz. Karel Šmigoc, prof. fiz. Jezikovni pregled: Bora Zlobec Jurčič © Béla Szomi Kralj & Založba Math d.o.o. Založba MATH d.o.o. Urednik: Jože Kotnik Fotografije: Béla Szomi Kralj Oblikovanje fotografij: Arven Šakti Kralj Szomi Risanje slik: Arven Šakti Kralj Szomi, Béla Szomi Kralj, Iztok Križan Tisk TIPOS CIP - Kataložni zapis o publikaciji Narodna in univerzitetna knjižnica, Ljubljana SZOMI KRALJ, Béla Sonce, Zemlja in Luna: Zbirka vaj za izbirni predmet Astronomija : 1. sklop v 9-letni osnovne šoli [besedilo in fotografije : Béla Szomi Kralj] [oblikovanje fotografij: Arven Šakti Kralj Szomi in Béla Szomi Kralj]. [risanje slik: Arven Šakti Kralj, Iztok Križan in Béla Szomi Kralj]. Ljubljana : Math, 2003 ISBN 961-6100-58-0 126739712

Fotokopiranje in razmnoževanje ni dovoljeno Zakon o spremembah in dopolnitvah zakona o avtorskih in sorodnih pravicah (Ur.l. RS, št. 9/2001) 2


Kazalo 1. vaja: Svetlobni mlinček 2. vaja: Sončna celica 3. vaja: Sončni kolektor 4. vaja: Kamera obskura 5. vaja: Projekcija in zorni kot Sonca 6. vaja: Sončeve pege 7. vaja: Sončeve pege čez teden dni 8. vaja: Izmeri zorni kot Sonca 9. vaja: Določanje strani neba s pomočjo Sonca Vprašanja, vaje in naloge I Zemlja in Sonce 10. vaja: Model Našega Osončja: notranji planeti 11. vaja: Risanje elipse 12. vaja: Ponazoritev gibanja planetov 13. vaja: Menjavanje dneva in noči 14. vaja: Kotna hitrost Zemlje 15. vaja: Merjenje dolžine dneva 16. vaja: Kje Sonce vzhaja in kje zahaja 17. vaja: Čas kulminacije Sonca 18. vaja: Časovni pasovi 19. vaja: Merjenje dolžine sence 20. vaja: Dolžina sence na enakih zemljepisnih dolžinah 21. vaja: Merjenje višine Sonca 22. vaja: Višina Sonca v kotnih stopinjah 23. vaja: Sončna ura 24. vaja: Sila, ki deluje proti središču, 25. vaja: Polmer kroženja, obhodni čas in hitrost 26. vaja: Prikaz letnih časov 27. vaja: Trajanje pomladi in poletja Vprašanja, vaje in naloge II 28. vaja: Opazovanje Luninih men 29. vaja: Prikaz Luninih men 30. vaja: Prikaz Sončevega in Luninega mrka 31. vaja: Opazovanje Luninega mrka 32. vaja: Površje Lune 33. vaja: Primerjava površja Lune in površja Zemlje 34. vaja: Zorni kot Lune 35. vaja: Orientacija s pomočjo Lune Vprašanja, vaje in naloge III 36. vaja: Vrtljiva zvezdna karta 37. vaja: Zvezde in planeti 38. vaja: Severnica 39. vaja: Navidezno gibanje Lune Vprašanja, vaje in naloge IV Odgovori in rešitve Slovarček nekaterih izrazov 3

7 8 9 10 11 13 15 16 17 18 20 20 23 24 25 26 27 28 31 32 33 34 35 37 38 39 40 42 44 45 46 47 49 53 55 56 57 58 59 61 62 63 64 65 66 71


4


UVOD Zbirka vaj Sonce, Zemlja, Luna, je namenjena učencem in učiteljem za izvedbo vaj in opazovanj pri izbirnem predmetu Astronomija, 1. sklop, v 7. razredu 9-letne osnovne šole. Med izbranimi vajami je približno polovica simulacij, ki jih lahko naredimo v učilnici. Opazovanja in merjenja pa naj učenci opravijo skupaj z učiteljem pod jasnim nebom podnevi ali ponoči. Delo v naravi je za učence bolj zanimivo in te vsebine si najbolj zapomnijo. Vaje, pri katerih med prvim in naslednjim opazovanjem mine nekaj mesecev, naj učenci načrtujejo skupaj z učiteljem, prav tako naj skupaj z njim tudi prvič opazujejo. Učitelj naj učence opomni, da se bliža primeren datum za vajo ali ponovno opazovanje. Na začetku posamezne vaje naj učenci skrbno preberejo navodila in si ob pomoči učitelja pripravijo ustrezne pripomočke. O novih pojmih in spoznanjih naj se pogovarjajo s sošolci, starši in učiteljem. Pri nekaterih vajah naj poskusijo vnaprej napovedati izid. Vaje so urejene po zahtevnosti. Osnovne vaje so brez posebne oznake. Težje vaje so označene z eno zvezdico (*). Vaje, ki zahtevajo od učenca veliko veščine, računanja ali dolgotrajnejša opazovanja, pa so označene z dvema zvezdicama (**). Prav tako so označene tudi naloge na koncu posameznih poglavij.

Nasvet staršem in učiteljem Astronomija je med najstarejšimi in najbolj zanimivimi znanstvenimi disciplinami, ki iščejo odgovore na vprašanja o nastanku sveta. Naj vam vprašanja otrok ne bodo odveč, podobna ali enaka vprašanja si je človek zastavljal že od nekdaj. Radovednost, vedoželjnost in vztrajnost otrok pri večnem iskanju odgovorov pa so začetek znanosti.

5


Navodilo učencem

Pred izvajanjem vsake vaje skrbno preberi navodila in ustrezno poglavje iz knjige ali učbenika. Zberi potrebščine za izvedbo vaje in upoštevaj dodatna navodila učitelja za varno in uspešno delo. Če česa ne razumeš, se posvetuj z učiteljem, ki vaje vodi. Sonce opazuj le pod vodstvom učitelja ali izkušenega astronoma samo samo na zaslonu s pomočjo projekcij. MED OPAZOVANJEM NIKOLI NE GLEJ NARAVNOST V SONCE! Tudi polne Lune ne glej skozi teleskop ali daljnogled, saj tudi njena svetloba lahko trajno poškoduje oči. Luno opazuj le skozi filter. Nikoli naj ti ne bo nerodno vprašati, če te kaj zanima; tvojih vprašanj bo vedno premalo. Za izvedbo nočnih vaj se vedno toplo obleci, saj je ponoči mrzlo tudi poleti, kaj šele pozimi! S sabo vzemi tudi manjšo svetilko, vendar jo uporabljaj le za iskanje nujnih podatkov v zvezdnem atlasu, učbeniku ali na zvezdni karti. Snopa svetlobe nikoli ne usmeri v tistega, ki opazuje skozi teleskop. Oko se privaja na temo nekaj minut, zato boš z nesmotrno uporabo svetilke motil vsa nočna opazovanja. Želim ti veliko sončnih dni in jasnih noči. Bela Somi

6


Sonce 1. vaja: Svetlobni mlinček Naloga: Svetlobni mlinček postavi na tako mesto, da bo osvetljen s svetlobo s Sonca. Kaj se zgodi? Potrebščine: Svetlobni mlinček. Opis pojava:

Dopolni! Svetlobni mlinček poganja ………………………….. . Prihaja s Sonca, ki je Zemlji najbližja ………………………. . V središču Sonca potekajo jedrske reakcije. Po štiri jedra vodika se zlivajo v jedra helija. Masa štirih vodikovih jeder pa je večja od mase nastalega helijevega jedra in masna razlika se pretvori v svetlobo, ki jo ………….. oddaja. 7


2. vaja: Sončna celica Naloga: Elektromotorček z vetrnico na osi priključi na sončno celico, ki jo osvetljuje sončna svetloba. Opazuj, kaj se zgodi. Potrebščine: Elektromotor, sončna celica, žice. Opis pojava:

Dopolni! Sončna celica prejema …………………., oddaja pa ………………… energijo. Elektromotor prejema ………………… energijo, zato se vetrnica……………… .

8


*3. vaja: Sončni kolektor Naloga: Izmeri spremembo temperature vode v modelu sončnega kolektorja. Navodilo: V črno pobarvano cev, z ene strani izolirano s stiroporjem – to je model sončnega kolektorja (glej sliko!), nalij mrzlo vodo, ki si ji izmeril temperaturo. Nato kolektor postavi tako, da bodo med poskusom sončni žarki padali nanj pravokotno. Čez 15 minut in čez pol ure ponovno izmeri temperaturo vode v kolektorju. Kaj opaziš? Za koliko se povprečno poveča temperatura vode vsako minuto? Potrebščine: Model sončnega kolektorja, termometer, voda. Meritve in opis pojava:

t (min) T (ºC)

0

15

30

Dopolni! Črno pobarvane cevi kolektorja prejemajo ………………….., zato se je voda v cevi ……………………… . Sončni kolektor pretvarja energijo svetlobe v ……………… . S črno barvo je prebarvan zato, da vpije več ………………. . Temperatura vode se .................................. . 9


*4. vaja: Kamera obskura (camera obscura) Naloga: Izdelaj napravo za projekcijo Sonca − temno kamero ali kamero obskuro. Potrebščine: Do pol metra dolg neprozoren tulec, na eni strani zaprt z neprozornim pokrovom (premer cevi do 1 dm), kos prosojnega papirja (pavs), kos vrvice ali elastika, lepilni trak. Navodilo: Sredi pokrova zvrtaj en do 2 mm veliko luknjico. Na drugo stran tulca pritrdi pavs papir, na katerega smo prej s tankim svinčnikom narisali vsaj 10 vzporednic v medsebojni razdalji 2 mm. Napravo, ki si jo naredil obrni proti Soncu in drugim dobro osvetljenim predmetom. Nikoli ne glej naravnost proti Soncu. Sliko Sonca opazuj na pavs papirju od strani. Naprava, ki si jo naredili je na las podobna predniku sodobnih fotoaparatov, imenujemo jo kamera obskura ali temna kamera. Z njeno pomočjo lahko dobiš tudi slike drugih dobro osvetljenih predmetov. Preslikaj plamen goreče sveče ali žarnice in svetlobno odprtino okna. Kaj opaziš? Ali je nastanek obrnjene slike predmeta pri opazovanju pojavov na Soncu moteč? S pomočjo vzporednic lahko izmeriš premer slike Sonca. Slika:

Dopolni in odgovori: Slika na prosojnem zaslonu je ………………. . Tudi z lečjem fotografskega aparata dobimo na filmu obrnjeno sliko predmeta. Zakaj nas to ne moti? Kako je s sliko pri opazovanju Lune z daljnogledom in kako s teleskopom?

10


*5. vaja: Projekcija in zorni kot Sonca Naloga: Oceni zorni kot Sonca. Potrebščine: Kamera obskura, veliki šolski geotrikotnik ali kotomer, beli papir formata A3 ali risalni list, svinčnik. Navodilo: Kamero obskuro pritrdi na stojalo (nasloni jo na rame sošolca, ob drevo ali podloži z nekaj knjigami) tako, da bo usmerjena proti Soncu. Ne glej naravnost v Sonce, ampak na pavs papir od strani. Ko na prosojnem zaslonu (pavs papirju) nastane majhen svetel krog  projekcija Sonca (glej sliko), je smer prava. Izmeri premer nastalega kroga 2r in dolžino tulca b. Na velik kos papirja nariši enakokraki trikotnik, ki ima za osnovnico premer projekcije Sonca 2r, za višino pa dolžino tulca b. Ker je razlika med krakoma in višino trikotnika neznatna, risbo poenostavi tako, da za dolžino krakov vzameš kar dolžino tulca. Slika, ki jo boš narisal v razmerju 1:1, prikazuje pot svetlobnega snopa skozi kamero. Z velikim šolskim geotrikotnikom izmeri kot med krakoma trikotnika – zorni kot Sonca. V tabelo na nslednji strani vpiši vsaj še štiri meritve sošolcev, ki so zorni kot Sonca merili s svojimi kamerami. Primerjaj njihove rezultate s svojim. Izračunaj povprečno vrednost meritev. Opozorilo: Sliko Sonca na zaslonu temne kamere opazuj od strani. Ne glej naravnost proti Soncu, da si ne poškoduješ oči. Slika projekcije:

11


Meritve: 2r (mm)

b (mm)

α (º)

Skica risbe, ki jo boš narisal:

Zorni kot Sonca  meritve sošolcev: 1.

2.

3.

Odgovor: Povprečna vrednost izmerjenega zornega kota je …… . 12

4.


*6. vaja: Sončeve pege Na površju Sonca je temperatura okoli 6000K, v središču pa okoli 15.000.000 K. Sončeve pege so območja na površini Sonca, kjer je močno magnetno polje in temperatura le okoli 4000 K. Zaradi tega so videti temnejše od drugih delov Sončevega površja. Naloga: Skiciraj Sončeve pege in izračunaj njihov premer. Potrebščine: Projektor za Sonce ali star teleskop, bel zaslon, papir, svinčnik, fotoaparat. Navodilo: Sliko Sonca, primerno za opazovanje Sončevih peg, dobimo tako, da projiciramo Sonce s projektorjem za Sonce ali s starim teleskopom na zaslon. Zaslon naj bo bel papir, zaradi razpršene svetlobe zasenčen s temnim zastorom ali nalepljen v kartonski škatli in od projektorja oddaljen nekaj metrov. Opazuj večje Sončeve pege in njihove oblike približno skiciraj v pripravljeno sliko Sončeve ploskve (krog) ali pa jih fotografiraj. Izmeri in zapiši, koliko meri premer Sonca na sliki in koliko meri premer največje pege. Oceni, kolikokrat je premer Sonca večji od velikosti pege. Iz znanega premera Sonca poskusi približno izračunati premer pege. Primerjaj velikost pege s premerom Zemlje. Kaj si ugotovil? Istega dne poišči sliko Sončevih peg tudi na internetu in jo primerjaj s svojim opazovanjem. Nekaj naslovov spletnih strani: (http://www.sunspot.noao.edu/, www.bbso.njit.edu/ , http://bass2000.obspm.fr/ ipd.)

Meritve in računi: Premer slike Sonca na zaslonu 2R = ……… cm. Premer največje Sončeve pege na sliki 2r = …..cm. Premer Sonca je približno 1.400.000 km. Premer Zemlje je 12.800 km. MED OPAZOVANJEM NIKOLI NE GLEJ V SONCE! 13


Skica (fotografija): Pege na Soncu dne ………....… meseca ...............….. leta ……... . Skica ali fotografija Sončevih peg izbranega dne:

Slika Sončevih peg na internetu istega dne:

Dopolni! Sonce ima ………......-krat večji premer kakor Sončeva pega. Premer največje Sončeve pege, ki smo jo danes videli, je bil približno ………………. km, kar je ………………… od premera Zemlje.

14


7. vaja: Sončeve pege čez teden dni Naloga: Čez teden dni ponovno opazuj večje Sončeve pege na zaslonu. Sliko s pegami približno skiciraj v krog ali pa fotografiraj. Ali je kakšna pega po obliki enaka kot ob prejšnjem opazovanju? Ali so pege na istih mestih kakor zadnjič? Kaj sklepaš iz tega, kar si opazil? Potrebščine: Projektor za Sonce ali star teleskop, zaslon, papir, svinčnik, fotoaparat. Slika (projekcija s teleskopom):

Pege na Soncu dne ……..... meseca ................. leta …..... . Skica (fotografija):

MED OPAZOVANJEM NIKOLI NE GLEJ PROTI SONCU! Odgovori: Pege se po obliki, velikosti in legi .........................., sklepamo da se Sončeve pege premikajo zaradi kroženja plasti na Soncu.

15


**8. vaja: Izmeri zorni kot Sonca s pomočjo ure Naloga: Izmeri zorni kot Sonca s pomočjo ure (štoparice) in projektorja za Sonce. Potrebščine: Projektor za Sonce, ravnilo, zaslon, pisalo, štoparica (ura s sekundnim kazalcem). Navodilo: Sonce s pomočjo projektorja preslikaj na zaslon in na desnem robu slike načrtaj tangento ("navpično" črto). Izmeri čas, v katerem se slika Sonca v celoti premakne preko črte od enega roba do drugega. Iz časa prehoda slike čez črto izračunaj zorni kot Sonca. Upoštevaj, da je kotna hitrost Zemlje 15 stopinj na uro. Izračunaj, za kolikšen kot se Zemlja zavrti v eni sekundi, v eni minuti. Vajo lahko narediš tudi s projekcijo Sonca, ki si jo dobil s pomočjo daljnogleda ali teleskopa. Opozorilo: Med opazovanjem Sonca nikoli ne glej skozi teleskop, daljnogled ali projektor naravnost v Sonce, ker si lahko trajno poškoduješ oči.

Meritve in račun: t= Odgovor: Zorni kot Sonca je približno …. . 16


**9. vaja: Določanje strani neba s pomočjo Sonca Naloga: S pomočjo sence palice nariši na ravnih tleh (na deski) strani neba. Potrebščine: 2 palici, vrvica, dolžinsko merilo. Navodilo: Ošiljeno palico zapiči navpično v tla. Dopoldne, ko bo Sonce zadosti visoko, začrtaj krog s središčem v točki S, kamor si palico zapičil. Polmer kroga (vrvica s palico za risanje) naj bo nekaj centimetrov krajši od sence palice. Senca se krajša in se v nekem trenutku dotakne krožnice v točki A, ki jo označi. Nato se senca še krajša, do poldneva. Popoldne se senca daljša, zato se v nekem trenutku ponovno dotakne krožnice v točki B, ki jo tudi označi. Izmeri dolžino daljice AB in označi njeno razpolovišče s točko P. Skozi točki P in S nariši simetralo daljice AB. Simetrala daljice AB poteka v smeri sever–jug (glej sliki). Na sliko nariši še smer vzhodzahod. Kateri del simetrale (poltrak) kaže proti severu in kateri proti jugu? V katero smer kaže senca palice točno opoldne? Sliki:

Odgovor: Proti ................. kaže poltrak SP, na jug pa je usmerjen poltrak ........ . Točno opoldne kaže senca palice proti ................ . Takrat je Sonce najvišje in prečka krajevni meridian, pravimo, da kulminira. 17


Sonce je Zemlji najbližja zvezda Včasih se ne zavedamo, da je Sonce Zemlji najbližja zvezda. Staro je okoli pet milijard (5.000.000.000 = 5 . 109) let in je v tem trenutku približno na polovici svojega življenja. Masa Sonca je približno 2 . 1030 kg ali 333.000 Zemljinih mas, premer pa 1.392.000 km. Premer Sonca je 109-krat tolikšen kot premer Zemlje. Tudi Sonce se vrti okoli svoje osi. Za en zasuk potrebujejo območja v bližini ekvatorja približno 25 dni, območja, ki so bližje polov, pa 30 do 35 dni. V središču Sonca se pri zelo visoki temperaturi, okoli 15.000.000 K, in zelo velikem tlaku jedra vodika zlivajo v jedra helija. Pri teh reakcijah se sprošča energija, zato Sonce sveti in greje. Štiri jedra vodika, iz katerih nastane jedro helija, tehtajo namreč približno pol odstotka (0,7 %) več kakor novo nastalo helijevo jedro. Na račun masne razlike oddaja Sonce v prostor ogromno energije: poleg vidne svetlobe in toplote še radijske valove, mikro valove, infrardečo, in ultravijolično svetlobo, rentgenske žarke in gama žarke. Sonce oddaja v prostor tudi elektrone, protone in druge delce  Sončev veter. Masa Sonca se vsako sekundo zmanjša za več kot štiri milijone ton, vendar je to v 10 milijardah let komaj okoli 0,06 odstotka njegove mase. Sonce bo oddajalo svetlobo približno še pet milijard let. Na koncu se bo "umirajoče" Sonce razširilo in "požrlo" notranje planete, zatem pa se bo ohladilo v kroglo jedrskih odpadkov  belo pritlikavko. MED OPAZOVANJEM NIKOLI NE GLEJ V SONCE!

Vprašanja in naloge I 1. 2. 3. *4. *5. 6. *7. *8.

Zakaj uporabljamo sončne kolektorje, ki so na strehah hiš? Zakaj uporabljamo sončne celice? Zakaj ne smemo gledati v Sonce brez zaščitnih pripomočkov? Hitrost svetlobe je približno 300.000 km/s. Koliko časa potuje svetloba od Sonca do Zemlje, če je razdalja med njima 150.000.000 km? To razdaljo imenujemo astronomska enota, zapišemo 1 ae. Koliko časa potrebuje svetloba za pot od Lune do Zemlje? Kateri vir energije izkoriščajo rastline za fotosintezo? Kako bi ugotovil, da se Sonce vrti okoli svoje osi? Poišči podatka za maso Sonca in maso Zemlje ter izračunaj razmerje njunih mas. 18


*9. Kolikšna je temperatura na površju Sonca? Katera jedrska reakcija je vir energije Sonca in zvezd? 10. Kakšne vrste svetlobo oddaja Sonce? 11. Katera sta najbolj razširjena kemijska elementa v zvezdah? 12. Aktivnost Sonca merijo s številom njegovih peg  Wolfovim številom. V astronomski reviji ali na internetu poišči podatke o tem, katerega dne v prejšnjem mesecu je bilo Sonce najbolj aktivno (Wolfovo število je takrat največje) in katerega dne je bila njegova aktivnost najmanjša. Poišči podatke o življenjski dobi Sonca. Koliko časa naj bi na njem še potekale jedrske reakcije? 14. Katera vesoljska telesa poleg Sonca oddajajo lastno svetlobo? 15. V kolikšnem času se Sonce zavrti okoli svoje osi? 16. V kateri galaksiji je Sonce? ** 17. Koliko odstotkov mase našega Osončja znaša masa Sonca? 18. Opoldne je bila senca navpične palice obrnjena proti jugu. Na katerem delu Zemlje (na kateri polobli) je ta palica? Na fotografiji je preprost model našega Osončja, ki so ga učenci naredili iz plastičnih kroglic različnih velikosti (planeti), bucik (lune), plastelina (kometi) nitk, pritrjenih na pleksi steklo, in plastičnih palic. Razmerja velikosti planetov se ujemajo s tistimi v našem Osončju, razdalje planetov do Sonca pa niso v enakem razmerju.

19


Zemlja in Sonce *10. vaja: Model našega Osončja z notranjimi planeti Naloga: Nariši model, ki prikazuje del našega Osončja. Potrebščine: Merilni trak, nekaj večjih pol papirja, alkoholni flomastri ali barvice, kalkulator. Navodilo: Na steno ali na tla šolskega hodnika, če je dolg vsaj 35 m, nariši pomanjšano sliko, dela našega Osončja z notranjimi planeti.

Zgled za pomanjšavo premerov in oddaljenosti od Sonca je v tabeli. Za enoto je premer Zemlje (12 800 km), ki naj meri na sliki le 2 mm. Najprej na enem koncu hodnika pritrdi primerno velik kos papirja in nanj nariši Sonce, na druge zidove vzdolž hodnika pa na podoben način še planete. Vse objekte nariši na enaki višini od tal (na primer v višini glave), saj so Sonce in tiri planetov tudi približno v isti ravnini. 20


Izračunaj, približno kako daleč od Sonca (od začetka hodnika) bi na tem modelu narisali preostale planete. Za pomoč uporabi tabelo, v kateri so premeri planetov izražena s premerom Zemlje, njihove oddaljenosti od Sonca z razdaljo od Zemlje do Sonca (astronomska enota 150.000.000 km). Vesoljsko telo Sonce Merkur Venera Zemlja Mars

Oddaljenost od Sonca na modelu 0,0 m 9,0 m 16,9 m 23,4 m 35,6 m

Premer vesoljskega telesa na modelu 218,0 mm 0,8 mm 1,4 mm 2,0 mm 3,0 mm

V zadnja dva stolpca vpiši izračunane podatke za izdelavo modela (slike). Kako dolg hodnik bi potrebovali, da bi v njem lahko upodobili celo naše Osončje?

Planet

Zemlja Jupiter Saturn Uran Neptun Pluton

Razdalja do Sonca

Premer planeta

Razdalja do Sonca na modelu

Premer planeta na modelu

v astronomskih enotah

v premerih Zemlje

v metrih

v milimetrih

1 5,2 9,5 19,2 30,1 39,5

1 11,1 9,5 4,0 3,8 0.2

23,4

2,0

Na modelu prikaži še Luno. Slika Lune naj bo 60 mm oddaljena od slike Zemlje, njen premer pa naj bo 0,5 mm. Računi:

Odgovor: 21


1. Keplerjev zakon: Planeti se gibljejo okoli Sonca po elipsah. Sonce je v skupnem gorišču teh elips. Dodajmo še: Skoraj vsi planeti našega Osončja se gibljejo po rahlo sploščenih elipsah (skoraj krožnicah) v ravninah, ki se približno ujemajo z ravnino Zemljinega tira okoli Sonca. Izjemi sta Pluton in Merkur, ki se gibljeta v ravninah, ki sta glede na ekliptiko nagnjeni za 17o oziroma za 7o. Tudi Luna potuje okoli Zemlje po elipsi, prav tako Jupitrove lune okoli Jupitra, kometi okrog Sonca (po zelo sploščenih elipsah), umetni sateliti okrog Zemlje … Johannes Kepler (15711630 )

Bil je protestantski duhovnik, ki je razložil gibanje planetov. Kepler si je dopisoval z danskim plemičem in astronomom Tychom Brahejem, dvornim astronomom švedskega kralja, ki je zelo skrbno in natančno opazoval in meril lege nebesnih teles. Kasneje, ko se je Brahe preselil v Prago, ga je Kepler obiskal in postal njegov pomočnik  dvorni astronom kralja Rudolfa II. K nastanku treh zakonov o gibanju planetov so veliko pripomogli Brahejevi natančni zapiski o gibanju Marsa. Šele po več kakor sedemdesetih poskusih je Keplerju uspelo opisati gibanje planetov tako, da so se njegovi računi dovolj natančno ujemali z opazovanji. Bistveni korak je naredil, ko je vzel Sonce za izvir sile, ki ohranja gibanje planetov. Kepler je bil natančen in skrben matematik, ki pri opisu gibanja planetov ni bil pripravljen zatisniti očesa, kot so to storili mnogi pred njim. Drugi njegov odločilni korak je bila uvedba elipse, po kateri se planet giblje s spremenljivo hitrostjo okoli Sonca. Kepler je napisal in izdal številne matematične knjige, logaritemske tablice, koledarje itd. Najpomembnejše njegovo delo je De revolutionibus orbium celestium (O gibanju nebesnih teles). 22


11. vaja: Risanje elipse Naloga: Nariši elipso. Potrebščine: Vrvica ali nitka, žebljička ali lepilni trak, pisalo, dolžinsko merilo, deska (stiropor), list papirja. Navodilo: Na desko ali na primeren kos stiroporja nalepi list papirja. V sredini deske zabij, v razdalji približno 20 cm, dva žebljička. Okoli njiju napelji sklenjeno vrvico, ki naj bo daljša od dvojne razdalje med žebljičkoma, kot kaže slika (npr. 60 cm). S konico flomastra, s svinčnikom ali kemičnim svinčnikom, ki naj drsi ob vrvici, nariši najprej eno polovico in nato še drugo polovico elipse. Med risanjem mora biti vrvica ves čas napeta (glej sliko). Točki, kjer sta bila žebljička, označimo z G1 in G2. Imenujemo ju gorišči elipse. Za elipse velja, da je vsota razdalj od obeh gorišč do poljubne točke na elipsi stalna ali konstantna in je enaka veliki osi elipse (r1 + r2 = 2a). Vajo lahko izvedeš tudi tako, da konca nitke nalepiš z lepilnim trakom na list, tako določiš gorišči elipse, nato pa nadaljuješ kakor v prejšnjem primeru. Slika:

23


12. vaja: Ponazoritev gibanja planetov Naloga: Ponazori gibanje planetov po elipsi. Potrebščine: Gumb (prevrtana kroglica), močnejša nitka, lepilni trak, pisalo. Navodilo: Košček močnejšega sukanca, dolgega 15 do 20 cm, napelji skozi luknjico okroglega gumba (prevrtano kroglico, podložko, matico ipd.). Nato oba konca sukanca prilepi z lepilnim trakom na sredino lista (v zvezek) približno 7 cm narazen. S tem si določil gorišči elipse. Gumb premikaj po napeti vrvici in z gibanjem opiši elipso. Kroženje gumba po elipsi okoli gorišča ponazarja gibanje planeta, na primer Zemlje, okoli Sonca. Denimo, da je Sonce v gorišču G1. Označi točko na tiru, v kateri je razdalja med Soncem in Zemljo najmanjša, s črko A, točko, v kateri je razdalja med Zemljo in Soncem največja, pa s črko B. V luknjico, skozi katero si napeljal sukanec, ali pa v sosednjo, postavi konico pisala in tako kot pri prejšnji vaji nariši elipso  tir, po katerem se giblje gumb, ki ponazarja gibanje planeta po elipsi okoli Sonca (glej sliko). Slika:

24


13. vaja: Menjavanje dneva in noči Naloga: S pomočjo svetila in globusa ponazori menjavanje dneva in noči na Zemlji. Potrebščine: Globus, grafoskop ali drugo svetilo. Navodilo: Grafoskop postavi v bolj oddaljen kot učilnice in z njim posveti proti globusu, ki prikazuje Zemljo. Svetloba grafoskopa pri tem ponazarja sončno svetlobo. Prikaži menjavanje dneva in noči z vrtenjem globusa. V kolikšnem času se Zemlja enkrat zavrti okoli svoje osi? Zakaj je polovica globusa (Zemlje) vedno neosvetljena? Katera ovira je vzrok za to, da je polovica Zemlje v senci? Ali je Zemlja ali vsaj del njenega površja v senci še ob kakšnem drugem pojavu? V senci katerega telesa? Slika:

Odgovori: Zemlja se zavrti okoli svoje osi enkrat v ………….. urah. Ves čas je osvetljena le …………. Zemlje, druga polovica pa je v senci ………………. . Kraji na Zemlji so v senci tudi takrat, ko je ………………. mrk. Tedaj je Zemlja ali del njenega površja v senci ……………. .

25


14. vaja: Kotna hitrost Zemlje Naloga: Izračunaj, kolikšen kot opiše Zemlja v eni uri zaradi vrtenja okoli lastne osi. Potrebščine: Ravna palica, ura, kotomer, pisalo, risalni list. Za poskus lahko uporabiš tudi senco navpičnega drevesa, telefonskega droga, trinožno laboratorijsko stojalo, rob stavbe itd. Navodilo: Ob sončnem dnevu položi na ravno vodoravno podlago kos lepenke ali tršega papirja (risalni list, stiropor). Tanko palico zapiči navpično v ravna tla skozi sredino kartona. Označi smer sence palice na kartonu ob začetku vaje in ponovno čez 20 minut (glej sliko). Izmeri kot, ki ga je senca palice opisala. Kolikšen je? Kolikšen kot opiše senca palice v eni uri? Koliko časa traja, da Sonce navidezno prepotuje po nebu lok 30o? V kolikšnem času pa Sonce navidezno prepotuje po nebu lok 75o? Slika:

Odgovori: Dopolni in odgovori: Senca palice bi v eni uri opisala kot …….. stopinj. Zemlja se v eni uri zavrti okoli svoje osi za kot …… stopinj. 26


15. vaja: Merjenje dolžine dneva Naloga: Enkrat v mesecu dni izmeri (ali poišči podatke na internetu, teletekstu), ob kateri uri Sonce vzide in ob kateri zaide. V katerem mesecu je noč najdaljša? V katerem mesecu pa je noč najkrajša? V katerem mesecu sta noč in dan približno enako dolga? Potrebščine: Ura, pisalo. Meritve:

Mesec

Datum

Čas vzhoda Čas zahoda Sonca Sonca

September Oktober November December Januar Februar Marec April Maj Junij Odgovori:

27

Trajanje dneva

Trajanje noči


**16. vaja: Kje Sonce vzhaja in kje zahaja Naloga: Ugotovi, v katerih smereh neba Sonce vzhaja (zahaja) na začetku letnih časov. Kdaj Sonce vzhaja točno na vzhodu in zahaja natančno na zahodu? Potrebščine: 50 cm dolga palica, osem 25 cm dolgih palic, kompas ali busola. Navodilo: Navpično v zemljo zapiči približno polmetra dolgo palico. Zjutraj, ob sončnem vzhodu, zapiči navpično v tla še krajšo palico tako, da senca daljše palice prekrije krajšo palico in njeno senco (glej sliko). Če bi iz smeri palice pogledali proti Soncu, bi ga palici delno prekrivali. Premica, ki gre skozi nožišči palic, pa Sonce prebada. Če je le mogoče, vajo ponovimo še istega dne ob sončnem zahodu, ko uporabimo še drugo krajšo palico. Palice pustimo zapičene v tla in vajo ponovljamo vsake tri mesece (približno na začetku letnih časov). Ob koncu vaje bomo imeli v tla zapičenih devet palic: eno veliko in dvakrat po štiri kratke. S pomočjo busole ali kompasa ugotovi in zapiši približne smeri neba proti točkam na obzorju, kjer Sonce vzhaja (zahaja) na začetku letnih časov. MED OPAZOVANJEM NIKOLI NE GLEJ V SONCE! Slika:

28


Opis vaje:

Mesec Opis smeri sončnega vzhoda Opis smeri sončnega zahoda September

December Marec Junij

Odgovor:

Časovni pasovi in poldnevniki Poldnevnik ali meridian je namišljen polkrog na Zemljinem površju, ki povezuje oba Zemljina pola in poteka skozi izbrani kraj. V vseh krajih, ki ležijo na istem poldnevniku, vzide Sonce istočasno, doseže poldan v istem trenutku in hkrati zaide. Mreža poldnevnikov je izredno pomembna pri določanju datumske meje in časovnih pasov. Zemlja je razdeljena na 24 časovnih pasov, od katerih je vsak širok 15º. Znotraj vsakega časovnega pasu imajo vsi kraji po dogovoru isti čas, ki se za eno uro razlikuje od časa v sosednjem pasu. Kraji znotraj časovnega pasu se ravnajo po času poldnevnika, ki poteka natanko po sredini tega pasu. Časovni pasovi imajo svoje zaporedne številke in imena. Ničelni časovni pas je tisti, skozi katerega poteka začetni, tudi ničelni ali greenwiški poldnevnik. V njem velja greenwiški srednji čas (GMT Greenwich Mean Time) ali svetovni čas (UT  Universal Time), to je zahodnoevropski čas. V pasu vzhodno od začetnega časovnega pasu je pas 29


številka 1. V njem velja srednjeevropski čas, po njem se ravna tudi Slovenija. Skozenj poteka poldnevnik, ki je natanko za 15o stopinj vzhodno od greenwiškega. Ta poldnevnik, z zemljepisno dolžino 15 stopinj 00 minut 00 sekund, poteka tudi skozi Trebnje.

Zemlja potuje okoli Sonca vedno po isti poti in je zato glede na Sonce vsako leto ob istem času na istem mestu. Človek je to naravno časovno enoto razdelil na dneve, ure, minute, sekunde in na še manjše enote, ki pa so njegovim čutilom težje dojemljive. Zavedati se moramo, da je razdelitev časa na ure le matematično izračunan približek časa, ki nam ga odmerja Sonce. Lokalni čas pretvorimo v UT (svetovni čas) s prištevanjem in odštevanjem ur na osnovi zemljepisne lege kraja (z upoštevanjem časa na glavnem – greenwiškem poldnevniku ter zimskega ali poletnega časa). Kadar velja zimski čas, je v Trebnjem srednjeevropski čas, kadar pa velja poletni čas, je k srednjeevropskemu času prišteta ena ura. To pomeni, da je Sonce nad Trebnjem v najvišji točki na prvi poletni dan ob 13.uri, na prvi zimski dan pa ob 12. uri. To je v Trebnjem tudi trenutek prehoda Sonca čez krajevni meridian ali čas kulminacije Sonca. Če želimo čas kulminacije izračunati za kakšen drug kraj v Sloveniji, moramo poznati zemljepisno dolžino tega kraja. Izračunamo za koliko se ta razlikuje od zemljepisne dolžine Trebnjega in za vsako stopinjo manj (več) času kulminacije v Trebnjem prištejemo (odštejemo) 4 minute, za vsako kotno minuto pa prištejemo (odštejemo) 4 sekunde. 30


*17. vaja: Čas kulminacije Sonca Naloga: Izračunaj čas kulminacije Sonca za različne kraje v Sloveniji. Potrebščine: Zemljevid Slovenije CD ali zgoščenka Atlas Slovenije. Tudi telefonski imenik Slovenije na zgoščenki vsebuje koordinate krajev. Navodilo: S pomočjo zemljevida ali atlasa Slovenije določi zemljepisno dolžino in širino kraja, v katerem hodiš v šolo. Izračunaj čas prehoda Sonca čez krajevni poldnevnik. Izračunaj čas kulminacije Sonca tudi za druge kraje v tabeli. Tabela:

Kraj

Zemljepisna dolžina

Zemljepisna širina

Lendava Maribor Celje Ljubljana Novo mesto Postojna Nova Gorica Kranj Koper Krško Kobarid Metlika Ormož Murska Sobota Tvoj kraj

31

Trenutek kulminacije


18. vaja: Časovni pasovi Naloga: V tabeli sta zapisana dan v tednu in čas, ki ga kaže ura v izbranem kraju na Zemlji. Zapiši ime dneva in čas, ki ga kaže ura v drugem izbranem kraju v istem trenutku. Za pomoč poišči v atlasu zemljepisno dolžino kraja in uporabi sliko s strani 30, ki prikazuje časovne pasove na Zemlji. Naštej vsaj pet držav, ki so v istem časovnem pasu kakor Slovenija. V katerem časovnem pasu je največ različnih celin? Potrebščine: Zemljevid, slika časovnih pasov, atlas, kalkulator. Tabela:

Kraj 1

Dan in ura

Kraj 2

Ljubljana

sreda ob 22h

New York

London

petek ob 1h

San Francisco

Tokio

torek ob 10h

Bogota

Madrid

torek ob 22h

Wellington

Kabul

nedelja ob 16h

Buenos Aires

Kinšasa

četrtek ob 23h

Sydney

Pariz

sobota ob 5h

Reykjavik

La Paz

ponedeljek ob 21h

Maribor

Havaji

ponedeljek ob 3h

Fairbanks

Atene

sreda ob 20h

Peking

Odgovor:

32

Dan in ura


19. vaja: Merjenje dolžine sence Naloga: Ugotovi, ob kateri uri je dolžina sence, navpične palice najkrajša. Potrebščine: Ravna palica, dolga okrog dva decimetra, ura, kotomer, pisalo, risalni list.

Navodilo: Sončnega jutra položi na vodoravno podlago kos lepenke ali tršega papirja (risalni list, stiropor). Tanko palico zapiči navpično skozi sredino papirja (kartona). Označi smer in dolžino sence palice na kartonu tako, da označiš točko, kjer se senca palice konča. Meritev ponavljaj ves dan ob polnih urah, dokler Sonce ne zaide. Za poskus lahko uporabiš tudi senco navpičnega drevesa, telefonskega droga, navpične late v ograji itd. Končno točko sence lahko označiš z manjšim količkom, kamnom ali zarišeš s kredo na asfaltu. Ob kateri uri je bila dolžina sence najkrajša? Na kateri strani neba je bilo takrat Sonce? Ob kateri uri pa je bila dolžina sence najdaljša? Na kateri strani neba je bilo Sonce takrat? Meritve: Čas (ura)

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Dolžina sence v cm

Čas (ura) Dolžina sence v cm

Odgovori:

33


**20. vaja: Dolžina sence na enakih zemljepisnih dolžinah Naloga: Primerjaj dolžino sence metrske palice ob istem času na različnih zemljepisnih dolžinah. Potrebščine: Dolžinsko merilo, atlas, palica, ura, telefon ali internet. Navodilo: Ali imaš prijatelja, ki živi na približno enaki zemljepisni dolžini kakor ti, a na drugi zemljepisni širini, na primer kje v Afriki ali na Švedskem? Če je odgovor pritrdilen, potem je ta vaja kakor nalašč za vaju. Potrebujeta samo sončen dan in vsak svojo palico, ki jo zapičita v tla navpično, tako da štrli iz tal natančno en meter. Ob isti uri istega dne, na primer ob 12h, izmerita dolžino sence palice vsak v svojem kraju in rezultat sporočita drug drugemu. Vajo lahko narediš tudi s prijatelji, ki živijo v Sloveniji, natančno v smeri jug ali v smeri sever čim dalje od tvojega prebivališča. Rezultate meritev vpiši v tabelo. Zakaj so sence vseh palic ob isti uri istega dne na istem poldnevniku različno dolge? Približno kje bi bila dolžina sence palice ob istem času najdaljša? Kje pa bi bila dolžina sence palice najkrajša? Meritve: Ime kraja

Zemljepisna dolžina in zemljepisna širina

Odgovori:

34

Ura

Dolžina sence v cm


21. vaja: Merjenje višine Sonca Naloga: Primerjaj višino Sonca jeseni, pozimi, pomladi in poleti. Potrebščine: Drog, dolžinsko merilo, ura, pisalo. Navodilo: Višino Sonca oceniš tako, da izmeriš dolžino sence navpičnega predmeta točno opoldne (ali pa ob isti uri ob različnih letnih časih). Čim krajša je senca tega predmeta, tem višje je Sonce na nebu. Za to meritev so primerni: drog za sušenje perila, drog gugalnice, drog v ograji, predmeti, ki se jim v pol leta višina ne spremeni. Vajo ponovi nekaj dni zapored (vsaj tri meritve). Meritve vnašaj v tabelo. Kdaj je Sonce višje na nebu, poleti ali pozimi? Slika:

MED OPAZOVANJEM NIKOLI NE GLEJ V SONCE!

35


Meritve: Zima Datum Ura Dolžina sence Poletje Datum Ura Dolžina sence

Dopolni: Če je senca navpično stoječega predmeta krajša, je višina Sonca ………… kakor takrat, ko je senca istega predmeta ……….. . Dolžina sence izbranega predmeta je torej odvisna od ……………. . Pozimi je Sonce ……….. nad obzorjem kakor poleti. Pozimi je bila senca opazovanega predmeta ……………… kakor ob isti uri poleti.

MED OPAZOVANJEM NIKOLI NE GLEJ V SONCE!

36


22. vaja: Višina Sonca v kotnih stopinjah Naloga: Višina Sonca je kot, ki ga oklepajo sončni žarki z vodoravno ravnino v izbrani točki, stojišču, na Zemljinem površju, izmerjen v kotnih stopinjah. V različnih letnih časih (vsakih nekaj mesecev) izmeri višino Sonca nad obzorjem točno opoldne, ko je kot največji. V katerem letnem času je ta kot največji? V katerem letnem času pa je najmanjši? Zakaj se spreminja? Potrebščine: Palica, žebelj, privezan na vrvico, kotomer. Navodilo: Sončnega dne dopoldne zapiči približno pol metra dolgo palico navpično v vodoravna tla. Točno opoldne označi vrh sence palice kot točko A. V to točko zapiči žebelj, na katerem je privezana vsaj meter dolga vrvica. Vrvico napni in jo pritrdi na vrh palice. Velikost kota med senco palice in vrvico izmeri s kotomerom, to je višina Sonca nad obzorjem α, izražena v kotnih stopinjah (glej sliko). Slika:

Meritve: Mesec September December Marec Junij

α (º)

Odgovori:

37


**23. vaja: Sončna ura Naloga: Izdelaj model sončne ure. Potrebščine: Palica, kartonska (lesena) plošča, kompas, pisalo, šestilo (vrvica in pisalo). Navodilo: Na karton ali leseno deščico nalepi tanko palico pod kotom 45º. Nalepi še manjši kompas in obrni uro tako, da bo palica nagnjena proti severu (glej sliko na desni). Ob vsaki polni uri (ob 8h, 9h itd.) vse do mraka označi na kartonu smer sence s črto. Ob oznakah zapiši ure, ob katerih si smeri sence narisal. Ko boš naslednjič uro postavil v smer severjug, bo senca palice približno kazala čas. Sončno uro lahko narediš tudi drugače. Okoli točke, v katero je zapičena (nalepljena) palica, nariši krožnico in na njej označi lego sence točno opoldne. Na vsako stran oznake nariši iz središča polmere, ki krožnico razdelijo na enako velike loke, ki pripadajo središčnim kotom po 15º, in vpiši ure tako, kot kaže slika spodaj. Zakaj smo za središčne kot izbrali ravno velikost 15º? Odgovor:

38


24. vaja: Sila, ki deluje proti središču (centripetalna sila) Naloga: Preskusi delovanje sil na kroglico, ki enakomerno kroži. Navodilo: Na vrvico pritrjeno kroglico enakomerno vrtimo okoli prsta. Katera sila deluje na kroglico, da ne more odleteti stran. V kateri smeri deluje ta sila? Potrebščine: Kroglica na vrvici, prst. Slika:

Dopolni odgovore: Na kroglico deluje sila ……………., ki vleče kroglico proti središču kroženja, proti prstu. Če bi se vrvica med vrtenjem snela s prsta ali če bi se pretrgala, bi ta sila prenehala in kroglico bi odneslo ………………. . Silo, ki telo pri kroženju vleče proti središču kroženja, imenujemo sredotežna ali centripetalna sila. Če je centripetalna sila ves čas enaka in se tudi dolžina vrvice ne spreminja, je gibanje kroglice ……………. . Tudi na planet, ki se giblje okrog …………….., deluje stalna sila, ki ga vleče proti …………. in poskrbi, da planet ostane na tiru. V tem primeru deluje na planet privlačna sila ………….. . Če bi ta sila nenadoma prenehala, bi tudi planet, podobno kakor kroglico, odneslo stran. 39


25. vaja: Polmer kroženja, obhodni čas in hitrost Naloga: Na tanki vrvici privezano kroglico zavrti okoli prsta v vodoravni ravnini tako, da se bo vrvica navijala na prst. Opazuj in zapiši, kdaj se bo kroglica gibala hitreje in kdaj bo en obhod opravila v krajšem času. Potrebščine: Kroglica na vrvici, prst. Slika:

Dopolni odgovore: Na začetku, ko je vrvica daljša, se kroglica giblje …………….., za en obhod potrebuje …………. časa. Ko se dolžina vrvice ………….., postaja gibanje kroglice okrog prsta vse …………, čas enega obhoda po tiru pa se ………………. . Podobno je pri planetih, ki se gibljejo okoli Sonca. Planet, ki je bližje Soncu, opravi en obhod okoli njega z večjo ……………. in v …………….. času, tisti, ki je od Sonca bolj oddaljen, pa potrebuje za obhod …………. časa in tudi njegova hitrost na tiru je ……………….. . 40


Johannes Kepler je na osnovi meritev in opazovanj gibanja planetov leta ……… zapisal naravni zakon: II. Keplerjev zakon Zveznica planet-Sonce opiše v enakih časovnih presledkih enako velike ploščine. Planet potuje okoli Sonca po elipsi, pri čemer je Sonce v enem gorišču elipse. V času, ko planet prepotuje razdaljo med točkama 1 in 2, opiše zveznica (daljica od planeta do Sonca) ploščino S1, pri potovanju od točke 3 do točke 4 pa ploščino S2. Če sta ploščini S1 in S2 enaki, je tudi čas potovanja planeta od točke 1 do točke 2 enak trajanju potovanja od točke 3 do točke 4.

Kadar je planet Soncu najbližji (v periheliju), je njegova hitrost na tiru največja, ko pa je od Sonca najbolj oddaljen, je njegova hitrost na tiru najmanjša. To pomeni, da planet za eno "polovico" poti (za levo polovico elipse na sliki) potrebuje več časa kakor za drugo polovico poti (za desno polovico elipse na sliki) okoli Sonca, ki je v enem od gorišč elipse.

41


*26. vaja: Prikaz letnih časov na modelu Naloga: Z globusom in lučjo ponazori položaj Zemlje ob različnih letnih časih. Potrebščine: Svetilo, globus, miza. Navodilo: V sredino zatemnjene učilnice postavi močnejšo žarnico, ki bo svetila v vse smeri – ponazorila bo Sonce. Globus  model Zemlje premikaj po eliptičnem tiru okrog "Sonca". Med gibanjem "Zemlje" okoli "Sonca" mora biti os globusa ves čas nagnjena proti ravnini kroženja za kot približno 23,5o in ves čas vzporedna svoji legi (glej sliko). Zapiši imena letnih časov za vsako od štirih izbranih leg na sliki. Katera Zemljina polobla prejema več svetlobe januarja? Katera pa julija? Slika:

Odgovori: Zemlja se okoli Sonca giblje po …………….. Kadar je Zemlja na svoji poti okrog Sonca v takšni legi, da je severni del njene osi nagnjen k Soncu, je v srednjih zemljepisnih širinah na severni polobli .………….….., na južni polobli pa ………………... Ko pa je k Soncu nagnjen južni del Zemljine osi, je v srednjih zemljepisnih širinah na severni polobli …………., na južni pa ……………… . Do menjavanja letnih časov pride zato, ker je Zemljina os glede na ekliptiko …………………, in sicer za kot ……..º. Ob enakonočjih je v krajih na ekvatorju opoldne Sonce v ……....... . To sta edina dneva v letu, ko sta za vse kraje na Zemlji dan in noč ………………. 42


dolga. V obdobju med 21. marcem in 23. septembrom Sonce v krajih znotraj severnega tečajnika tudi po nekaj dni sploh ne ……………….... . Koliko časa (koliko dni) traja "polarni dan" na severnem polu? Koliko časa (koliko dni) pa traja na severnem polu polarna noč? Kolikokrat v letu vzide Sonce na severnem polu in kolikokrat zaide? Kaj so "bele noči"? V naših krajih, na severni polobli, je poleti Sonce visoko nad obzorjem, najvišje je dne ………..….. . Ker je Sonce v enem od …………. elipse, po kateri potuje Zemlja, je poleti razdalja med Zemljo in Soncem ………….…… kakor pozimi. Čeprav je razdalja med Soncem in Zemljo pozimi najkrajša, Sonce krajev na severni polobli ne more ogreti, ker je ……………... nad obzorjem. Med potovanjem okoli Sonca kaže Zemljina os ves čas v isto smer in vpadni kot sončnih žarkov za izbrane kraje na površju Zemlje se med letom ………….…….. . Spreminjanje kota, pod katerim sončni žarki padajo na izbrano površje Zemlje, je vzrok za …………………….. . Razdalja med Soncem in Zemljo je največja okoli 21. junija, takrat meri 152.000.000 km, najmanjša pa okoli 21. decembra, in sicer 147.000.000 km. Razlika 5.000.000 km ali približno 3 odstotke ne more biti vzrok za spremembe letnih časov v srednjih zemljepisnih širinah na Zemlji.

Navidezne dnevne poti Sonca v naših krajih 43


*27. vaja: Trajanje pomladi in poletja Naloga: Primerjaj čas trajanja pomladi in poletja na južni in severni polobli. Potrebščine: Koledar Navodilo: Preštej število dni od 21. marca do 23. septembra in ugotovi, koliko dni trajata skupaj pomlad in poletje na severni polobli (jesen in zima na južni), koliko dni pa pomlad in poletje na južni polobli (jesen in zima na severni). Če števili primerjaš, prideš do skoraj neverjetne ugotovitve. Kakšne? Zakaj pride do tega? Račun: Odgovor: Pomlad in poletje na severni polobli skupaj trajata ……….…. dni, pomlad in poletje na južni polobli skupaj trajata …………… dni. Jesen in zima trajata na južni polobli …………. kakor na severni. Zemlja se giblje okoli ………… po …………………… . Ko je Zemlja bližje gorišču elipse (Soncu), je njena hitrost …………….. kakor takrat, ko je od gorišča dlje. V času, ko imajo na južni polobli pomlad in poletje, je razdalja do Sonca ……………… kakor takrat, ko imajo pomlad in poletje na severni polobli. Zato je število dni pomladi in poletja na južni polobli ……………….. kakor na severni, ker to polovico elipse Zemlja prepotuje ……………….. .

Navidezne dnevne poti Sonca na ekvatorju 44


Vprašanja, vaje in naloge II 1. Naštej dva dokaza za trditev, da se Zemlja vrti okoli svoje osi. *2. Naštej dva dokaza za trditev, da Zemlja kroži okoli Sonca. *3. Katere dokaze poznaš za trditev, da je Zemlja okrogla? *4. Katerega dne v letu je Sonce najvišje na nebu, kdaj pa najnižje? 5. Zakaj nastajajo letni časi? 6. Zakaj imamo na Zemlji dan in noč? 7. Za kolikšen kot se Zemlja zavrti v eni uri? 8. Katera sila je vzrok za kroženje planetov? 9. Kateri znanstvenik je pravilno opisal gibanje planetov? 10. Kateri planet potrebuje za obhod okoli Sonca najmanj časa? 11. Kateri planet potrebuje za obhod okoli Sonca največ časa? 12. Po kakšnem tiru se gibljejo planeti okoli Sonca? *13. Katera noč v letu je najkrajša? *14. Katera noč v letu je najdaljša? 15. Katerega dne sta noč in dan enako dolga? *16. Kateri letni čas je na severni polobli, ko je razdalja med Soncem in Zemljo največja? 17. Kateri letni čas je na severni polobli, ko je razdalja med Soncem in Zemljo najmanjša? *18. V katerem letnem času se Zemlja najhitreje giblje okoli Sonca? *19. V katerem letnem času se Zemlja najpočasneje giblje okoli Sonca? 20. V katerem mesecu izmerijo največjo višino Sonca v Avstraliji? V katerem mesecu pa najmanjšo? 21. Kdaj je višina Sonca v krajih na ekvatorju največja? **22. Predstavljaj si, da stojiš na ekvatorju. Obrnjen proti vzhodu z iztegnjeno desnico pokaži navidezno dnevno potovanje Sonca ob enakonočju, ob zimskem in ob poletnem solsticiju. **23. Predstavljaj si, da stojiš na severnem polu. Podobno kakor v prejšnji vaji pokaži z iztegnjeno desnico navidezno pot Sonca. Koliko časa traja "dan" na severnem polu? Kako pa je na Antarktiki? **24. Prikaži na podoben način navidezno dnevno gibanje Sonca v naših krajih.

45


Luna *28. vaja: Opazovanje Luninih men Naloga: Opazuj Luno s prostim očesom in nariši in opiši njene mene. Potrebščine: Rumena in črna barvica, koledar, digitalni fotoaparat. Navodilo: Opazovanje začni ob polni Luni, nato ga ponovi po približno 7, 14, 21 in 28 dneh. Vsakokrat nariši sliko osvetljene in neosvetljene Lunine ploskve. Namesto risbe lahko Luno tudi fotografiraš in fotografije nalepiš v zvezek. Če vreme za opazovanje ni ugodno, vajo ponovi ob naslednji polni Luni, opazovanje lahko začneš tudi ob prvem ali zadnjem krajcu. Zakaj Luna sije? Ali Luna oddaja lastno svetlobo? Ali lahko Lunine mene vidiš tudi podnevi? Na kateri strani neba Luna vzhaja, na kateri pa zahaja? Približno koliko časa mine od takrat, ko Luna vzide, do takrat, ko zaide? NE OPAZUJ LUNE SKOZI DALJNOGLED BREZ FILTRA, TUDI NJENA SVETLOBA LAHKO TRAJNO POŠKODUJE OČI. Slike: Polna Luna Čez 7 dni Čez 14 dni Čez 21 dni Čez 28 dni

Opisi slik Lunine ploskve: Ob polni Luni Čez 7 dni Čez 14 dni Čez 21 dni Čez 28 dni Dopolni odgovor: Luna sveti, ker ………………..……………….. svetlobo. 46


*29. vaja: Prikaz Luninih men Naloga: S pomočjo svetila in žogice ponazori Lunine mene. Potrebščine: Žogica za tenis, svetilo, zatemnjena učilnica, barvice. Navodilo: V zatemnjeni učilnici postavi svetilo (grafoskop) v oddaljeni kot tako, da sveti proti tvoji glavi. Žogico za tenis postavljaj v lege 1, 2, 3 in 4, kakor je prikazano na sliki. Pri tej vaji predstavlja svetloba iz grafoskopa sončno svetlobo, žogica za tenis Luno, tvoja glava pa Zemljo. Ko je žogica v označeni legi, obrni glavo tako, da boš gledal proti njej. Model Lune (žogico) dvigni ravno toliko, da ne zaide v senco tvoje glave (Zemlje) v legi 1, in da se ne znajdeš v senci žogice Lune v legi 3. Katero Lunino meno si v posamezni legi ponazoril? Kolikšen del Lune je ves čas osvetljen s sončno svetlobo? Opiši in nariši, kolikšen del osvetljene površine vidiš, kadar je žogica v legah od 1 do 4. Slika:

Slika in opis lege: 47


Lega

Ime Lunine mene

1.

2.

3.

4.

Odgovori: 48

Skica vidnega dela 탑ogice

Opis Lunine mene


30. vaja: Prikaz Sončevega in Luninega mrka Naloga: S pomočjo svetila in žogice ponazori Sončev in Lunin mrk. Potrebščine: Žogica za tenis, svetilo (žarnica, grafoskop, baterija), zatemnjena učilnica. Navodilo: V zatemnjeni učilnici postavi luč (grafoskop) v oddaljeni kot učilnice tako, da sveti proti tvoji glavi. Žogico za tenis postavi najprej v lego 1 in nato v lego 2, kot je prikazano na sliki. Svetloba grafoskopa predstavlja sončno svetlobo, žogica za tenis Luno, tvoja glava pa Zemljo. Obrni se tako, da boš gledal proti modelu Lune. V legi 1 dvigni žogico ravno toliko, da zaide v senco glave, v legi 2 pa toliko, da ti pade senca žogice na oči. V obeh legah so svetilo, žogica  Luna in glava  Zemlja približno na isti premici. Kateri pojav si ponazoril v legi 1 in katerega v legi 2? Kolikšen del modela Lune je ves čas osvetljen s Sončevo svetlobo? Katera senca je večja: senca žogice ali senca glave? Primerjaj velikosti Lunine in Zemljine sence. Skiciraj in opiši oba pojava. Slika:

Opis vaje: Lega

Ime in opis pojava

Skica pojava

1 2 Odgovori: 49


Lunine mene Luna je stalni spremljevalec Zemlje  njen naravni satelit. Okrog Zemlje se giblje s hitrostjo 1 km/s. Ravnina Luninega tira oklepa z ravnino Zemljinega tira (z ekliptiko) kot približno 5o. V času, ko se Luna enkrat zavrti okoli svoje osi, opravi hkrati tudi en obhod okoli Zemlje. Zaradi tega vidimo z Zemlje vedno isto polovico Lune. Luna sama ne sveti, le odbija Sončevo svetlobo. Čeprav Sonce ves čas osvetljuje polovico Lune, jo vidimo kakor rumen krog le ob ščipu (polni Luni). Luna je vsak večer videti nekoliko drugačna. Z Zemlje vidimo različno velik del osvetljene Lunine površine zato, ker Luna spreminja svojo lego glede na Zemljo in Sonce. Govorimo o Luninih spremembah, menah ali fazah. To so značilne ponavljajoče se spremembe oblike vidnega dela osvetljene Lunine ploskve. Za en obhod okoli Zemlje potrebuje Luna približno 27,3 dneva, v tem času pa se Zemlja na poti okoli Sonca premakne za skoraj 300. Zaradi gibanja Zemlje potrebuje Luna približno dva dni več, da je pod enakim kotom glede na Sonce in Zemljo, kakor v začetku opazovanja (glej sliko). Ker se lega Zemlje glede na Sonce spreminja, se Lunine mene ponavljajo na 29,5 dneva.

50


Lunine mene so: 1.

MLAJ: Luna je približno med Soncem in Zemljo; če bi bila natanko med njima (na isti premici), bi bil Sončev mrk ob vsakem mlaju. Ne vidimo je, ker je proti Zemlji obrnjen njen neosvetljeni del.

2.

PRVI KRAJEC: na Zemljo se odbija svetloba s tistega dela osvetljene Lunine ploskve, ki je obrnjen proti Zemlji. Vidimo jo v obliki črke D.

3.

POLNA LUNA ali ŠČIP: Zemlja je približno med Luno in Soncem; če bi bila natanko med njima (na isti premici), bi bil Lunin mrk ob vsakem ščipu. V tej fazi je ves osvetljeni del Lune obrnjen proti Zemlji, Luno vidimo kot svetlorumen krog.

4.

ZADNJI KRAJEC: na Zemljo se odbija svetloba s tistega dela osvetljene Lunine ploskve, ki je obrnjena proti Zemlji. Luno vidimo v obliki črke C.

Luna se vrti okoli Zemlje od zahoda proti vzhodu, tako kot Zemlja okoli svoje osi.

   

Kroženje Lune je posledica Zemljine privlačne ali gravitacijske sile. Zaradi te centripetalne sile bo Luna še naprej vztrajala na svojem tiru. Tudi Luna deluje z nasprotno enako silo na Zemljo, zaradi tega nastajata plima in oseka.

51


Lunine mene, kakor jih vidita: a) astronavt iz zelo oddaljene vesoljske ladje

b) opazovalec z Zemlje

52


31. vaja: Opazovanje Luninega mrka Naloga: Opazuj Lunin mrk in skiciraj (fotografiraj) njegov potek. Potrebščine: Barvice, digitalni fotoaparat. Navodilo: Ob Luninem mrku s prostim očesom opazuj, kako Luna zaide v senco Zemlje. Vsakih pet minut skiciraj, kolikšen del Lunine ploskve je zatemnjen in kolikšen del je osvetljen. Namesto risbe lahko Luno tudi večkrat fotografiraš. Fotografije nalepi v zvezek v istem zaporedju, kakor si jih posnel. Ali je bil mrk delen ali popoln? Kakšne barve je Luna ob delnem mrku? V kateri fazi mora biti Luna, da lahko pride do Luninega mrka? Če je bil mrk popoln, odgovori še na naslednja vprašanja: Koliko časa je poteklo od trenutka, ko se je Luna dotaknila Zemljine sence, do trenutka, ko se je cela skrila v senco? Koliko časa je bila cela Luna v senci (koliko časa je trajal mrk)? Luno lahko opazuješ tudi skozi teleskop (vizir, daljnogled) pri manjši povečavi (do 50-kratni). Opozorilo Luna odbija svetlobo Sonca, zato je opazovanje Lune skozi teleskop nevarno za oči tudi tedaj, ko Luna ni polna. Priporočamo opazovanje skozi filter, ki ga montiraš na okular teleskopa. Slike, pripravljene za skiciranje:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

6.

7.

8.

9.

10.

12.

53


Opisi slik:

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Odgovori:

54


32. vaja: Opazuj površje Lune Naloga: Opazuj tvorbe na površju Lune. Potrebščine: Daljnogled (vizir, teleskop), karta Lune, filter za Luno, pisalo. Navodilo: Skozi daljnogled, vizir ali teleskop pri manjši povečavi opazuj površje Lune. V sliko vriši vsaj tri kraterje, tri gorovja in tri morja na Luni. Na karti Lune poišči njihova imena in jih vpiši v sliko. Luno lahko tudi fotografiraš z digitalnim fotoaparatom in fotografijo nalepiš v zvezek. Poišči razlago o tem, kako so nastali kraterji na Luni. Vajo ponovi čez mesec dni. Nariši še večjo in podrobnejšo karto Lune. Na spletnih straneh (http\\www.kvarkadabra.net) lahko poiščeš animacijo, ki prikazuje nastanek kraterja. Opozorilo Luna odbija svetlobo Sonca, zato je njeno opazovanje skozi teleskop nevarno za oči tudi takrat kadar ni polna. Priporočamo opazovanje Lune skozi filter, pritrjen na okular teleskopa. Slika:

55


33. vaja: Primerjava površja Lune in površja Zemlje Naloga: Primerjaj površje Lune s površjem Zemlje. Opiši in pojasni podobnosti in razlike. Potrebščine: Fotografije Lune in Zemlje z interneta ali iz atlasa vesolja. Navodilo: Poišči več fotografij, ki prikazujejo Luno in Zemljo iz vesolja. Pozorno si jih oglej. Zapiši podobnosti in razlike med njima.

Opisi in odgovori:

56


*34. vaja: Zorni kot Lune Naloga: Oceni zorni kot Lune. Potrebščine: Projektor za Sonce, ravnilo, zaslon, pisalo, štoparica (ura s sekundnim kazalcem). Navodilo: a) Polno Luno preslikaj s pomočjo projektorja na zaslon. Ob desnem robu slike nariši navpično črto. Izmeri čas, v katerem slika cele Lune (od enega roba do drugega) prečka črto. Iz podatka o času prehoda slike čez črto oceni zorni kot Lune. Upoštevaj, da je kotna hitrost Zemlje 15o na uro. Izračunaj, za kolikšen kot se Zemlja zavrti v eni sekundi, v eni minuti. b) Vajo lahko napraviš tudi s projekcijo Lune, ki jo dobiš s pomočjo daljnogleda ali teleskopa. Lahko pa opazuješ zahajanje polne Lune za goro, ali za oddaljeno hišo ali gladino morja (jezera). Izmeriti moraš čas, v katerem cela Lunina ploskev prečka neko navidezno črto (na primer: rob hiše, gladino morja, rob drevesa ali obzornico). Pri tem merjenju mora biti tvoja glava čim bolj pri miru. Najbolje, da si naslonjen na zid ali drevo. c) V knjigi poišči podatek o zornem kotu Lune in ga primerjaj z izmerjenim.

Meritve in račun: t= Odgovor: Zorni kot Lune je približno …. . 57


**35. vaja: Orientacija s pomočjo Lune Naloga: Ugotovi, ob kateri uri vzhaja in ob kateri uri zahaja Luna ob različnih menah. Potrebščine: Pisalo, zvezek, ura. Navodilo: Opazuj Lunine mene. V tabelo vpiši, ob kateri uri Luna vzide in zaide ko je v različnih menah. Vajo lahko čez nekaj mesecev ponoviš. Luno opazuj le v dneh, ko so jasno vidne njene mene. Kaj si ugotovil? Na kateri strani neba Luna vzhaja, na kateri pa zahaja? Meritve: Lunina mena

1. meritev vzide ob

zaide ob

2. meritev vzide ob zaide ob

Mlada Luna (dan po mlaju) Prvi krajec Ščip ali polna Luna Zadnji krajec Dopolni odgovore: Prvi krajec vzide okoli …….ure, zaide pa okoli ..….ure. Ščip, ko je Luna nasproti …… vzide okoli ……..ure, zaide pa okoli ….…ure. Zadnji krajec vzide okoli ..….ure, zaide pa okoli …...ure. Luna vedno vzhaja na ………........strani neba, zahaja pa na .………........strani neba.

58


Vprašanja, vaje in naloge III :

1. Naštej Lunine mene. *2. Katero Lunino meno si videl danes? Opiši in nariši lego Sonca, Lune in Zemlje v tej Lunini meni. *3. V kateri (zemljepisni) smeri se giblje Luna okoli Zemlje? *4. V kateri (zemljepisni) smeri se vrti Zemlja okoli svoje osi? *5. Luna kaže proti Zemlji ves čas isto stran, zato sklepamo, da se vrti okoli svoje osi. V kateri smeri (urinega kazalca) se vrti Luna okoli svoje osi za opazovalca z Zemlje? 6. Približno nariši in poimenuj nekaj večjih objektov (morja, gorovja, kraterji), ki si jih videl na Luni. 7. V kateri Lunini fazi lahko pride do Luninega mrka? 8. V kateri Lunini meni lahko pride do Sončevega mrka? 9. Katera sila povzroči, da se Luna giblje okoli Zemlje? **10. Nariši, kako bi Lunine mene videl opazovalec – astronavt, ki bi gledal iz smeri Sonca. 11. Kateri naravni pojav je posledica delovanja sile Lune na Zemljo? 12. V kolikšnem času Luna obkroži Zemljo? 13. V kolikšnem času se Luna zavrti okoli svoje osi? 14. Kako so nastali kraterji na Luni? 15. Kolikšen je zorni kot Lune?

59


Zvezde Ko pogledamo v nebo nad nami, si lahko mislimo, da gledamo v veliko poveznjeno skodelico. Mesec, planeti in zvezde se zdijo kot različna svetila, ki se navidezno gibljejo po dnu obrnjene skodelice. Zvezde so na nebu podnevi in ponoči, saj zaradi vrtenja Zemlje navidezno krožijo okrog nas. Zdi se, da vsak dan vzhajajo na vzhodu, zahajajo pa na zahodu. Podnevi jih ne vidimo, ker je celotno nebo svetlo zaradi sipanja Sončeve svetlobe v Zemljinem ozračju. Na Luni, ki nima atmosfere, je nebo temno tudi na njeni osvetljeni strani. Opazovalec na Luni bi videl zvezde tudi z osvetljene strani Lune "podnevi", če ne bi gledal naravnost v Sonce, ampak nekoliko vstran. Zvezde se razlikujejo po barvi in izsevu. Zvezde, ki so približno enako stare, pogosto najdemo v gručah ali zvezdnih kopicah. Medsebojne lege zvezd na nebu se praktično ne spreminjajo. Podobno kakor na Soncu potekajo tudi v drugih zvezdah jedrske reakcije. Katere zvezde lahko v jasni noči iz danega kraja ob izbrani uri vidimo, je odvisno od zemljepisne širine in zemljepisne dolžine opazovališča in od dneva v letu (datuma). Zaradi vrtenja Zemlje in njenega gibanja okoli Sonca je zvezdnato nebo nad nami vsako noč in vsako uro videti drugačno. Da bi lažje prepoznavali zvezde, so jih ljudje že od nekdaj razvrščali v večje skupine zvezd  ozvezdja. Povezali so jih z navideznimi črtami, kvadrati, križi, loki in liki. Ozvezdjem so dajali prepoznavna imena, najpogosteje mitološka in živalska. Zamisel o ozvezdjih se je izkazala za zelo dobro, saj pomaga pri prepoznavanju in opazovanju različnih objektov na nočnem nebu. Astronomi so se leta 1930 dogovorili o razdelitvi celotnega neba na 88 območij  ozvezdij. Najbolj znana ozvezdja so tista, ki sestavljajo živalski krog  zodiak. Ta ozvezdja ležijo na navidezni poti, po kateri se v približku gibljejo tudi planeti. Če bi bila ozvezdja vidna podnevi, bi lahko videli, v katerem od njih je v izbranem trenutku Sonce. Tudi Sonce se namreč navidezno giblje po nebu skozi dvanajst ozvezdij zodiaka po velikem krogu ekliptiki, vendar v nasprotnem smislu od dnevnega vrtenja zvezdnega neba. V enem dnevu se premakne približno za eno stopinjo (360o : 365 dnevih), v enem letu pa popiše cel krog.

60


*36. vaja: Vrtljiva zvezdna karta Naloga: S pomočjo vrtljive zvezdne karte poišči nekaj ozvezdij. Potrebščine: Vrtljiva zvezdna karta, baterijska svetilka s tankim, a močnim snopom svetlobe – za kazanje ozvezdij, atlas vesolja – za iskanje in prepoznavanje najsvetlejših zvezd. Navodilo: Na vrtljivi zvezdni karti nastavi datum in uro. S pomočjo karte poišči Veliki in Mali voz ter Severnico. Poskusi prepoznati še druga ozvezdja. Katera ti je uspelo prepoznati? Imenuj njihove najsvetlejše zvezde. Opazovanja vpiši v tabelo. Vajo ponovi ob različnih letnih časih: poleti (na začetku šolskega leta), jeseni, pozimi in spomladi. Katera ozvezdja so vidna vse leto? Opazovanja: Letni čas Datum

Ozvezdje Najsvetlejše zvezde ozvezdja

Odgovori:

61


*37. vaja: Zvezde in planeti Naloga: Opazuj navidezno gibanje zvezd in planetov. Potrebščine: Vrtljiva zvezdna karta, zvezdni atlas, internet, računalniški programi za astronomijo, teleskop, pisalo. Navodilo: Na vrtljivi zvezdni karti nastavi datum in uro. Poišči nekaj najsvetlejših zvezd, ki so ta večer vidne na nebu, in jih s pomočjo karte poimenuj. V reviji za astronomijo (v efemeridah), na internetu ali s pomočjo računalniškega programa poišči, kje in kateri planeti so vidni nocoj. Poišči izbrani planet na nebu in zapiši ozvezdje, v katerem si ga našel. Planet si nato oglej še s teleskopom. Kakšna je razlika med planetom in zvezdo, če ju opazuješ skozi teleskop? Pri pozornem opazovanju večine svetlih objektov s prostim očesom zaznamo migotanje (migljanje) svetlobe, ki prihaja od njih, pri drugih maloštevilnih pa ne? Kako bi s prostim očesom ločil zvezdo od planeta? Objekti: planeti ali zvezde, ki sem jih videl

Ozvezdje, v katerem sem jih videl

Odgovori:

62


38. vaja: Severnica Naloga: Ob jasni noči poišči na nebu Severnico. Potrebščine: Zvezdna karta, papir, svinčnik. Navodilo: Najprej poišči ozvezdje Velikega voza ali Velikega medveda. Severnico poiščeš tako, da razdaljo med zadnjima kolesoma Velikega voza podaljšaš za petkrat (glej sliko). Sprednja in najsvetlejša zvezda v ojesu Malega voza ali zadnja zvezda v repu Malega medveda je Severnica. S pomočjo zvezdne karte poišči ozvezdje Kasiopeje. Kako bi poiskal Severnico s pomočjo Kasiopeje? Opiši in nariši sliko! Zakaj se na severni polobli najpogosteje orientiramo po Severnici? S pomočjo katerega ozvezdja se orientirajo na južni polobli? Slika:

Odgovori:

63


**39. vaja: Navidezno gibanje Lune Naloga: Več zaporednih noči, ob približno isti uri opazuj in zapisuj ozvezdja v katerih vidiš Luno. Ali v tednu dni opaziš njeno navidezno gibanje skozi ozvezdja? Kaj pa če opazuješ 14 dni (27 in 29dni)? Potrebščine: Vrtljiva zvezdna karta, ura, pisalo. Navodilo: Opazuj Luno, njeno fazo in ozvezdja v katerih je Luna na svoji navidezni poti po nebu. Zapiši imena ozvezdij, v katerih se Luna nahaja ob isti uri naslednjega dne. Če vremenske razmere dopuščajo, opazuj navidezno gibanje Lune skozi ozvezdja še naslednjega dne. Opazovanja zapisuj v tabelo. Čez koliko dni bo Luna pri svojem navideznem gibanju ponovno v tem ozvezdju ob približno enaki uri (Med tem časom je enkrat obkrožila Zemljo)? Meritve in opis:

Ozvezdje, v Ura katerem se Luna nahaja

Datum Ozvezdje v katerem se Luna nahaja

Ura

Datum

Dopolni odgovor: To se bo zgodilo po vsakem ……….. Lune obkrog Zemlje, po vsakem večkratniku obhodne dobe, to je po ……. dneva. 64


Vprašanja, vaje in naloge IV **1. Fotografija je nastala ponoči tako, da smo fotoaparat na stojalu usmerili proti zvezdi Severnici, zaklop pa pustili odprt daljši čas. Medtem so se zvezde, razen Severnice, zaradi vrtenja Zemlje navidezno gibale vsaka po svojem krožnem loku. Na fotografiji poišči Severnico. Ugotovi, približno koliko časa je bil zaklop fotoaparata odprt, če veš, da naredi Zemlja cel vrtljaj 360o v 24 urah.

*2. Ob katerem pojavu bi astronavt na Luni videl Sončev mrk? *3. Kolikšna je razdalja med Luno in Zemljo, če potuje laserska svetloba od Zemlje do Lune in nazaj 2,53 sekunde? Hitrost svetlobe je 300.000 km/s. 4. Katera zvezda je Zemlji najbližja? 5. Zvezdam, ki jih v naših krajih vidimo vse leto in nikoli ne zaidejo, pravimo nadobzornice, druge so vzhajalke, nekaterih pa iz naših krajev ne moremo videti. Navidezno središče kroženja zvezd na severni polobli je Severnica (Polaris). Naštej nekaj ozvezdij, ki so iz naših krajev vidna vse leto. **6. Kako bi ugotovili, katera so nadobzorniška ozvezdja v Londonu?

65


Odgovori in rešitvenalog I 1. Sonce v sončnih kolektorjih na strehah hiš segreva vodo. Preprosti sončni kolektorji so tudi črno pobarvani rezervoarji z vodo za tuširanje na plaži. 2. Sončne celice pretvarjajo svetlobo v električno energijo. S sončnimi celicami lahko polnimo akumulatorje. Vrsta zaporedno vezanih sončnih celic je vir energije v umetnih satelitih, vesoljskih postajah in sondah. 3. Če brez ustrezne zaščite gledamo v Sonce, si lahko trajno poškodujemo oči, ker sončna svetloba uniči mrežnico. 4. Svetloba prepotuje razdaljo ene astronomske enote v 500 sekundah. 5. Za razdaljo Zemlja – Luna potrebuje svetloba 1,27 sekunde. 6. Rastline potrebujejo Sončno svetlobo za fotosintezo. 7. O vrtenju Sonca se prepričamo, če več dni zapored opazujemo premikanje  vrtenje Sončevih peg preko Sončeve ploskve. 8. Masa Sonca je 333.000-krat tolikšna kot masa Zemlje. 9. V Soncu in v zvezdah se jedra vodika zlivajo v jedra helija. Temperatura na površju Sonca je okoli 6000 K. 10. Sonce seva svetlobo vseh mavričnih barv. 11. Najbolj razširjena kemijska elementa v zvezdah sta vodik in helij. 12. Zadnja večja aktivnost Sonca je bila dne ............................ 13. Na Soncu bodo potekale jedrske reakcije še približno 5 milijard let. 14. Lastno svetlobo oddajajo zvezde, galaksije, medzvezdni plin. 15. Sonce se zavrti enkrat okoli ekvatorja v 25 dneh, območja, ki pa so bliže poloma, pa naredijo en obhod v 35 dneh. 16. Sonce je v naši Galaksiji. 17. Sonce ima 99,9 odstotka mase našega Osončja. 18. Palica je na južni polobli.

II 1. Menjavanje dneva in noči, navidezno dnevno vrtenje zvezd in Sonca. 2. Ponavljanje letnih časov, spreminjajoča se višina Sonca. 3. Da je Zemlja okrogla, dokazujejo: fotografije Zemlje iz vesolja, izginjanje trupa ladje v morje ob njenem oddaljevanju od opazovalca, ob Luninem mrku ima Zemljina senca na površini Lune obliko kroga. 4. Na severni polobli je Sonce najvišje okoli 21. junija, najnižje pa je okoli 21. decembra (takrat je na južni polobli najvišje). Datumi solsticijev zaradi posebnosti našega koledarja niso popolnoma stalni. 66


5. Letni časi so posledica nagnjenosti Zemljine osi in potovanja Zemlje okoli Sonca. 6. Menjava dneva in noči je posledica vrtenja Zemlje okoli lastne osi. Razen ob mrkih Sonce vsak trenutek osvetljuje le polovico Zemljinega površja. Na tisti polovici, ki je obrnjena proti Soncu, je dan, na drugi pa noč. Zaradi vrtenja Zemlje se meja med dnevom in nočjo ves čas premika. 7. Zemlja se v eni uri zavrti okoli lastne osi za kot 15º. 8. Vzrok za kroženje planetov okoli Sonca je njegova privlačna sila (gravitacija). 9. Gibanje planetov je opisal Johannes Kepler. 10. Najkrajši obhodni čas med planeti ima Merkur, in sicer 88 dni. 11. Za en obhod okoli Sonca potrebuje največ časa Pluton, in sicer okoli 248 zemeljskih let (90.550 ali 90 779 dni). 12. Planeti se gibljejo okoli Sonca po elipsah – rahlo sploščenih krožnicah. 13. Na severni polobli je najkrajša noč okoli 21. junija, na južni pa okoli 21. decembra. 14. Na severni polobli je najdaljša noč okoli 21. decembra, na južni pa okoli 21. junija. 15. Dan in noč sta enako dolga 21. marca in 23. septembra. 16. Ko je razdalja med Soncem in Zemljo največja, je na severni polobli poletje. 17. Ko je razdalja med Soncem in Zemljo najmanjša, je na severni polobli zima. 18. Ko se Zemlja najhitreje giblje okoli Sonca, je na severni polobli zima, na južni pa poletje. 19. Ko se Zemlja najpočasneje giblje okoli Sonca, je na severni polobli poletje, na južni pa zima. 20. V Avstraliji izmerijo največjo višino Sonca 21. decembra, najnižjo pa okoli 21. junija. 21. Sonce je nad ekvatorjem najvišje 21. marca in 23. septembra (v zenitu). 22. Iztegnjeno desnico dvigaš preko predročenja v vzročenje (Sonce je opoldne v zenitu) in jo spustiš za hrbet. 23. Na severnem polu traja dan, čas ko je Sonce nad obzorjem, 6 mesecev (Sonce sploh ne zaide), na južnem polu pa je takrat pol leta dolga polarna noč (Sonce sploh ne vzide). 24. Če gledaš proti jugu, opišeš z iztegnjenima rokama lok od leve proti desni. Roki sta v najvišji legi pod kotom 45o.

67


III 1. 2. 3. 4. 5.

Lunine mene so: mlaj, prvi krajec, polna Luna (ščip) in zadnji krajec. Danes je .................. . Luna se giblje okoli Zemlje od zahoda proti vzhodu. Zemlja se pri kroženju okoli svoje osi vrti od zahoda proti vzhodu. Luna se okoli svoje osi za opazovalca z Zemlje vrti v nasprotni smeri urinega kazalca. 6. Opazoval sem naslednje objekte: .......................... 7. Do Luninega mrka lahko pride le ob polni Luni. 8. Do Sončevega mrka lahko pride le ob mlaju. 9. Luna se giblje okrog Zemlje zaradi njene privlačne (gravitacijske) sile. 10. Astronavt, ki bi opazoval Luno iz smeri Sonca, bi jo videl ves čas kot polno osvetljeno krožno ploskev, razen če bi se mu skrila v senco Zemlje, zanj bi bil tedaj Lunin mrk. 11. Plimovanje ali bibavica je periodično spreminjanje višine morske gladine, ki je najvišja ob plimi in najnižja ob oseki. Od plime do naslednje plime pretče 12 ur in 25 minut. V severnem Jadranu je razlika med plimo in oseko približno 0,7 metra, ob Rokavskem prelivu (Mont St. Michael) pa kar 16 metrov, največja znana 21 metrov (Bay of Fundy Kanada). Plima in oseka sta posledica privlačne sile Lune, privlačne sile Sonca in sile, ki je posledica vrtenja Zemlje. Zaradi medsebojnega delovanja teh sil se tudi trdna zemeljska skorja dvigne za okoli 15 cm. Dviga in spušča se tudi zgornja meja ozračja. Višina plime ni stalna, ampak se s časom spreminja. 12. Luna potrebuje za en obhod okoli Zemlje 27,3 dneva. 13. Luna se zavrti okoli svoje osi v 27,3 dneva. 14. Skoraj vsi kraterji na Luni so nastali zaradi trkov meteoritov, ki so padli na Lunino površje. Le nekaj kraterjev je vulkanskega izvora, nastali so zaradi izlivov lave iz Lunine notranjosti. Luna nima atmosfere kakor Zemlja, zato zaradi trenja meteoriti nad Luno ne morejo zgoreti. Na Luni ni vetrov, niti tekoče vode, torej ni erozije, ki bi kraterje izbrisala kot na Zemlji. Kraterji na Luni se zato obdržijo dalj časa kot na Zemlji. 15. Zorni kot Lune pri opazovanju z Zemlje je 0,5º.

68


IV 1. Postopek: Skrajni točki loka, ki ga je opisala izbrana zvezda, povežemo s tetivo, nato pa narišemo simetralo te tetive. Postopek ponovimo še za drugo zvezdo  z drugim lokom. Simetrali obeh tetiv se bosta sekali v točki, kjer je slika Severnice, saj se okoli nje navidezno vrtijo vse zvezde. Tako smo določili središče kroženja. Skrajni točki loka povežemo s središčem kroženja in izmerimo nastali središčni kot. Kot α na sliki meri približno 13º, kar pomeni, da je bila zaslonka odprta približno 52 minut.

2. Astronavt bi z Lune videl Sončev mrk takrat, ko bi na določenih predelih na Zemlji opazovali Lunin mrk. 3. Razdalja med Luno in Zemljo je 380.000 km. 4. Zemlji najbližja zvezda je Sonce. 5. Nadobzorniška ozvezdja v naših krajih so: Kasiopeja, Veliki voz, Mali voz, Kefej in Zmaj. 6. Zvezdo, ki se pri navideznem gibanju okoli Severnice (tečaja) nikoli ne spusti pod obzorje, nikoli ne zaide in ne vzide in je ves čas nad obzorjem, imenujemo nadobzornica. Da bi zvedeli, katere zvezde (ozvezdja) so v določenem kraju nadobzornice in katere to niso, preprosto odštejemo zemljepisno širino opazovališča od 90º. Ta kot, komplementaren k zemljepisni širini izbranega kraja, je enak deklinaciji zvezde, ki je ravno še nadobzornica. Nadobzornice so tudi vse druge zvezde, katerih deklinacija je večja od izračunanega kota. Zvezde z manjšo pozitivno deklinacijo pa so za ta kraj vzhajalke. Premisli, kako je, če je deklinacija zvezde negativna. 69


Za London, na primer, dobimo  = 90º 51º = 39º. Vse zvezde z deklinacijo  večjo od 39º za opazovalca v Londonu nikoli ne zaidejo. Zvezde z deklinacijo  = 39º in manjšo pa za opazovalca v Londonu nikoli ne vzidejo, jih ne more videti. Zvezde v ozvezdjih Veliki medved (Ursa Major) in Kasiopeja so nadobzornice povsod po Evropi (glej sliko).

70


Slovarček nekaterih izrazov asteroid (planetoid) kos kamna ali ledu, ki kakor droben planet kroži okoli Sonca med Marsovim in Jupitrovim tirom astronomija zvezdoslovje, zvezdoznanstvo, znanost, ki raziskuje nebesna telesa astronomska enota (a. e.) srednja razdalja med Zemljo in Soncem, 149.597.870 km deklinacija koordinata nebesnega telesa v ekvatorskem koordinatnem sistemu; z njo označimo položaj telesa (zvezde) na nebu glede na nebesni ekvator, podobna je zemljepisni širini, merimo jo v ločnih stopinjah. dvozvezdje skupina dveh zvezd, ki bodisi krožita druga okoli druge (okoli skupnega težišča)  fizikalno dvozvezdje, ali pa sta le navidezno blizu, v resnici pa daleč narazen  optično dvozvezdje ekliptika ravnina, po kateri se giblje Zemlja okoli Sonca; ravnina, v kateri so približno tiri planetov elipsa sklenjena krivulja ovalne (jajčaste) oblike, podobna potlačenemu krogu enakonočje dneva v letu, ko sta dan in noč enako dolga; tega dne je Sonce opoldne nad ekvatorjem v zenitu, navpično postavljeni predmeti (palice) na ekvatorju so takrat brez sence (tam je dolžina sence opoldne enaka nič); pomladansko enakonočje je okrog 21. marca, jesensko enakonočje okrog 23. septembra erozija dolbenje, razjedanje, izpiranje in odnašanje zemeljske površine zlasti zaradi delovanja tekoče vode kelvin enota za merjenje temperature v mednarodnem sistemu enot SI; izhodišče je absolutna ničla 0 K = 273,2o C Keplerjevi zakoni trije zakoni, ki opisujejo gibanje planetov okoli Sonca kozmični žarki visokoenergijski delci, ki prihajajo iz vesolja in dosežejo Zemljino ozračje krater lijakasta vdolbina na površju planeta ali lune, ki je nastala ob padcu meteorita (na Zemlji tudi ob eksploziji granate, bombe), odprtina, vulkansko žrelo, skozi katero prihaja (je prihajala) na površje lava kulminacija trenutek, ko nebesno telo pri svojem navideznem gibanju po nebu doseže najvišjo točko nad obzorjem; trenutek prehoda opazovanega nebesnega telesa (Sonca, zvezde) preko krajevnega meridiana opazovalca leto čas, v katerem Zemlja naredi en obhod okoli Sonca lom svetlobe sprememba smeri svetlobnega curka ob prehodu iz enega prozornega sredstva v drugo 71


luna ime za naravni satelit katerega koli planeta Luna (Mesec) edini Zemljin naravni satelit magnituda sij zvezde ali drugega astronomskega telesa; čim manjša je magnituda, svetlejše je telo, lahko je tudi negativna. Najsvetlejša zvezda Sirij ima magnitudo -1,6; zelo svetle so zvezde 1. magnitude, s prostim očesom komaj vidne zvezde pa so zvezde 6. magnitude; magnituda Sonca je -26,8, Lune v ščipu pa -12,7 meglica velik oblak plina in prahu med zvezdami ali okrog njih mena (faza) del osvetljene Lunine površine, kakor jo vidimo z Zemlje meteor (utrinek) peščen drobec, ki z veliko hitrostjo prileti v Zemljino ozračje; pri trenju z zrakom se tako zelo segreje, da zažari in zgori, svetleča črta, ki jo opazimo, je njegova sled meteorit večji kos snovi, ki prileti iz medplanetarnega prostora in pade na površje Zemlje; ker je dovolj velik, v ozračju ne zgori kakor meteor nadobzornica zvezda, ki je ves čas nad obzorjem, ne vzhaja in ne zahaja, vidna ob jasnih nočeh vse leto naša Galaksija zelo velika množica zvezd (več kakor 100 milijard), v kateri je tudi naše Osončje. V jasnih nočeh vidimo del naše Galaksije kot meglen svetel pas, ki se razpenja čez nebo, imenujemo ga Rimska cesta naše Osončje Sonce in telesa, ki se gibljejo okoli njega: planeti, lune, asteroidi, kometi, meteorji, meteoriti, prah objektiv sistem leč v daljnogledu, fotoaparatu, teleskopu orbita tir, po katerem se zaradi privlačne sile (gravitacijske, električne, sile pogonskih raket itd.) giblje telo (delec) okoli drugega telesa ozvezdje skupina zvezd v območju na nebu, ki tvorijo določen zvezdni vzorec perihelij točka na tiru planeta, ki je najbližja Soncu planet nebesno telo, ki se giblje okrog Sonca ali druge zvezde in ne oddaja lastne svetlobe; ima drugačno zgradbo kot zvezda, in premajhno maso, da bi postalo zvezda rektascenzija koordinata nebesnega telesa, podobna zemljepisni dolžini; z njo označimo položaj nebesnega telesa od pomladišča do sečišča deklinacijskega kroga telesa z nebesnim ekvatorjem, merimo jo v časovnih enotah (0 do 24h) ali v ločnih stopinjah (0 do 360o ) satelit telo, ki se giblje po orbiti okoli planeta; Merkur in Venera jih nimata, edini Zemljin naravni satelit je Luna, Mars ima kar dva, Jupiter, Saturn in Uran jih imajo po 15 in več, Neptun 8 znanih in Pluton enega; umetnih satelitov, ki se gibljejo okoli Zemlje, pa je že nekaj tisoč

72


sij pripomoček za razvrščanje zvezd vidnih s prostim očesom, izražamo ga v magnitudah, povezan z gostoto energijskega toka, ki prihaja od svetečega nebesnega telesa na Zemljo sila količina, ki meri vpliv telesa na drugo telo, vzrok za spremembo hitrosti gibanja, smeri gibanja in oblike telesa Sončeva pega temna lisa, hladnejše območje na površini Sonca svetloba vidni del elektromagnetnega valovanja svetlobno leto razdalja, ki jo svetloba prepotuje v enem letu (356 dni): 9.500.000.000.000 km = 9,5 . 1015 m (365 krat 24 krat 60 krat 60 krat 300000 km) svetlobno onesnaženje umetna svetloba luči, reklam v mestih in avtomobilskih žarometov, ki otežuje opazovanje nočnega neba teleskop optična naprava za opazovanje vesoljskih teles; zbira svetlobo ali druge dele elektromagnetnega sevanja zvezd in drugih izvirov, npr. radijski teleskop temperatura stopnja segretosti telesa, ki jo merimo s termometrom na temperaturni skali, kot sta Celzijeva in Kelvinova teža sila, s katero deluje Zemlja na druga telesa na svoji površini težnost (gravitacija) sila med telesoma, ki se privlačita zaradi svoje mase vesolje celota nebesnih teles in prostora, v katerem smo; vse, kar obstaja; prostor izven Zemljine atmosfere vodik najlažja kemijska prvina (element), ki sestavlja približno tri četrtine celotnega vidnega vesolja zemljepisna dolžina krajevna koordinata, oddaljenost kraja od greenwiškega poldnevnika, izražena v stopinjah; razlikujemo vzhodno in zahodno zemljepisno dolžino zemljepisna širina krajevna koordinata, oddaljenost kraja od ekvatorja, izražena v stopinjah; razlikujemo severno in južno zemljepisno širino zenit nadglavišče, temenišče, točka nebesne krogle, ki je navpično nad opazovalcem zvezda velika žareča plinasta krogla, v kateri potekajo jedrske reakcije; v prostor seva ogromno količino energije

73


Viri in literatura: F. Avsec, M. Prosen: Astronomija, DZS, 1975 R. J. Blin-Stoyle: Eureka, Založba Math d.o.o., 2003 S.W. Hawking: Kratka zgodovina časa, CZ, 1990 F. Hoyle: Astronomija, MK, 1971 P. Kunaver: Vrtljiva zvezdna karta, DZS, 1980 M. Milankovič: Kratka zgodovina astronomije, DMFAS, 1982 S. in J. Mitton: Astronomija, Didakta, 1999 P. Moore: Atlas vesolja, MK, 1999 M. Prosen: Mala astronomija, Math d.o.o., 1991 M. Prosen: Orientacija, Založba Math d.o.o., 1991 P. Ranzinger: Presekova zvezdna karta, DMFAS, 1983 Ranzinger, Dintinjana, Mikuž: Naše nebo, astronomske efemeride, redna letna izdaja DMFA M. Rigutti: Astronomija, Naravoslovni atlasi, MK, 1996 A. Smrke: Vrtljiva zvezdna karta, Poudarek, 2000 J. Strnad: Fiziki (2. del), DZS, 1999 Seminarji za usposabljanje učiteljev astronomije v organizaciji Zavoda za šolstvo Revije: Presek, Spika, Fizika v šoli, Proteus, Gea.

Naslovna stran: Sončni zahod 11. marca 2003, posnet iz Nasinega satelita Zadnja stran ovitka: Pogled z Lune proti Zemlji

74


Bela Szomi Kralj - ASTRONOMIJA, 1. sklop, Sonce, zemlja, Luna  

Delovni zvezek za astronomijo za osnovno šolo

Advertisement
Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you