Symulator faz Księżyca

Zagadnienia

• Fazy Księżyca
• Pełnia
• Nów
• Kwadry

Opis

Zestaw symulacji pomagający poznać i zrozumieć zjawisko faz Księżyca.

Jest to polska wersja językowa zaadaptowana z angielskiej wersji Moon Phases Simulator hostowanego na platformie Astronomy Education at the University of Nebraska-Lincoln Web Site (https://astro.unl.edu)

W szablonie strony niniejszego poradnika wykorzystano kod html/css: phydemo.app.

Poziom

Szkoła podstawowa, Szkoła średnia

Przykładowe cele nauczania

• Zapoznanie się z najważniejszymi cechami orbity Księżyca
• Zrozumienie, czym charakteryzują się fazy Księżyca
• Poznanie przyczyny powstawania faz

Przykładowe materiały teoretyczne

• Księżyc i jego fazy (ZPE)
• Dlaczego Księżyc przechodzi przez fazy? (Wikipedia)
• Księżyc – naturalny satelita (Zintegrowana platforma edukacyjna)
• Fazy Księżyca (Zintegrowana platforma edukacyjna)

Sterowanie symulacją

Ekran Fazy

Animacja wizualizująca fazy Księżyca zsynchronizowana z przyporządkowanymi im nazwami i odliczaniem kolejnych dni okresu synodycznego.

Ekran Geometria

Wizualizacja faz Księżyca zsynchronizowana z układem Słońce-Ziemia-Księżyc. Umożliwia badanie fazy Księżyca widzianego z Ziemi, w zależności od wzajemnego położenia tych ciał.

Ekran Diagram horyzontu

Wizualizacja faz Księżyca zsynchronizowana z układem Słońce-Ziemia-Księżyc i diagramem horyzontu lub widokiem nieba, z obserwatorem na Ziemi umieszczonym w dowolnej szerokości geograficznej.

Sugestie dotyczące wykorzystania

Wskazówki dotyczące wszystkich symulacji zawarte są w informacjach ogólnych.

Więcej porad dotyczących korzystania z symulacji z uczniami można znaleźć na stronach PhET w sekcji Wskazówki dotyczące korzystania z PhET.

Polecenia i pytania zawarte w symulacji

Ekran Fazy

• Ile trwa pełny cykl faz Księżyca?
• Wpisz liczby w puste miejsca w poniższym zdaniu: W każdej chwili _________% powierzchni Księżyca jest oświetlone przez Słońce, podczas gdy my widzimy _________% powierzchni Księżyca.
• Obejrzyj animację faz Księżyca w pełnym cyklu księżycowym. Zauważ, że Księżyc jest czasami oświetlony po lewej stronie, tak jak go widzisz, a czasami jest oświetlony po prawej stronie. Czy możesz określić konkretne etapy cyklu księżycowego dla każdego z tych przypadków?
• Załóżmy, że Księżyc znajduje się w pierwszej kwadrze. Ile czasu upłynie do pełni Księżyca? Po jakim czasie Księżyc znajdzie się w fazie ubywającego sierpu?
• Księżyc znajduje się w fazie sierp - przybywa. Opisz ilość i lokalizację oświetlenia, które widzimy na powierzchni Księżyca.
• Załóżmy, że powierzchnia Księżyca, którą widzimy, jest oświetlona w około 75% po lewej stronie. Jaka jest faza Księżyca? Opisz oświetlenie powierzchni Księżyca dwa tygodnie później.



Ekran Geometria

• Skala układu Ziemia-Księżyc jest często opisywana jako średnica Ziemi 4 razy większa od średnicy Księżyca, a odległość do Księżyca wynosząca 30 średnic Ziemi. Czy te wartości zostały zilustrowane w symulacji?
• Opisujemy fazę garbaty przy powierzchni widocznej oświetlonej w około 75% z prawej strony dla garbaty - przybywa i z lewej strony garbaty - ubywa. Czy możesz opisać te fazy w kategoriach kąta między kierunkiem Ziemia-Słońce i Ziemia-Księżyc?
• Opisujemy fazę sierpu przy powierzchni widocznej oświetlonej w około 25% po lewej stronie dla sierp - ubywa i po prawej dla sierp - przybywa. Czy możesz opisać te fazy w kategoriach kąta między kierunkiem Ziemia-Słońce i Ziemia-Księżyc?
• Zaznacz Pokaż kąt i Uruchom animację. Czy możesz podać regułę dotyczącą wartości kąta, jaka obowiązuje, gdy powierzchnia Księżyca, którą widzimy, jest oświetlona w ponad 50%?
• Wybierz Pokaż punkt orientacyjny i Start, żeby rozpocząć animację. Czy Księżyc się obraca? (Wskazówka: Zwróć uwagę na kierunek, który wskazuje punkt orientacyjny i sprawdź, czy jest on zawsze taki sam). Jaki jest okres obrotu Księżyca?
• Zaznacz Pokaż punkt orientacyjny i Start animacji. Zauważ, że Księżyc obraca się, ale z takim samym okresem obrotu jak jego okres obiegu wokół Ziemi. Wyobraź sobie, że Księżyc się nie obraca. Opisz widok punktu orientacyjnego, gdyby tak było.
• Skonfiguruj symulację (najlepiej jak potrafisz) dla momentu bezpośrednio przed rozpoczęciem zaćmienia Słońca. Czy zaćmienie Słońca występuje w każdym cyklu faz Księżyca (miesiącu)? Dlaczego lub dlaczego nie? Co zmieniłoby się w przypadku zaćmienia Księżyca?
• Dwa przyciski ustawień skonfigurują symulator z Księżycem w nowiu. Przycisk Obieg wyłączony odznaczy również opcję Pokaż obieg Ziemi, podczas gdy przycisk Obieg włączony zaznaczy tę opcję. Porównaj te dwie opcje, klikając każdy z nich, a następnie kliknij przycisk Start, aby rozpocząć animację. Który okres najlepiej opisać jako okres syderyczny? Okres synodyczny? Który z nich jest bardziej odpowiedni?



Ekran Diagram horyzontu

• Przycisk Ustaw ustawi Księżyc w pierwszej kwadrze o godzinie 18:00, gdy Księżyc znajdzie się na południku obserwatora (najwyżej na niebie). Jest to znane jako czas południka. Zwróć uwagę, że ziemski obserwator jest zwrócony bezpośrednio w stronę Księżyca. Czy potrafisz określić czas południka dla Księżyca w fazie garbaty - przybywa?
• Kliknij przycisk Ustaw, aby ustawić Księżyc w pełni o północy, gdy Księżyc znajduje się na południku obserwatora (najwyżej na niebie). Użyj widoku Diagram horyzontu, aby określić czas wschodu i zachodu księżyca w tej fazie. Czy możesz podać konkretną lub ogólną zasadę dotyczącą czasu wschodu i zachodu w oparciu o czas południka?
• Kliknij przycisk Ustaw, aby ustawić Księżyc w pierwszej kwadrze wschodzący na wschodnim horyzoncie. Po jakim czasie Księżyc w pierwszej kwadrze znajdzie się wysoko na niebie (na południku obserwatora)? Po jakim czasie Księżyc w pełni znajdzie się wysoko na niebie (na południku obserwatora)?
• Poeksperymentuj z widokiem Diagram horyzontu i zanotuj położenie Księżyca obserwowanego z środkowych szerokości półkuli północnej. Opisz, gdzie Księżyc może być zlokalizowany, a gdzie nigdy nie?
• Linia oddzielająca oświetlone części powierzchni Księżyca od części nieoświetlonych nazywana jest terminatorem. Eksperymentuj z Widok nieba i opisz orientację terminatora na niebie.
• Wyobraź sobie, że każdego ranka o 7:30 czekasz na autobus, aby dojechać do szkoły. W jakich fazach można zaobserwować Księżyc o godzinie 7:30?
• Uczniowie po raz pierwszy uczą się o fazach Księżyca w szkole podstawowej. Często błędnym przekonaniem tych młodych ludzi jest to, że Księżyca nie można zobaczyć w ciągu dnia. Poeksperymentuj z opcjami Diagram horyzontu i Widok nieba i sformułuj teorię wyjaśniającą powszechność tego błędnego przekonania.
• Zwróć uwagę na przybliżoną lokalizację Księżyca w cyklu księżycowym dla obserwatora na 40°N, na równiku i obserwatora na 40°S. Zachęcamy do wykonania tego przy użyciu obu opcji Diagram horyzontu i Widok nieba. Czy powiedzenie mówiące, że Księżyc w fazach przybywających świeci po prawej stronie wymaga zmiany?
• Ta symulacja wykorzystuje duże uproszczenie – zakłada, że Księżyc i Słońce znajdują się na równiku niebieskim. Podczas gdy w rzeczywistości ekliptyka (płaszczyzna naszego układu słonecznego) jest nachylona pod kątem 23,5° do równika niebieskiego, a orbita Księżyca jest nachylona pod kątem 6° do płaszczyzny ekliptyki. Jaki wpływ ma to na położenie Słońca i Księżyca?

Interaktywne arkusze ćwiczeń

Interaktywny quiz zawierający 3 pytania na poziomie podstawowym. Link bezpośredni na górze po prawej.

Symulacje zbliżone tematycznie