Ruch obiegowy Ziemi wokół Słońca


Instrukcje dla nauczyciela do symulacji earthspacelab - Ruch obiegowy Ziemi wokół Słońca



Link bezpośredni do symulacji



Ruch_obiegowy

Zagadnienia

  • Ruch obiegowy Ziemi
  • Nachylenie osi ziemskiej
  • Zmiany oświetlenia Ziemi

Opis

Jak wygląda orbita Ziemi wokół Słońca? Co spowodowałaby większa ekscentryczność toru? Interaktywna animacja obrazująca tytułowe zagadnienie.

© Václav Černík 2017–2021 (tłumaczenie edukator.pl) Źródło: https://www.earthspacelab.com/

W szablonie strony niniejszych instrukcji wykorzystano kod html/css: phydemo.app.

Poziom

Szkoła podstawowa, Szkoła średnia

Przykładowe cele nauczania

  • Własności ruchu obiegowego Ziemi wokół Słońca
  • Wyjaśnienie pojęć aphelium i peryhelium
  • Ocena wpływu ekscentryczności orbity na ilość docierającej energii.

Przykładowe materiały teoretyczne

Sterowanie symulacją

Sterowanie symulacją jest intuicyjnie proste i nie wymaga komentarza. Domyślne ustawienia są zgodne z wartościami rzeczywistymi. Przeciągając myszką, można zmieniać perspektywę. Pokrętłem myszki można ustawić zoom.


Ruch_obiegowy1

Uproszczenia modelu

  • Rozmiary Ziemi i Słońca, oraz ich odległość w animacji są czysto umowne. Skala odległości nie jest zachowana.
  • Domyślnie ustawiona odległość Ziemi w peryhelium od Słońca, 147,1 mln km, jest zgodna z faktyczną. Jeśli chcemy przyjrzeć się rzeczywistym parametrom ruchu Ziemi, nie należy zmieniać tej odległości (jeżeli została zmieniona, należy ustawić ją zgodnie z wartością faktyczną - ręcznie suwakiem lub ponownie załadować ramkę lub stronę). Możliwość zmiany tego parametru, tu w symulacji, ma jedynie charakter poglądowy, żeby umożliwić ocenę, jaki to miałoby wpływ na energię słoneczną docierającą do Ziemi.
  • Szybkość animacji można regulować i jest ona wielokrotnością rzeczywistej szybkości.

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.

Przykładowe polecenia

  • Obejrzyj animację ruchu Ziemi wokół Słońca z domyślną odległością od Słońca ustawioną na rzeczywistą. Jaka jest odległość Ziemi od Słońca w aphelium?
  • Jaka jest prędkość Ziemi w peryhelium, a jaka w aphelium?
  • Jak zmienia się energia słoneczna padająca na powierzchnię 1 m2 ustawioną prostopadle do promieni słonecznych w ciągu roku? Jaki to ma związek z porami roku?
  • Opisz kształt orbity Ziemi wokół Słońca. Następnie dostosuj odległość Ziemi od Słońca na rysunku (ustaw mniejszą wartość). Jak zmienia się kształt orbity? Jaki ma to wpływ na prędkość ruchu orbitalnego i energię słoneczną w ciągu roku? Omów, jakie może to mieć konsekwencje dla życia na Ziemi.

Interaktywne arkusze ćwiczeń

Należy traktować je jako szablon. Zalogowany uczestnik może kopiować je do swoich materiałów (Testy) i tu dowolnie remiksować dostosowując do swoich potrzeb. Link na górze po prawej

Testy, pytania sprawdzające

  1. Ziemia obiega Słońce po orbicie zbliżonej do okręgu w odległości ok. 150 mln km. Z punktu widzenia obserwatora patrzącego na północną półkulę porusza się w kierunku:
    • zgodnym z ruchem wskazówek zegara.
    • przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.
  2. W rzeczywistości tor ruchu Ziemi ma kształt elipsy - odległość Ziemi od Słońca zmienia się w niewielkim zakresie. Zmiany te możesz obserwować po prawej stronie w Bieżące parametry Ziemi w modelu. Punkt na orbicie okołosłonecznej, znajdujący się w miejscu największego zbliżenia do Słońca nosi nazwę peryhelium i dla Ziemi jego odległość wynosi 147,1 mln km. Punkt położony najdalej to aphelium i dla Ziemi jego odległość w km wynosi (wpisz samą liczbę w zaokrągleniu do miliona, nie wpisuj jednostek)
  3. Wraz ze wzrostem odległości Ziemi od Słońca:

    malejerośnienie zmienia się
    wartość prędkości jej ruchu liniowego
    energia słoneczna docierająca do niej w jednostce czasu
    nachylenie osi ziemskiej

  4. Minimalna wartość prędkości ruchu liniowego Ziemi w ruchu obiegowym wokół Słońca wynosi około
    • 29,3 km/s i jest osiągana gdy Ziemia mija aphelium
    • 29,3 km/s i jest osiągana gdy Ziemia mija peryhelium
    • 8 m/s i jest osiągana gdy Ziemia mija aphelium
    • 8 m/s i jest osiągana gdy Ziemia mija peryhelium
    • 30,3 km/s i jest osiągana gdy Ziemia mija aphelium
    • 30,3 km/s i jest osiągana gdy Ziemia mija peryhelium
    • 15,7 km/s i jest osiągana gdy Ziemia mija aphelium
    • 15,7 km/s i jest osiągana gdy Ziemia mija peryhelium
  5. Na skutek zmian odległości Ziemi od Słońca, zmienia się nieco wielkość energii słonecznej docierającej do Ziemi. W symulacji, w Bieżących parametrach wyświetlana jest aktualna wartość energii słonecznej, która w danej odległości od Słońca pada w ciągu 1 s na powierzchnię 1 m2 prostopadłą do promieni słonecznych (poza atmosferą Ziemi). Wielkość ta dla odległości 1 au (jednostka astronomiczna - w przybliżeniu równa średniej odległości Ziemi od Słońca) wynosi około 1367 W/m2 i jest nazywana stałą słoneczną.
    Oceń przwdziwość zdania:
    Procentowe zmiany tej energii (w stosunku do stałej słonecznej) nie przekraczają 5% i nie mają znaczącego związku z porami roku.
    • FAŁSZ
    • PRAWDA
  6. A teraz sprawdzimy, oczywiście czysto hipotetycznie, co byłoby, gdyby odległość Ziemi w peryhelium od Słońca była inna (ustaw najmniejszą możliwą tu w symulacji wartość 60 mln km - zwiększamy tu pewien parametr elipsy, nazywany mimośrodem lub ekscentrycznością). Przyjrzyj się teraz, jak zmieniłby się kształt toru i jaki miałoby to wpływ na prędkość ruchu obiegowego i energię słoneczną docierającą do powierzchni tej wydumanej planety, w miarę upływu roku planetarnego.
    Zaznacz poprawne odpowiedzi.

    2 razy większa 4 razy większa 6 razy większa 16 razy większa 2 razy mniejsza 4 razy mniejsza 6 razy mniejsza 16 razy mniejsza
    Maksymalna odległość tej planety od Słońca, w porównaniu do odległości minimalnej, jest około
    Wartość prędkości liniowej ruchu obiegowego, gdy ta planeta znajduje się najdalej od Słońca, w porównaniu do tej, którą ma, gdy jest najbliżej, jest około
    Maksymalna energia słoneczna, docierająca do planety w ciągu 1 s, w porównaniu do minimalnej, jest około
    Energia słoneczna, która pada w ciągu 1 s na powierzchnię 1 m2 prostopadłą do promieni słonecznych w peryhelium planety, w porównaniu do naszej stałej słonecznej, jest około

  7. Zaznacz poprawne odpowiedzi.

    W przypadku planety krążącej wokół gwiazdy po silnie spłaszczonej elipsie,
    znacznie się zmienianieznacznie się zmieniapozostaje stała
    jej odległość od gwiazdy, w ciągu roku planetarnego (okresu obiegu)
    odległość apocentrum (punkt orbity najbardziej oddalony od gwiazdy) od gwiazdy
    wartość prędkości liniowej ruchu obiegowego
    wartość energii promieniowania gwiazdy, docierającego do planety w ciągu 1 sekundy

Symulacje zbliżone tematycznie


Opisy

 Thumbnail

Eksplorator zaćmień

astroUNL

 Thumbnail

Prawa Keplera

PhET

 Thumbnail

Grawitacja, a orbity

PhET

 Thumbnail

Mój Układ Słoneczny

PhET

 Thumbnail

Pory roku

earthspacelab

 Thumbnail

Długość dnia

astroUNL

 Thumbnail

Symulator faz Księżyca

astroUNL

 Thumbnail

Gwiezdne szlaki

astroUNL

Symulacje/wizualizacje

 Thumbnail

Symulator ruchów Słońca

astroUNL

 Thumbnail

Symulator ekliptyki - Zodiak

astroUNL

 Thumbnail

Fazy Księżyca

ck12

 Thumbnail

Pory roku

Concord Consortium

 Thumbnail

Symulator faz Księżyca

astroUNL

 Thumbnail

Symulator faz Księżyca

astroUNL

 Thumbnail

Czas słoneczny

earthspacelab

 Thumbnail

Fazy księżyca

earthspacelab

 Thumbnail

Zaćmienia Słońca i Księżyca

earthspacelab

 Thumbnail

Zjawiska pływowe

earthspacelab

 Thumbnail

Fazy Księżyca i pływy morskie

ejss

 Thumbnail

Eksplorator obrotów nieba

astroUNL

 Thumbnail

Długość dnia

astroUNL

 Thumbnail

Pory roku - Dzień - Noc (1)

Seilias

 Thumbnail

Pory roku - Dzień - Noc (2)

Seilias

 Thumbnail

Pory roku - Dzień - Noc (3)

Seilias