Lato na półkuli północnej

Poprawna odpowiedź

1. Prawda., 2.Fałsz., 3.Prawda., 4.Fałsz.

Wymaganie ogólne

3 Wskazywanie w otaczającej rzeczywistości przykładów zjawisk opisywanych za pomocą poznanych praw i zależności fizycznych.

Wymaganie szczegółowe

1.3. Ruch prostoliniowy i siły. Uczeń podaje przykłady sił i rozpoznaje je w różnych sytuacjach praktycznych

Komentarz

Zadanie sprawdza umiejętność interpretacji informacji graficznej i jest przeznaczone dla uczniów gimnazjum. Pierwszym etapem rozwiązania powinno być dokładne przeanalizowanie rysunku. Przede wszystkim, należy zwrócić uwagę na konsekwencje nachylenia ziemskiej osi obrotu do płaszczyzny, w której odbywa się ruch obrotowy wokół Słońca. Z rysunku wynika, że istnieją wyraźne różnice pomiędzy stopniem oświetlenia półkuli północnej i południowej przez Słońce.

Jeśli wyobrazimy sobie, że mamy do czynienia z przestrzennym modelem Ziemi (możemy zaproponować uczniom wykonanie takiego modelu  z piłki lub owocu  np. niedużego arbuza) i oświetlamy go w sposób jaki odzwierciedla oświetlenie półkuli północnej latem to zauważymy, że w trakcie ruchu obrotowego Ziemi wokół własnej osi biegun północny i jego najbliższe okolice będą oświetlone światłem słonecznym przez całą dobę.  Wobec tego pierwsze zaproponowane stwierdzenie jest prawdziwe. Latem na biegunie północnym rzeczywiście Słońce w ogóle nie zachodzi.

Czy w takim razie oznacza to, że doba w okolicach bieguna północnego trwa przez wiele dni? Oczywiście, że nie, ponieważ dobę możemy zdefiniować jako czas potrzebny na to, aby Ziemia wykonała jeden pełny obrót wokół własnej osi. Zjawisko to możemy zilustrować, rysując południk na modelu Ziemi wykonanym z piłki (jeśli zdecydujemy się wykorzystać arbuza, to nie musimy nic na nim rysować)  i pokazując, że czas potrzebny do wykonania pełnego obrotu dowolnego leżącego na nim punktu jest taki sam, niezależnie od szerokości geograficznej, na której punkt ten leży. Doba trwa zawsze tyle samo w okolicach bieguna północnego, w Polsce i w Grecji. Drugie stwierdzenie jest wobec powyższego nieprawdziwe.

Aby ocenić trzecie z zestawionych w tabeli stwierdzeń, należy zwrócić uwagę na strefy dnia i nocy zaznaczone na rysunku (lub skorzystać z modelu Ziemi i odpowiednio dobranego źródła światła). Można wówczas zauważyć, że w sezonie letnim na półkuli północnej dzień trwa dłużej niż noc. Im bardziej na północ leży dany punkt, tym dłuższy jest dzień w stosunku do długości nocy. Proporcje pomiędzy długością dnia a długością nocy są bezpośrednio związane z momentem wschodu i zachodu Słońca. W szerokościach geograficznych, w których dzień trwa dłużej, musi upłynąć więcej czasu pomiędzy tymi zdarzeniami niż w szerokościach w których jest on krótszy. A zatem trzecie stwierdzenie jest prawdziwe – ponieważ Grecja jest położona bardziej na południe niż Polska, w sezonie letnim czas pomiędzy wschodem a zachodem Słońca będzie w tym kraju krótszy niż w Polsce.

W celu rozwiązania ostatniego problemu należy się najpierw zastanowić, jak wysoko nad horyzontem obserwator zaobserwuje w południe Słońce na biegunie północnym, a jak wysoko – w Grecji. Warto zauważyć, że na każdej szerokości geograficznej horyzont jest zorientowany prostopadle do promienia Ziemi. Znajdując usytuowanie horyzontu oraz wysokość na jakiej względem niego znajdzie się Słońce, możemy stwierdzić, że w Grecji obserwowane będzie znacznie wyżej niż na biegunie północnym. Zatem na biegunie północnym cienie rzucane w południe przez przedmioty są dłuższe niż w Grecji, co przesądza o nieprawdziwości czwartego stwierdzenia.

Słowa kluczowe