Fazy Księżyca

Poprawna odpowiedź

Rys.2.

Wymaganie ogólne

1 Wykorzystanie wielkości fizycznych do opisu poznanych zjawisk lub rozwiązania prostych zadań obliczeniowych.

Wymaganie szczegółowe

1.8 Grawitacja i elementy astronomii. Uczeń wyjaśnia przyczynę występowania faz i zaćmień Księżyca

Komentarz

Zadanie sprawdza umiejętność wyciągania wniosków na podstawie informacji graficznej i zostało wykorzystane w badaniu, w którym wzięli udział uczniowie drugich klas liceum ogólnokształcącego. Aby je rozwiązać, należy przeanalizować związek pomiędzy wzajemnym usytuowaniem Ziemi, Księżyca i Słońca a obserwowanymi z Ziemi fazami naszego naturalnego satelity. Poniższy rysunek przedstawia oświetlenie globu Księżyca w wybranych położeniach w trakcie jego ruchu obiegowego wokół Ziemi oraz widok jego tarczy obserwowany z powierzchni naszej planety.

Nów obserwujemy w sytuacji, w której Księżyc znajduje się pomiędzy Ziemią a Słońcem w takim położeniu, że linia łącząca środek Ziemi z Księżycem jest równoległa do kierunku promieni Słonecznej (położenie I). Obserwator znajdujący się na powierzchni Ziemi nie widzi wówczas oświetlonej części Księżyca, która zwrócona jest w stronę Słońca. Na skutek ruchu obiegowego Księżyca, jego położenie względem Ziemi i Słońca ulega zmianie. W sytuacji w której linia łącząca Ziemię z Księżycem tworzy kąt mniejszy od 90^o z kierunkiem padania promieni Słonecznych obserwujemy powiększający się sierp Księżyca (położenie II).

 Sierp ten jest zwrócony wypukłą stroną na zachód, zatem obserwator na półkuli północnej (na przykład w Warszawie) widzi wypukłość Księżyca po swojej lewej stronie. Sytuacja ta odpowiada wzajemnemu położeniu ciał niebieskich przedstawionemu na rysunku 3. Nie jest to widok, który zaobserwowała Ewa, ponieważ zobaczyła ona wypukłość Księżyca po stronie prawej. Mimo to rysunek 3. był najczęściej wskazywaną odpowiedzią – wybrało go 36,8% uczniów. Prawdopodobnie po ustaleniu, że obserwator na Ziemi zobaczy sierp Księżyca, uczniowie nie dociekali już, czy będzie on zwrócony w tę samą stronę co sierp zaobserwowany przez Ewę lub też pomylili się przy ustalaniu  dokładnego kształtu oświetlonej części tarczy księżycowej. 

 W położeniu w którym kierunek Ziemia-Księżyc tworzy kąt prosty z kierunkiem padania promieni słonecznych zaobserwujemy pierwszą kwadrę (położenie III). Po minięciu tego położenia oświetlona część tarczy Księżyca staje się coraz bardziej pełna (położenie IV). Sytuacji tej odpowiada rysunek 4. Pełnia Księżyca ma miejsce, gdy znajduje się on dokładnie po przeciwnej stronie Ziemi niż Słońce (położenie V). Od tego momentu Księżyca zaczyna „ubywać”: powierzchnia oświetlona przez Słońce zmniejsza się, czemu odpowiada rysunek 1 (położenie VI). Oba te rysunki wskazał praktycznie taki sam odsetek osób biorących udział w badaniu: 19,9% w przypadku rysunku 1. i 19,5% w przypadku rysunku 4.

 Po trzeciej kwadrze (położenie VII) Księżyc ponownie przybiera kształt sierpa, którego wielkość zmniejsza się aż do momentu osiągnięcia nowiu (położenie VIII). Jedynie w tym okresie tarcza naszego naturalnego satelity wygląda tak, jak rysunek ilustrujący obserwację Ewy. Położenie Księżyca odpowiadające tej sytuacji zostało przedstawione na rysunku 2. Wprawdzie odpowiedź tę wskazało 20,4% uczniów, czyli podobny odsetek jak w przypadku rysunków 1. i 4., jednak zadanie bardzo dobrze różnicuje. W grupie uczniów osiągających najlepsze wyniki z całości testu ponad 70% uczestników badania  rozwiązało prawidłowo całe zadanie. Wydaje się zatem, że większość z nich robiła to świadomie, rozumiejąc związek pomiędzy zamieszczonymi rysunkami a odpowiadającymi im fazami Księżyca.

Słowa kluczowe