TELLURIUM svensk översättning Art nr

Transkript

1 TELLURIUM svensk översättning Art nr SIDA 1-5: Ett tellurium är en modell över hur jorden och månen rör sig i förhållande till solen. Telluriet innehåller: Tellurium med Fresnel lins och horisontskiva med skugg-figur. Satellitpinne Vattenlöslig tuschpenna 2 st putstrasor 12V/20W halogen-reservlampa Spänningstransformator med kontakt Skyddskåpa i plast Handledning på engelska och svenska Ett flertal rörelser och fenomen går att åskådliggöra med det tredimensionella telluriet. På ett år roterar jorden runt solen. Denna rörelse sker när hela telluriet snurras med hjälp av handtaget. Men jorden snurrar även runt sin egen axel ett varv på ett dygn och det ger oss natt och dag (snurra jordgloben runt sin egen axel manuellt). Månen rör sig i en bana runt jorden där tiden från fullmåne till fullmåne tar 29,5 dagar. Under denna tid hamnar månen i olika lägen där solens strålar träffar den. Beroende på var månen befinner framträder månens solbelysta delar i olika skepnader, allt från en tunn skära till hel fullmåne. Eftersom storlekar och avstånd i rymden är så enorma innehåller en modell i form av ett tellurium förminskade skalor. För att kunna ge tydliga bilder av himlakropparnas rörelser är därför storlekar och avstånd förminskade och proportionerna stämmer inte med verkligheten. Titta gärna på Sweden Solar System, Det är en verklig modell av solsystemet där Globen Arena i Stockholm är modellen för Solen. Ett korrekt avstånd till jorden blir 7,6 km bort. Vid Naturhistoriska Riksmuséet finns jorden avbildad som ett 65 cm stort klot och månen är placerad 20 m från jorden Solen Inuti modellen av Solen finns en halogenlampa 12V /20W low pressure. Finns att beställa som reservdel från Cornelsen art nr OBS! För att skydda lampan från fett, håll alltid i lampan med en bomullsduk när du byter lampa. Lampan ansluts till 220 volts väggurtag med medföljande adaptorsladd (230V/50Hz). 1

2 Fresnel linsen Med linsens hjälp går det att återskapa ett ljusflöde som liknar Solens infallande ljus på jorden. Se bild sid 4. Läge 1. Normalläge, Detta läge ska alltid användas om inget annat nämns. Läge 2. Ökar ljusets spridning så även månen blir belyst. Läge 3. Visar det infallande solljuset ( sunpoint -läget) med en halo. Sunpoint är en benämning för den plats där solens strålar träffar jorden helt vertikalt, dvs i 90 graders vinkel till jordytan. På den platsen säger man att solen står i zenit. OBSERVERA! Undvik att ta direkt på linsen. Håll istället i linsens handtag. Månen Månen har rätt storleksförhållande till jorden, men avståndet borde vara 4,5 meter. Detta medför att Månen alltid hamnar i skugga vid fullmåne-läget (ett tillstånd som kallas månförmörkelse och som i verkligheten är sällsynt). Därför är månen placerad på en liten teleskoparm så månen kan dras ut och bli belyst när man ska demonstrera fullmåne. Månens bana runt jorden har också förenklats till att gå parallellt med telluriets arm. Här kan man också använda det lilla teleskopskaftet som dras in eller ut för att demonstrera månens verkliga rörelsebana. Jorden Jorden är avbildad med storleken 15 cm i diameter. Den stora Fresnellinsen (diam.16 cm) kan därför belysa hela jordytan på ett korrekt sätt. Om jordklotet delas in i 360 grader, visar longitud linjerna som ligger med 15 graders avstånd, en timmes tidsförskjutning. OBS! För att horisontskivan ska kunna fästa på jordglobens yta bör globen rengöras med jämna mellanrum. Använd de medföljande putstrasorna eller ett mjukt papper. Det tar ett år för jorden att röra sig ett varv runt solen. Under sin rörelse är jorden precis som ett gyroskop i rymden. Jordaxeln (en linje som går rakt igenom jorden, från nordpol till sydpol) har en lätt lutning och pekar alltid åt samma håll under hela varvet runt solen. På grund av sin lutning ligger olika delar av jordklotet närmare solen under vissa delar av året och det är orsaken till att vi får olika årstider. Horisontskiva med skugg-figur Dess två hjälpmedel är mycket viktiga för förståelsen av telluriet. Med den lilla figuren kan eleverna få en tydlig avbildning av sig själva på jordytan. Den visar också hur skuggan faller vid olika tidpunkter på året. Den röda linjen visar när skuggan är lika lång som figuren. Tänk på att alltid fästa horisontskivan med bokstaven N mot Nordpolen. OBS! Håll alltid längs kanterna på horisontskivan och vrid skivan försiktigt när den ska fästas på globen. Om det är svårt att få skivan att fästa behöver gummifötterna rengöras. 2

3 Månadspekare och datumskiva Under jordgloben sitter en datumskiva som med hjälp av en röd pil (månadspekaren) visar vilken tid på året telluriet visar. Både månadspekaren och datumskivan följer telluriets rörelse vilket medför att det inte blir fel vid en vridning av telluriet. När månadspekaren ligger i samma riktning som telluriets arm kan två lägen inträffa: vintersolstånd (solen står i zenit vid ekvatorn eng. equinox) och sommarsolstånd (då står solen också i zenit vid ekvatorn). När månadspekaren ligger i 90 graders vinkel till telluriets arm inträffar två andra viktiga astronomiska lägen: vårdagjämning (solen står i zenit vid kräftans vändkrets) eller höstdagjämning (solen står i zenit vid stenbockens vändkrets). Detta förklaras närmare på sidan 17, kap 5 Kräftans och Stenbockens vändkrets. SIDAN 6 Introduktion, årstider och skugga Det är vanligt att man har en begränsad förståelse för sin egen skugga vid olika tidpunkter eller platser på jorden. Börja därför i god tid innan telluriet ska användas att låta eleverna få undersöka hur deras egen skugga ser ut vid olika årstider. Hur faller skuggan vid olika årstider? Välj att mäta skuggans längd kl Under sommaren är skuggan kortare än vår egen kropp. 2. Under vintern är den ungefär 4 gånger så lång. 3. Under vår (april) och höst (augusti) är skuggan ungefär lika lång som vår egen kropp. Det här gäller för oss i norra Europa, men hur är det vid ekvatorn? Vid ekvatorn och i tropikerna står solen kl mitt ovanför oss vissa delar av året. Då är skuggan är rakt under oss och syns inte alls (se undersökning 5). Med hjälp av telluriet och den medföljande skuggfiguren går detta att visa i klassrummet. 3

4 SIDAN 7 Läge A sommar Vrid hela telluriet med handtaget tills den röda pilen som visar månader står på den 21 juni. Nu har vi sommar på det norra halvklotet. Snurra jordgloben så Europa ligger i solljus. Sätt skuggfiguren på den plats i Sverige där ni befinner er och flytta globen lite fram och tillbaka tills ni får skuggan så kort som möjligt. Ni kommer att se att skuggan är mycket kortare än höjden på figuren(skuggan rör sig innanför den röda cirkeln). Läge B vinter Låt skuggfiguren sitta kvar på sin plats och vrid hela telluriet med handtaget så månadspilen pekar på 21 december. Nu har vi vinter på det norra halvklotet. Skuggfigurens skugga är klart längre än figuren. Enbart benen (som är en tredjedel av figurens längd) ger en skugga som täcker hela skivan. Hela skuggan är ungefär 4 gånger längre än figurens höjd. Läge C april/augusti När månadspilen pekar på april eller augusti är skuggan och skuggfiguren lika långa och i lägena däremellan förändras skuggans längd succesivt. Den skugglösa platsen Flytta horisontskivan med skuggfiguren fram och tillbaks över globens belysta del och försök hitta platsen där ni inte kan se någon skugga. Det finns alltid någon plats på jordklotet där ingen skugga faller och den platsen är alltid någonstans runt ekvatorn. Solljuset kan bara lysa upp halva jordgloben Telluriet visar att det är bara den ena halvan av jordens yta som kan vara solbelyst på samma gång. Allt eftersom jorden roterar flyttar sig ljuset så det på ett dygn (24 timmar ) har passerat runt hela jorden. Titta särskilt noga på de båda polerna när ni vrider månadspekaren mellan 21 mars och 23 september. På dessa datum faller solljuset lika länge på båda polerna, fast under olika tidpunkter, när ni snurrar globen ett varv (24 timmar). Vad vi vill visa: Solen finns på långt avstånd från oss. Den lyser alltid upp halva jordklotet samtidigt. På de platser som har ljust är det dag och på de platser som ligger i skugga är det natt. Det här kan vi visa med telluriet genom att snurra ett varv på jordgloben. 4

5 SIDAN 8 1 Jorden är som ett gyroskop i rymden Ett tellurium kan visa jordens rörelse runt solen och månens rörelse runt jorden, men vissa avstånd och storlekar kan inte återges korrekt. Månen och jorden är avbildade med rätt inbördes storlek, men månen skulle egentligen befinna sig i den andra änden av klassrummet, cirka 4,5 meter bort. Solen skulle behöva vara 2 kilometer bort och vara ungefär lika stor som Globen Arena i Stockholm. Ställ telluriet på ett bord. Titta på pilen som markerar hur jorden snurrar (moturs) och låt någon snurra jordgloben runt sin egen axel. Jordens axel är en linje som går rakt igenom jorden, från nordpolen till sydpolen. Dra ut den förlängda jordaxeln så långt som möjligt. Börja sedan röra telluriet med handtaget så den förlängda jordaxeln kommer så nära solen som möjligt. I det här läget är det sommar på det norra halvklotet. Det kan vi se genom att kontrollera med månadspekaren som då visar ett läge omkring den 21 juni. Låt alla få gissa hur det kommer att se ut om vi vrider telluriet med handtaget 180 grader (ett halvt varv). Utför vridningen med handtaget (utan att själva telluriet rör sig på bordet). Nu ser vi tydligt att den förlängda jordaxeln fortfarande pekar åt samma håll och att det norra halvklotet är vänt bort från solen. Den plats som nordpolen alltid pekar åt råkar sammanfalla med Polstjärnans plats i rymden. Polstjärnan var alltid den fasta punkten för alla sjöfarare, innan kompassen fanns. Genom att hitta Polstjärnan visste man i vilken riktning norr låg och skeppen kunde navigeras i rätt riktning. Vad vi vill visa med övningen: Jorden är som ett gyroskop i rymden, det snurrar moturs runt sin egen axel och nordpolen pekar alltid åt samma håll i rymden. En fördjupad beskrivning av polstjärnans läge med ingående astronomiska fakta finns att läsa i den engelska beskrivningen under rubriken Further astronomic reflections på sidan 9. 5

6 SIDAN 10 2 Dag och natt 1. Dagsida och nattsida. En rund boll blir bara belyst till hälften när ljuskällan befinner sig långt bort. Eftersom solen befinner sig miljontals kilometer från jorden är det alltid bara halva jordytan som träffas av solljuset. Med den här undersökningen vill vi visa eleverna att en rund kropp alltid är belyst till hälften vilket innebär att ljuset faller på liknande sätt såväl på månen som på alla planeter i solsystemet. Precis som månen ibland är helt belyst och vid ett annat tillfälle knappast syns, förändrar planeterna sitt sken vid olika tidpunkter. Vi kallar den belysta delen för dag Skuggsidan kallas för natt Låt oss visa detta med telluriets hjälp. 2. Jorden snurrar moturs runt sin egen axel Anledningen till att det blir dag och natt beror på att under 24 timmar roterar jorden ett varv runt sin egen axel. Visa med skuggfiguren att på gränsen mellan ljus och skugga (vid gryning eller skymning) är skuggorna som längst. 3. Hur ser man att klockan är 12? Ställ in telluriet på sommarsolståndet 21 juni. Den röda månadspekaren under jordgloben pekar direkt mot solen (ligger parallellt med telluriets arm). Dra ett streck igenom Stockholm i öst-västlig riktning med en vattenlöslig tuschpenna. Sätt skuggfiguren på Stockholm och vrid försiktigt jordgloben lite fram och tillbaka så det går att finna platsen där skuggan är som kortast. Klockan är skuggan alltid som kortast, och på det norra halvklotet pekar skuggan alltid åt norr. Under 24 timmar förändras ljusstyrkan runt om hela jordklotet utom vid polerna där speciella förutsättningar råder. Från skuggsidan kan vi inte se solen. Detta kan visas med skuggfiguren. Från den belysta delen går det alltid att se solen under förutsättning att den inte skyms av moln. Använd skuggfiguren för att visa detta. 6

7 SIDAN Vid ekvatorn är det alltid samma längd på natt och dag Vid ekvatorn är jordens omkrets km. Eftersom jorden snurrar runt sin egen axel som går rakt igen polerna är hastigheten som störst vid ekvatorn. Det betyder att när du befinner dig vid ekvatorn färdas du i en hastighet av km på 24 timmar = 1 666,7 km/timme. Men det känner du inte av för att hastigheten är konstant. Skulle du istället befinna dig på en av polerna skulle du under 24 timmar bara snurra ett varv runt dig själv. Till den här undersökningen behöver du tejp i två olika färger, t ex blå och röd. Sätt skuggfiguren på ekvatorn och vrid telluriet så den röda månadspekaren pekar direkt mot solen (ligger parallellt med telluriets arm). Fäst en röd tejpremsa på ekvatorn längs hela den upplysta delen. Fäst en blå tejpremsa på ekvatorn längs hela den oupplysta delen. Riv loss båda tejpremsorna och jämför deras längder. De kommer att vara lika långa. Vid ekvatorn är jordens rotationshastighet som störst. Därför kommer gryning och skymning att vara som kortast. På kvällen vid är det fortfarande fullt dagsljus för att redan en timme senare klockan bli kolsvart natt. På morgonen vid 5.30 är det natt och 6.30 full dag. Frågor: Vid ekvatorn, hur många kilometer förflyttar sig en person på grund av jordens rotation under den ljusa delen av dygnet? På samma sätt, hur många kilometer förflyttar personen sig på natten? Svar: I båda fallen km. Hur lång tid tar det? Svar: I båda fallen 12 timmar. Det tar totalt 24 timmar för jorden att snurra kilometer dvs. ett varv. Mer fakta På andra planeter kan dygnen ha en annan längd. Det beror på hur snabbt rotationen runt den egna axeln är. På Venus tar det till exempel 243 jord-dygn att snurra ett varv, Merkurius har i sin tur ett dygn som varar i 59 jord-dygn medan mars nästan har samma rotationshastighet som jorden, 24,5 timmar. Jordaxeln (en linje som går rakt igenom jorden, från nordpol till sydpol) har alltid en lätt lutning och pekar alltid åt samma håll under hela jordens varv runt solen. På grund av sin lutning ligger olika delar av jordklotet närmare solen under vissa delar av året och det är orsaken till att vi får olika årstider. En fördjupad beskrivning av jordens rotation med avancerade beräkningar finns att läsa på engelska under rubriken Further astronomic reflections på sidan

8 SIDAN 13 3 Middagslinjen och indelningen i timmar Viktiga begrepp: Jordaxel: den raka linje som löper rakt igenom jorden från Nordpolen till Sydpolen. Meridian: den raka linje som löper längs jordens yta, från Nordpolen rakt ner till Sydpolen. Noll-meridianen: går från Nordpolen till Sydpolen och genom Greenwich utanför London. Noll-meridianen är en referenspunkt för att mäta tiden. Datumlinjen: den meridian finns precis mitt emot (180 grader från nollmeridianen), på andra sidan av jordklotet. Longitud(längdgrad): vinkeln (mätt från jordens mittpunkt) till nästa meridian som löper parallellt med noll-meridianen eller datumlinjen. Longitudvinklarna mäts i positiva grader österut och negativa grader västerut från noll-meridianen. Ekvatorn: går som en cirkel runt hela jorden där den är som bredast och ligger på ett lika långt avstånd från båda polerna. Ekvatorn är breddgradernas utgångspunkt. Latitud (breddgrad): med ekvatorn som utgångspunkt räknas vinkeln (mätt från jordens mittpunkt) till nästa cirkel som löper parallellt med ekvatorn i nord- eller sydlig riktning. Latitudvinklarna mäts i positiva grader norrut och negativa grader söderut från ekvatorn. Cirklarna som löper parallellt med ekvatorn är alltid mindre än ekvatorns cirkel. Zenit: när solen står i zenit träffar solstrålarna jordytan helt vertikalt (med 90 graders vinkel) och till exempel en flaggstång kastar ingen skugga. Vid ekvatorn står solen i zenit vid höstdagjämningen och vid vårdagjämningen. Norra vändkretsen (kräftans vändkrets): den latitud som ligger 23,5 grader från ekvatorn, (norrut). Här står solen i zenit vid sommarsolståndet. Södra vändkretsen (stenbockens vändkrets): den latitud som ligger 23,5 grader från ekvatorn, (söderut). Här står solen i zenit vid vintersolståndet. 1. Alla platser längs en meridian har samma tid På en jordglob löper linjer mellan polerna. Dessa linjer kallas meridianer. Alla platser längs en meridian har samma tid. Sätt telluriet på den 23 september. Dra en linje med tuschpennan mellan nord och sydpolen längs den longitud som ligger 15 grader öster om Greenwich. Den longituden går rakt igenom Sverige. Sätt skuggfiguren på linjen på den plats där longituden skär ekvatorn. Vrid jordgloben försiktigt fram och tillbaka tills ni får en punkt där skuggfiguren inte kastar någon skugga alls. Då är det mitt på dagen(12.00) där. Solen står i zenit. Vi befinner oss nu på ekvatorn på longituden 15 grader österut. Platsen är strax utanför Libreville, huvudstaden i Gabun. Låt oss hålla jordgloben i exakt den positionen. En elev kan hålla i globen medan en annan skjuter skuggfiguren längs meridianen norrut mot Sverige. Kom ihåg att skuggskivan ska ha norr-markeringen mot Nordpolen. När skuggfiguren flyttas norrut syns en skugga som pekar rakt norrut. Solen står rakt i söder och klockan är Lägg märke till att skuggan når lite över det röda strecket det vill säga skuggan är lite längre än skuggfiguren. 8

9 Flytta skuggfiguren uppåt och neråt längs samma meridian och lägg märke till hur skuggans längd förändras. Återvänd till Libreville och leta därefter upp Walfish Bay, en stad i Namibia som ligger på Skorpionens vändkrets. Alla platser på en meridian har samma tid. När du reser med ett flygplan tusentals kilometer, till exempel från Sverige rakt ner mot Sydafrika behöver du inte ställa om klockan under resan. Med undantag att vissa länder har sommartid/vintertid under olika tidpunkter. 2. På den södra halvan av jordklotet skiner solen norrifrån Lägg märke till att skuggfigurens skugga vid Walfish Bay nu pekar åt söder. Flytta skuggfiguren ändå längre söderut och lägg märke till att skuggan blir allt längre. Men trots att solen rör sig på den norra delen av himlen går den fortfarande upp i öster och ner i väster, för jordens rotationsriktning är alltid densamma. 3. En timme är 1/24 av en dag Låt telluriet vara kvar på den 23 september Den röda månadspekaren ligger vinkelrätt mot telluriets arm. Meridianerna som ligger en timme ifrån varandra anges i longitudgrader. Longitudgraderna utgår från nollmeridianen i Greenwich och räknas 180 grader öster respektive åt väster. Totalt blir det 360 grader vilket motsvarar ett helt jordvarv, det vill säga ett dygn (24 timmar). 9

10 SIDAN 14 Man kan även säga: En timme är 1/24 av en full jordrotation. Det kan visas genom att snurra jorden ett varv på telluriet Ett halvt dygn är 180 longitud-grader. Då ett halvt dygn är 12 timmar är det 15 grader mellan varje longitud (180/12=15). (Se bild sid 14). Eftersom jordens omkrets vid ekvatorn är ca km och när vi delar detta med 24 timmar blir avståndet mellan två longituder med vid ekvatorn (=en timme) /24= km. Detta avstånd avsmalnar ju längre norr eller söderut vi förflyttar oss. 4. Tidszonerna runt jordklotet Dra en svart linje längs norr-meridianen från nordpolen via London till ekvatorn. Sätt skuggfiguren på ekvatorn och snurra globen tills den inte längre kastar någon skugga. Nu är klockan 12 längs hela nollmeridianen. Skriv kl bredvid London. Nu går det att räkna ut vad klockan är exempelvis i Berlin eller i Stockholm. Eftersom solen rör sig moturs så måste klockan vara efter lunch då Berlin och Stockholm ligger ungefär en longitud (15 grader) öster om London. Skriv kl på 15 gradersmeridianen och fortsätt österut och markera varje timme längs de olika meridianerna som ligger på 15 graders longitud-avstånd från varandra. I Bangladesh är klockan redan och i Japan och på 180-graders meridianen, även kallad datumlinjen, är klockan På samma sätt kan vi gå västerut. På Irland 15 grader åt väster är klockan 11.00, på östra Grönland är klockan 10.00, i New-York är klockan 7.00 och i Kalifornien är klockan På datumlinjen, 180 grader västerut är klockan Datumlinjen Vid 180-gradersmeridianen möts två dygn. Det leder till en dags skillnad som blir påtaglig när man passerar datumlinjen. När vi passerar datumlinjen från öster till väster måste vi hoppa över en dag. Åker vi från väster och österut måste vi räkna samma dag två gånger. En fördjupad beskrivning av tidmätningen på jorden som innehåller avancerade beräkningar finns att läsa på engelska under rubriken Further astronomic reflections på sidan

11 SIDAN 16 4 Polardag och polarnatt Sätt telluriet på midsommar, då står månadspekaren på 21 juni. Vid denna tidpunkt lutar Nordpolen mot solen och det norra halvklotet får mer solljus än det södra. I och med denna lutning lyser solen även på den bakre delen av jordklotet vid Nordpolen. Vrid jordgloben ett helt varv runt och titta på gränsen mellan ljus och skugga. Nordpolen är belyst under hela rotationen, så solen går aldrig ner hur mycket vi än snurrar på globen. Med den tvättbara tuschpennan, dra en linje på gränsen mellan solljus och skugga (se bild). Linjen motsvarar polcirkeln. Innanför polcirkeln finns det dagar då solen lyser dygnet runt. Högst upp på Jordpolen är det ljust i ett halvår med början vid vårdagjämningen i mars och fortsätter ända till september vid höstdagjämningen, medan det nere vid polcirkeln bara inträffar midnattssol en dag per år. Vid sydpolen är det tvärt om. När nordpolen har midnattssol i ett halvår har Sydpolen polarnatt. Vrid nu telluriet med handtaget 180 grader. Låt den förlängda jordaxeln vara utdragen så nordpolens riktning är synlig. Nordpolen pekar alltså i samma riktning i rymden, men jorden har snurrat ett halvt varv runt solen. Nu pekar nordpolen bort från solen och sydpolen ligger riktad mot solen. På Nordpolen är det nu polarnatt i ett halvår. Det kan vi visa genom att snurra jorden runt sin egen axel och se att inget ljus träffar Nordpolen. Nordpolen kallas även Arktis medan Sydpolen kallas Antarktis. På Antarktis är det nu midnattssol. En fördjupad beskrivning av polardag och polarnatt finns att läsa på engelska under rubriken Further astronomic reflections på sidan

12 SIDAN 17 5 Kräftans och Stenbockens vändkretsar Till den här undersökningen ska Fresnel-linsen sättas i läge 3 sunpoint. Flytta telluriet med handtaget så månadspekaren visar på 21 juni. Sätt horisontskivan med skuggfiguren på den plats där solen står i zenit, det är den plats där solens strålar träffar jordytan vertikalt. Enkelt uttryck är sunpoint -läget den plats där solens strålar träffar jorden helt vertikalt, dvs i 90 graders vinkel till jordytan. Ta bort horisontskivan, sätt ner tuschpennan på platsen och låt jorden snurra ett varv. Vrid nu telluriet med handtaget 180 grader (så månadspekaren står på den 21 december) och markera igen den plats där solen står i zenit. Dra en cirkel med tuschpennan igen, se bild sid 17. Tuschpennans linjer visar Kräftans och Stenbockens vändkretsar. Området mellan dessa linjer kallas även tropikerna. Där kan solen stå i zenit. Den övre linjen är Kräftans vändkrets och den undre kallas Stenbockens vändkrets. I tropikerna skiner solen från norr mellan den 21 mars och den 23 september, och resten av året från söder. Vrid tillbaka telluriet så månadspekaren visar på 21 juni. Snurra jordgloben månadsvis och markera med ett kryss platsen där solen står i zenit varje månad. Bind samman kryssen med en linje. Den nya linjen går som en vågrörelse över jordklotet. Snurra hela telluriet ett varv igen och följ nu solens rörelse mellan vändkretsarna månad för månad. SLUTSATS: Solens strålar kan bara stå i zenit (träffa jordens yta helt vertikalt med 90 graders vinkel) innanför de båda vändkretsarna och det sker på olika platser vid olika tidpunkter under året. En fördjupad beskrivning av tidmätningen på jorden, med avancerade beräkningar, finns att läsa på engelska under rubriken Further astronomic reflections på sidan

13 SIDAN 19 6 Årstider 1. Norra halvklotet sommar (södra halvklotet vinter) Ställ in telluriet på sommarsolståndet 21 juni. Den röda månadspekaren under jordgloben pekar direkt mot solen (ligger parallellt med telluriets arm). Flytta skuggfiguren så den inte har någon skugga. Solen står i zenit på kräftans vändkrets. SLUTSATS: Den 21 juni har vi sommarsolstånd på det norra halvklotet. Då faller den största mängden solljus på det norra halvklotet. 2. Norra halvklotet höst (södra halvklotet vår) Flytta telluriet, med hjälp av handtaget, moturs ett kvarts varv. Nu visar månadspekaren på den 23 september, höstdagjämningen (på grund av skottår kan datumet ibland ändras ett dygn). Flytta skuggfiguren så den inte har någon skugga. Solen står i zenit på ekvatorn. Det norra och det södra halvklotet träffas av lika mycket solljus och över hela jordklotet är dagen 12 timmar lång och natten 12 timmar lång. SLUTSATS: Den 23 september är det höstdagjämning på det norra halvklotet och hela jorden har 12 timmar dag och 12 timmar natt, förutom vid polerna där solen cirkulerar runt precis vid horisontlinjen. 3. Norra halvklotet vinter (södra halvklotet sommar) Flytta telluriet, med hjälp av handtaget, moturs ytterligare ett kvarts varv. Nu visar månadspekaren på den 21 december, vintersolståndet. Nu står solen i zenit vid stenbocken vändkrets. Det kan ni visa med hjälp av skuggfiguren. SLUTSATS: Den 21 december har vi vintersolstånd på det norra halvklotet. Då faller den största mängden solljus på det södra halvklotet. 13

14 SIDAN Norra halvklotet höst (södra halvklotet vår) Flytta telluriet, med hjälp av handtaget, moturs ännu ett kvarts varv. Nu visar månadspekaren på den 21 mars, vårdagjämningen. Flytta skuggfiguren så den inte har någon skugga. Solen står ännu en gång i zenit på ekvatorn. Det norra och det södra halvklotet träffas återigen av lika mycket solljus och över hela jordklotet är dagen 12 timmar lång och natten 12 timmar lång. SLUTSATS: Den 21 mars är det vårdagjämning på det norra halvklotet och hela jorden har 12 timmar dag och 12 timmar natt, förutom vid polerna där solen cirkulerar runt precis vid horisontlinjen. När vi tittar på jordgloben i telluriet syns det att jorden har tippat en aning snett och har en lutning på 23,5 grader i förhållande till sin bana runt solen. Det beror troligtvis på att jorden krockat med en annan himlakropp någon gång under sitt långa liv och därmed tippat över en aning. Det är tur för oss människor, växter och djur för på så vis fördelas värme och kyla på ett bättre sätt över jordytan. En fördjupad beskrivning av årstiderna på jorden, med avancerade beräkningar, finns att läsa på engelska under rubriken Further astronomic reflections på sidan SIDAN 22 7 Dagens och nattens längd är olika på olika platser Till den här undersökningen behöver du även blå och röd modellera. Ställ in telluriet på sommarsolståndet 21 juni. Den röda månadspekaren (under jordgloben) pekar mot solen (ligger parallellt med telluriets arm). Rulla ut tre långa strängar (ca 0,5 cm tjocka) av röd respektive blå modellera. När telluriet är inställt på den 21 juni sätt en sträng med röd lera längs latituden vid ekvatorn, där det är dag (solljuset träffar jordytan) och fortsätt med blå modellera där det är natt (se bild sid 22). Gör på samma sätt någonstans i Mellaneuropa och längst upp i Arktis, på den 80:e latituden (breddgraden). När alla tre latituder fått röda/blå lersträngar, lossa dem från globen och lägg ut dem på ett bord eller färst dem på en whiteboardtavla. Jämför de två färgernas längder (dagen och nattens längd) och kontroller mot tabellerna på sidan 22 och 23. En fördjupad beskrivning av dagarnas och nätternas längd på olika platser på jorden, med avancerade beräkningar, finns att läsa på engelska under rubriken Further astronomic reflections på sidan

15 SIDAN 25 8 Tiden under dagen Ställ in telluriet på 21 mars, vårdagjämning. 1. Dagens längd i Mellaneuropa Vrid telluriet så att Europa ligger i solljus. Välj ut 15 gradersmeridianen och sätt skuggfiguren tillsammans med horisontskivan på Berlin. Vrid serdan jordgloben västerut och leta upp datumlinjen Se till att horisontskivan alltid pekar norrut mot Nordpolen. Till att börja med faller en lång skugga rakt västerut den här årstiden. Vrid därefter jordgloben moturs. Nu vandrar skuggan norrut och förkortas vart efter. Klockan är huvudet på skuggfiguren lite längre än markeringen på horisontskivan. Det betyder arr vid den här årstiden är förhållandet mellan skugga/skuggfigur lite större än 1:1. Klockan faller skuggan direkt norrut, för då befinner sig solen rakt söderut. Fortsätt vrida jordgloben moturs och se hur skuggan blir allt längre under eftermiddagen. 2. Dagens längd i Tropikerna Sätt skuggfiguren på Kräftans vändkrets. Där är skuggan bara hälften så lång som figuren. 3. Dagens längd vid ekvatorn Sätt skuggfiguren på den plats där datumlinjen korsar ekvatorn. Se till att horisontskivan alltid pekar norrut mot Nordpolen. På morgonen pekar skuggan rakt västerut (solen skiner från öster), därefter blir skuggan allt kortare för att klockan försvinna helt. Efter tolvslaget framträder skuggan igen, men då faller den österut. Samma övning kan upprepas vid olika årstider genom att med handtaget stegvis flytta telluriet ett kvarts varv. Den som vill kan också beräkna tiden vid olika platser på jorden. Börja med att sätta skuggfiguren på ekvatorn på den plats där den inte får någon skugga. Då vet vi att klockan är på just den platsen. Räkna därefter meridianerna/timmarna österut respektive västerut. Välj ut olika platser på jorden och bestäm vad tiden är på just den platsen. Se även övningen på sidan 13. En fördjupad beskrivning av tidsberäkningar på olika platser på jorden, med avancerade beräkningar, finns att läsa på engelska under rubriken Further astronomic reflections på sidan

16 SIDAN 27 9 Månens faser Till den här undersökningen ska Fresnel-linsen sättas i läge 2 månen. 1. Månen riktar alltid samma sida mot jorden Förutom mindre vibrationer som blir synliga vid kanterna är alltid samma sida av månen riktad mot jorden. Det går enkelt att visa med telluriet. Det är däremot svårt att tekniskt visa månens rätta bana i förhållande till jorden. Därför sitter månen fästad på en teleskoppinne som manuellt kan skjutas ut respektive dras in för att visa månrotationen. Dra ut teleskoppinnen lite så att hela månen flödar i ljus. Använd den vattenlösliga pennan och rita ett kryss i mitten av den upplysta delen. Dra sedan in teleskopskaftet igen och för månen ett helt varv runt jorden. Då ser man att krysset alltid är riktat mot jorden vare sig det ligger i eller utanför solljuset. SLUTSATS: Månen riktar alltid samma sida mot jorden. Det var ryssarna som först kunde ta fotografier på månens baksida Det är därför många platser på månen har ryska namn som Lomonossowbergen och Moscow sea. 2. Månens faser I den här undersökningen beskriver eleverna beskriva hur månen kan se ut från jorden. Av den anledningen ska skuggfiguren placeras mitt emot månen. a) Vi börjar med nymåne. Då är månen mitt emellan solen och jorden. Vi kan inte se månen för den ligger helt i skugga. b) En vecka senare har nymånen blivit en halvmåne, vi snurrar månen ett kvarts varv moturs. Från jorden sett är månen halv. (Ett sätt att lära sig hur månen ser ut när den visar sig efter att ha varit nymåne är att tänka sig månen som ett kommatecken, nu kommer månen fram ). c) Efter ytterligare ett kvarts varv är det fullmåne. Nu måste teleskoppinnen dras ut lite så inte månen skymmer hela solen. Det läget inträffar också, men bara ibland och då får man solförmörkelse på jorden. d) Efter ytterligare ett kvarts varv är månen på väg att försvinna igen, man säger satt den är på nedan. Förr i tiden var månen viktig för tideräkningen. Den var väl synlig och fullmånen visade sig med jämna mellanrum och det ofta hyllades med festligheter. Olika religioner har fortfarande sin kalender som följer solens eller månens rörelser. 16

17 SIDAN 28r tiden Solår Ett år räknas som tiden mellan två tillfällen när solen står som högst på himlen (tiden mellan två sommarsolstånd). Det blir ca 365 dygn. Den kristna västeuropeiska kalendern grundar sig på denna tideräkning. Månår Årets längd beräknas utifrån 12 månvarv, från nymåne till nymåne (29, 5 dygn). Årets längd blir då 354 dygn, det vill säga 11 dygn kortare än ett solår. Så ser till exempel den muslimska kalendern ut. Det är orsaken till varför muslimernas fastemånad Ramadan flyttas tillbaka 11 dagar varje år. Både sol- och månår En kombination av solens och månens rörelser finns till exempel i den judiska kalendern, den kinesiska kalendern och den koptiska kalendern. Många högtider följer också solens och månens rörelser. I vår svenska kalender infaller exempelvis påskdagen den första söndagen efter den första fullmånen som inträffar efter vårdagjämningen. Persiskt nyår infaller på vårdagjämningen. Även våra grannplaneter belyses olika under olika årstider. Därför ser man dem lysa med olika styrka under året. En fördjupad beskrivning av månens olika faser och sol/månförmörkelse, finns att läsa på engelska under rubriken Further astronomic reflections på sid och SIDAN Sol- och månförmörkelser Till den här undersökningen ska Fresnel-linsen sättas i läge 2 månen. 1. Månförmörkelse När solen, jorden och månen ligger i en rak linje i just den här ordningen hamnar månen i skuggan från jorden. För att visa månförmörkelse med hjälp av telluriet måste månens teleskoppinne vara helt inskjuten. På grund av de tekniska svårigheterna att göra en helt korrekt avbildning av månens rörelse i telluriemodellen kommer månförmörkelse att uppstå varje månad i telluriet, men så är det inte i verkligheten. Egentligen skulle månen befinna sig 4,5 meter bort från jorden och dessutom ha en snett lutande bana runt jorden. Det innebär att total månförmörkelse inträffar väldigt sällan. 2. Solförmörkelse Om månen istället vrids så den hamnar i en rak linje mitt emellan solen och jorden kommer månens skugga att falla på jorden. På den platsen där skuggan faller har vi total solförmörkelse. På de platser som får total solförmörkelse blir dagen under några minuter förvandlad och upplevs nästan som natt. Det är en säregen upplevelse att bevittna en total solförmörkelse och den inträffar mycket sällan på samma plats på jordklotet. 17

18 SIDAN Tidvatten Till den här övningen behöver du även ett resårband, ett snöre eller en stor gummisnodd. Alla himlakroppar påverkar varandra med sin gravitation. Eftersom månen befinner sig när jorden påverkar månens gravitation hav och oceaner. Vattnet buktar ut från jordytan vilket yttrar sig som tidvatten på jorden. Tidvattnet förstärks när solen och månen står i en rak linje mot jorden, då även dragningskraften från solen inverkar på vattenståndet. Tidvattnet kan visas på följande sätt: 1. Sätt månen i fullmåneposition. 2. Rita en linje runt hela jordgloben längs 0-meridianen och vidare längs datumlinjen med den vattenlösliga tuschpennan. Rita därefter en linje runt hela jordgloben i 90 graders vinkel mot den första linjen. På så vis delas jorden i i fyra lika stora delar. 3. Vrid globen så att 0-Meridianen är riktad mot solen och så att månen sitter på en rak linje mellan solen och jorden. 4. Spänn ett resårband runt jordgloben. Lägg till några centimeter innan du knyter ihop resårbandet, så det ligger löst runt globen. 5. Låt två elever, en på var sida om globen, få hålla resårbandet längs 0-meridianen och datumlinjen och samtidigt dra ut resårbandet något. Bandet visar nu vattenytans buktning vid högt tidvatten. 6. Låt en tredje elev sakta snurra jordgloben ett halvt varv. Nu flyttar det höga tidvattnet sig och vi får lågvatten på 0-meridianen/datumlinjen. Det här är en mycket förenklad modell av tidvattnets olika lägen. I själva verket är det en komplicerad process som inte följer exakt 24 timmars intervall. Den första undersökningen visade vad som händer när solen och månen står i samma läge och gravitationen från de båda himlakropparna förstärker varandra. En vecka senare står månen i halvmåneläge. Då blir solens och månens dragningskrafter motverkande till varandra och tidvattenskillnaderna är mycket mindre. Eftersom månen befinner sig så nära jorden är månens dragningskraft större än solens. En fördjupad beskrivning av tidvattnets rörelser, med avancerade beräkningar, finns att läsa på engelska under rubriken Further astronomic reflections på sidan 34. SIDAN finns ej med i den svenska översättningen då dessa övningar är att betrakta som högstadie/gymnasium-uppgifter och finns att läsa i den engelska handledningen. Vid frågor kontakta Hands-On Science AB 18