Zaćmienie Słońca i Księżyca w klasie Teach article

Tłumaczenie: Anna Dutka. Podczas zaćmienia Słońce i Księżyc wydają się znikać. Co się dzieje? To świetna okazja, aby zbadać te fascynujące zjawiska w klasie za pomocą łatwego do skonstruowania modelu.

Delikatna poświata korony
słonecznej widziana podczas
całkowitego zaćmienia Słońca
7 marca 1970 roku. Korona
jest widoczna gołym okiem
jedynie podczas zaćmienia

Zdjęcie dzięki uprzejmości
NSO / AURA / NSF

Przez wieki zaćmienia Słońca i Księżyca pozostawały zjawiskami astronomicznymi owianymi legendą, z pogranicza mitu. W starożytnych Chinach wierzono na przykład, że do zaćmienia Słońca dochodzi kiedy niebiański smok pożera Słońce. Chińskie słowo „chih” na określenie zaćmienia oznacza „jeść”.

Ponieważ zaćmienia występują często i mogą być obserwowane bez użycia teleskopu są świetnym tematem do wprowadzenia astronomii w szkole. Poniższy artykuł opisuje proste ćwiczenie mające na celu pomoc uczniom w wieku od 6 do 14 lat w zrozumieniu zjawiska zaćmienia, naszego Systemu Słonecznego oraz ruchu Ziemi i Księżyca w nim. Uczniowie zaczynają od budowy własnego modelu Słońca, Księżyca i Ziemi. Projekt UNAWEw1 – będący programem z dziedziny astronomii nastawionym na promowanie wiedzy o wszechświecie, umożliwia następnie uczniom ugruntowanie i poszerzenie zdobytej wiedzy poprzez współpracę z ich kolegami i koleżankami na całym świecie.

Zaćmienia księżyca

Pomimo tego, że Księżyc jest jasną częścią nocnego nieba, tak na prawdę świeci on jedynie światłem odbitym od Słońca. Kształt Księżyca, który możemy obserwować zależy zarówno od tego gdzie na Ziemi się znajdujemy jak i od tego, w którym miejscu swej orbity znajduje się on. Każdego miesiąca Księżyc przechodzi kompletny cykl rozpoczynając od pełnego koła (pełnia) i kurcząc się, aż stanie się niemal niewidzialny (nów), aby ponownie zacząć „puchnąć” i osiągnąć kształt pełnego koła. Poszczególne etapy to fazy Księżyca (Rys. 1). Aby dowiedzieć się więcej: Mitchell et al., 2008.

Rys. 1: Fazy Księżyca. Okręgi reprezentują orbity Ziemi wokół Słońca oraz Księżyca wokół Ziemi. Zacieniowane przestrzenie reprezentują ciemność: w dowolnym momencie jedna półkula Ziemi i jedna półkula Księżyca są oświetlone przez Słońce.
A: W momencie kiedy Księżyc znajduje się w tym miejscu swej orbity wokół Ziemi, jeżeli znajdujesz się na Ziemi i jest dla ciebie noc, będziesz w stanie zobaczyć jedynie połowę oświetlonej (dziennej) strony Księżyca. Dlatego widzimy Księżyc jako półkole
B: W momencie kiedy Księżyc znajduje się w tym miejscu swej orbity wokół Ziemi, jeżeli znajdujesz się na Ziemi i jest dla ciebie noc, będziesz w stanie zobaczyć całą oświetloną tarczę (dzienną) Księżyca. Dlatego widzimy Księżyc jako pełny okrąg (pełnia)

Zdjęcia dzięki uprzejmości Marissa Rosenberg (diagramy) i NASA (zdjęcia Księżyca)
 

Zazwyczaj kiedy Księżyc znajduje się po dalekiej stronie Ziemi od Słońca (rys. 1B), trzy omawiane ciała niebieskie nie leżą w linii prostej. Księżyc znajduje się nieco ponad Ziemią i jest oświetlony przez co możemy obserwować pełnię. Czasami jednak Ziemia przechodzi dokładnie pomiędzy Słońcem i Księżycem przez co Księżyc znajduje się całkowicie w cieniu Ziemi – to zjawisko nazywamy zaćmieniem Księżyca. Można obserwować gołym proces kiedy Księżyc wchodzi w cień Ziemi (umbra) i przechodzi przez niego przybierając piękną ciemno-czerwoną poświatęw2. W momencie kiedy Księżyc wchodzi lub wychodzi z cienia całkowitego (umbra) można nawet zaobserwować jak krzywizna Ziemi częściowo zaciemnia Księżyc. Ten częściowy cień to penumbra.

Kolejne zdjęcia (od prawej dolnej do lewej górnej strony) Księżyca podczas gdy powoli przechodzi prze cień Ziemi
Zdjęcie dzięki uprzejmości Dylan O’Donnell / deography.com

Zaćmienia Słońca

Zjawisko „pierścienia z
diamentem” ma miejsce
podczas całkowitego
zaćmienia Słońca w
momencie kiedy tylko
niewielki kawałek Słońca
jest widoczny wokół Księżyca

Zdjęcie dzięki uprzejmości
Bill Livingston, NSO / AURA
/ NSF

W przeciwieństwie do zaćmień Księżyca zaćmienia Słońca są niezwykle rzadkie. Większość ludzi nigdy nie będzie miała okazji obserwować takiego zjawiska, ponieważ zaćmienia Słońca są widoczne ze względnie nielicznych miejsc na Ziemi w momencie kiedy mają miejsce. Zaćmienia Słońca i Księżyca mają nieco odmienne przyczyny: podczas zaćmienia Słońca to my jesteśmy w cieniu. Kiedy Księżyc przechodzi dokładnie przed Słońcem, rzuca on cień na Ziemię. Ponieważ Księżyc jest znacznie mniejszy od Słońca, jego cień jest widoczny jedynie na niewielkim obszarze Ziemi.

Aby lepiej to zrozumieć spróbuj wyciągnąć przed siebie rękę tak, aby kciuk całkowicie zakrył Słońce. Twoje oczy są teraz w cieniu twojego kciuka, ale nie ma to żadnego wpływu na osobę stojącą obok ciebie, gdyż nie znajduje się ona w tym samym cieniu. Osoba ta widzi Słońce bez żadnych przeszkód. W momencie kiedy Księżyc przechodzi pomiędzy Ziemią i Słońcemw3, niebo przybiera specyficzną poświatę, co sprawia, że zwierzęta robią się niespokojne. Powietrze oziębia się i podczas całkowitego zaćmienia Księżyc widoczny jest w postaci czarnego dysku otoczonego ognistą koroną. Ogień ten to właśnie Słońce znajdujące się za Księżycem. Wraz z przesuwaniem się Księżyca odzyskujemy pełen dostęp do światła słonecznego.

Zaćmienia w klasie

Skonstruowanie modelu Słońce-Ziemia-Księżyc opisanego poniżej umożliwi twojej klasie odkrycie w jaki sposób dochodzi do zaćmień. Uczniowie będę w stanie zrozumieć co tak na prawdę widzą jeśli kiedykolwiek będą mieli okazję zaobserwować prawdziwe zaćmienie. Zbudowanie modelu, który nie jest w skali, zabiera około 45 minut.

Krok 3: Budowanie bazy
podtrzymującej Ziemię

Zdjęcie dzięki uprzejmości
Marissa Rosenberg

Materiały

Do zbudowania jednego modelu potrzebne będą:

  • Taśma samoprzylepna
  • Klej
  • Dwie kartonowe rolki (np. po papierze toaletowym)
  • Latarka
  • Nożyczki (nadające się do cięcia kartonu)
  • Folia aluminiowa
  • Mocny, ale dający się wyginać drut (o długosci 35 – 50cm)
  • Kula styropianowa o wielkości pomarańczy
Krok 5: Umieszczenie Ziemi
na jej podstawie

Zdjęcie dzięki uprzejmości
Marissa Rosenberg
  • Piłeczka do ping-ponga (albo mniejsza od poprzedniej kulka ze styropianu)
  • Duży pasek kartonu (o długości 60cm i szerokości nie mniejszej niż 20cm)
  • Stos książek lub magazynów

Sposób wykonania

  1. Podziel klasę na trzy- lub czteroosobowe zespoły. Rozdaj każdej grupie komplet materiałów do wykonania modelu.
  2. Natnij jedną kartonową rolkę na obu końcach na głębokość 2cm na całym obwodzie w równych odstępach.
  3. Na obu końcach zagnij nacięte części i postaw rolkę. W górnej części nacięte paski powinny wyglądać jak kwiatek (zobacz zdjęcie).
  1. Przymocuj jeden koniec kartonowej rolki do kartonowego paska za pomocą taśmy samoprzylepnej; będzie to stanowiło podstawę modelu. Rolka powinna znajdować się w odległości co najmniej 30cm od końca kartonowego paska.
  2. Przymocuj większą z kul do górnej ponacinanej części roli za pomocą kleju lub taśmy samoprzylepnej. Ta kula to Ziemia.
  3. Krok 10: Zaginanie drutu tak,
    aby równiki Księżyca i Ziemi
    znajdowały się na tym
    samym poziomie. Kliknij na
    obrazek aby powiększyć.

    Zdjęcie dzięki uprzejmości
    Marissa Rosenberg

    Owiń mniejszą z kul folią aluminiową, błyszczącą stroną na zewnątrz. To Księżyc.

  4. Wbij jeden koniec drutu w czubek Ziemi tak, aby drut był pionowy.
  5. Odmierz kawałek drutu o długości kciuka i zagnij pod odpowiednim katem aby stworzyć horyzontalne ramię.
  6. Wbij drugi koniec drutu w Księżyc.
  7. Mniej więcej w połowie odległości pomiędzy Ziemią i drugim końcem kartonowego paska ponownie odmierz kawałek drutu o długości kciuka i zagnij go w dół pod odpowiednim kątem, w kierunku kartonowej podstawy. Równik Księżyca powinien znajdować się na tej samej wysokości co równik Ziemi.
  8. Umieść nieruchomo latarkę na stosie książek lub magazynów na końcu kartonowego paska przeciwnym do Ziemi. Upewnij się, że wysokość jest właściwa: środek wiązki światła z latarki powinien padać na ziemski równik. Jeśli wiązka światła jest zbyt rozproszona, przymocuj drugą kartonową rolkę do końca latarki tak, aby móc pokierować światło horyzontalnie. Upewnij się, że wiązka światła dociera bezpośrednio do najbliższej półkuli Ziemi i Księżyca. Jeżeli światło jest niewystarczająco jasne, przysuń stos książek bliżej.
Krok 11: Dostosowanie
pozycji Księżyca i Słońca
tak,aby światło słonaczne
padało na ziemski równik i
aby Księżyc znajdował się na
drodze promieni słonecznych
biegnących w kierunki Ziemi

Zdjęcie dzięki uprzejmości
Marissa Rosenberg

Wykorzystanie modelu

Czas trwania: 30-45 minut.

Stwarzanie zaćmienia Słońca.
Kliknij na obrazek aby
powiększyć.

Zdjęcie dzięki uprzejmości
Marissa Rosenberg
  1. Zapytaj uczniów, czy kiedykolwiek widzieli zaćmienie. Czy było to zaćmienie Słońca czy Księżycaw4? Wyjaśnij, że zaćmienia Słońca występują dużo rzadziej, ale dzisiaj będziemy mieli okazję zaobserwować oba zjawiska.
  2. Stwórz zaćmienie Słońca. Stań twarzą do latarki i ustaw drut w taki sposób, aby Księżyc rzucał cień na Ziemię; jeśli będzie to konieczne, przygaś światła. Księżyc znajduje się teraz pomiędzy Słońcem i Ziemią i zasłania światło słoneczne niektórym ludziom na Ziemi. Zwróć uwagę uczniów na fakt, że jedynie ludzie znajdujący się w cieniu widzą całkowite zaćmienie Słońca. Możesz pokazać w jaki sposób cień się porusza obracając powoli drut.
  1. Stwórz teraz zaćmienie Księżyca. Stań twarzą do latarki dostosuj pozycję drutu w taki sposób, aby Księżyc znajdował się za Ziemią. Żadne światło nie powinno dochodzić do Księżyca: Ziemia znajduje się pomiędzy Słońcem i Księżycem rzucając cień na cały Księżyc. Wyjaśnij, że w przeciwieństwie do zaćmienia Słońca, cała „nocna” część Ziemi może obserwować zaćmienie Księżyca.

Współpraca międzynarodowa

Stwarzanie zaćmienia
Księżyca. Kliknij na obrazek
aby powiększyć.

Zdjęcie dzięki uprzejmości
Marissa Rosenberg

Współpraca ze szkołami w innych częściach świata może pomóc twoim studentom jeszcze lepiej zrozumieć zjawisko.

  1. Skontaktuj się z UNAWEw1 aby ułatwić przeprowadzenie zajęć z klasą w innej części świata za pośrednictwem Skype’a. UNAWE dołoży wszelkich starań, aby skontaktować ze sobą szkoły porozumiewające się w tym samym języku.
  2. Podziel swoją klasę na pary; każda para będzie rozmawiała z inną parą z klasy partnerskiej.
  3. Poproś każdą parę o sporządzenie list 5 pytań związanych z tematem, które zadadzą swoim międzynarodowym partnerom. Dwa pierwsze pytania mogą być takie:

6 – 10 lat:

  • Jak w tym momencie wygląda niebo, które widzisz? Która jest godzina?
  • Czy znasz jakieś opowiadania lub legendy o tym jak powstają zaćmienia?

10 – 14 lat:

  • Czy w twojej kulturze istnieją jakieś przesądy związane z zaćmieniami?
  • Gdyby zdarzyło się zaćmienie Księżyca, czy moglibyśmy je obserwować w tym samym czasie? A co z zaćmieniem Słońca? [Odpowiedź na to pytanie uzależniona będzie od położenia dwóch zaangażowanych krajów.]
  1. Podczas dyskusji przez Skype’a pary uczniów mogą na zmianę zadawać sobie pytania i zapisywać odpowiedzi.
  2. Po zakończonej rozmowie przez Skype’a twoi uczniowie mogą zaprezentować swoich międzynarodowych partnerów oraz ich odpowiedzi reszcie klasy.
Zaćmienie Słońca w trzech
czwartych, obserwowane z
Kitt Peak Vacuum Telescope
10 czerwca 2002 roku

Zdjęcie dzięki uprzejmości
Bill Livingston, NSO / AURA /
NSF

Dyskusja

6-10 lat:

Podczas zaćmienia Księżyca:

  • Który jasny obiekt jest w cieniu? Który obiekt rzuca cień?
  • Czy wszyscy na świecie to widzą? Kto nie widzi zaćmienia Księżyca?

Podczas zaćmienia Słońca:

  • Który jasny obiekt jest zakryty? Który obiekt blokuje światło słoneczne?
  • Czy wszyscy na świecie to widzą? Kto nie widzi zaćmienia Słońca?
  • Kiedy obserwujemy zaćmienie Księżyca – w nocy czy w dzień? Kiedy możemy obserwować zaćmienie Słońca?
  • Dlaczego zaćmienia Słońca są dużo rzadsze niż zaćmienia Księżyca?

10 – 14 lat:

  • Co zobaczylibyśmy stojąc na Księżycu i patrząc w kierunku Ziemi podczas zaćmienia Słońca?
  • W jakiej fazie jest Księżyc podczas zaćmienia Słońca, a w jakiej podczas zaćmienia Księżyca?
  • Dlaczego nie widzimy zaćmienia Księżyca kiedy Księżyc jest w pełni?
  • Czy na innych planetach również występują zaćmienia?

Download

Download this article as a PDF

References

Web References

Resources

Author(s)

Marissa Rosenberg ukończyła astrofizykę na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles (UCLA), w Stanach Zjednoczonych, następnie otrzymała tytuł magistra na Międzynarodowym Uniwersytecie Kosmicznym w Sztrasburgu we Francji. Obecnie pracuje nad rozprawą doktorską z astrofizyki w Obserwatorium Leiden w Holandii.

Marissa współpracuje z projektem Świadomość Wszechświata (EU Universe Awareness) pisząc artykuły o astronomii dla dzieci. Ukończyła również trzyletni kurs szkoleniowy dla nauczycieli przyrody w ramach programu California Teach na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles.


Review

Zaćmienia stanowią fantastyczną bazę do zrozumienia jaki wpływ na dzień, noc i pory roku ma nasza pozycja na Ziemi względem pozycji Słońca i Księżyca. Ten artykuł opisuje praktyczne ćwiczenia w ramach których uczniowie konstruują model Ziemi, Księżyca i Słońca aby zademonstrować zaćmienia Księżyca i Słońca. Modele ciał niebieskich przybliżają uczniom te fascynujące zjawiska i pomagają zrozumieć tajemnicze niebo.

Artykuł ten stwarza również możliwości kontaktu pomiędzy uczniami z różnych krajów za pośrednictwem video-konferencji i w ten sposób lepszego zrozumienia w jaki sposób to, co widzimy na niebie w konkretnym momencie jest uzależnione od tego, gdzie na Ziemi się znajdujemy. Własne doświadczanie to najlepszy sposób zdobywania wiedzy. W taki sposób zarówno osoba, która otrzymuje informacje jak i ta, która je przekazuje, zdobywają wiedzę w określonym kontekście.


Angela Charles, Malta




License

CC-BY-NC-SA