W poprzednim filmie mieliśmy okazję zobaczyć, jak różne obiekty we Wszechświecie wirują wokół swojego środka. Galaktyka wokół centrum galaktyki, układy planetarne wokół swoich gwiazd centralnych, a planety wokół własnej osi. Zbadaliśmy, jakie konsekwencje wynikają z ruchu obrotowego naszej planety dla naszego życia. Teraz przyjrzymy się, co wynika z drugiego z podstawowych ruchów.
ruchu obiegowego wokół Słońca. Tak jak obrót Ziemi wokół własnej osi jest podstawą rachuby czasu w ciągu doby, tak okres obiegu naszej planety dookoła Słońca stał się podstawą wydzielenia roku jako jednostki czasu. Pełny obieg Ziemi dookoła Słońca trwa dokładnie 365 dni, 5 godzin, 48 minut i 46,5 sekundy.
Ze względów praktycznych, rok musi trwać pełną liczbę dni. Dlatego rok kalendarzowy ma 365 dni, czyli jest prawie o 6 godzin krótszy od pełnego obiegu Ziemi dookoła Słońca. Aby wyrównać te różnice, wprowadzono lata przestępne.
Raz na 4 lata rok jest dłuższy o 1 dzień. Przy tak wyznaczonym roku jest on dłuższy od pełnego obiegu Ziemi wokół Słońca o 11 minut i 13,5 sekundy. Aby korekta była jeszcze dokładniejsza.
Zgodnie z obowiązującym w większości państw świata kalendarzem gregoriańskim, lata przestępne nie występują w przypadku lat kończących się na pełne setki, a nie dzielących się przez czterysta, mimo że z czteroletniego cyklu wynika, iż powinny to być lata przestępne. Rachubę lat wprowadzono jednak na długo przedtem, zanim ludzie dowiedzieli się, że Ziemia krąży wokół Słońca. Jak to możliwe? Jak można było odmierzać czas według zjawiska astronomicznego, które nie zostało jeszcze odkryte? Ludzie od zarania dziejów obserwowali zmieniające się cyklicznie pory roku i wiedzieli, że cykl wiosna, lato, jesień, zima powtarza się niezmiennie i trwa określoną ilość dni.
Stąd powiedzenie minęło pięć lat oznaczało, że pięć razy w ciągu danego czasu było lato. Ludzie nie wiedzieli, dlaczego pory roku się zmieniają. Potrafili jednak na podstawie tych zmian odmierzać czas.
Dzisiaj większość ludzi wie, że... Zmieniające się cyklicznie pory roku związane są z obiegiem Ziemi dookoła Słońca. Wciąż jednak niewielu wie, dlaczego.
Czas więc to wyjaśnić. Słońce nie tylko oświetla Ziemię. Jest też podstawowym źródłem energii cieplnej.
Jednak energia ta nie rozkłada się na powierzchni całej naszej planety równomiernie. Żeby dobrze to zrozumieć, przeprowadzimy proste doświadczenie. Płaszczyzna ekranu ustawiona jest w tej chwili prostopadle do kierunku światła reflektora. Proszę zwrócić uwagę, jaki obszar jest oświetlony. A teraz proszę zobaczyć, co się dzieje, kiedy płaszczyzna ekranu się odchyla.
Oświetlany obszar robi się coraz większy, jednocześnie zmniejsza się jego jasność, ponieważ ta sama energia świetlna rozkłada się na coraz większym obszarze. Ponieważ Ziemia ma kształt zbliżony do kuli, taka sama ilość promieni słonecznych obejmuje mniejszy obszar w okolicach równika, gdzie Słońce widoczne jest prawie pod kątem prostym, czyli gdzie promienie słoneczne padają prostopadle, niż w strefie podbiegunowej, gdzie oświetlają Ziemię pod małym kątem, czyli gdzie wysokość Słońca nad linią horyzontu jest niewielka. Dlatego im bliżej biegunów się znajdujemy, tym jest zimniej. Dlaczego jednak temperatury powietrza nie są stałe w danych punktach na Ziemi?
I dlaczego skoro zawsze połowa Ziemi jest oświetlona, a połowa znajduje się w cieniu, dzień i noc nie trwają równo po 12 godzin? Tak by było, gdyby oś Ziemi była ustawiona prostopadle do płaszczyzny orbity, czyli toru, po którym odbywa się ruch Ziemi dookoła Słońca. W rzeczywistości jednak jest nachylona względem niej pod kątem 66 stopni i 33 minut. I właśnie to nachylenie jest bezpośrednią przyczyną cyklicznych zmian w oświetleniu Ziemi. A co za tym idzie, zmian pór roku.
Aby się o tym przekonać, odbędziemy wraz z naszą planetą coroczną wędrówkę dookoła Słońca. W rzeczywistości podróż ta trwa rok, ale ponieważ my nie mamy tyle czasu, odbędziemy ją w przyspieszonym tempie. Oto Ziemia w dniu 21 marca, w pierwszy dzień astronomicznej wiosny. W tym szczególnym dniu oś naszej planety jest ustawiona dokładnie prostopadle do kierunku padania promieni słonecznych. W związku z czym...
Na całej powierzchni Ziemi dzień i noc trwają tyle samo, równo podwana... Z tego powodu 21 marca nazywane jest równonocą wiosenną. Słońce tego dnia podczas wschodu i zachodu wskazuje dokładnie kierunki wschodni i zachodu. Największe natężenie energii słonecznej na powierzchni Ziemi występuje na równiku, ponieważ w tym dniu promienie Słońca padają tam w południe prostopadle, czyli Słońce w południe widoczne jest tam pod kątem prostym.
Takie położenie Słońca nazywamy górowaniem Słońca w Zenicie. W miarę jak Ziemia kontynuuje swoją coroczną podróż, Słońce oświetla coraz większe obszary półkuli północnej, a coraz mniejsze półkuli południowej. W związku z tym dni w Europie, Azji i Ameryce Północnej robią się coraz dłuższe, a na południe od równika, na przykład w Australii, południowej części Ameryki Południowej i Afryki, coraz krótsze.
Punkty wschodu i zachodu Słońca przesuwają się codziennie na obu półkulach w kierunku północy. Jednocześnie każdego kolejnego dnia Wysokość Słońca w momencie górowania w każdym punkcie położonym na półkuli północnej zwiększa się. Słońce codziennie w południe jest coraz wyżej nad horyzontem. Robi się tam więc cieplej.
Natomiast w każdym punkcie położonym na półkuli południowej, każdego kolejnego dnia Słońce w momencie górowania świeci coraz niżej, a tym samym energia słoneczna rozkłada się na coraz większym obszarze, czyli robi się zimniej. Tak się dzieje aż do 22 czerwca. Dzień ten nazywamy przesileniem letnim. Na półkuli północnej jest to pierwszy dzień lata. Na półkuli południowej rozpoczęła się zima.
Tego dnia Słońce góruje w Zenicie nad zwrotnikiem Raka, czyli promienie słoneczne w momencie górowania padają pod kątem prostym na ten równoleżnik. Jest to północna granica występowania zjawiska górowania Słońca w Zenicie. Od tego dnia miejsce, gdzie Słońce góruje w Zenicie zawróci i zacznie przesuwać się z powrotem w kierunku południowym.
Stąd nazwa zwrotnik. 22 czerwca jest najdłuższym dniem roku na półkuli północnej i najkrótszym na półkuli południowej. Dla przykładu, stolica Polski Warszawa tego dnia przez prawie 17 godzin przebywa w strefie oświetlonej przez słońce, a stolica Australii Sydney przez niecałe 10 godzin.
Na równiku, bez względu na porę roku, Dzień i noc zawsze trwają równo po 12 godzin. Przyjrzyjmy się teraz sytuacji w rejonie bieguna północnego. Słońce tutaj w ogóle nie zachodzi.
Dzień trwa co najmniej 24 godziny lub dłużej. W tym samym czasie na Antarktydzie, czyli w rejonie bieguna południowego, dobę lub dłużej trwa noc. Słońce w ogóle tam nie wschodzi.
Zjawisko to nazywamy dniem polarnym i nocą polarną. Granice występowania tego zjawiska wyznaczają równoleżniki nazywane kołami podbiegunowymi. Im bliżej biegunów, tym długość dnia i nocy polarnej jest coraz większa. O ile na kołach podbiegunowych jest to tylko jeden dzień, to na biegunach aż pół roku.
W miarę dalszego obiegu Ziemi dookoła Słońca, miejsce, gdzie można obserwować górowanie Słońca w Zenicie, przemieszcza się od zwrotnika raka w kierunku południowy. Dni na półkuli północnej stają się coraz krótsze, a na półkuli południowej coraz dłuższe. Mamy 23 września, pierwszy dzień astronomicznej jesieni.
Oś obrotu Ziemi znów ustawiła się prostopadle do kierunku podania promieni słonecznych. W związku z czym znów mamy równonoc. Dobę, w której dzień i noc trwają na całej kuli ziemskiej tyle samo, po 12 godzin.
Na biegunie północnym tego dnia po raz pierwszy i ostatni w tym roku zachodzi słońce. I zaczyna się półroczna noc polarna. Zaś na biegunie południowym...
Mamy jedyny w tym roku wschód Słońca. Rozpoczyna się tam polarny dzień. Ziemia przemieszcza się po swojej orbicie dalej. Na półkuli północnej dni się skracają i robi się coraz zimniej, zaś na półkuli południowej odwrotnie.
W Australii, południowej części Afryki i Ameryki Południowej dni stają się coraz dłuższe i cieplejsze. Miejsce, gdzie Słońce góruje w zenicie, przemieszcza się teraz od równika w kierunku południowym. Również punkty wschodu i zachodu Słońca przesuwają się na obu półkulach w kierunku południa.
Tak się dzieje aż do następnego przesilenia, zwanego przesileniem zimowym, które ma miejsce w dniu 22 grudnia. Na półkuli północnej, na całym obszarze od koła podbiegunowego do bieguna trwa noc polarna. Za południowym kołem podbiegunowym panuje polarny dzień. Miejsce, gdzie Słońce góruje w Zenicie, dotarło do drugiego zwrotnika, zwanego zwrotnikiem Koziorożca.
Jest to położony najdalej od równika na południu równoleżnik, na którym występuje górowanie Słońca w Zenicie. Od tej chwili miejsce, gdzie Słońce góruje w Zenicie, zawróci i będzie przemieszczało się z powrotem w kierunku północnym. Na półkuli północnej mamy najkrótszy dzień roku, zaś na półkuli południowej najdłuższy. Ziemia przemierza ostatni odcinek swojej corocznej podróży wokół Słońca. Dni na półkuli północnej znów się wydłużają, a na południowej skracają.
Miejsce, gdzie Słońce góruje w zanicie, znów zbliża się do równika. W końcu wracamy do punktu, z którego wyruszyliśmy. Jest 21 marca, rok później.
Znów mamy równonoc wiosenną. Na biegunie południowym tego dnia możemy podziwiać jedyny w roku zachód Słońca, a na północnym jedyny wschód. Zmieniające się cyklicznie położenie naszej planety względem gorącej gwiazdy, jaką jest Słońce, oraz jej ruch wirowy wokół własnej osi, To podstawowe czynniki regulujące warunki życia na Ziemi.
Obserwując niebo nad naszymi głowami, odkryliśmy, co sprawia, że po nocy przychodzi dzień, a po zimie wiosna. Dlaczego w Afryce jest gorąco, a Antarktyda jest wiecznie skuta lodem. Na nasze życie wpływa jednak wiele innych czynników, a część z nich zachodzi głęboko pod naszymi stopami.
Na wyprawę do wnętrza Ziemi. Zapraszam w następnym filmie.