Symulator ruchów Słońca

Zagadnienia

• Szerokość geograficzna
• Górowanie Słońca
• Przesilenie letnie
• Przesilenie zimowe
• Równonoc
• Ekliptyka

Opis

Symulacja pokazuje ruchy Słońca na niebie, wykorzystując diagram horyzontu, demonstruje dzienne i sezonowe zmiany położenia Słońca.

Jest to polska wersja językowa zaadaptowana z angielskiej wersji Sun Motion Simulator hostowanego na platformie Astronomy Education at the University of Nebraska-Lincoln Web Site (https://astro.unl.edu)

W opracowaniu niniejszego poradnika wykorzystano materiały The Nebraska Astronomy Applet Project.

W szablonie strony wykorzystano kod html/css: phydemo.app.

Poziom

Szkoła podstawowa, Szkoła średnia

Przykładowe cele nauczania

• Objaśnienie zjawiska pozornej wędrówki Słońca w zależności od szerokości geograficznej i pory roku.
• Omówienie przyczyn zmian długości dnia i nocy.
• Wyjaśnienie przyczyn zmian miejsc wschodu i zachodu Słońca.
• Określenie wysokości Słońca w południe.

Przykładowe materiały teoretyczne

• Wędrówki Słońca (Zintegrowana platforma edukacyjna)
• Pozorna wędrówka Słońca po sferze niebieskiej (Zintegrowana platforma edukacyjna)
• Dzień i noc (Zintegrowana platforma edukacyjna)
• Ujęcie matematyczne geografii astronomicznej – powtórzenie (Zintegrowana platforma edukacyjna)
• Ruch obiegowy Ziemi (Wikipedia)
• Ruch obiegowy Ziemi (Zintegrowana platforma edukacyjna)
• Następstwa ruchu obiegowego Ziemi (Zintegrowana platforma edukacyjna)
• Ruch obrotowy Ziemi (Wikipedia)
• Ruch obrotowy Ziemi (Zintegrowana platforma edukacyjna)
• Pora roku (Wikipedia)
• Cztery pory roku (Zintegrowana platforma edukacyjna)
• Strefy oświetlenia Ziemi (Zintegrowana platforma edukacyjna)

Sterowanie symulacją

Ekran symulacji

Lewy górny panel pokazuje wizualizację diagramu horyzontu. Jest to reprezentacja nieba w postaci dużej sfery, z obserwatorem (ludzik) w środku. Lokalizacja i czas miejscowy dla tego obserwatora są określane w panelu Ustawienia czasu i położenia.

Panel Ustawienia ogólne pozwala pokazać lub ukryć różne funkcje diagramu horyzontu, a także kontrolować zachowania podczas przeciągania tarczy Słońca.

Podczas animacji symulator może pracować w sposób ciągły (jak przy szybkim przewijaniu do przodu) lub krokami dzień po dniu (zachowuje wtedy ustaloną porę dnia). Z drugiego trybu można korzystać na przykład, aby zobaczyć drogę punktu górowania Słońca, przebywaną w ciągu roku.

Złożone sterowanie

• Korzystaj z suwaka rocznego, aby przechodzić do różnych dat w ciągu roku.
• Przećwicz z wykorzystaniem mapy przemieszczanie się na różne szerokości geograficzne w ciągu roku.
• Zwróć uwagę, że symulacja przez cały czas podaje rektascensję, deklinację, azymut i wysokość Słońca.
• Niektóre zaawansowane funkcje, takie jak czas gwiazdowy, kąt godzinny, równanie czasu i analemma są dostępne w polu w lewym dolnym rogu symulacji, ale nie zostaną omówione w tym przewodniku.
• Są trzy różne tryby animacji:
• Jeśli wybierzesz tryb ciągły, czas będzie płynął do przodu w naturalny sposób. Szybkość upływu czasu można dostosować za pomocą suwaka szybkości animacji. Tryb ten można zmodyfikować, zaznaczając pole wyboru pętla 1 doba, co spowoduje ciągłe powtarzanie ruchu Słońca w bieżącym dniu.
• W przypadku wybrania opcji krok 1 doba czas będzie przeskakiwał do przodu w odstępach 24-godzinnych, a pora dnia nie będzie się zmieniać.

Spostrzeżenia na temat korzystania z aplikacji przez uczniów

• Należy zachować szczególną ostrożność, aby upewnić się, że użytkownik rozumie, co jest symulowane w danym momencie. Jest to szczególnie ważne w przypadku rozróżniania rocznego i dziennego ruchu Słońca.

Uproszczenia modelu

• Ziemia nie jest idealnie kulista. Ta niewielka modyfikacja szerokości geograficznej nie jest uwzględniona.
• Symulator zapętla się w ramach tego samego roku, ale występują bardzo niewielkie różnice między latami.

Sugestie dotyczące wykorzystania

Wskazówki dotyczące wszystkich symulacji zawarte są w informacjach ogólnych.

Więcej porad dotyczących korzystania z symulacji z uczniami można znaleźć na stronach PhET w sekcji Wskazówki dotyczące korzystania z PhET.

Przykładowe polecenia

Ten symulator umożliwia symulację ścieżki Słońca dla dowolnej daty w ciągu roku na dowolnej szerokości geograficznej na Ziemi. Poświęć trochę czasu na zapoznanie się z symulatorem - większość elementów sterujących jest dość intuicyjna.

• Przejdź do środkowej szerokości geograficznej Stanów Zjednoczonych, np. 35°N. Kliknij pokaż ekliptykę i pokaż etykiety miesięcy. Jest to roczna trajektoria Słońca na sferze niebieskiej, oznaczona w symulatorze białym okręgiem. Zauważ, że przecina ona niebieski równik niebieski podczas równonocy.
• Zmień czas na południe (12:00) i animuj symulator w trybie krok po kroku. Możesz obserwować zmieniającą się wysokość południka Słońca w ciągu roku.
• Zatrzymaj symulację w pobliżu przesilenia letniego. Odczyt symulatora powinien wskazywać "Diagram horyzontu jest pokazany dla obserwatora na szerokości geograficznej 35° w dniu 21 czerwca o godzinie 12:00". Zastanów się, jak powinna wyglądać droga Słońca na niebie w tym dniu.
• Teraz zaznacz równoleżnik deklinacyjny Słońca, który jest żółtym okręgiem. Tak wyglądałaby ścieżka Słońca na niebie w dniu przesilenia letniego. Zwróć uwagę, że okrąg ten ma prawidłową wysokość południka (78,8°) i jest okręgiem współosiowym z równikiem niebieskim.

Zobacz wszystkie opublikowane na stronach astroUNL aktywności (en) dla Symulator ruchów Słońca tutaj i tutaj.

Symulacje zbliżone tematycznie