4-minute read
ile minut światła dziennego zyskuje półkula północna każdego dnia w marcu? Może w czerwcu? Jaki jest astronomiczny powód tych zmian? Czytaj dalej, aby się przekonać!
Szczęśliwego równonocy wiosennej!
wiosna jest tuż za rogiem dla większości półkuli północnej, a wraz z tym przychodzi obietnica długich i wspaniałych letnich dni. Jeśli chłód zimy jest nadal w powietrzu, w którym mieszkasz, możesz się zastanawiać, ile jeszcze potrwa, dopóki nie nadejdą te dłuższe dni.
ile dodatkowych minut słońca zyskujemy każdego dnia? Skoro już o tym wspomniałem, dlaczego liczba godzin dziennych zmienia się w ciągu roku? Jak dokładnie wygląda ta zmiana? A co to wszystko ma wspólnego z sinusowymi i cosinusowymi funkcjami trygonometrycznymi, o których się uczyliśmy?
zostańcie z nami, bo to są dokładnie te pytania, o których będziemy dziś rozmawiać!
ile jeszcze minut światła dziennego jutro?
słońce wzeszło i świeciło przez 12 godzin 10 minut i 11 sekund dzisiaj, gdzie mieszkam w Los Angeles. Wczoraj słońce zajęło 12 godzin 8 minut i 3 sekundy, aby przejść przez niebo. Co, jeśli policzysz, oznacza, że dzisiaj daliśmy nam 2 minuty i 8 sekund dodatkowego słońca. Poza astronomicznie nieprawdopodobną katastrofą słoneczną, jutro da nam 12 godzin 12 minut i 19 sekund Słońca – 2 minuty i 8 sekund więcej niż dzisiaj.
Hurra!
dzisiaj daliśmy nam 2 minuty i 8 sekund dodatkowego słońca.
jeszcze lepszą wiadomością jest to, że przez najbliższy tydzień minuty słońca będą nadal rosły o 2 minuty i 8 sekund dziennie. I przez tydzień lub tak po tym, będzie nadal wzrastać w nieco wolniejszym tempie około 2 minut i 7 sekund dziennie. W rzeczywistości ten okres wokół wiosennej lub wiosennej równonocy—a właściwie szczytowy w równonocy-jest porą roku, w której liczba godzin dziennych rośnie najszybciej.
ale można się zastanawiać, dlaczego tak jest? Dlaczego liczba godzin dziennych zmienia się w ciągu roku? Aby odpowiedzieć na to pytanie, musimy porozmawiać o podstawowej astronomii Układu Słonecznego.
jak 23,5 stopnia zmienia wszystko?
wyobraź sobie ziemię i wszystkich jej mieszkańców szczęśliwie obracających się jak Szczyt wokół swojej osi raz dziennie. Teraz wyobraź sobie, że szczęśliwie spinning top powoli podróżuje wokół Słońca raz w roku. Przy odrobinie przemyśleń (i być może modelu wykonanego z latarki i piłki), powinieneś być w stanie przekonać siebie, że jeśli oś wokół której obraca się ziemia jest idealnie dopasowana do osi wokół której obraca się wokół Słońca, to każde miejsce na planecie będzie zawsze doświadczać 12 godzin dnia i 12 godzin nocy—każdego dnia, przez cały rok.
chyba, że faktycznie mieszkałeś w jaskini (a zatem nie jesteś w stanie zobaczyć nadejścia i odejścia dnia i nocy), zauważysz, że to nie brzmi jak Układ Słoneczny, w którym żyjemy—z którego możemy wyciągnąć wniosek, że te dwie osie nie mogą być faktycznie wyrównane. Co jest prawdą—wiemy, że oś, wokół której obraca się ziemia, jest przechylona o około 23,5 stopnia w stosunku do osi, wokół której obraca się wokół Słońca.
Co to robi? Krótko mówiąc, dużo.
dlaczego zmieniają się godziny dzienne?
dokładniej, dla naszych celów najważniejszym produktem ubocznym nachylonej osi Ziemi jest fakt, że liczba godzin światła dziennego zmienia się w ciągu roku—a dokładnie to, jak się zmienia, zależy od szerokości geograficznej, na której żyjesz. Jeśli o tym pomyślisz (lub przyjrzyj się temu modelowi latarki i piłki, którym bawiłeś się wcześniej), zobaczysz, że górna połowa ziemi jest przechylona w kierunku Słońca przez pół roku, a od niego przez drugą połowę.
części planety pochylone Ku Słońcu otrzymują więcej niż 12 godzin słońca dziennie, części zwrócone ku słońcu otrzymują mniej. W miarę jak Ziemia przemieszcza się wokół Słońca przez cały rok, zmienia się stopień, w jakim część planety jest przechylona ku słońcu lub od niego oddalona. Wraz z tą zmianą następuje zmiana liczby godzin dziennych, które otrzymuje część ziemi.
części planety pochylone Ku Słońcu otrzymują ponad 12 godzin słońca dziennie.
gdy miejsce przechodzi z zimy na lato, tempo zmian liczby godzin dziennych wzrasta w równonocy wiosennej – dlatego liczba godzin dziennych rośnie w maksymalnym tempie na półkuli północnej. Po równonocy wiosennej tempo, w którym wzrasta światło dzienne, zmniejsza się aż do zatrzymania w przesileniu letnim. W tym momencie liczba godzin dziennych stopniowo zaczyna się zmniejszać, zbierając parę, aż do osiągnięcia szczytu w równonocy jesiennej, a następnie stopniowo maleje, aż ponownie zatrzymuje się w przesileniu zimowym.
w tym momencie cykl zaczyna się od nowa.
godziny dzienne, sinus i cosinus: jaki jest związek?
ponieważ ta periodyczna natura może prowadzić do zgadywania, liczba godzin dziennych i szybkość, z jaką ta liczba godzin się zmienia, okazuje się być ściśle związana z sinusowymi i cosinusowymi funkcjami trygonometrycznymi, o których ostatnio mówiliśmy. W rzeczywistości, jeśli narysujesz wykres liczby godzin dziennych w ciągu roku, zobaczysz, że wygląda prawie dokładnie jak funkcja sinus.
dlaczego? A jak w ogóle wygląda wykres funkcji sinusowej? Niestety, nie mamy na dzisiaj czasu. Odpowiedź na te pytania będzie musiała poczekać do następnego razu.