Nekoliko pitanja iz opće astronomije

Ponekad i naizgled vrlo jednostavna pitanja zahtijevaju dosta razmišljanja da bi se došlo do potpunog i ispravnog odgovora.

Požutjele stranice skrivaju puno zaboravljenih znanja
Članak
0Komentari
Broj otvaranja16191


Rubrika Škrinjica donosi vam tekstove od prije nekoliko desetljeća, kao osvrt i podsjetnik na neka druga vremena u kojima su se ljudi također bavili znanošću ali malo drugačije negoli je to danas običaj. Odabrali smo tekstove koje su nekada pisali naši prijatelji i kolege od kojih smo učili kako se baviti znanošću, ali i kako bismo ih izvukli iz zaborava. Nadamo se da ćete uživati čitajući ih.

Tekst je napisao Drago Roša, a objavljen je u časopisu Čovjek i svemir broj 5-6, iz 1987-1988. godine.

Nekoliko pitanja iz opće astronomije

Ponekad i naizgled vrlo jednostavna pitanja zahtijevaju dosta razmišljanja da bi se došlo do potpunog i ispravnog odgovora. Za naše najmlađe čitatelje pripremili smo nekoliko takvih pitanja, kod kojih je za nalaženje točnog odgovora dovoljno poznavanje osnovnih zakonitosti gibanja našeg planeta oko Sunca.

Kada je Zemlja bliža Suncu: ljeti ili zimi?

Kako je općenito poznato da je Sunce glavni faktor klimatskih uvjeta na našem planetu, u prvi mah bi se moglo pomisliti da je odgovor na ovo pitanje očit: Zemlja je bliža Suncu ljeti nego zimi. Ovakav odgovor mogli bismo čak smatrati točnim ako bi ga čuli od nekog stanovnika Australije. Međutim, ako nam isti odgovor pruži neko od naših sunarodnjaka, onda mu slobodno možemo reći da nije u pravu. Vjerojatno neki od čitatelja pogađaju čemu ova zavrzlama već na samom početku problema. Za one kojima je sve to nejasno predlažemo da zajedno potražimo ispravno rješenje.

Naslovnica časopisa Čovjek i svemir broj 5-6, iz 1987/1988. godine.
Na početku, trebali bismo razjasniti što to uvjetuje izmjenu godišnjih doba, odnosno zašto su ljeta topla a zime hladne. Kako je poznato, naš planet ne giba se oko Sunca po kružnici, već po elipsi. Ipak, nije to nekakva razdužena elipsa-onakva kakvu smo obično navikli viđati u udžbenicima. Naime, Zemljina putanja vrlo se malo razlikuje od kružnice. Razlika između najveće i najmanje udaljenosti Zemlje od Sunca iznosi doduše 5.000.000 km, ali je to u usporedbi sa srednjom udaljenosti Zemlja - Sunce (150.000.000 km) takva veličina da kad bi htjeli nacrtati Zemljinu putanju promjera jednog metra onda bi ona odstupala od kružnice za manju veličinu od debljine linije kojom je ona nacrtana.

Kao što ćemo kasnije vidjeti, promjena udaljenosti Zemlje od Sunca u toku godine nije razlog nastajanju godišnjih doba. Izmjena godišnjih doba uvjetovana je posve drugim razlogom: nepromijenjenom orijentacijom Zemljine osi rotacije! Os rotacije našeg planeta priklonjena je prema ravnini ekliptike (Zemljine putanje oko Sunca) za kut od 23°,5. Zbog takvog "kosog" i nepromijenjenog položaja osi rotacije, na sjevernoj polutci Zemlje biti će toplije kada je sjeverni geografski pol više nagnut Suncu.
U tom razdoblju dani su na sjevernoj polutci duži nego noći pa se tlo duže vremena grije, dok se ono po noći ne stigne znatno ohladiti. Osim toga tada i Sunčeve zrake padaju na tlo pod većim kutom (Sunce se prividno giba visoko nad horizontom) pa Sunce grije i snažnije. Zimi je obrnuto: Sunce danju grije kraće i slabije, a noću ohlađivanje tla traje dugo. Na južnoj polutci ovakve pojave događaju se s 6 mjeseci vremenske razlike: kada je na sjevernoj polutci ljeto na južnoj je zima. I upravo dok je na našoj sjevernoj polutci zima, Zemlja je zbog svoje eliptične putanje "slučajno" bliža Suncu, nego onda kada je na sjevernoj polutci ljeto.

Istina je da su zbog toga zime na sjevernoj polutci nešto blaže, a ljeta malo hladnija nego što bi to bilo da je putanja našeg planeta idealna kružnica. Izduženost Zemljine putanje vjerojatno doprinosu većoj zaleđenosti južnih polarnih krajeva našeg planeta. Međutim, presudnu ulogu u nastajanju godišnjih doba ima nagnutost Zemljine osi rotacije.

Zašto na sjevernoj polutci ljeto traje duže od zime?

Rješenje ovog pitanja krije se u činjenici da se Zemlja giba oko Sunca po elipsi. No, da bi na njega mogli u potpunosti odgovoriti prethodno moramo razjasniti kako to astronomi određuju vremena nastupanja godišnjih doba. Sigurno je da se pri tome ne povode promjenljivim i nesigurnim meteorološkim uvjetima, ili pak da godinu jednostavno podijele u četiri jednaka dijela. Počeci godišnjih doba određeni su čisto astronomskim događajima, koje ćemo najlakše razumjeti ako Zemlju zamijenimo globusom, a Sunce običnom lampom. Globus ćemo postaviti u kosi položaj prema lampi i polako ćemo s njim kružiti oko lampe zadržavajući nepromijenjen položaj osi rotacije globusa.

Tako ćemo uvidjeti da u jednom trenutku gibanja, globus zauzima takav položaj da granica svjetla i sjene koja se na njemu uočava prolazi istovremeno kroz oba geografska pola. Zarotiramo li tada globus vidjet ćemo da granica svjetla i sjene u jednako vrijeme dodiruje sve meridijane, pa će dužina dana i noći kada Zemlja dođe u taj položaj biti na svim mjestima Zemlje jednaka. Ista pojava opažat će se kada globus prenesemo u točno suprotnu točku njegove putanje.
Ta dva karakteristična položaja u gibanju našeg planeta nazivaju se ekvinociji (ili ravnodnevnice), a trenutak kada Zemlja dolazi u te položaje označuje početak dvaju godišnjih doba: proljetni ekvinocij nastupa 21. (ili nekad 22.) ožujka, a jesenski 23. rujna. Jasno, kada na sjevernoj polutci počinje proljeće onda na južnoj počinje jesen i obratno. Pogledajmo sada kako se mijenja dužina dana i noći tijekom godine. Od jesenskog ekvinocija dan je na sjevernoj polutci sve kraći od noći. Tako se dan sve više skraćuje sve do 22. prosinca kada je najkraći. Taj dan uzima se kao početak zime. Nakon toga dani bivaju sve dulji i to do 22. lipnja kada nastupa ljeto, da bi se opet nastavili skraćivati sve do jesenskog ekvinocija.

U siječnju Zemlja se nalazi u točki svoje putanje koja je najbliža Suncu (u tzv. perihelu), a u rujnu ona je u afelu (najdalje od Sunca). Tako u vremenu kada je na sjevernoj polutci zima Zemlja se zbog toga što je bliža Suncu giba i brže (prisjetimo se drugog Keplerovog zakona) nego u periodu kada je na sjevernoj polutci ljeto. Zbog toga zima na sjevernoj polutci traje četiri i pol dana kraće od ljeta, dok je na južnoj polutci suprotno.




Do izmjene godišnjih doba na našem planetu dolazi uslijed toga što je Zemljina os rotacije priklonjena prema ravnini ekliptike i što se njena orijentacija u prostoru ne mijenja. Na sjevernoj polutci našeg planeta je ljeto kada je Zemlja svojim sjevernim polom nagnuta prema Suncu. Tada su u našim krajevima dani duži nego noći (zamisli gibanje Zagreba uslijed rotacije Zemlje uz pomoć lijevog crteža) pa Sunce duže vremena grije tlo koje se istodobno noću ne stigne dovoljno ohladiti. Uz to, grijanje tla je snažnije zbog toga što Sunčeve zrake padaju gotovo okomito na tlo. Nakon otprilike šest mjeseci situacija je suprotna (desni crtež). Na sjevernoj je polutci tada zima, a na južnoj ljeto. Početak ljeta je onog datuma u godini kada je dan najduži, a zima nastupa datumom kada je dan najkraći. Proljeće i jesen nastupaju u one dane godine kada je granica svjetla i sjene (tzv. sumračnica ili terminator) paralelna zemaljskim meridijanima, pa su tih datuma dani i noći za sva mjesta na Zemlji jednakog trajanja.



Kad smo bliže Suncu: u podne ili navečer?

Da je Zemljina putanja kružnica onda bi i odgovor na ovo pitanje bio vrlo jednostavan. Promatrač bi uvijek bio bliži Suncu u podne nego navečer. Međutim, putanja Zemlje je elipsa zbog čega se tijekom godine neprekidno mijenja udaljenost Zemlje od Sunca. Razlika između najveće i najmanje udaljenosti je 5,000.000 km, pa promjena udaljenosti tijekom dana prosječno iznosi oko 30.000 km. lako se u vremenu od podneva do zalaza Sunca udaljenost površine našeg planeta od Sunca može izmijeniti prosječno za 7,500 km. To je više od promjene iste udaljenosti uslijed rotacije Zemlje, koja može biti najviše 6,400 km (Zemljin promjer). Prema tome, u periodu od siječnja do srpnja, Suncu smo bliži u podne, a od srpnja do siječnja navečer.

U ovoj rubrici razmotrili smo nekoliko banalnih pitanja iz astronomije za koje čuveni sovjetski popularizator znanosti J. I. Pereljman lijepo kaže: "U školi se ona ne objašnjavaju niti izdaleka dovoljno, a kasnije većina ljudi nema vremena da se njima pozabave".
Shematski prikaz godišnjeg gibanja našeg planeta oko Sunca. Na crtežu su naznačena četiri posebna položaja koja Zemlja zauzima u odnosu na Sunce i koja određuju početke godišnjih doba. Ucrtane su i točke Zemljine putanje u kojima je Zemlja najbliža i najudaljenija od Sunca (perihel i afel).

Bez komentara
Želiš komentirati? Klikni!