ARCturus

 

Maa kiertää Aurinkoa omalla radallaan yhdessä muiden aurinkokuntamme kappaleiden kanssa. Yhteen kierrokseen Auringon ympäri Maalta kuluu aikaa yksi vuosi. Maan akseli on kallellaan noin 23 astetta ratatasoon nähden. Tästä sekä Maan kierrosta Auringon ympäri johtuvat vuodenajat. Graafinen kuva esittää maapalloa radallaan eri vuodenaikoina (VH, Finland).

 

---

Tavoite: Tutkia maapallolla esiintyviä ilmiöitä, jotka johtuvat Maan säännöllisestä kierrosta Auringon ympäri ja Maan akselin kaltevuudesta. 

---

Tutkimuksia: Tutkimme mallien avulla Maan kiertoa Auringon ympäri ja vuodenaikojen tilanteita eri puolilla Maan rataa. Pohjoisella pallonpuoliskolla kesäaikana napaseudut ovat Aurinkoon päin, joten siellä kesäyöt ovat lämpimiä ja valoisia läpi yön. Talviaikana puolestaan pohjoiset napaseudut ovat Auringosta poispäin, joten siellä vallitsee päivälläkin hämärä kaamosaika. Aurinko ei nouse horisontin yläpuolelle moneen viikkoon. Eteläisellä pallonpuoliskolla vuodenajat ovat päinvastoin kuin pohjoisella. Erityisesti syys- ja kevättasauspisteissä Aurinko on kohtisuoraan päiväntasaajan yläpuolella, joten päivä ja yö ovat yhtä pitkät kaikkialla maapallolla.

Aurinkoa voi esittää tavallinen hehkulamppu, josta valoa saadaan samanaikaisesti joka puolelle kuviteltua kiertorataa. Näin lamppuun ei tarvitse koskea ollenkaan tutkimusten aikana ja mielikuva kaikkiin suuntiin samanaikaisesti leviävästä auringonvalosta vahvistuu. Maata kuvaa styrox-pallo. Pimeässä tai hämärässä luokassa tutkitaan tilanteita vuodenajoittain. Pohditaan, mikä kussakin tapauksessa on erikoista, muista poikkeavaa tai kaikille yhteistä.

1)  Valmistellaan ensin maapallo. Maapalloksi valitaan halkaisijaltaan noin 10 cm:n kokoinen styrox-pallo. Sen läpi pistetään grillitikku Maan akseliksi. Piirretään tussilla ekvaattori, kääntöpiirit, napapiirit, ehkä Suomi ja jokin muu kiinnostava kohde maapallolla. Haluttaessa pallon pinnalle voi maalata askarteluvärein mantereita vihreän ruskeiksi ja meriä sinisiksi. Navat voi jättää valkoisiksi kuvaamaan ikuista lunta ja jäätä.

2)  Pimeässä luokassa aurinkolampun valossa käydään ensin yleinen keskustelu Maan liikkeistä Auringon kiertoradalla. Pidetään maapallon akseli koko ajan oikeassa kallistusasennossa ja säilytetään suunta koko kierron ajan. Oppilaita kehotetaan tarkkailemaan maapallolle osuvan auringonvalon valaisemaa aluetta ja sen muuttumista. Oppilaat voivat kukin vuorollaan kuljettaa Maata Auringon ympäri. Opettaja tarkistaa samalla, että Maan asento säilyy oikeana.

3)  Sijoitetaan maapallo vuorotellen jokaisen vuodenajan keskikohdalle, siis talvi- ja kesäseisauspisteisiin sekä kevät- ja syystasauspisteisiin. Selvitetään molempien pallonpuoliskojen tilanne näissä kohdissa. Tutkitaan auringonsäteiden tulokulmaa, valaistuja alueita, päivän ja yön pituuksia, yöttömän yön rajaa etelässä sekä kaamoksen rajaa pohjoisessa. Lisäksi tutkitaan tasauspisteissä auringonvalon tasapuolista jakautumista molemmille pallonpuoliskoille.

4) * Pistetään maapalloon eri puolille pieniä tikkuja varjojen tutkimista varten. Tehdään tämä tutkimus sekä vuorokauden että vuoden ajoilta. Keskustellaan pohjoisen ja eteläisen alueen erikoistilanteista. Suomessa Aurinko nousee idästä, kiertää radallaan (siis näyttää kiertävän, ilmiö johtuu maapallon pyörimisestä lännestä itään päin) etelän kautta ja laskee länteen. Etelä-Australiassa Aurinko nousee idästä ja kiertää pohjoisen kautta laskien länteen. Tikkujen varjojen avulla tutkitaan tilanne, kun Aurinko on zeniitissä eli kohtisuoraan yläpuolella, jolloin varjo on nolla. Samoin tutkitaan tilanteet kääntöpiireillä ja niiden välisellä alueella. Kauriin kääntöpiirillä Aurinko on zeniitissä talvipäivän seisauksen aikaan ja Kravun kääntöpiirillä kesäpäivän seisauksen aikaan. Niiden välisellä alueella Aurinko on zeniitissä kahtena päivänä vuodessa. Aurinko ikään kuin vaeltaa edestakaisin kääntöpiirien välisellä alueella kulkien pohjoisen ja etelän kautta puolen päivän aikaan eripituiset ajanjaksot vuoden aikana. (ks. ARCI Auringon vuorokautinen rata).

5) * Tutkitaan tarkemmin neljää erityispistettä kiertoradalla eli seisauspisteet ja tasauspisteet. Keskustellaan niissä lämpöenergian ja valon määrän jakautumisesta maapallon eri osille. Kehotetaan oppilaita tekemään omia
tutkimuksiaan ja tuomaan löytöjään yleiseen keskusteluun.

6) * Tutkitaan mallin avulla auringonnousun ja -laskun paikkaa eri vuodenaikoina. Aurinko nousee kesäaikaan lähes koillisesta ja talvella kaakon suunnalta. Aurinko laskee kesäaikaan luoteen suuntaan ja talvella jo lounaaseen. Yritetään havainnollistaa näitä tilanteita pimeässä luokassa mallin avulla.

---

Menetelmät: Tutkitaan Maan kiertoa Auringon ympäri pienoismallin avulla. Havainnollistetaan jokaisen neljän vuodenajan tilanne pimeässä luokassa lampun valossa sijoittamalla Maa tutkittavan vuodenajan mukaisesti kuvitellulle kiertoradalle. Vertaillaan pohjoisen ja eteläisen pallonpuoliskon tilanteita vuodenajoittain.

---

Pohdittavaa: Mallin äärellä voidaan keskustella sen havainnollistavuudesta, oikeista mittasuhteista sekä mahdollisista virheistä.

---

Tulosten tarkastelua: Opettajan on varmistettava, että oppilaat osaavat tulkita mallin tilanteita oikein eikä  väärinkäsityksiä olisi jäänyt mieleen. Nopea testaus on helppo tehdä mallin äärellä. Vaihdellaan alkutietoja ja kehotetaan oppilaita asettamaan tilanne mallissa ehtojen mukaisesti. Tai sijoitetaan mallin osat johonkin asemaan ja kehotetaan oppilaita tulkitsemaan tilanne ja kertomaan mahdollisimman paljon tietoa siitä. Testaus siis toimii molempiin suuntiin.

---

Vinkkejä: Erilaisten tilanteiden ymmärtämisen testaaminen on ehdottoman tärkeää. Oppilaita voidaan kehottaa esimerkiksi sijoittamaan maapallo vuodenajan mukaisesti, esittämään vuorokautinen tilanne tikun ja varjon avulla tai sijoittamaan tikku tietyn havainnon mukaisesti. Myös oppilaat voivat testata toisiaan antamalla ennakkoon tietyt ehdot toisten etsiessä ehdot täyttävän tilanteen.

---

Asiasanoja: Vuodenajat, Maan rata, seisauspisteet, tasauspisteet, kaamosaika, keskiyön Aurinko, napapiiri, kääntöpiiri, zeniitti.

 

---