Ziemia, słowo tak oczywiste i znane. Jednak ile znaczeń kryje w sobie rzeczywiście? Zwłaszcza w języku polskim. To nazwa naszej planety, którą piszemy wielką literą - trzeciej planety Układu Słonecznego, zwana również kulą ziemska. Ziemia to także wierzchnia warstwa skorupy ziemskiej, a także inne określenie na ląd jako przeciwieństwo do wód. Ziemia to również gleba albo gospodarstwo rolne, czyli pole uprawne.

Ziemia, słowo tak oczywiste i znane. Jednak ile znaczeń kryje w sobie rzeczywiście? Zwłaszcza w języku polskim. To nazwa naszej planety, którą piszemy wielką literą - trzeciej planety Układu Słonecznego, zwana również kulą ziemska. Ziemia to także wierzchnia warstwa skorupy ziemskiej, a także inne określenie na ląd jako przeciwieństwo do wód. Ziemia to również gleba albo gospodarstwo rolne, czyli pole uprawne. Zwyczajowo mówimy ziemia także o najniższym poziomie, o tym, po czym się poruszamy czyli np. o podłodze, gruncie, a dokładniej ich powierzchni np. „Spadło na ziemię”. Historycy powiedzą, że ziemia to inaczej kraj lub kraina, a w dawnej Polsce także jednostka administracyjna. Dokopmy się więc dziś do sedna tego tematu w aspekcie kosmicznym.

 

Zaczynamy od ogółu. Dawno, dawno temu powstała galaktyka, którą dziś nazywamy, dość poetycko i kulinarnie, Drogą Mleczną. Tak, tak, to właśnie od niej wziął nazwę pewien batonik z mlecznym nadzieniem. Ta jedna z wielu galaktyk w kosmosie, który nazwać można także wszechświatem, ma spiralne ramiona. Obraca się dookoła Centrum Galaktyki z jego "poprzeczką" w samym jego centrum. Razem z nią obraca się Ramię Oriona, w którym znajduje się nasz Układ Słoneczny.Tu zaczyna się historia, którą możemy opowiedzieć z naocznych obserwacji. Oczywiście naocznych, lecz z pomocą ogromnych teleskopów i najnowszych technologii.

508-5101 Tellurium - model na drewnianej podstawie

Tellurium jest modelem, który może służyć do demonstracji ruchu obiegowego Ziemi, wraz z Księżycem, dookoła Słońca, czyli w naszym Układzie Słonecznym i na Drodze Mlecznej. Nazwa pochodzi od łacińskiego słowa tellus, które oznacza ziemię.

Tellurium zazwyczaj nie jest dokładną miniaturą rzeczywistego układu Słońca wobec Ziemi i Księżyca lecz modelem pozwalającym na wytłumaczenie różnych zasad istnienia dnia i nocy, pór roku oraz faz i obiegu Księżyca wokół Ziemi. Proporcje elementów względem siebie odbiegają znacznie od prawdziwych rozmiarów Układu Słonecznego. Z tą średnicą globu ziemskiego 10 cm Słońce powinno mieć ok 11 m średnicy; odległość pomiędzy Ziemią a Słońcem 1 175 m; Księżyc byłby w odległości 3 metrów od Ziemi. Jako że jest prawie niemożliwe utrzymać te proporcje w modelu, zostały one odpowiednio zmienione. Z powodu różnych rozmiarów, także niektóre zjawiska obrazowane są nieco inaczej. Z powodu, iż Ziemia jest znacznie bliżej Księżyca, efekty takie jak zaćmienie Słońca, normalnie bardzo rzadkie, pojawią się w modelu często. To samo dotyczy zaćmień Księżyca. Także światło słoneczne może być imitowane za pomocą latarki, co może powodować, że granice Koła Polarnego nie odpowiadają dokładnie rzeczywistości. Jednak to nie odciąga od najważniejszych zasad, według których funkcjonuje nasz Układ Słoneczny. W naszej ofercie znajdą Państwo Tellurium, w którego Słońce można włożyć latarkę, co bardzo ułatwia demonstrację.

Ziemia

Ziemia obraca się wokół swej osi pod kątem 23° w stosunku do płaszczyzny prostopadłej do płaszczyzny ekliptyki (orbity ziemskiej wokół Słońca). W modelu oglądanym z góry Ziemia obraca się wokół swojej osi w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.

Księżyc

Gdy patrzymy z góry, on także obraca się wokół Ziemi w kierunku przeciwnym do wskazówek zegara. W modelu Księżyc nie może się obracać wokół własnej osi. Z tego powodu zawsze jest zwrócony do Ziemi tą sama stroną (jak to jest w rzeczywistości). Dawniej mawiano o nim Miesiąc, Miesiączek, gdyż jeden obieg Księżyca wokół Ziemi trwa, jak teraz wiemy dokładnie 29 dni 12 godzin 44 minuty i 3 sekundy. Jest to odpowiednik średniego trwania miesiąca kalendarzowego.

Słońce

Słońce jest źródłem światła i ciepła w Układzie Słonecznym. Planety i księżyce odbijają jego światło. Słońce także obraca się wokół swojej osi. Oś jego obrotu jest prostopadła względem ekliptyki (płaszczyzny obiegu Ziemi wokół Słońca).

Wymiary i odległości elementów modelu
Jeżeli w modelu średnica Ziemi to 10 cm, a Księżyca to 2,5 cm to Księżyc powinien być w odległości 3 m od Ziemi, a Słońce oddalone aż 1 175 m od Ziemi. Średnica Słońca miałaby 11 m  i można ją np. narysować kredą na szkolnym boisku.

Ruchy obiegowy i obrotowy w Układzie Słonecznym
Na modelu tellurium można pokazać trzy główne ruchy obrotowe w układzie Słońce-Ziemia-Księżyc:

1. Ziemia obraca się dookoła swojej osi w ciągu jednej doby. To powoduje występowanie dnia i nocy oraz pozwala nam widzieć Słońce, Księżyc i gwiazdy "poruszające się" na niebie.
2. Księżyc obiega Ziemię w około 4 tygodnie. Powoduje to występowanie jego różnych faz. Nie można natomiast pokazać ważnego zjawiska jakim są pływy (przypływy i odpływy) także powodowane ruchem obiegowym Księżyca wokół Ziemi.
3. Ziemia (i Księżyc) obiegają Słońce w jeden rok. To powoduje występowanie pór roku i fakt, że możemy oglądać także inne konstelacje.

Układ Słoneczny, widziany od strony naszego (ziemskiego) Bieguna Północnego, obraca się także w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, ruchem mniej lub bardziej okrężnym.

Dzień i noc
Dzięki obracaniu Ziemi i oświetlaniu jej latarką, rytm dnia i nocy staje się bardzo jasny. Jeśli przykleimy małą figurkę za pomocą taśmy klejącej na równiku, można pokazać, że jej cień jest krótszy w południe, kiedy Słońce świeci dokładnie nad nim, a dłuższy na początku i końcu dnia kiedy Słońce jest nisko na niebie (z perspektywy figurki). Mogą Państwo także pokazać, że Słońce wschodzi na wschodzie (od Azji) zachodzi na zachodzie (w kierunku Ameryk).

Na równiku dzień i noc trwają prawie tak samo długo. Na kołach podbiegunowych (nie zaznaczone) Słońce nie wstaje i nie zachodzi jeden dzień w roku. Ilość dni, w których Słońce nie wschodzi i nie zachodzi, zwiększa się od kół podbiegunowych w kierunku biegunów. Na biegunach Słońce nie zachodzi przez 6 miesięcy (dzień polarny) i nie wschodzi także przez 6 miesięcy (noc polarna).

Fazy Księżyca

Patrząc z naszej perspektywy, podczas obiegu Księżyca dookoła Ziemi, widzimy powtarzające się coraz to inne części Księżyca odbijające światło słoneczne. By zademonstrować fazy Księżyca latarka (w Słońcu lub je imitująca) powinna być skierowana na Księżyc.

By obserwować fazy Księżyca w sposób bardzo jasny, powinno się patrzeć na niego od strony Ziemi. Fazy mogą być obserwowane tylko z Ziemi. Nie widać ich od strony Słońca. Oznacza to, że należy patrzeć na daną fazę stojąc za kulą Ziemi tak, żeby Księżyc był po drugiej jej stronie (względem nas).

Pierwsza kwadra
Jest to nazwa nadana fazie, kiedy widzimy tylko prawą stronę Księżyca (przyp. tł. Widzimy z Ziemi zawsze tą samą stronę Księżyca, więc można wskazać jej prawą i lewą część). Kiedy Księżyc jest w najwyższej pozycji, Słońce świeci na prawo od Ziemi. Oświetla wtedy prawą stronę Księżyca. Widzimy wtedy tylko prawą stronę Księżyca, ponieważ tylko ona odbija światło słoneczne w kierunku Ziemi. Granica pomiędzy dniem i nocą jest dokładnie widoczna. Jest wtedy także oczywiste, że światło świeci ze wschodu.

Pełnia
Słońce świeci po tej samej stronie Księżyca, co Ziemi i oświetla jego całą widoczną z naszej strony powierzchnię.

Trzecia kwadra
Widzimy tylko lewą część widocznej strony Księżyca. Słońce świeci teraz na lewo od Ziemi., więc jego światło pada tylko na lewą stronę Księżyca.

Nów
Księżyc nie jest widoczny. Słońce oświetla jego niewidoczną (dla nas) stronę, więc nie możemy go widzieć.

Obieg dookoła Ziemi zajmuje Księżycowi około 4 tygodnie. Jeśli zaczniemy od nowiu, pierwsza kwadra jest widoczna tydzień później, następnie pełnia tydzień później i kolejny tydzień później trzecia kwadra. Czas upływający pomiędzy trzema fazami to około 4 tygodnie.

W momencie, gdy Księżyc znajdzie się w cieniu Ziemi, następuje zaćmienie Księżyca. Gdy natomiast Księżyc tworzy cień na powierzchni Ziemi, nazywamy to zaćmieniem Słońca. Dlatego, że Księżyc nie obiega Ziemi dokładnie po tej samej płaszczyźnie, co Ziemia obiega Słońce, często porusza się ponad lub poniżej cienia Ziemi. Dlatego też nie z każdym obiegiem zachodzi zaćmienie Księżyca. To samo tyczy się zaćmienia Słońca.

Ponadto dokładnie tyle samo czasu księżyc obiega Ziemię, ile trwa jego obrót wokół własnej osi. Dlatego zawsze widzimy tą samą stronę Księżyca.

Pory roku
W kosmosie oś Ziemi jest zawsze w tej samej pozycji względem Słońca (jak kręcący się baczek). Dlatego podczas obiegu dookoła Słońca, Ziemia odwraca się do niego nieustannie inną stroną. Można to zademonstrować obracając Ziemią dookoła Słońca oraz wskazując czarną strzałką na odpowiadające tym pozycjom miesiące.

Wykorzystywanie figurek
Dla młodszych dzieci można przymocować do równika ludzika Lego lub pionek do gry za pomocą taśmy klejącej. To ułatwi dzieciom postawienie się w miejscu takiego ludzika. Można np. umieścić jednego ludzika w Europie i drugiego w Australii by zademonstrować, że gdy jedno dziecko śpi, drugie się bawi, a także są w stosunku do siebie do góry nogami, gdy stoją na ziemi. Ponadto mogą Państwo pokazać, że obydwoje dzieci widzi fazy Księżyca w różnym czasie, mimo tego, że widzą tą samą fazę Księżyca.

Mogą Państwo także umieścić figurkę na równiku, by pokazać, że cień tam zmienia długość o wiele mniej niż cienie występujące na szerokościach coraz bliżej w stronę biegunów.

Przedszkolaki
Pracując z dziećmi przedszkolnymi ważne jest, by pokazać na początku same kule i połączyć je na Tellurium dopiero na samym końcu, by pokazać ruch Układu Słonecznego. Inaczej dzieci mogą zatrzymać się na wyobrażeniu, że wszystkie uchwyty i ramiona rzeczywiście istnieją w kosmosie.

Rzeczywiste odległości
Pokaż dzieciom także rzeczywiste odległości w tym modelu, by nie utrwaliły błędnego wrażenia, iż Księżyc  jest tak blisko Ziemi, a Ziemia tak blisko Słońca. Wiele dzieci sądzi, że Słońce to zaledwie kulka ognia o średnicy około 1 m, bo tak ono się nam ukazuje na niebie (domniemane założenie: jest blisko).

Życzymy wielu godzin wspaniałych eksperymentów z Układem Słonecznym na tellurium!