Maa pyörii akselinsa ympäri koko ajan kiertäessään Aurinkoa. Auringonvalo osuu vuorotellen eri kohtiin maan pinnalla aiheuttaen päivän ja yön vaihtelun. Maan pyöriminen ei todellisuudessa ole aivan tasaista, vaan hidastuu koko ajan. Siitä seuraa, että vuorokauden pituus kasvaa - tosin erittäin hitaasti. Ajan perusyksikkö, sekunti, määritellään nykyisin atomikellojen avulla. Maan pyörimiseen ja kiertoon liittyvä aika poikkeaa pitkän aikavälin kuluessa hieman atomikellojen antamasta ajasta. Tämän vuoksi joudutaan virallista yleisaikaa silloin tällöin hieman korjaamaan, jotta nämä ajat pysyisivät suunnilleen samassa tahdissa. Ihmisten arkielämä on niin vahvasti sidottu Maan pyörimisen ja kierron määrittämään aikaan, että salaperäisten atomikellojen ajan mukaan eläminen tuntuisi mahdottomalta. Saman tahdin varmistamiseksi yleisaikaa korjataan karkaussekuntien avulla.  Seuraavassa kuvassa näkyy pimeän ja valoisan vyöhykkeen raja, joka etenee vasemmalle Maan pyöriessä oikealle itään päin (kuva Lapin Luontokeskus, Enontekiö, Finland, IH)



 


Tavoite: Havainnollistaa auringonvalon osumista maan pinnalle eri puolilla maapalloa ja eri ajankohtina.


Tutkimuksia: Tutkitaan maapallon pyörimistä ja siitä aiheutuvia vuorokautisia ilmiöitä maanpinnalla. Maapallon pyörimisen hidastuminen aiheuttaa vuorokauden pitenemisen - tosin hyvin hitaasti. Koska sekunti määritellään nykyisin atomikellojen avulla, ei vuorokauden piteneminen vaikuta ajan yksikön suuruuteen. Maan pyörimiseen ja kiertoon liittyvä aika on ihmisille tuttu ja käytännöllinen, joten pysyäkseen samassa tahdissa atomikellojen virallisen ajan kanssa on yleistä aikaa silloin tällöin korjattava lisäämällä aikaan karkaussekunteja.

 

Tutkimuksissa maapalloa esittää halkaisijaltaan noin 10 cm:n styrox-pallo. Sen läpi pistetään grillitikku maan akseliksi. Haluttaessa voidaan pallolle värittää meret ja mantereet. Kuvassa on valmistettu tällainen maapallon malli tutkimuksia varten (VH, Finland).

 

 

1)  Valmistellaan tutkimustilannetta varten maapallo akseleineen sekä pimennetty luokka lamppuaurinkoineen. Paras auringonvaloa havainnollistava tilanne saadaan, jos käytetään kaikkiin suuntiin samanaikaisesti valaisevaa hehkulamppua. Tällöin voidaan etsiä vaivatta hetkessä kaikki vuoden aikana esiintyvät tilanteet.

2)  Pyöritetään maapalloa auringonvalossa hitaasti ja keskustellaan samalla oppilaiden kanssa heidän havainnoistaan. Maan akseli on muistettava pitää koko ajan oikeassa 23 asteen kaltevuudessa joka puolella Aurinkoa. Kierrätetään Maata Auringon ympäri samalla pyörittäen sitä koko ajan. Aluksi on vaikeaa tehdä kahta liikettä yhtä aikaa, mutta pienen harjoittelun jälkeen se onnistuu. Annetaan oppilaiden tehdä sama liikesarja omaan tahtiinsa. Opettaja seuraa akselin asentoa ja korjaa sitä tarvittaessa.

3)  Tutkitaan yhden vuorokauden aikajaksoa Maan ollessa paikallaan kiertoradalla. Pyydetään oppilaita kertomaan auringonvalon jakautumisesta maapallolle. Keskustellaan olosuhteista kummallakin pallonpuoliskolla. Yritetään löytää yhteisiä ja eroavia tekijöitä.

4) * Etsitään valoisan puolen erikoistilanteita, joiden synty riippuu siitä, mistä suunnasta auringonsäteet tulevat. Kerrataan erikoispisteiden nimet. Auringonvalon suunta vaihtelee sen mukaan, missä päin maapalloa havainnoitsija on. Valo voi esimerkiksi keskipäivällä tulla kohtisuoraan ylhäältä, etelästä, pohjoisesta, matalalta horisontista tai vain ilmakehän hiukkasista heijastumalla.

5) * Tutkitaan valoisan ja pimeän rajaviivaa eri aikoina. Verrataan keskenään valoisan ja pimeän alueen kokoa. Yritetään havainnollistaa hämärän esiintymistä eri leveysasteilla.

6) * Tutkitaan mallin avulla auringonnousuja ja -laskuja kesällä ja talvella sekä tasauspisteissä. Vertaillaan päivien pituuksia keskenään näissä  tapauksissa.


Menetelmät: Tutkitaan maapallon pyörimistä pienoismallin avulla. Havainnollistetaan päivän ja yön vaihteluja lamppuauringon valossa eri vuodenaikoina. Keskustellaan erilaisista havainnoista.


Materiaalit: Styrox-pallo, grillitikkuja, hehkulamppu, tusseja, värejä, kirjallisuutta.


Pohdittavaa: Onko maapallon akselin asento merkittävä näissä tutkimustilanteissa? Missä tapauksissa saataisiin väärä tulos? Millaisissa olosuhteissa elämä maapallolla olisi mahdotonta?


Tulosten tarkastelua: Oppilaiden käsityksiä on tärkeä testata väärinymmärryksen selvittämiseksi. Yhteinen keskustelu tutkimusten aikana sekä yksilölliset testit ovat helppo tapa varmistaa käsitteiden ja tilanteiden oikea ymmärtäminen. Oppilaita voi pyytää piirtämään kuva tietystä tilanteesta ja korjata siinä olevat virheelliset tiedot.


Vinkkejä: Pimeässä luokassa pienoismallin äärellä tehtävät tutkimukset ovat ilmiön ymmärtämisen kannalta parhaita. Mallin äärellä tehtävät tilanteiden vaihtelut ja toistot toimivat samalla kertaavana osiona ja testaamispaikkoina.


Asiasanoja: Vuorokausi, päivä, yö, hämärä, kaamos, yötön yö, zeniitti.