Maapallon liikkeet avaruudessa

MAAPALLON   LIIKKEET AVARUUDESSA

Maapallo pyörii  akselinsa ympäri. Yhteen pyörähdykseen kuluu 24 tuntia eli yksi vuorokausi. Aurinkoon päin olevalla  puolella on päivä, toisella puolen yö.

Auringon  kulku taivaalla oli entisajan asukkaille luonnollinen keino mitata  vuorokauden aikoja. Päivä alkoi auringonnoususta. Kun Aurinko oli korkeimmillaan taivaanpallolla, oli kuudes hetki, Auringon laskiessa kahdestoista hetki.

Vanhin kello on aurinkokello. Yksinkertaisimmillaan aurinkokello on maahan pystyyn asetettu keppi. Aurinkokelloa luettaessa seurataan kepin aiheuttamaa varjoa. Kun kepin ympärille piirretään ympyrä, joka jaetaan  24 osaan, saadaan tuntiasteikko.

Lintumetsän koulupihan aurinkokello. Kello on noin 11.15. Kuvassa yksinkertainen aurinkokello, gnomon. Maahan on  asetettu pystyyn keppi. Auringon kulkee päivän aikana taivaanpallolla vasemmalta    (  idästä )   oikealle  ( länteen ).

 

Kello on 12.00   Auringon ollessa korkeimmillaan taivaalla. Kepin piirtämä varjo on tuolloin myös lyhin.

Välimeren ympäristössä aurinkokelloja tiedetään käytetyn jo ainakin 1500 eKr.

Aurinkokellolla ei voi mitata aikaa yöllä. voi mitata aikaa yöllä.  Muinaisessa Egyptissä yötä pidettiinkin  ajattomana aikana. Nopeaan  huomattiin, että yöaikaan tähdet liikkuivat, jolloin niiden liikkeestä yön  tunnitkin voitiin määrittää.

Toinen hankaluus aurinkokellossa liittyy tuntien pituuteen. Talvella päivät ovat  lyhemmät kuin kesällä. Tunnit jäävät talvella  kesätunteja lyhyemmiksi. Tasapituisiin tunteihin siirryttiin ajanlaskussa vasta  1300 - 1400 luvulla.

Paikallisaika ja yleisaika

Aurinkokello mittaa  jonkin paikan ( pituuspiirin ) paikallista aikaa. Keskipäivän hetki on Auringon ollessa korkeimmillaan taivaalla.  Aurinko näyttää nousevan idästä ( tosiasiassa maapallo pyörii  lännestä itään ja Aurinko on paikallaan ).  Aurinko on korkeimmillaan aikaisemmin  idempänä sijaitsevalla paikkakunnalla  kuin  lännessä. Siispä idässä keskipäivän hetki on aikaisemmin kuin lännessä. Aurinkokello määrää  kunkin paikan paikallisen ajan.

Paikallinen aika on sama vain hyvin kapealla alueella, samalla leveyspiirillä. Länteen tai itään siirryttäessä on tästä poikkeava paikallisaikansa. Kullakin maapallon pituuspiirillä ( pituuspiiri ovat  " viivoja", jotka kulkevat maapallon  navoilta navoille ) on siis oma paikallinen aikansa.

Paikallisen ajan noudattaminen oli liikenteen kehittyessä vaikeaa.  Yhdysvalloissa oli 1883 rautateillä käytössään 53 erilaista aikataulujärjestelmää.

Aikavyöhykkeet

Nykyisin  paikallisista ajoista on luovuttu. Maapallolle on laadittu aikavyöhykkeet. Aurinko näyttää kiertävän täyden  ympyrän , 360 ^o yhden vuorokauden aikana. Tällöin aurinko siirtyy maan pintaa  15⁰  verran tunnissa. ( yhtä tuntia kohden 360 / 24 = 15 ⁰   maapallon pintaa ) . Maapallon pinta  on siten jaettu  15 astetta leveisiin aikavyöhykkeisiin, kukin  vyöhyke vastaa yhtä tuntia.

Puolenpäivän hetki määrätään  Lontoon Greenwichin kautta kulkevan 0-pituuspiirin mukaan. Länteen Greenwichistä kello on jäljessä, itään päin edellä Greenwichin aikaan verrattuna. 

Suomen  läntisin piste Ahvenanmaalla,  Eckerössä ( 19 ^o 7 ' 3 " E  ) ja itäisin Ilomantsissa  ( 31^o35 ' 20 " E ).  Suomi sijoittuu siis melko hyvin  välille 15- 30 ^o E. 

Suomessa on järkevää noudattaa toista aikavyöhykettä Greenwichistä itään. Suomessa noudatetaan  sen aikavyöhykkeen aikaa, joka on kaksi tuntia Greenwichin aikaa edellä. ( Merkitään usein GMT + 2 ) Kun kello on Greenwichissä 12, meillä se on jo kaksi tuntia enemmän, eli 14.00.

2 ) Paitsi akselinsa ympäri, maa kiertää Aurinkoa. Sanotaan maan kiertävän Auringon ympäri elliptistä rataa. Maan rataa voidaan kuvata hyvin vähän litistyneellä ympyrällä.

Maapallon  akseli  on kallellaan  maan kiertoradan tasoon nähden.

Maapallon akselikaltevuus pysyy  melkein samana vuodesta toiseen, pidemmillä aikaväleillä siinä on hienoista vaihtelua. Maapallon akselin kaltevuudesta seuraa, että maapallo kääntää vuoroin pohjoisen vuoroin eteläisen pallonpuoliskon Aurinkoon päin. Kun pohjoinen pallonpuolisko on kääntynyt Aurinkoon päin, se saa enemmän Auringon valoa ja lämpöä. Silloin pohjoisella pallonpuoliskolla on kesä. Eteläisellä pallonpuoliskolla on talvi. Maapallon akselin kaltevuudesta ja siitä, että maapallo kiertää Auringon ympäri  johtuvat vuodenajat. Vaikka maapallon etäisyys Auringosta vaihtelee kierroksen eri vaiheissa, ei sillä ole juuri vaikutusta vuodenaikoihin. Maapallon akseli on  23,5 ovinossa kiertoradan tasoon  nähden avaruudessa.  ( = siihen  "näkymättömään pöytälevyyn" nähden , jolla maaplaneetta kulkee eteenpäin  auringon ympäri avaruudessa )                            Akselikaltevuudesta seuraa myös, että Aurinko paistaa kohtisuoraan  maapallon pintaa vastaan eri kohdissa ( eri leveyspiireillä )  maapalloa eri vuodenaikoina. Kun meillä on juhannus, Aurinko paistaa kohtisuoraan kohti maapallon pintaa niin pohjoisessa kuin mahdollista. Juhannusaattona Aurinko on Kravun kääntöpiirillä, niin pohjoisessa kuin mahdollista. Juhannuksen jälkeen Aurinko paistaa kohtisuoraan maapallon pintaan  päivä päivältä etelämpänä. Meille Pohjolaan Auringon säteet tulevat yhä vinommin ja  pohjoinen pallonpuolisko saa vähemmän Auringon lämpöä. Myös päivät lyhenevät.Syyskuussa, syyspäivän tasauksen jälkeen  ( tutki allakasta ajankohta ) Aurinko paistaa kohtisuoraan päiväntasaajalla. Tämän jälkeen Aurinko paistaa kohtisuoraan eteläisellä pallonpuoliskolla. Meillä  on talvi. Joulun tienoilla Aurinko on niin etelässä kuin mahdollista. Kun Aurinko on eniten etelässä, sen säteet paistavat kohtisuoraan maan pintaa vastaan Kravun kääntöpiirillä. meillä on tuolloin keskitalvi.

Joulun jälkeen päivät alkavat pidetä. Aurinko näyttää liikkuvan kohti pohjoista. Maaliskuussa, noin 21.3. Aurinko paistaa kohtisuoraan jo päiväntasaajalla. On kevätpäiväntasaus.

Se asema, mistä Aurinko paistaa kohtisuoraan kohti maapallon pintaa liikkuu siis Kravun ja Kauriin kääntöpiirien välillä. Tästä seuraa, että maapallolla on lämpimämpää vuoroin pohjoisella vuoroin eteläisellä pallonpuoliskolla Tätä sanotaan vuodenaikojen vaihteluksi. Vuodenaikojen vaihtelu johtuu maapallon akselin kaltevuudesta ja maapallon liikkeestä Auringon ympäri.

TEHTÄVIÄ

1 ) Mistä johtuu yön ja päivän vaihtelu ?

2 ) Piirrä  vihkoosi maapallo ja merkitse piirrokseen seuraavat tiedot

maapallon  "kuviteltu akseli" ( joka on vinossa 23,5 ^o)

päiväntasaaja 

maapallon säde kilometreinä

maapallon ympärysmitta

3 ) Leikkaa kuva maapallon liikkeestä auringon ympäri ja liimaa se vihkoosi. 

Tarkastele piirroskuvaa: A-kohta ) Mikä pallonpuolisko on kääntynyt aurinkoon päin?  Mikä vuodenaika on tuolloin Suomessa? Kirjoita kuvaan  vuodenaika.    Missä päin on talvi? Mitä  havaitset  maan ja auringon välisestä etäisyydestä? C-kohta ) Miten auringonsäteilyn määrä näyttää muuttuneen pohjoisella pallonpuoliskolla a-kohdan tilanteeseen verrattuna? Mikä pallonpuolisko on kääntyneenä aurinkoon päin?  Mikä vuodenaika on Suomessa? B- ja D-kohta ) Nimeä kuvaan vuodenajat. Miksi maan akselin vinous on merkityksellistä?

Päivitetty 29.7.2004