Szczęśliwej równonocy wiosennej!
Wiosna jest tuż za rogiem dla większości półkuli północnej, a wraz z nią nadchodzi obietnica długich i chwalebnie ciepłych letnich dni. Jeśli chłód zimy nadal unosi się w powietrzu w Twoim miejscu zamieszkania, możesz się zastanawiać, jak długo jeszcze potrwa, zanim nadejdą te dłuższe dni.
Więc, ile dodatkowych minut słońca zyskujemy każdego dnia? A teraz, skoro już o tym wspomniałem, dlaczego liczba godzin światła dziennego zmienia się w ciągu roku? Jak dokładnie wygląda ta zmiana? I co to wszystko ma wspólnego z funkcjami trygonometrycznymi sinus i cosinus, o których się uczyliśmy?
Zostańcie z nami, ponieważ właśnie o tych pytaniach będziemy dzisiaj rozmawiać!
Ile jeszcze minut światła dziennego jutro?
Słońce było w górze i świeciło przez 12 godzin 10 minut i 11 sekund dzisiaj, gdzie mieszkam w Los Angeles. Wczoraj, the słońce wziąć 12 godzina 8 minuta i 3 sekunda the niebo. Co, jeśli dobrze policzyć, oznacza, że dziś dostaliśmy 2 minuty i 8 sekund dodatkowego słońca. I, nie licząc astronomicznie mało prawdopodobnej katastrofy słonecznej, jutro będzie nam dane 12 godzin 12 minut i 19 sekund słońca – 2 minuty i 8 sekund więcej niż dzisiaj.
Hoooday!
Dzisiaj dało nam 2 minuty i 8 sekund dodatkowego słońca.
Jeszcze lepszą wiadomością jest to, że przez następny tydzień lub tak, minuty słońca będą nadal rosły o 2 minuty i 8 sekund dziennie. I przez tydzień lub tak po tym, to będzie nadal wzrastać w nieco wolniejszym tempie około 2 minut i 7 sekund dziennie. W rzeczywistości, ten okres czasu wokół równonocy wiosennej – a właściwie szczytowy moment równonocy – to czas w roku, kiedy liczba godzin światła dziennego rośnie najszybciej.
Ale, możesz się zastanawiać, dlaczego tak jest? A jeśli o to chodzi, dlaczego liczba godzin światła dziennego zmienia się w ogóle w ciągu roku? Aby odpowiedzieć na to pytanie, musimy porozmawiać o odrobinie podstawowej astronomii Układu Słonecznego.
Jak 23,5 stopnia zmienia wszystko?
Wyobraź sobie Ziemię i wszystkich jej mieszkańców szczęśliwie obracających się jak szczyt wokół własnej osi raz dziennie. Teraz wyobraź sobie ten szczęśliwie obracający się wierzchołek powoli podróżujący wokół Słońca raz na rok. Przy odrobinie pomyślunku (i być może modelu wykonanym przy użyciu latarki i piłki), powinieneś być w stanie przekonać siebie, że jeśli oś, wokół której obraca się Ziemia jest idealnie dopasowana do osi, wokół której obraca się Słońce, wtedy każde miejsce na planecie będzie zawsze doświadczać 12 godzin dnia i 12 godzin nocy – każdego dnia, przez cały rok.
Bez względu na to, że żyjesz w jaskini (a więc nie jesteś w stanie zobaczyć, jak wygląda dzień i noc), zauważysz, że to nie brzmi jak Układ Słoneczny, w którym żyjemy, z czego możemy wyciągnąć wniosek, że te dwie osie nie mogą być w rzeczywistości wyrównane. Co w rzeczywistości jest prawdą – wiemy, że oś, wokół której obraca się Ziemia, jest nachylona o 23,5 stopnia w stosunku do osi, wokół której obraca się ona wokół Słońca.
Co to daje? W skrócie, bardzo wiele.
Dlaczego zmieniają się godziny światła dziennego?
A dokładniej, dla naszych celów najważniejszym produktem ubocznym nachylenia osi Ziemi jest fakt, że liczba godzin światła dziennego zmienia się w ciągu roku – a dokładnie jak się zmienia zależy od szerokości geograficznej, na której mieszkasz. Jeśli się nad tym zastanowisz (lub spojrzysz na model latarki i kuli, którym bawiłeś się wcześniej), zobaczysz, że górna połowa Ziemi jest nachylona w kierunku Słońca przez połowę roku, a przez drugą połowę jest od niego oddalona.
Części planety nachylone w kierunku Słońca otrzymują ponad 12 godzin światła słonecznego dziennie, części oddalone od niego otrzymują mniej. W ciągu roku, kiedy Ziemia porusza się wokół Słońca, zmienia się stopień, w jakim część planety jest nachylona w kierunku Słońca lub od niego oddalona. A z tą zmianą przychodzi zmiana w liczbie godzin światła dziennego, które ta część Ziemi otrzymuje.
Części planety nachylone w kierunku Słońca otrzymują więcej niż 12 godzin światła słonecznego dziennie.
Jak miejsce przechodzi z zimy w lato, tempo zmian w liczbie godzin światła dziennego osiąga szczyt w równonocy wiosennej – dlatego liczba godzin światła dziennego wzrasta w maksymalnym tempie właśnie teraz na półkuli północnej. Po równonocy wiosennej, tempo zwiększania się ilości światła dziennego zmniejsza się, aż do zatrzymania się w momencie przesilenia letniego. W tym momencie liczba godzin światła dziennego stopniowo zaczyna maleć, nabierając tempa aż do osiągnięcia szczytu w momencie równonocy jesiennej, a następnie stopniowo maleje aż do ponownego zatrzymania w momencie przesilenia zimowego.
W tym momencie cykl zaczyna się od nowa.
Godziny światła dziennego, sinus i cosinus: What’s the connection?
As this periodic nature might lead you to guess, the number of daylight hours and the rate at which that number of hours changes turns turns turns out to be closely related to the sine and cosine trigonometric functions we’ve been talking about recently. W rzeczywistości, jeśli zrobisz wykres liczby godzin światła dziennego w ciągu roku, zobaczysz, że wygląda on prawie dokładnie jak funkcja sinusoidalna.
Dlaczego tak jest? I jak w ogóle wygląda wykres funkcji sinusoidalnej? Niestety, na dzisiaj nie mamy już czasu. Tak więc odpowiedź na te pytania będzie musiała poczekać do następnego razu.