Jordaxelns lutning

Årskurs: 4-6
Ämnesområde: Astronomi

Jordaxelns lutning skapar som bekant årstiderna som är så viktiga för i stort sett alla människor, djur och växter på vår planet. Att jordens axel lutar vet nog de flesta men inte hur mycket och hur mäter man den?

Alla kan uppleva hur olika högt solen står under året och det är detta som ligger till grund för en faktisk bestämning av jordaxelns lutning.

Genom ett enkelt experiment med en pinne som skapar en skugga ska vi nu bestämma jordaxelns lutning. Detta experiment tar ett helt år att utföra och därför får man se till så att man inte missar något av observationstillfällena.

Bakgrund

Solhöjden varierar under årets lopp, olika mycket beroende på var på jorden du bor. Genom att studera solens läge vid middagstid under året finner man att den står lågt under vintern och högt under sommaren. 

Det säger i sig inget om jordaxelns lutning förutom att den just lutar. Genom att resonera kring detta med eleverna kan man i bästa fall komma till slutsatsen att det bör se olika ut beroende på var på jorden du befinner dig. Exempelvis i Sverige, vid ekvatorn eller nordpolen. 

Det är dock svårt att uppskatta hur mycket lutning kan vara utan att antingen läsa om det i litteraturen eller göra mätningar. Vi ska göra mätningar!

Mätningarna tar sin utgångspunkt i fyra viktiga händelser under jordens bana kring solen: Midsommarsolståndet, höstdagjämningen, vintersolståndet samt vårdagjämningen.

Material

• Lång pinne eller linjal.
• Måttband/linjal.
• Ett stort papper, till exempel A3.
• Färgade pennor.
• En stor gradskiva.

Experimentet

Vi börjar med att ta reda på när de fyra tillfällen inträffar under året med hjälp av en almanacka (cirka 21 juni, 21 september, 21 december samt 21 mars). Låt barnen göra detta!

Sedan gäller det att vid dessa datum invänta rätt tillfälle vid middagstid. Tänk på att vintertid är detta cirka klockan 13.00.

Genom att använda en lång pinne eller linjal kan man enkelt skapa en skugga när solen skiner.

Lägg pappret på marken eller golvet och ställ pinnen på en markerad punkt (A) på kanten av pappret så att den står rakt upp. (Se figur 1 ovan.) Markera skuggans längd med en färgad penna (B).

Genom att nu lägga pinnen ner, med fotändan fortfarande på den markerade punkten, parallellt med papprets kant, kan man skapa en rätvinklig triangel mellan punkterna (A), pinnens topp samt där skuggan tog slut (B).  Bilden skall nu likna figur 1.

Upprepa sedan detta med klassen vid de givna tillfällena. Det finns naturligtvis ett problem med sommarsolståndet då eleverna inte går i skolan men den mätningen kan utelämnas. Alternativt kan man göra övningen innan skolan slutar eftersom skillnaden i solens höjd inte är så stor. Mät nu vinklarna markerade i figuren och jämföra dem!

Vad finner vi?

Jämförelsen bör visa att det skiljer 23.5 grader mellan exempelvis höstdagjämningen och vintersolståndet eller vilka två på varandra följande händelser som helst. Om man gör övningen för lite äldre barn, som kan beräkna vinklar med trigonometriska funktioner, så är det lätt att beräkna vinklarna som vi får genom att ta arctangens för kvoten mellan pinnens längd och skuggans längd.

Diskussion

Man bör ta en diskussion med eleverna om när solens skugga är som längst eller kortast och varför det är på detta vis? Vad är det som är speciellt med vår- och höstdagjämningen?
Vilken är kopplingen till årstiderna? 

Ytterligare frågeställningar att bygga vidare på:

• Hur kan man göra en modell som beskriver årstidernas växling?
• Solens årliga rörelse på himlen utanför klassrummet.

Tips

Stellarium är ett utmärkt och gratis planetarieprogram som dessutom finns svenska. 

Besök Stellariums hemsida (ny flik)

Där kan man leka och testa hur mycket som helst. Kolla era resultat här!

(Skapat av Urban Eriksson.)