Webbläsaren som du använder stöds inte av denna webbplats. Alla versioner av Internet Explorer stöds inte längre, av oss eller Microsoft (läs mer här: * https://www.microsoft.com/en-us/microsoft-365/windows/end-of-ie-support).

Var god och använd en modern webbläsare för att ta del av denna webbplats, som t.ex. nyaste versioner av Edge, Chrome, Firefox eller Safari osv.

Se solens storlek

Kvinna håller en vit skiva där en solkatt syns reflekterade från en spegelbit fastklistrad på en petflaska cirka två meter bort. Foto.

Årskurs: 7-9, Gymnasiet
Ämnesområde: Ljus och ljud, Våglära och optik

Genom att titta och mäta på hur en bild av solen rör sig, kan man bestämma solens storlek.

Material

  • En stor petflaska.
  • En vagga som håller flaskan på plats. Tillverkad av till exempel en äggkartong eller två stora böcker mellan vilka flaskan kan vila stabilt.
  • Vatten.
  • Epoxylim eller annat starkt lim.
  • En liten spegelbit. Helst inte större än cirka 0,5x0,5 centimeter. Formen på biten är inte viktig, den kan mycket väl vara oregelbunden.
  • En vit skärm.
  • Ett stoppur eller en klocka med sekundvisare.
  • En blyertspenna.
  • En medhjälpare.

Tillverka

Limma fast spegeln på flaskan så som bilden nedan visar. Fyll flaskan med vatten. Se till att den hållare som du använder till flaskan är stabil så att flaskan inte rullar.

Anledningen till att vi fäster spegeln på detta sätt är att vi lätt vill kunna ändra riktningen som solljuset återspeglas i. Det är också viktigt att spegeln inte flyttar sig under experimentets gång.

Liggande petflaska med en spegelbit fastlimmad på sidan. Foto.

Experimentet

Ta med dig allt material ut en solig dag. Lägg flaskan i hållaren och vrid den så att spegeln ungefär är riktad mot solen. Håll skärmen på några meters avstånd från spegeln och fånga bilden av solen på skärmen. 

Bäst är om du lyckas få en någotsånär cirkelrund bild av solen på skärmen. Håll skärmen ungefär parallellt med spegeln. Första bilden i detta experiment visar hur det kan se ut. Fotot är taget då solen står ganska lågt på himlen, det vill säga antingen på morgonen eller på kvällen.

Starta tidtagningen
Låt nu spegeln och skärmen vara helt stilla. Ta en penna och rita snabbt in läget på bilden av solen och starta samtidigt tidtagningen. 

När bilden av solen flyttat sig så att den ligger helt utanför cirkeln du nyss ritade, stannar du klockan och avläser tiden. Gör om experimentet några gånger. Flytta gärna skärmen så att du får en annan storlek på bilden. Vad noterar du?

Vad händer?

Spegeln skapar en förminskad bild av solen på skärmen (se figur nedan). Trianglarna som bildas av solstrålarna och solen respektive dess bild är likformiga, vilket betyder att den synvinkel som solen respektive dess bild upptar är lika stora.

Du kan genom att mäta diametern på bilden samt avståndet mellan spegeln och skärmen bestämma synvinkeln, men ännu lättare är att du använder dig av de tidmätningar du gjort. Observera att figuren nedan inte är ritad i skala!

Teckning av hur ljuset färdas från solen och via spegeln reflekteras till skärmen och skapar en förminskad bild av solen. Illustration.

Att solbilden rör sig beror på att jorden roterar. Jorden roterar ett varv, det vill säga 360º (grader), på 24 timmar (h). Det betyder att jorden roterar 360º/24 h = 15º/h eller 0,25º per minut. 

Tiden du mätt är tiden det tar för bilden av solen att flytta sig "en soldiameter". Tiden är, som du säkert märkte, oberoende av bildens storlek eftersom den bara beror på hur snabbt jorden roterar.

Tiden du mätte bör vara drygt två minuter och om jorden roterar 0,25º per minut bör den synvinkel solen upptar alltså ungefär vara 0,25º/min x 2 min = 0,5º.
 
Avståndet till solen
Om man känner avståndet till solen, kan man med hjälp av likformiga trianglar beräkna storleken på solen. Mät avståndet mellan spegeln och skärmen, samt solbildens diameter på skärmen. 

Låt säga att avståndet är 2,2 meter och diametern 2 centimeter. Då förhåller sig diametern på bilden till avståndet mellan spegel och skärm på samma sätt som solens diameter förhåller sig till avståndet mellan solen och jorden.

Solens diameter
Avståndet till solen är cirka 150 miljoner kilometer och solens diameter är D. Det betyder att vi kan ställa upp ekvationen D/150 = 0,02/2,2. Då blir D ungefär lika med 1,4 miljoner kilometer.

Eftersom det är farligt att titta direkt in i solen är det ofta bilder av solen man tittar på till exempel när man studerar solfläckar. Kan du se några solfläckar på din bild av solen?

(Materialet ingår i Science Snacks och är översatt av NRCF med tillstånd av The Exploratorium, San Francisco. Besök deras hemsida för mer inspiration, ny flik)

2023-02-17