Astronomie

Tag/Nacht-Zyklen und Jahreszeiten, wenn sich die Rotationsachse und die Umlaufbahn der Erde geändert haben

Tag/Nacht-Zyklen und Jahreszeiten, wenn sich die Rotationsachse und die Umlaufbahn der Erde geändert haben


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Ich habe mich gerade in einen Einführungskurs in die Astronomie eingeschrieben, und heute stellte der Professor in der Vorlesung diese Frage:

Nennen Sie 4 Möglichkeiten, wie sich der Tag/Nacht-Zyklus und die Jahreszeiten auf der Erde verhalten würden, wenn unsere Rotationsachse in unserer Orbitalebene wäre (Uranus ist nahe daran). Was wäre, wenn die Rotationsachse senkrecht zur Bahnebene wäre (also Ekliptik und Himmelsäquator übereinander lägen), aber die Umlaufbahn der Erde ziemlich exzentrisch statt fast kreisförmig wäre?

Für den ersten Teil bedeutet dies, dass sich die Erde in Nord-Süd-Richtung dreht, oder? Würde dies bedeuten, dass der Tag/die Nächte "umgedreht" würden, d. h. es wäre Nacht in einer Stadt, in der normalerweise Tag wäre. Ich glaube nicht, dass sich die Jahreszeiten ändern würden, da die Umlaufbahn gleich bleibt.

Ich weiß nicht genau, was der zweite Teil sagt. Fragt man sich einfach, was sich ändern würde, wenn die Umlaufbahn exzentrisch wäre, anstatt das, was sie jetzt ist?

Jede Hilfe oder Klärung hierzu wäre sehr hilfreich. Vielen Dank!


Die Rotationsachse der Erde ist im Wesentlichen die Verbindungslinie zwischen Nord- und Südpol. Diese Achse ist leicht geneigt, wodurch der Äquator der Erde 23,5 Grad von der Orbitalebene (der Ekliptik) versetzt ist.

Aus Wikipedia

Der erste Teil der Frage ist die Frage, was passieren würde, wenn wir die Rotationsachse mit der Orbitalebene ausrichten würden. Das würde im Wesentlichen bedeuten, es so zu neigen, dass der Äquator der Erde um 90 Grad von der Ekliptik versetzt wäre. Eine Möglichkeit, dies zu tun, wäre, den Nord- oder Südpol direkt auf die Sonne zu richten oder ihn in dieselbe Richtung wie die Erdumlaufbahn zu richten.

Der zweite Teil der Frage ist die Frage, was passieren würde, wenn die Rotationsachse perfekt auf und ab wäre. Dies würde bedeuten, dass der Äquator überhaupt nicht von der Ekliptik versetzt wäre. Allerdings wäre für diesen Teil der Frage auch die Umlaufbahn der Erde stark exzentrisch, was bedeutet, dass sich unser Abstand zur Sonne stark ändern würde.

Ich werde die Antwort hier nicht posten, da dies wahrscheinlich eine Hausaufgabenfrage ist, aber um die Antwort zu finden, lesen Sie zuerst nach, was die Jahreszeiten verursacht. Um über den Tag/Nacht-Zyklus zu sprechen, denken Sie daran, wie die Erdrotation Tag und Nacht verursacht, indem sie die Sonne über den Himmel bewegt. Wenn wir die Neigung der Erde ändern würden, wie würde sich das auf die Jahreszeiten auswirken? Wie würde sich das darauf auswirken, wo die Sonne am Himmel erscheint?


Die Bewegungen der Erde

Die Erde durchläuft drei Arten von Bewegungen: Rotation, Rotation und Präzession. Lassen Sie uns sie einzeln überprüfen.

Klicken Sie unten, um zum Hauptrezensenten zu gelangen:

Wie sich die Erde dreht. Bildnachweis: Dennis Nilsson/Creative Commons

Die Rotation tritt auf, wenn sich ein Körper wie die Erde um seine Achse dreht. Die Achse ist eine imaginäre Linie, die durch den Erdmittelpunkt verläuft, durch den Nordpol geht und durch den Südpol austritt. Es ist das, was uns Tag und Nacht schenkt.

Eine vollständige Erdumdrehung entspricht 23 Stunden, 56 Minuten und 4 Sekunden. Die Erdachse steht nicht senkrecht zu ihrer Bahnebene. Stattdessen ist es um 23,5 Grad geneigt. Der Wert ändert sich jedoch, wenn die axiale Neigung alle 41.000 Jahre zwischen 22,1 und 24,5 schwankt (ein Milankovitch-Zyklus). Die Änderung der axialen Neigung heißt Schräglage.

Aufgrund der axialen Neigung der Erde erleben verschiedene Regionen der Erde unterschiedliche Intensitäten der Jahreszeiten und unterschiedlich lange Tageszeiten. Das Wintersonnenwende ist der kürzeste Tag des Jahres, während a Sommersonnenwende ist der längste Tag des Jahres. Ein Tagundnachtgleiche tritt auf, wenn Tag und Nacht gleich lang sind.

Wie sich die Erde um die Sonne dreht. Bildnachweis: Tauʻolunga/Creative Commons

Wenn sich die Erde dreht, umkreist sie die Sonne in einem Prozess namens Revolution. Eine vollständige Erdumdrehung benötigt 365 Tage, 6 Stunden und 9 Minuten bei einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 30 km/s.

Wenn die Erde am Ende ist Aphelion, bedeutet dies, dass die Position der Erde in ihrer Umlaufbahn am weitesten von der Sonne entfernt ist. Wenn die Erde am Ende ist Perihel, es ist der Sonne am nächsten.

Die Erde erfährt eine dritte Art von Bewegung, die langsamer und weniger ausgeprägt ist – die Präzession. Axiale Präzession stellt das „Wackeln“ der Erde dar, während sie sich um ihre Achse dreht, ähnlich wie ein Kreisel. Während eines Zeitraums von 26.000 Jahren ändert sich die Richtung, in die die Achse zeigt, bis sie 360 ​​Grad erreicht.

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LPI | Bildung

Warum hat die Erde Tag und Nacht?
Während Sie es nicht fühlen, dreht sich die Erde. Einmal alle 24 Stunden dreht sich die Erde oder dreht sich um ihre Achse und nimmt uns alle mit. Wenn wir uns auf der der Sonne zugewandten Seite der Erde befinden, haben wir Tageslicht. Während sich die Erde weiter dreht, werden wir auf die von unserer Sonne abgewandte Seite bewegt und wir haben Nacht. Wenn wir von oberhalb des Nordpols auf die Erde blicken, könnten wir sehen, dass sich die Erde gegen den Uhrzeigersinn dreht, und wir würden beobachten, wie Tageslicht und Dunkelheit von Ost nach West über unseren Globus fegen.

Haben andere Planeten Tag und Nacht?
Ja! Alle Planeten in unserem Sonnensystem drehen sich um ihre Achsen (so auch unsere Sonne!) und haben daher Tag- und Nachtzyklen. Es gibt jedoch Unterschiede in der Länge von Tag und Nacht – die Zyklen werden durch die Neigung der Planetenachse und ihre Umlaufgeschwindigkeit noch komplexer. Manche Planeten rotieren schneller als die Erde und manche langsamer. Der Mars hat einen ähnlichen Tag-Nacht-Zyklus wie die Erde. Der Mars dreht sich alle 24,6 Stunden einmal um seine Achse. Die Venus dreht sich alle 243 Erdentage einmal um ihre Achse (was nur wenig länger ist, als die Venus braucht, um die Sonne zu umrunden!). Der Tag-Nacht-Zyklus von Merkur ist komplexer. Merkur dreht sich bei jeder Bahn um die Sonne eineinhalb Mal. Aus diesem Grund ist Merkurs Tag – von Sonnenaufgang bis Sonnenaufgang – 176 Erdentage lang. Die größeren Planeten drehen sich viel schneller. Jupiter dreht sich alle 10 Stunden einmal, Saturn dreht sich alle 11 Stunden und Neptun führt eine Rotation in 16 Stunden durch. Pluto, am äußersten Rand unseres Sonnensystems, dreht sich alle 6,4 Tage einmal um seine eigene Achse.

Zum Nachdenken: Hat Pluto überhaupt einen „Tag“ und eine „Nacht“, wie wir sie auf der Erde kennen? Pluto ist so weit vom Zentrum unseres Sonnensystems entfernt, dass unsere Sonne an ihrem Himmel wie ein sehr heller Stern aussehen würde!

Warum ändert sich die Tageslänge der Erde im Laufe des Jahres?
Jeder Ort auf der Erde erlebt eine durchschnittlich von 12 Stunden Licht pro Tag, aber die tatsächlich Anzahl der Stunden Tageslicht an einem bestimmten Tag des Jahres variiert von Ort zu Ort. Orte rund um den Äquator der Erde erhalten täglich nur etwa 12 Stunden Licht. Im Gegensatz dazu erhält der Nordpol im Sommer für einige Monate 24 Stunden Tageslicht und im Winter monatelang völlige Dunkelheit. Diese beiden jährlichen Licht- und Dunkelzeiten werden durch einen langen Sonnenaufgang und einen langen Sonnenuntergang getrennt.

Die Erde dreht sich um ihre Achse, dadurch erleben wir Tag und Nacht. Aber die Erdachse ist um 23,5 Grad geneigt (der Winkel wird zwischen der Äquatorebene der Erde und der Ebene gemessen, in der sie unsere Sonne umkreist). Während die Erde unsere Sonne umkreist, zeigt die Achse auf dieselbe Stelle im Weltraum – fast direkt auf Polaris, den Nordstern. Dies bedeutet, dass unsere Polarregionen während der Bewegung der Erde jedes Jahr um unsere Sonne im Sommer viel zu lange auf unsere Sonne gerichtet sind (z im Winter. Bei Breitengraden über 66,5 Grad (90 Grad minus 23,5 Grad, der Neigung der Achse), den Regionen oberhalb des Polar- und Antarktiskreises auf unserem Globus, treten Tage konstanter Dunkelheit oder Licht auf.

Gekippte Erde an Sommer-, Frühlings-, Herbst- und Winterpositionen um die Sonne,
Polarregionen bei Tageslicht und Dunkelheit an Winter-/Sommerpositionen deutlich zu erkennen.

Aufgrund dieser Neigung und der Bewegung der Erde um unsere Sonne gibt es eine Zeit, in der der Nordpol der Erde um 23,5 Grad in Richtung unserer Sonne geneigt ist. Dies ist die Sommersonnenwende, der erste Tag des Sommers auf der Nordhalbkugel und der längste Tag des Jahres auf der Nordhalbkugel. Am 21. oder 22. Dezember neigt sich der Nordpol der Erde um 23,5 Grad von unserer Sonne weg und der Südpol ist zu unserer Sonne geneigt. Dies ist die Wintersonnenwende, der kürzeste Tag des Jahres auf der Nordhalbkugel. Zweimal im Jahr – während der Tagundnachtgleichen („gleiche Nächte“) – ist die Erdachse nicht auf unsere Sonne gerichtet. Die Frühlings-Tagundnachtgleiche im März markiert den Beginn des Übergangs von 24 Stunden Dunkelheit zu 24 Stunden Tageslicht am Nordpol. Die Herbst-Tagundnachtgleiche im September markiert den Übergang in die 24 Stunden Dunkelheit am Nordpol. Während der Tagundnachtgleichen erlebt jeder Ort auf der Erde (mit Ausnahme der extremen Pole) eine Tageslänge von 12 Stunden.

Auch andere Planeten erfahren diese Veränderungen der Tag- und Nachtlänge, weil auch sie um ihre Achsen gekippt sind. Die Achse jedes Planeten ist in einem anderen Winkel geneigt. Jupiter ist nur um 3 Grad geneigt, sodass seine Änderung der Tag- und Nachtlänge bei seiner Bewegung um die Sonne weniger extrem ist als die der Erde. Die Achse von Neptun ist um 30 Grad geneigt, sodass Tag- und Nachtänderungen auf Neptun extremer wären als auf der Erde. Uranus stellt einen interessanten Fall dar, da seine axiale Neigung noch extremer ist – 98 Grad! Dies bedeutet, dass der Nordpol von Uranus während des Nordpolarsommers auf die Sonne gerichtet ist, während der Südpol in völliger Dunkelheit liegt. Während des Nordpolarwinters, etwa 42 Erdjahre später, zeigt die Südpolarachse auf die Sonne und die Nordpolarregion liegt in völliger Dunkelheit. Im Frühjahr und Herbst, wenn seine Achse senkrecht zu den einfallenden Sonnenstrahlen steht, durchläuft Uranus einen 17-stündigen Tag- und Nachtzyklus, während er sich um seine Achse dreht.

Gute Nachrichten für Überflieger: Die Tage der Erde werden länger!
Forscher, die alte Korallen untersuchten, stellten fest, dass die jährlichen Wachstumsmuster darauf hindeuteten, dass es in der fernen Vergangenheit der Erde mehr Tage in einem Jahr gab. Fossile Korallen, 380 Millionen Jahre alt, aus der Devonzeit verzeichneten 400 tägliche Zyklen. Vor etwa 290 Millionen Jahren in der Pennsylvania-Periode scheint es jedes Jahr 390 tägliche Zyklen gegeben zu haben. Unter der Annahme, dass sich die Erdumdrehung um unsere Sonne nicht dramatisch verändert hat, bedeutet dies, dass die Anzahl der Stunden pro Tag zugenommen hat und sich die Erdrotation verlangsamt hat. Die Tageslänge beträgt heute 24 Stunden. Während der Pennsylvania-Periode war ein Tag

22,4 Stunden lang. In der Devon-Zeit war ein Tag

21,8 Stunden lang. Die Erdrotation scheint sich alle 100.000 Jahre um etwa 2 Sekunden zu verlangsamen. Warum werden die Tage der Erde länger? Einige Wissenschaftler vermuten, dass Gezeitenzyklen einen „Widerstand“ auf der Erde erzeugen, der dazu führt, dass sie sich verlangsamt.


Hinzufügen von Modellen zu Sondenerklärungen

Grundschüler lernen, die Bewegung der Erde zu nutzen, um das beobachtbare Muster des Tag-Nacht-Zyklus zu erklären. Bevor sie ein Verständnis davon entwickeln, wie sich die Erde während der Bewegung um die Sonne um ihre Achse dreht, haben ihre alltäglichen Erfahrungen wahrscheinlich zu den ersten Ideen für ein Sonne-Erde-System beigetragen, die keine sich bewegende Erde beinhalten. Zu beobachten, wie die Sonne auf- und untergeht und sich scheinbar von morgens bis abends über den Himmel bewegt, kann zu vorgefassten Tag-Nacht-Zyklen beitragen, bei denen sich die Sonne um eine stationäre Erde oder tagsüber nach oben und nachts nach unten bewegt.

Vor der Planung des Unterrichts zur Behandlung des disziplinären Kerngedankens von ESS1.B (Klassen 3–5), „Die Umlaufbahnen der Erde um die Sonne und des Mondes um die Erde, zusammen mit der Rotation der Erde um eine Achse zwischen ihrem Nord- und Südpol, beobachtbare Muster verursachen. Dazu gehören tägliche Änderungen der Länge und Richtung der Schatten bei Tag und Nacht sowie unterschiedliche Positionen von Sonne, Mond und Sternen zu unterschiedlichen Tages-, Monats- und Jahreszeiten.“ (NRC 2012) ist es wichtig, sich die Zeit zu nehmen um erste Vorstellungen der Schüler über den Tag-Nacht-Rhythmus aufzudecken. Mit der Sonde „What Causes Night and Day?“ lassen sich gängige und für Kinder sinnvolle Alternativkonzepte aufdecken. (Abbildung 1 Keeley und Sneider 2012).

ABBILDUNG 1

Was verursacht Nacht- und Tagsonde.

Die Untersuchung der ersten Ideen der Schüler zeigt, dass die Schüler zuerst ein Verständnis dafür entwickeln müssen, dass sich die Erde immer auf zwei Arten bewegt: eine Rotation um ihre Achse und eine fast kreisförmige Umlaufbahn um die Sonne. Letzteres ist wichtig, um die allgemein verbreitete alternative Vorstellung anzugehen, dass sich die Sonne um die Erde bewegt, anstatt die richtige Vorstellung, dass sich die Erde um die Sonne bewegt. Beide Bewegungen weisen ein Muster auf – eine vollständige Drehung jeden Tag (etwa 24 Stunden) und eine vollständige Umlaufbahn jedes Jahr (etwa 365 Tage). Jede dieser Bewegungen kann den Schülern entweder kinästhetisch mit ihrem Körper oder mit Objekten, die Erde und Sonne darstellen, modelliert werden. Darüber hinaus kann das Konzept einer Nord-Süd-Achse modelliert werden, indem den Schülern ein um seine Achse geneigter Globus gezeigt wird. Seien Sie vorsichtig, um ihnen zu helfen, die Grenzen von Modellen zu verstehen, indem Sie darauf hinweisen, dass die Erde keinen physischen langen Pol hat, der sich von Norden nach Süden durch die Erde erstreckt, wie er physisch auf dem Globus dargestellt ist. Die physikalische Achse, die sich auf jeder Seite des Globus erstreckt, erzeugt die Neigung des Modells und hilft uns, die Neigung der Erde zu visualisieren, während sie sich dreht.

Sobald diese Bewegungsideen entwickelt wurden, können die Schüler die Bewegung und Position der Erde in Bezug auf die Sonne verwenden, um den Tag-Nacht-Zyklus zu erklären und warum es uns aus Sicht der Erde so scheint, als würde die Sonne aufgehen, sich über den Himmel bewegen, und setzen. Modelle wie ein Globus und eine Taschenlampe, die die Sonne darstellen, werden wieder verwendet, um das Muster von Tag und Nacht zu erklären. Idealerweise ist es am besten, wenn die Schüler das Modell manipulieren, anstatt zu beobachten, wie der Lehrer die Verwendung des Modells demonstriert. Die Modellierung des Tag-Nacht-Zyklus-Phänomens kann durch das Sammeln zusätzlicher Informationen aus Texten wie dem von Emily Morgan, Das nächste Mal, wenn Sie einen Sonnenuntergang sehen (Morgan 2013).

Aber woher wissen Sie, ob die Schüler wirklich verstehen, was den Tag-Nacht-Zyklus verursacht, nachdem sie sich mit Modellierungsaktivitäten beschäftigt und sich Text zugewandt haben, um ihre Ideen weiter zu festigen? Woher wissen Sie, ob sich ihre anfänglichen alternativen Vorstellungen durch die Verwendung eines Modells geändert haben? Wie können Sie überprüfen, ob das Modell möglicherweise zu weiteren Missverständnissen beigetragen hat? Formative Assessment-Probes sind wertvolle Werkzeuge, die zu Beginn einer Unterrichtssequenz verwendet werden können, um die Ideen und Erfahrungen zu verstehen, die die Schüler in ihr Lernen einbringen und die durch informierte Anleitung angegangen werden können. Sie sind ebenso wertvoll, wenn sie ein zweites Mal verwendet werden, nachdem die Schüler die Möglichkeit hatten, ihre Ideen zu erforschen und zu entwickeln. Wenn Sie eine Sonde zum zweiten Mal verwenden, um das Verständnis zu überprüfen, insbesondere nachdem die Schüler die Verwendung eines Modells zum Verständnis eines Phänomens geübt haben, bitten Sie die Schüler, ihre Erklärung zu erweitern, indem sie ein Modell beschreiben, das ihr Denken unterstützen kann. Das Beispiel in Abbildung 2 stammt von einem Schüler der vierten Klasse, der nach einem erneuten Besuch der Probe nach einer Modellierungsaktivität „Ashkok“ ausgewählt hat. Er beschreibt, wie man einen Globus und eine Taschenlampe verwendet, um Ashkoks Idee zu unterstützen, dass sich die Erde einmal am Tag dreht und deshalb haben wir Tag und Nacht.

FIGUR 2

Überlegen Sie bei der Auswahl von Sonden für Ihren Unterricht, wie die Schüler ein Modell verwenden können, um ihre Erklärung zu unterstützen. Viele der Sonden in der Ideen von Schülern aufdecken Serien führen in die Entwicklung und Anwendung von Modellen zur Erklärung von Phänomenen. Modelle, die in elementaren Klassenzimmeraktivitäten verwendet werden, können kinästhetische, physische Nachbildungen sein, die Objekte verwenden, um das Phänomen darzustellen, oder sogar konzeptionelle Zeichnungen. Nachdem sie sich an Modellierungsaktivitäten beteiligt haben, beschreiben die Schüler, wie man ein Modell verwendet, um das Phänomen zu erklären, oder sie können Bilder zeichnen, um ihre Erklärung zu unterstützen. Die Erweiterung einer Sondierungserklärung um ein Modell gibt nicht nur nach der Prüfung Einblick in die Denkweise Ihrer Schüler über eine disziplinäre Kernidee, sondern hilft Ihnen auch zu bestimmen, ob die Modellierungsaktivität, die Sie in einer Lektion verwendet haben, den Schülern geholfen hat, ein Phänomen zu verstehen und zu erklären . Es bietet den Studierenden auch die Möglichkeit, die wissenschaftliche Praxis der Entwicklung und Verwendung eines Modells anzuwenden und zu verstehen, warum Modelle in der Wissenschaft wichtig sind.

Seite Keeley ([email protected]) ist ein Berater für wissenschaftliche Bildung und Autor des Aufdecken von Ideen von Schülern in den Naturwissenschaften Reihe (http://uncoveringstudentideas.org).

Keeley P. und Sneider C.. 2012. Ideen von Studenten in der Astronomie aufdecken: 39 neue formative Bewertungssonden. Arlington, VA: NSTA Press.

Morgan E. 2013. Das nächste Mal sehen Sie einen Sonnenuntergang. Arlington, VA: NSTA Press.

Nationaler Forschungsrat (NRC). 2012. Ein Rahmen für den naturwissenschaftlichen Unterricht der K-12: Praktiken, Querschnittskonzepte und Kernideen. Washington DC: National Academy Press.


Ausrichtung/Rotation der Erdachse beeinflusst Tag/Nacht

Das Achse der Erde ist eine imaginäre Linie, die durch die Erde verläuft, um die sich die Erde dreht. Das Diagramm zeigt drei mögliche Ausrichtungen der Erdachse. Die Richtung der Achse bezieht sich auf Polar, allgemein als Nordstern bezeichnet.

Diagramm Nr. 1 zeigt am besten die Ausrichtung der Erdachse. Eine genauere Zeichnung würde die Achse um etwa 23 ° in Bezug auf die Sonne geneigt haben. Diese Neigung verursacht verschiedene Jahreszeiten auf der Erde.

Diagramm 1 zeigt die Erde, die sich von West nach Ost dreht, also erfährt jeder Teil der Erde eine Tag- und Nachtperiode, wenn er zugewandt ist, und dreht sich dann von der Sonne weg. Etwa die Hälfte der Erde von Nord nach Süd ist beleuchtet, wenn sie der Sonne zugewandt ist, während die gegenüberliegende Hälfte der Sonne im Dunkeln liegt.

Dieses Diagramm stimmt mit den folgenden Texas Science Standards für die 5. Klasse überein.
5.3c
Zeichnen oder entwickeln Sie ein Modell, das darstellt, wie etwas funktioniert.
5.8c
Zeigen Sie, dass sich die Erde etwa alle 24 Stunden einmal um ihre Achse dreht, was den Tag-Nacht-Zyklus und die scheinbare Bewegung der Sonne über den Himmel verursacht.

Diagramm 2 zeigt die Erdachse von West nach Ost und die Drehung von Süd nach Nord. Beachten Sie, dass die Westseite der Erde immer der Sonne zugewandt ist und daher immer beleuchtet ist. Die andere Hälfte der Erde würde niemals Nacht haben.

Diagramm 3 ist interessant. Ich bin mir über die Richtung nicht sicher, da sie in der Geometrie als Z-Achse bezeichnet wird. Aber da es sich um ein imaginäres Diagramm handelt, nenne ich es einfach “?.” Räumliche Orientierungen und Bewegungen sind nicht mein Bestes. Ich habe Probleme, einfache flache Puzzles zusammenzusetzen. Wenn ich mir also vorstelle, wie sich die Bewegung um diese Achse dreht, dreht sich mein Geist. Aber ich kann sagen, dass die gesamte Erdoberfläche Tag- und Nachtperioden erleben würde und die Sonne sich über den Himmel zu bewegen scheint.


Der Klimawandel hat die Neigung der Erde verändert

Erde Pole bewegen sich – und das ist normal. Neue Forschungen deuten jedoch darauf hin, dass der Klimawandel und die menschliche Wassernutzung innerhalb weniger Jahrzehnte dem Wandern der Pole einen zusätzlichen Schub gegeben haben.

Irgendein Drehung des Objekts wird durch die Gewichtsverteilung beeinflusst. Es stellt sich heraus, dass sich die Gewichtsverteilung der Erde ständig ändert, wenn sich die geschmolzenen Innereien des Planeten aufrollen und sich seine Oberfläche verändert. Wasser ist ein wichtiger Einflussfaktor, da es so schwer ist. In den letzten zwei Jahrzehnten wurden zwei supersensible NASA-Satellitenmissionen – die Schwerkraftrückgewinnung und Klimaexperiment (GRACE) und sein Nachfolger – haben diese Gewichtsverlagerung analysiert, aber diese Beobachtungen begannen erst 2002.

In der neuen Forschung konzentrierten sich die Wissenschaftler insbesondere auf Verschiebungen der Erdneigung in den 1990er Jahren, bevor es Satellitendaten gab. Stattdessen wandten sich die Forscher Beobachtungen des Wassers selbst zu – Messungen des Eisverlusts und Statistiken über Grundwasser, das für den menschlichen Gebrauch abgepumpt wurde –, um sie mit Studien darüber zu kombinieren, wie die Pole drifteten, so eine Erklärung herausgegeben von der American Geophysical Union (AGU), die die neue Forschung in einer ihrer Zeitschriften veröffentlichte.

Und die Pole drifteten: 1995 änderte die Poldrift die Richtung vollständig, und zwischen diesem Jahr und 2020 stieg die Geschwindigkeit der Polbewegung nach Angaben der AGU etwa 17-mal im Vergleich zur durchschnittlichen Geschwindigkeit, die zwischen 1981 und 1995 gemessen wurde.

Durch die Kombination der Polardriftdaten mit den Wasserdaten zeigten die Forscher, dass der größte Teil der Polbewegung durch Wasserverluste aus Polarregionen ausgelöst wurde – das wird sein Eis schmilzt vom Land und fließt in die Ozeane — mit geringerem Eintrag durch Wasserverluste in anderen Regionen, in denen Menschen Grundwasser zur Nutzung heranziehen.

Interessanterweise gibt es noch viele weitere Poldrift-Beobachtungen, woher diese stammen: Laut AGU messen Forscher das Phänomen seit 176 Jahren. Diese Daten und die neuen Methoden könnten Wissenschaftlern helfen, die Wasserbewegung zu verfolgen, bevor gute Aufzeichnungen über Eisverlust und Grundwassernutzung beginnen. „Die Ergebnisse bieten einen Hinweis für die Untersuchung vergangener klimabedingter Polarbewegungen“, sagte Suxia Liu, Hydrologin an der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und korrespondierende Autorin der neuen Studie, in der AGU-Erklärung.

Die Forschung ist beschrieben in ein Papier Das wurde letzten Monat in der Zeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht.


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Die folgenden Ressourcen sollen Kindern helfen, den Kreislauf von Tag und Nacht auf der Erde und anderen Planeten weiter zu erkunden! Diese Aktivitäten und Materialien werden die Geschichte der amerikanischen Ureinwohner bereichern Ameise tanzt für Licht, wie von Dovie Thomason Sickles erzählt.

Teile die Geschichte

Laden Sie die Kinder nach dem Programm ein, die Geschichte der amerikanischen Ureinwohner und die Wissenschaftsgeschichte nachzuerzählen. Dies wird ihnen helfen, den Inhalt als eine fließende Erzählung und nicht als unzusammenhängende Fakten zu betrachten und zu unterstreichen, dass beide Geschichten eine Möglichkeit sind, unser Universum zu verstehen. Das Geschichtenerzählen fordert die Kinder heraus, Verbindungen von einem Stück zum nächsten herzustellen und hilft dabei, herauszufinden, wo sie das Material nicht verstehen.

Helfen Sie den Kindern, die Geschichte der amerikanischen Ureinwohner zu beginnen: „Was ist das Erste, was in der Kojotengeschichte passiert ist?“ Fordern Sie die Kinder durch die Diskussion auf, indem Sie fragen: „Was geschah als nächstes?“ Auftrag. Vielleicht möchten Sie eine Liste der Ereignisse führen, während die Kinder die Geschichte bauen. Folgen Sie der Erzählung der amerikanischen Ureinwohner mit einer Diskussion der Wissenschaftsgeschichte auf die gleiche Weise.

Vielleicht möchten Sie, dass die Kinder die Geschichte als Theaterstück nachspielen und sich dabei als Erzähler abwechseln. Sie können Lieder schreiben oder die Geschichten tanzen. Bitten Sie die Kinder alternativ, jede Phase der Geschichte zu illustrieren und die Ereignisse in der Geschichte der amerikanischen Ureinwohner mit den Ereignissen in der Wissenschaftsgeschichte zu verbinden, wo sie können.

Die Sonne scheint immer irgendwo.Allan Fowler, 1992, Children's Book Press, ISBN 0516449060. Dieses Buch wurde für kleine Kinder im Alter von 4 und 8 Jahren geschrieben und erforscht die Sonne als Stern und warum es Tag und Nacht gibt.

Warum haben wir Tag und Nacht.Anthony Lewis, 1996, Heinemann Educational Books &mdash Library Division, ISBN 0600587797. Eine klare, gut illustrierte Diskussion über Tag- und Nachtzyklen für Kleinkinder im Alter von 4 bis 8 Jahren. Mondphasen und Jahreszeiten werden ebenfalls dargestellt.

Tag und Nacht (Let's Explore Series). Henry Pluckrose, 2001, Gareth Stevens, ISBN 0836829581. Die Gründe für Tag und Nacht werden in leicht lesbarem Text mit Großdruck und Fotos für kleine Kinder im Alter von 4 und 8 Jahren dargestellt. Grundbegriffe von Tag und Nacht und ihre Auswirkungen auf den Menschen.

Was macht Tag und Nacht aus?Franklyn Branley, 1999, Bt Bound Publishers, ISBN 0808523775. Branley präsentiert auf einfache Weise eine illustrierte Erklärung der Erdrotation für Kinder (im Alter von 7 und 8 Jahren). Der Text enthält ein Experiment, um das Konzept von Tag und Nacht zu demonstrieren.

Jenseits des blauen Horizonts: Mythen und Legenden von Sonne, Mond, Sternen und Planeten.E. C. Krupp, 1992, Oxford University Press, ASIN 0195078004. In diesem Buch für Erwachsene untersucht Krupp, wie die Himmelskunde in Zivilisationen auf der ganzen Welt von der Antike bis zur Moderne verwoben ist.

Erde, Sonne und Mond. (Erdwissenschaft-Astronomie-Reihe) Visual Learning Company, 2003, ISBN 1592340555.
(http://www.visuallearningco.com/earth-science.shtml#es-astronomy ) Die Ursachen von Tageslicht, Jahreszeiten und Mondphasen werden in diesem Video für ältere Kinder (im Alter von 11 und 14 Jahren) untersucht. Ein Lehrerhandbuch ist verfügbar.

Sterngeschichten der amerikanischen Ureinwohner. Lynn Moroney, Astronomische Gesellschaft des Pazifiks. Kinder und Erwachsene werden diese Audiokassetten mit indianischen Himmelslegenden genießen, die von der Geschichtenerzählerin Lynn Moroney erzählt werden.

http://spaceplace.jpl.nasa.gov/phonedrmarc/mar2003.html
Space Place des Jet Propulsion Laboratory der NASA bietet Kindern einen Überblick über die Erdrotation und wie sich die Periode ändert.

http://kids.msfc.nasa.gov/News/2000/News-VernalEquinox.asp
NASA Kids gibt Kindern eine kurze Erklärung der sich ändernden Länge der Tage durch eine Erkundung der Jahreszeiten. Enthält eine Animation der Jahreszeiten und Wortschatzerklärungen.

http://aa.usno.navy.mil
Das Astronomical Applications Department des United States Naval Observatory präsentiert dem erwachsenen Publikum eine Fülle von Hintergrundinformationen und Daten zu astronomischen Ereignissen, Kalendern, Zeit, Sonnen- und Mondauf- und -untergangszeiten, Mondphasen und mehr.

http://www.fourmilab.ch/earthview/vplanet.html
Earth Moon Viewer, entwickelt von John Walker von Fourmilab, ist ein interaktives Paket, das es Kindern und Erwachsenen ermöglicht, das Tageslicht/die Dunkelheit der Erde aus verschiedenen Blickwinkeln zu betrachten. Besucher können den Ort und die Uhrzeit der Anzeige manipulieren. Die Basiskarte finden Sie unter http://www.fourmilab.ch/cgi-bin/uncgi/Earth/action?opt=-p

http://www.amnh.org/education/resources/antarctica/daynight.php
Das American Museum of Natural History präsentiert Hintergrundinformationen, Aktivitäten, Daten und Ressourcen für Pädagogen, um die Untersuchung der ausgedehnten Tage in der Antarktis zu erleichtern.

Warum hat die Erde Tag und Nacht?

Tag- und Nachtzyklen werden durch die Drehung der Erde um ihre Achse verursacht. Die Erde dreht oder rotiert alle 24 Stunden einmal. Der sonnenzugewandte Teil der Erde erlebt den Tag, der sonnenabgewandte Teil die Nacht. Wenn sich die Erde gegen den Uhrzeigersinn dreht (von oberhalb des Nordpols aus gesehen), bewegt sich die Tageslichtregion von Ost nach West über den Globus.

Haben andere Planeten Tag und Nacht?

Alle Planeten im Sonnensystem drehen sich um ihre Achsen (so auch die Sonne!) und haben daher Tag- und Nachtzyklen. Unterschiede gibt es jedoch in der Länge von Tag und Nacht. Manche Planeten rotieren schneller als die Erde und manche langsamer. Der Mars hat einen ähnlichen Tag-Nacht-Zyklus wie die Erde. Der Mars dreht sich alle 24,6 Stunden einmal um seine Achse. Die Venus dreht sich alle 243 Erdentage einmal um ihre Achse (was etwas länger ist, als die Venus braucht, um die Sonne zu umrunden!). Die größeren Planeten drehen sich viel schneller. Jupiter dreht sich alle 10 Stunden einmal, Saturn dreht sich alle 11 Stunden und Neptun führt eine Rotation in 16 Stunden durch. Pluto, am weitesten vom Sonnensystem entfernt, dreht sich alle 6,4 Tage einmal um seine eigene Achse.

Warum ändert sich die Tageslänge der Erde im Laufe des Jahres?

Jeder Ort auf der Erde hat durchschnittlich 12 Stunden Licht pro Tag, aber die tatsächliche Anzahl von Stunden Tageslicht an einem bestimmten Tag des Jahres variiert von Ort zu Ort. Orte rund um den Äquator der Erde erhalten täglich etwa 12 Stunden Licht. Im Gegensatz dazu erhält der Nordpol im Sommer für einige Monate 24 Stunden Tageslicht und im Winter monatelang völlige Dunkelheit. Diese beiden jährlichen Licht- und Dunkelzeiten werden durch einen langen Sonnenaufgang und einen langen Sonnenuntergang getrennt.

Die Erde dreht sich um ihre Achse, dadurch erleben wir Tag und Nacht. Aber die Erdachse ist um 23,5 Grad geneigt (der Winkel wird zwischen der Äquatorebene der Erde und der Ebene gemessen, in der sie die Sonne umkreist). Wenn sich die Erde um die Sonne dreht, zeigt die Achse auf dieselbe Stelle im Weltraum, fast direkt auf Polaris, den Nordstern. Dies bedeutet, dass unsere Polarregionen während unserer jährlichen Bewegung um ihre Sonne im Sommer lange Zeiträume zur Sonne gerichtet verbringen (z. B. Juli auf der Nordhalbkugel oder Dezember auf der Südhalbkugel) und lange Zeiträume, die von der Sonne weg gerichtet sind im Winter. Bei Breitengraden über 66,5 Grad (90 Grad minus 23,5, Neigung der Achse), den Regionen oberhalb des Polar- und Antarktiskreises auf unserem Globus, können Tage mit konstanter Dunkelheit oder Licht auftreten.

Aufgrund dieser Neigung und unserer Bewegung um die Sonne gibt es eine Zeit, in der der Nordpol der Erde um 23,5° zur Sonne geneigt ist. Dies ist die Sommersonnenwende, der erste Tag des Sommers auf der Nordhalbkugel und der längste Tag des Jahres auf der Nordhalbkugel. Am 21. oder 22. Dezember neigt sich unser Nordpol um 23,5 Grad von der Sonne weg und der Südpol ist zur Sonne geneigt. Dies ist die Wintersonnenwende, der kürzeste Tag des Jahres auf der Nordhalbkugel. Zweimal im Jahr, während der Tagundnachtgleichen (‚gleiche Nächte‘), ist die Erdachse nicht auf die Sonne gerichtet. Die Frühlings-Tagundnachtgleiche im März markiert den Beginn des Übergangs von 24 Stunden Dunkelheit zu 24 Stunden Tageslicht am Nordpol. Die Herbst-Tagundnachtgleiche im September markiert den Übergang in die 24 Stunden Dunkelheit am Nordpol. Während der Tagundnachtgleichen erlebt jeder Ort auf der Erde (mit Ausnahme der extremen Pole) einen 12-Stunden-Tageszeitraum.

Auch andere Planeten erfahren diese Veränderungen in der Länge von Tag und Nacht, weil auch sie um ihre Achsen gekippt sind. Die Achse jedes Planeten ist in einem anderen Winkel geneigt. Jupiter ist nur um 3 Grad geneigt, sodass seine Änderung der Länge von Tag und Nacht bei seiner Bewegung um die Sonne weniger extrem ist als die der Erde. Neptuns Achse ist um 30 Grad geneigt, Tag- und Nachtänderungen wären auf Neptun extremer als auf der Erde. Uranus stellt einen interessanten Fall dar, da seine axiale Neigung mit 98 Grad noch extremer ist! Dies bedeutet, dass der Nordpol von Uranus während des Nordpolarsommers auf die Sonne gerichtet ist, während der Südpol in völliger Dunkelheit liegt. Während des Nordpolwinters, etwa 42 Erdjahre später, zeigt die Südpolarachse auf die Sonne und die Nordpolarregion liegt in völliger Dunkelheit. Im Frühjahr und Herbst, wenn seine Achse senkrecht zu den einfallenden Sonnenstrahlen steht, durchläuft Uranus einen 17-stündigen Tag- und Nachtzyklus, während er sich um seine Achse dreht.

Gute Nachrichten für Überflieger: Die Tage der Erde werden länger!

Forscher, die alte Korallen untersuchten, stellten fest, dass die jährlichen Wachstumsmuster darauf hindeuteten, dass es mehr Tage im Jahr gab. Fossile Korallen aus dem Devon (vor 380 Millionen Jahren) zeichneten 400 tägliche Zyklen auf. Vor etwa 290 Millionen Jahren, in der Pennsylvania-Periode, gab es jedes Jahr 390 tägliche Zyklen. Unter der Annahme, dass sich der Umlauf der Erde um die Sonne nicht dramatisch verändert hat, bedeutet dies, dass die Anzahl der Stunden pro Tag zugenommen hat und sich die Erdrotation verlangsamt hat. Heute beträgt die Tageslänge 24 Stunden. Während der Pennsylvania-Periode war ein Tag

22,4 Stunden lang. In der Devon-Zeit war ein Tag

21,8 Stunden lang. Die Erdrotation scheint sich alle 100.000 Jahre um etwa 2 Sekunden zu verlangsamen. Warum werden die Tage auf der Erde länger? Some scientists suggest that tidal cycles create a drag on Earth, causing it to slow down.

Last updated
March 25, 2004


Sunlight Angle

The sun burns with the same intensity all year. Earth's elliptical orbit brings it closer or farther at different times of year, but this change in distance has a negligible effect on weather. The important factor is the incident angle of sunlight. As an example, imagine that you have a flashlight and a piece of paper. Hold the paper so that it is perpendicular to the beam of the flashlight, and shine the light on the paper. The light hits the paper at 90 degrees. Now, tilt the paper. The same light is spread over a larger area, and is therefore much less intense. The same phenomenon occurs with Earth and the sun.


Would our Earth look the same with 0 degree tilt?

We're coming up to the spring equinox, the official start of spring for many people, and it really feels to me like the seasons are changing.The seasons on earth are, of course, the result of the 23 degree tilt in our axis of rotation.

But what might our world be like without that tilt, and without its changing seasons? We wouldn't experience the usual swings between summer and winter, obviously, but would we have a permanent spring or autumn climate, or might the lack of axial tilt have different implications for our environment?

The earth hasn't always rotated with a 23 degree tilt. Pretty much nothing about the Earth's climate stays constant if you wait long enough, and that tilt is no exception. It wobbles up and down by a couple of degrees every 41,000 years or so (at the moment the tilt is slowly decreasing), and the strength of the seasons the earth experiences changes with it. When the tilt is greater, summers are warmer and winters are colder, and when the tilt is smaller there's less of a difference in the seasons. These repeating cycles in the strength of the seasons probably play an important role in forcing the huge climate shifts of the glacial cycles that the earth has experienced over the last million years - and that's all with changes of just 2 or 3 degrees in the tilt.

For fun, I set up a relatively simple model to simulate what the climate on an earth with a 0 degree tilt might be like. There are a few details that make this more of a toy than a serious scientific study, but we can still use it to illustrate some of the things that could happen in a 0 degree world. To start with, of course, the seasons disappear: although the weather is still different from day to day, February is much the same as June and October. However, if you guessed that the earth's climate in a 0 degree tilt world would permanently be stuck halfway between our usual summer and winter, you'd be wrong!

Images courtesy of Dr Robin Smith/University of Reading

A good way of imagining what it would be like to live on the 0 degree tilt world is to see how the ecosystems that we know from our 23 degree world would fare if we and they moved there*. The top panel shows a very simple way to characterise the climate of our 23 degree world in this kind of scheme. Greens show areas predominantly suitable for types of forest, browns are drier areas and grasslands, with grey for tundra, yellow for deserts and barren areas and ice caps in blue. There's a lot of fertile vegetation in this view of our world, with some desert in the hotter, drier areas and tundra and polar ice right up in the north.

The bottom panel shows what our toy simulation of a 0 degree world looks like. This climate is much less suited to our usual types of vegetation, with much larger barren desert areas, and a huge expansion of polar ice over Asia and North America. Das
area suitable for vegetation at in the northern hemisphere shrinks dramatically, and northern Europe swaps its forests for tundra. The average temperature here in Britain sinks to a cool 7 degree C all year round, only varying by a couple of degrees warmer or cooler at most. Not everything would change for us, though - we'd still get about as much rain every year in a 0 degree tilt climate as we do now.

So, the earth's 23 degree tilt doesn't just give us the variations of the seasons and all the wonderful things we'll be seeing from this series - it's really important for setting the basic foundations of the environment we take for granted in our part of the world. As you can see, we'd have a very different planet without those 23 degrees.

Dr Robin Smith NCAS-Climate Dept. of Meteorology, University of Reading

* if the earth really had a non-seasonal climate, totally different types of vegetation would certainly evolve, so this is just a simple way of visualising what the different climates would be like.


Day/Night Cycles and Seasons if the Earth's Rotational Axis and Orbit Changed - Astronomy

by Holli Riebeek· design by Robert Simmon· May 9, 2006

From the oceans’ depths to the polar ice caps, clues to the Earth’s past climates are engraved on our planet. Sea sediments reveal how much ice existed in the world and hint at past temperatures and weather patterns. Ice cores also provide a glimpse of past temperatures and preserve tiny bubbles of ancient atmosphere. Coral, tree rings, and cave rocks record cycles of drought and rainfall. Each piece of this complex puzzle must be put together to give us a picture of Earth’s climate history. Scientists’ efforts to explain the paleoclimate evidence—not just the when and where of climate change, but the how and why— have produced some of the most significant theories of how the Earth’s climate system works.

The Earth’s Shifting Orbit

From the scratched rocks strewn haphazardly across the landscape and the thin layer of soil left behind by retreating glaciers, scientists learned that the Earth had gone through at least three or four ice ages. Noticing that the ice came and went cyclically, they began to suspect that the ice ages were connected to variations in the Earth’s orbit.

The Earth circles the Sun in a flat plane. It is as if the spinning Earth is also rolling around the edge of a giant, flat plate, with the Sun in the center. The shape of the Earth’s orbit—the plate—changes from a nearly perfect circle to an oval shape on a 100,000-year cycle ( eccentricity ). Also, if you drew a line from the plate up through the Earth’s North and South Poles—Earth’s axis—the line would not rise straight up from the plate. Instead the axis is tilted, and the angle of the tilt varies between 22 and 24 degrees every 41,000 years ( obliquity ). Finally, the Earth wobbles on its axis as it spins. Like the handle of a toy top that wobbles toward you and away from you as the toy winds down, the “handle” of the Earth, the axis, wobbles toward and away from the Sun over the span of 19,000 to 23,000 years ( precession ). These small variations in Earth-Sun geometry change how much sunlight each hemisphere receives during the Earth’s year-long trek around the Sun, where in the orbit (the time of year) the seasons occur, and how extreme the seasonal changes are.

Sea-floor sediments, ice sheets, corals, cave formations, ancient trees, and alpine glaciers all hold clues to past climates. Scientists have assembled a coherent picture of the Earth’s climate history by combining data from all these and other sources. [Photographs copyright (left to right) Woods Hole Oceanographic Institute, Reto Stöckli, National Oceanic and Atmospheric Administration, National Park Service, Jessica Bray, and Robert Simmon.]

In the early 1900s, a Serbian mathematician named Milutin Milankovitch meticulously calculated the amount of sunlight each latitude received in every phase of Earth’s orbital variations. His work culminated in the 1930 publication of Mathematical Climatology and the Astronomical Theory of Climate Change. He theorized that the ice ages occurred when orbital variations caused the Northern Hemisphere around the latitude of the Hudson Bay and northern Europe to receive less sunshine in the summer. Short, cool summers failed to melt all of the winter’s snow. The snow would slowly accumulate from year to year, and its shiny, white surface would reflect more radiation back into space. Temperatures would drop even further, and eventually, an ice age would be in full swing. Based on the orbital variations, Milankovitch predicted that the ice ages would peak every 100,000 and 41,000 years, with additional “blips” every 19,000 to 23,000 years.

Three variables of the Earth’s orbit—eccentricity, obliquity, and precession—affect global climate. Changes in eccentricity (the amount the orbit diverges from a perfect circle) vary the distance of Earth from the Sun. Changes in obliquity (tilt of Earth’s axis) vary the strength of the seasons. Precession (wobble in Earth’s axis) varies the timing of the seasons. For more complete descriptions, read Milutin Milankovitch: Orbital Variations (Diagrams by Robert Simmon.)

The paleoclimate record shows peaks at exactly those intervals. Ocean cores showed that the Earth passed through regular ice ages—not just the 3 or 4 recorded on land by misplaced boulders and glacial loess deposits—but 10 in the last million years, and around 100 in the last 2.5 million years.

The Earth’s orbit varies over tens and hundreds of thousands of years. Combined changes in eccentricity, obliquity, and precession alter the strength and location of sunlight falling on the Earth’s surface. (Graphs by Robert Simmon based on data from Berger 1992.)

Evidence supporting Milankovitch’s theory of the precise timing of the ice ages first came from a series of fossil coral reefs that formed on a shallow ocean bench in the South Pacific during warm interglacial periods. As the ice ages came, more and more water froze into polar ice caps and the ocean levels dropped, leaving the reef exposed. When the ice melted, the ocean rose and warmed, and another reef formed. At the same time, the peninsula on which the reefs formed was steadily being pushed up by the motion of the Earth’s shifting tectonic plates. Today, the reefs form a visible series of steps along the shore of Papua New Guinea. The reefs, the age of which was well-defined because of the decaying uranium in the coral, measured out the millennia between ice ages. They also defined the maximum length of each ice age. The intervals fell exactly where Milankovitch said they would.

(Upper graph) The rise and fall of the intensity of sunlight (insolation) in the far North during the summer—determined by the Earth’s orbit—drives ice ages. Weak summer sunlight year after year allows snow to accumulate and glaciers to advance. The reflective ice sheets further cool the Earth’s surface, resulting in global ice ages. When the Northern Hemisphere receives more sunlight, the snow melts, ice sheets retreat, and Earth warms.

(Lower graph) Oxygen isotopes trapped in ocean sediments record cycles of ice ages millions of years into Earth’s past. This climate record matches the frequency of orbital changes, although tangled feedbacks make the relationship complex. Dips represent ice ages, and spikes represent interglacials. (Graph by Robert Simmon, based on data from Berger 1992 and Lisiecki 2005.)


Day/Night Cycles and Seasons if the Earth's Rotational Axis and Orbit Changed - Astronomy

The Earth rotates around its pole. One rotation takes one day. The Earth also orbits around the Sun. One complete orbit takes one year. The Earth’s axis of rotation is tilted at 23.5º to the plane of its orbit around the Sun. This tilting causes the change of seasons as the northern and southern hemispheres of the Earth move slightly closer and farther away from the Sun. The seasons are characterized by increasing and decreasing length of day time and night time. There are two days a year where the day time and night time are of equal length, the spring equinox and the fall equinox.

If one drew a line from the center of the Earth through the center of the Sun, that line would “draw” a large plane in the heavens as the Earth orbits the Sun. This large plane is called the ecliptic plane (or orbital plane). If we extend the plane out into space it would intersect the constellations in our zodiac, (See Figure 3). These constellations have familiar names like Aries, Taurus, Gemini, etc. From the perspective of the Earth, it looks like the Sun orbits the Earth every day, and it looks like the Sun “travels through” the sequence of zodiacal constellations as the year progresses. Of course that is an illusion the rotation of the Earth makes the Sun appear to rise and set the orbit of the Earth around the Sun makes it look like the Sun is “in” one zodiacal constellation after another.

Constellations are groups of stars that are relatively close to each other. These stars appear in the same area of the sky, but may or may not be close in their relative distance from our solar system. Astronomically some of the stars in a constellation form star clusters and have been shown to be moving together. Astrologically, constellations are thought of as a group of stars constituting a grand Being, who radiates a unique pattern of energies. There are 88 official astronomical constellations. At any time, therefore, there is a constellation behind the Sun as viewed from Earth. The Sun radiates heat, light and life, itself, to Earth. Astrologically it is thought that our sun acts as a “lens” that intensifies the qualities of the constellation behind it, and thereby these qualities affect life on Earth.

The axis of rotation of the Earth (through the poles) is perpendicular to the equator. The extension of the plane of the Earth’s equator out into space is called the equatorial plane. As stated earlier, the axis of rotation is tilted at 23.5º to the orbital plane, the ecliptic. Thus the equatorial plane is also tilted to the ecliptic at 23.5º. The spring equinox and fall equinox occur at the intersection of the ecliptic plane and the equatorial plane.

The Precession of the Equinox

In addition to rotation, orbit and inclination, the Earth also has a wobble. The wobble is much like what happens to a spinning top or gyroscope whose axis of rotation slowly rotates around in a circle. The plane of the equator of the top would also wobble. This wobbling plane would look much like a coin or plate towards the end of a cycle of spinning. (Figure 2) At first the coin spins on one point of its outer rim. Towards the end of its cycle it falls on its outer rim with the outer rim rising and falling around the rotation.

The axis of rotation of the Earth wobbles around a line drawn perpendicular to the ecliptic plane. The axis of rotation is always 23.5º from this perpendicular line. Of course both the rotational axis and the equatorial plane wobble. It is the wobbling of the equatorial plane that causes the line of the intersection of the equatorial and ecliptic planes to move. As mentioned earlier, the intersection of these two planes determine where on the zodiac our spring and fall equinoxes occur. This line of intersection is said to “precess”, or move around the zodiac because of the wobble.

The wobble is quite slow. It takes 25,800 years to complete one circle, i.e., for our rotational axis to “draw” a complete circle in the heavens or for our spring equinox to precess from one point all the way around the zodiac back to the same point. This slow wobble does not affect our orbit of the Sun or our rotation. It also does not affect where in our calendar year the spring equinox and fall equinox occur.

It does effect, very gradually, where on the zodiac our equinox falls. As you can see in Figure 3, our spring equinox fell in Taurus 6000 years ago. It takes about 2150 years for the equinox to travel 30º or 1/12th of the ecliptic. This precession means that the spring equinox was just entering Pisces 2000 years ago and is almost entering Aquarius now. What that means is that the zodiac appears to “rotate through” our seasons and therefore through our calendar. Of course the zodiac is not moving, it is only the point in the year that we experience the various constellations that changes.

Astrology and Astronomy

Around 2500 years ago there was no distinction between astrology and astronomy. Men were trying to make some sense of both the positions and the meanings of the stars. When the spring equinox was on the western (beginning) edge of Aries (about 150 BC) the greatest astronomer of the time, Hipparchus discovered the precession of the equinox. He also declared that the western edge of Aries was the “First Point in Aries” which has come to mean the start of the astronomical and astrological (but not calendar) year.

This has had a lasting effect on astrologers. Apparently being more concerned with the meaning rather than the position of the zodiac, astrologers still make their calculations based on the positions of the stars when the spring equinox was at the beginning point of Aries, as it was over 2000 years ago. For example, the astrological ephemeris notes that last year on March 21 at the exact moment of the spring equinox, the Sun “begins its first day of travel into” the sign of Aries. Astronomically, the Sun was “in” Pisces at the time and would not enter Aries until the 19th of April. The equinox has precessed 29º since it last fell exactly on the first point of Aries. It will return to that spot in about 23,700 years. (See Figure 4)

Twelve Equal Pie Shaped Pieces

One only has to look at the sky to be able to see that some constellations are much larger than others. Astronomers have found stars which could not be seen with the naked eye, forming parts of constellations. Thinking of the heavens as a great sphere, these “areas” of the constellations can be drawn fairly accurately. They come in all sizes and shapes.

There are a number of days of our yearly orbit when the Sun is between the Earth and any one of the zodiacal constellations. Since each constellation is of different size and since the ecliptic passes through larger or smaller portions of each constellation, the Sun is between the Earth and each zodiacal constellation for varying periods. For example, more days (44 days) are spent with the Sun between the Earth and the largest constellation, Virgo, than are spent with the Sun between the Earth and the smallest constellation, Scorpio (7 days). If you look at the map of the zodiacal constellation in Figure 4, you can see that Scorpio is not so much smaller than Virgo, it is that the ecliptic passes through just a small corner of Scorpio.

In the far distant past we have had fewer and greater numbers of constellations in our zodiac. 2100 years ago, there were 12 constellations in our zodiac. At present our ecliptic passes through 13 constellations, the usual 12 and Ophiuchus. Within a few hundred years the ecliptic will no longer pass through Scorpio but will also include Orion.

Most astrologers use a different system to determine the size of our zodiacal constellations. The ecliptic (360º) is simply divided up into twelve equal segments (of 30º).

To recap, most astrologers make their calculations of the positions of the stars in our zodiac based on the sky as it was over 2100 years ago. Also, most astrologers assign approximately 30 days (30º of the ecliptic) to each of twelve signs. Astronomers make calculations based on the sky as it is by observation at the present time. Astronomers take into consideration both the physical size and position of the constellation in the sky and the current position of the constellations in our year, our calendar.

The Five Days of the Full Moon

The moon is regarded in Esoteric Astrology as a decaying lifeless form which is the remnant of a previous incarnation of the Logos of our planet. That fact stands behind the idea that the moon represents the past and materiality. As you know, the moon orbits the Earth approximately every 28 days. The plane of the orbit of the moon is essentially the same as the Earth’s ecliptic plane. Its orbit will therefore bring the Moon close to a position exactly between the Sun and the Earth. Viewed from the Earth, the Moon looks dark at that time and we call it a new moon. Astrologically, the new moon could be thought of as a time when the Sun is energizing and thereby emphasizing the material aspect of Creation.

Fourteen days later the Moon orbits to the nearly exact opposite position of the Sun, i.e., where the Earth is between the Sun and Moon. From the Earth at that time we see the complete irradiation of the Moon and we call it a full moon. Astrologically the full moon could be thought of as a time when the material aspect of Creation is out of the way, leaving us open to the unimpeded inflow of spiritual (solar) energies.

"Symbolically speaking, the period of intensest meditation of our planetary Logos comes around at the full moon period each month just as you have your daily meditation so He in His high place, has His cyclic point of contact. This produces the pouring in of radiance and the entering in of energy both subjective and objective. For all true students, therefore, their work on the mental plane is facilitated they are enabled then to meditate more successfully and to attain realisation with greater ease." Esoteric Healing , p. 341

"The two days preceding the full moon are called the “days of renunciation and detachment. days of a most intensive effort in service, leading to the renunciation of all which could hinder our usefulness as channels of spiritual force. . on the day of the Festival itself we simply regard ourselves as the . custodians of, as much of that inflowing spiritual force as we can possibly hold. On the two succeeding days, (the days of distribution) the focus of our attention will be steadily turned away from ourselves but also from the inner subjective planes to the outer world, and our efforts will be to pass on, or to radiate, that measure of spiritual energy that may have been contacted." Esoteric Psychology II, p.686-687


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