Научно-исследовательская работа по теме "Почему летом тепло, а зимой холодно?"

МБОУ Мариинская гимназия

Научно-исследовательская работа

на тему «Почему летом тепло, а зимой холодно?»

Работу выполнил

ученик  3 класса В

МБОУ «Мариинская гимназия»

г.Ульяновска

Романенко Игорь.

Руководитель

Семенова И.А.,

учитель начальных классов.

Ульяновск 2016-2017 уч.год

Содержание.

1. Предмет и цели исследования.

2. Методы исследования.

3. Гипотезы.

4. Теоретико-практическая часть

4.1.  Изучение теории по проблеме «Почему летом тепло, а зимой холодно?»

4.2. Проведение наблюдений об изменениях в природе в разные времена года.

4.3. Проведение эксперимента о влиянии Солнца на Землю.

5. Выводы.

         6. Литература

        7. Приложения.

1. Предмет и цели исследования.

Мы все отлично знаем, что в различные времена года Солнце ведет себя по-разному. Летом оно восходит рано, идет высоко по небу и заходит поздно. Зимой, наоборот, Солнце показывается над горизонтом поздно и, совершив низкий и короткий путь по небу, рано заходит. Летом день длинный, ночь короткая; зимой день короткий, ночь длинная. Весной и осенью день и ночь по продолжительности мало отличаются друг от друга. Чем все это объяснить? Ведь мы знаем, что смена дня и ночи, то есть восход и заход Солнца, происходит оттого, что Земля вращается вокруг своей оси. Почему же она не весь год вертится одинаково? А может быть, продолжительность дня и ночи зависит еще от какой-нибудь другой причины? И как ведет себя солнце в различные времена года? Почему летом тепло, а зимой холодно?

Мне очень интересна эта тема, и в своей работе я постараюсь ответить на все поставленные вопросы.

2. Методы исследования.

1. Я попытался сам ответить на вопрос – «Почему зимой холодно, а летом тепло».
2. Я поговорил с  родителями.
3. Я читал детские энциклопедии «Моя первая энциклопедия», «Все о планетах и созвездиях», «Большая детская энциклопедия».
4. Я нашел вместе с родителями информацию по интересующему вопросу на сайтах в Интернете.
5. Я проводил эксперименты, движение Земли вокруг Солнца.
6. Я наблюдал за изменениями в природе в разные времена года.

3. Гипотезы:

Вначале моего исследования, чтобы попытаться ответить на главный вопрос «Почему зимой холодно, а летом тепло?», я выдвинул несколько основных предположений:

Гипотеза 1. Летом весь мир радуется, цветут цветы, растут овощи и фрукты, созревают ягоды и грибы. Осенью природа готовится ко сну. А когда природа засыпает, Зима накрывает ее одеялом – снегом. А снег холодный, вот и становится холодно.

Гипотеза 2. Летом теплее потому, что Земля в это время находится ближе к Солнцу.

Гипотеза 3. Летом солнце поднимается выше над горизонтом.  Соответственно,  больше прямых лучей попадает в атмосферу Земли и дольше ее разогревает.  Поэтому летом тепло. А зимой, наоборот, Солнце ниже над горизонтом, греет слабее.  Поэтому в это время года холодно.

                     4. Теоретико-практическая часть

4.1 Изучение теории по проблеме «Почему летом тепло, а зимой холодно?»

Мы все живем на планете Земля – это наш дом. В мифологии ее греческое название было Геи. Земля была матерью гор, долин, ручьев и всех других образований земли. Она была замужем за Ураном. На Земле происходит смена времени суток и времен года. Земля является самой большой из всех планет земной группы. В настоящее время почти 7,5 миллиардов людей, живут на нашей планете. Около 30% поверхности Земли покрыто сушей, в то время как 70% покрыто океанами.

Но она не одинока в космосе. Наша планета Земля входит в состав Солнечной системы.

Солнечная система – это солнце и совокупность планет, которые находятся на одной орбите с солнцем и зависят от него. В нашей Солнечной системе находятся 9 планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Меркурий – самая ближайшая планета к солнцу, а наша Земля – третья по счету. Среди этих планет только на нашей есть жизнь. Она находится на самом благоприятном расстоянии от солнца. Если бы она находилась чуть ближе к нему – мы бы сгорели, чуть дальше – замерзли бы в ледниках. У некоторых планет есть спутники, которые вращаются вокруг них и вместе с ними вокруг солнца. Например, спутник нашей планеты – Луна.

Солнце на сегодняшний день является крупнейшим объектом в Солнечной системе. 98% всей материи в Солнечной системе находится внутри Солнца. Это означает, что все планеты, луны, астероиды, малые планеты, кометы, газа и пыли бы все это в совокупности составляют лишь 2% всей материи в Солнечной системе. Солнце является настолько большим, что Земля может легко поместиться внутри Солнца миллион раз. Солнце обладает гравитационной силой, то есть притяжением. Поэтому планеты вращаются вокруг него всегда на одинаковом расстоянии и не улетают в открытое пространство космоса.

Римляне называли Солнце — Соль, что по-английски означает Солнце. В Древней Греции, Солнце называли Гелиос. Вот почему наша система планет называется Солнечной системой.

Но почему же летом тепло, а зимой холодно?

Путь, по которому в космическом пространстве движется земной шар, имеет форму вытянутого круга - эллипса. Солнце находится не в центре этого эллипса, а в одном из ее фокусов. Поэтому на протяжении года расстояние от Солнца до Земли периодически меняется: от 147,1 млн. км (в начале января) до 152,1 млн. км (в начале июля). Переход от тёплого времени года (весна, лето) к холодному (осень, зима) происходит вовсе не потому, что Земля то приближается к Солнцу, то удаляется от него. А ведь и сегодня так думают многие люди! Взгляните на приведенные выше цифры: в июне Земля находится дальше от Солнца, чем в январе!

Дело в том, что Земля и другие планеты Солнечной системы, помимо обращения вокруг Солнца, вращаются вокруг воображаемой оси (линии, проходящей через Северный и Южный полюса).

Если бы ось Земли располагалась под прямым углом к орбите Земли вокруг Солнца, у нас не было бы времен года, а все дни были бы одинаковыми. Но эта ось наклонена по отношению к Солнцу (на 23°27'). В результате Земля вращается вокруг Солнца в наклонном положении. Это положение сохраняется круглый год, а ось Земли всегда направлена в одну точку — на Полярную звезду.

Поэтому в разное время года Земля по-разному подставляет солнечным лучам свою поверхность. Когда солнечные лучи падают отвесно, прямо, Солнце жарче. Если же лучи Солнца падают на земную поверхность под углом, то они греют земную поверхность слабее.

Солнце всегда стоит прямо на экваторе и в тропиках, поэтому жители этих мест не знают холодов. Там не так резко, как у нас, сменяются времена года, и никогда не бывает снега.

В то же время часть года каждый из двух полюсов повернут к Солнцу, а вторую часть скрыт от него. Когда Северное полушарие повернуто к Солнцу, в странах к северу от экватора — лето и день длинный, к югу — зима, а день короткий. Когда прямые лучи Солнца падают на Южное полушарие — здесь наступает лето, а в Северном — зима.

Самые длинные и самые короткие дни в году называются днями зимнего и летнего солнцестояния. Летнее солнцестояние наступает 20, 21 или 22 июня, а зимнее - 21 или 22 декабря. А еще во всем мире в каждом году имеются двое суток, когда день равен ночи. Это происходит весной и осенью, ровно между днями солнцестояния. Осенью это происходит около 23 сентября — это осеннее равноденствие, весной около 21 марта — весеннее равноденствие.

А теперь порассуждаем на тему: «Как происходит смена дня и ночи».

Представим себе. Наступило летнее утро. Показалось Солнце. Но оно стоит в небе еще низко и греет очень слабо. Когда Солнце поднимется выше, Земля начнет согреваться, и можно будет даже босиком побегать. А к вечеру Солнце опускается все ниже. И Земля снова начинает остывать.

Так бывает и зимой. Днем, когда Солнце поднимется повыше, снег начинает подтаивать. С крыш падают звонкие капли. Они умолкнут только вечером, когда Солнце опустится низко.

Все это происходит благодаря вращению Земли вокруг собственной оси и углу ее наклона по отношению к своей орбите вокруг Солнца.

Получается: низкое Солнце почти не греет. А чем выше поднимается, тем горячее становятся его лучи.

4.2. Проведение наблюдений об изменениях в природе в разные времена года.

Я наблюдал за природой, как она меняется в течение года, что происходит с растениями, как ведет себя Солнце, в какое время выходит и заходит. Во время прогулок я старался подмечать малейшие изменения в природе.

В начале лета Солнце поднимается высоко над небосклоном и начинает печь сильнее, день становится длинным, а вечер долгим и теплым. Природа цветет, поспевает, сады полны зелени, луга покрыты широким шлейфом зеленой травы. В небе неспешно парят, словно огромные корабли, тяжелые кучевые облака. Летом мы можем долго гулять на улице, играть в мяч и кататься на велосипеде, купаться в водоемах, загорать. В траве можно заприметить множество разных насекомых, на цветах- бабочек. Это мое любимое время года.

Теплые и жаркие дни плавно переходят в месяц август, который более мягок чем июль, потому что световые дни заметно сокращаются, а ночами становится прохладней, появляется туманная дымка. С начала месяца вода в озерах и прудах остывает, заканчивая купальный сезон. Средняя температура первой половины августа +17 +19° C. Сам по себе август - самый спокойный месяц в году. Редко случаются грозы, несколько реже жаркие сухие дни. Зачастую стоит ровная теплая погода, а кое-где на деревьях появляются первые пожелтевшие листочки, предвестники осени.

Начало осени - сентябрь. Это пора бабьего лета, когда сухо и тепло, а природа постепенно готовится к холодам. Самая грибная пора и время, когда можно понаблюдать за тем, как первые птицы готовятся к отлету в теплые края. Если посмотреть в небо, то можно увидеть, как птицы все больше кучкуются и сбиваются в стаи. А в лесу становится тише, листья заметней желтеют и скоро начнется листопад.

Становится прохладней, уже и куртку можно застегивать на все пуговицы и не забывать брать с собой зонтик. Ведь осенняя погода капризная, да и дождик не такой теплый, как летом.

Осенью природа замедляет свое развитие и готовится к зиме; кусты и деревья сбрасывают свои листья; птицы улетают в теплые края, а те животные, которые остаются, одеваются в теплые шубки; погода становится все холодней и ближе к концу осени выпадает первый снег.

Но вот в один из дней ноября можно выглянуть утром в окно и увидеть, как все белым-бело. Всюду лежит снег. И может он еще, скорей всего, растает, но зима уже недалеко.

Приходит зима! Лес одевает пушистые белые шубки. Вода в речках и озерах замерзает и превращается в лед. Зато теперь можно кататься на коньках. Если снег мокрый, можно слепить снежную бабу или построить крепость из снега и поиграть в снежки, а если сухой, то с вихрем прокатиться с горы на санках.

Зимой природа спит, накрывшись белым одеялом из снега и льда; на голых ветвях деревьев встречаются зимние птицы; животные оставляют следы на снегу; временами случаются вьюги и морозы; дни короткие, а ночи длинные и холодные.  Только с середины февраля Солнце начнет пригревать, когда падающие его лучи начнут незаметно пригревать щеки от ледяного мороза.

C приходом весны природа  пробуждается. Солнце светит ярко-ярко, тает снег, скоро вернуться в лес птицы из теплых краев, наполнив лес пением. Вот-вот запоют птицы, зацветут цветы, а лес оденется в зеленую листву.

Снег начинает таять на солнце и превращается в воду. Можно сделать из бумаги кораблик и запустить его по веселому ручейку во дворе.

 Ручьи наполняют озера водой.  Прилетают птицы.  Если подойти к деревьям поближе и приглядеться к веточкам, то можно найти на них маленькие пушистые комочки. Это почки - из них скоро появятся первые листочки.  Птицы вьют гнезда, а в лесу появляются насекомые, и весь растительный и животный мир пробуждается от спячки.

4.3. Проведение эксперимента о влиянии Солнца на Землю.

        Я провел небольшой эксперимент. Для этого мне понадобилась настольная лампа, она играла роль Солнца и глобус, он играл роль Земли.

Для упрощения эксперимента я оставил глобус (Земля) неподвижным, зафиксировав в одном положении, а лампу (Солнце) вращал по часовой стрелке, имитируя тем самым орбиту Земли, выбрав заранее ориентир.

На фото № 1 – лето, так как ось Земли наклонена в сторону Солнца, и лучи падают на ее поверхность под прямым углом, сильно нагревая поверхность.

На фото № 2 – зима, так как ось Земли наклонена в противоположную сторону от Солнца и лучи падают на нее под углом, поэтому нагрев поверхности слабый.

На фото № 3 и 4 – весна и осень соответственно. В эти периоды времени долгота дня и ночи одинаковы – дни равноденствия.  

И как видно из эксперимента Солнце в этот период греет не очень сильно – как летом, но и не слабо -  как зимой.

5. Выводы.

В результате проделанной мной работы:

а) Гипотеза 1 «изменения в природе происходят из-за смены времен года» подтвердилась исходя из моих наблюдений об изменениях в природе в разные времена года.

б) Гипотеза 2 «Чем ближе Земля к Солнцу, тем теплее» не подтвердилась, потому что  на смену времен года влияет не расстояние, а угол наклона Земной оси по отношению к Солнцу.

в) Гипотеза 3 «Чем выше Солнце над горизонтом, тем жарче и наоборот» подтвердилась, т. к. в ходе    эксперимента, я убедился, что если солнце находится выше над горизонтом, оно греет Землю сильнее. Так происходит летом. А зимой, соответственно, оно греет слабее, так как поднимается над горизонтом ниже.

6. Литература

1. Большая детская энциклопедия.

2. Моя первая энциклопедия. Науч.-поп. издание для детей. Гальнерштейн Л.Я.

3.Всё о планетах и созвездиях. Атлас-справочник.

4. www.wikipedia.ru

5. http://nsportal.ru

6. http://akwin.ru/planetyi-solnechnoy-sistemyi/

7. http://povtoriashki.ru

8. http://fizportal.ru

9. сезоны-года.рф