Nie zawsze słońce nam przygrzew a: mie wamy dzień i noc. Zobaczmy, od czego to po
chodzi.
Ziemia, ja k wiemy, ma k sz ta łt kuli. Nie stoi ona nieruchomo w przestrzeni, lecz obraca się podobnie, ja k zabaw ka dziecięca — bąk, za kręcony w palcach i puszczony na stół lub ziemię, — albo też ja k pieniądz, gdy go pal cem jednej ręki przytrzym am y tak, żeby stał, naprzykład na stole, palcem zaś drugiej ręki trącim y go z brzegu tak, żeby się obracał. Pieniądz bowiem, jeżeli się szybko w ten spo sób obraca, to wydaje się, jakoby był kulą.
Gdy puścimy tak pieniądz, to widzimy na nim dwa miejsca, w których obraca się tak pomału, że prawie nie znać tego obrotu. J e dno z tych miejsc je s t na samym dole, gdzie pieniądz dotyka do stołu, drugie zaś — ze stro ny przeciwnej — u samej góry. Z tego powo du pieniądz wygląda, jakby obsadzony na osi, idącej między owemi dwoma miejscami. Po- właśnie obraca się ziemia, tylko że nie
— 17 —
opiera się na niczem, ja k pieniądz, lecz, jak wiemy, swobodnie boja w przestrzeni, ja k ba lon w powietrzu. Ziemia więc obraca się tak, jakby miała oś w środku, i dlatego naw et obrót ten jej nazywamy obrotem naokoło osi; dwa zaś miejsca, przez które jakoby przecho dzi owa oś, — nazywamy biegunami ziemi.
Zrozumiałem jest, że z powodu tego ciągłe go obrotu ziemi co raz to inna część jej po wierzchni je s t oświetlona od słońca, podobnie
ja k mięso, obracane na rożnie przy ogniu, co raz to z innej strony się przypieka. W edług zaś tego, czy to miejsce ziemi, wT którem my mieszkamy, je s t oświetlone, czy nie, — czy zaczyna dopiero być oświetlane, czy też oświetlanem być już przestaje, — mamy dzień i noc, rano i wieczór. Tak naprzykład, jeżeli koło większe na rysunku 9 wyobrazi nam słoń ce, a koło mniejsze — ziemię, ustawioną tak, iż w środku, gdzie kropka, je s t jeden bie-
N a u k a o p o g o d zie. 2
— 1 8 —
gun ziemi, ze strony zaś przeciwnej, którą owa ziemia niby dotyka do kartki, je s t biegun drugi; jeżeli przytem ziemia obracać się bę dzie w tę stronę, ja k pokazuje strzałka, to w tern miejscu ziemi, gdzie stoi człowiek, bę dzie wschód słońca. Łatwro to każd.y zmiar kuje, jeżeli tylko pomyśli sobie, że ziemia obraca się, ja k pokazuje ta strzałka. Człowiek ten ma słońce z boku, ja k to bywa właśnie r a no. W miarę zaś tego, ja k ziemia wykręcać się będzie we wskazanym kierunku, człowiek, aby zobaczyć słońce, będzie musiał co raz b a r
dziej podnosić głowę, aż po pewnym czasie będzie miał słońce nad głową., ja k pokazuje rysunek 10. W tedy właśnie w tem miejscu zie mi, gdzie stoi człowiek, będzie południe.
O czy w ista rzecz, iż p ołu dn ie b ęd zie n ie tylko w t e m m iejscu, g d z ie stoi c z ło w ie k (rys. lo ) , lecz w każdem m iejscu, p rzez które p rzech od zi lin ij ka z kreseczek. B ow iem w każdem m iejscu na tej linijce tak d łu go trzeba czek ać na za c h ó d
sło ń ca , ile cz a su u p ły n ę ło ju ż od w sc h o d u , a tem w ła śn ie o d zn a cza się p ołu dn ie. C ały sz ereg tych m iejsc, m ających p o łu d n ie o jed nym cza sie, n a z y w a m y p o łu d n ik ie m .
N ie w każdem w sz a k ż e m iejscu p ołudnika, m ają lu d zie w p ołu dn ie sło ń c e nad g ło w a m i, lecz tylko w tem m iejscu, g d z ie n a rysunku 10 je s t czło w iek . W innem z a ś m iejscu południka lu d zie b ęd ą m ieli sło ń c e w p ołu d n ie tem niżej na n ieb ie, im bliżej b ę d z ie do b ieguna. K ażd y to zm iarkuje, jeż e li tylko p om yśli so b ie , że koło z n a pisem ziem ia p rzed staw ia kulę ziem sk ą. W ido- czn iejsze m to jed n a k b ęd zie dla k a żd eg o , jeż e li przed staw im y so b ie ziem ię w takiem p oło żen iu , ja k n a rysunku u . B iegun b o d p o w ia d a tu kropce n a rysunku t o , c z ło w ie k z a ś, sto ją cy
w m iejscu r (rys. n ) , je st to ó w c z ło w ie k z ry su n k u 1 o . O czy w ista rzecz, iż c a ły sz ereg m iejsc, tw o rzą cy linję b P r, sta n o w i jed en p o łu d n ik , i p rzy takiem p o ło żen iu ziem i je st tam w te d y p o łu d n ie. W y o b ra źm y b ow iem so b ie , że ziem ia obraca się w tym kierunku, ja k
— 2 0 —
je strzałk a. Jednak z p o w o d u k rzy w o ści ziem i tylko c z ło w ie k , z n a jd u ją c y się w m iejscu r , j e d n a k o w o od ległem od ob u b ie g u n ó w , ma sło ń ce nad g ło w ą . L u d zie z a ś , zn a jd u ją cy się w in n ych m iejscach połu dn ik a, m ają sło ń c e tern bardziej z bok u , im zn a jd u ją się bliżej b ieg u n ó w ziem i. W id oczn em to b ęd zie dla k a żd eg o , je ż e li w y obrazi so b ie lu d zi p om ięd zy m iejscem r, a b ie gunam i sto ją cy ch , ja k w m iejscu r. M y m ie sz k a m y mniej w ięcej w m iejscu P , dlatego też w p ołu dn ie n ie m am y n ig d y sło ń c a akurat nad g ło w ą , lecz trochę n iżej.
E y s . 12.
Gdy ziemia jeszcze bardziej się wykręci i będzie w położeniu takiem, ja k pokazuje ry sunek 12, wtedy człowiek będzie miał znów słońce z boku, lecz z przeciwnej strony. Słoń ce będzie już w jego stronach zachodziło, i przy dalszym obrocie ziemi człowiek nie bę dzie ju ż widział słońca, będzie miał noc. Gdy zas' ziemia obróci się tak, iż będzie w takiem położeniu, ja k na rysunku 13, to w miejscu
— 21
gdzie je s t człowiek będzie północ, t. j. czło wiek będzie musiał ta k długo czekać na wschód słońca, ile czasu upłynęło już od za chodu.
R y s. 13.
W skutek nieustającego obrotu ziemia znaj dzie się znów w takiem położeniu, ja k na ry sunku 9, i dla człowieka naszego zacznie się nowy wschód słońca — nowy dzień i t. d. Tak to więc dzień i noc mamy dlatego, że ziemia
obraca się naokoło swej osi. Jeden całkowity
taki obrót ziemi stanowi dobę. 8. Zima i lato.
Ziemia, obracając się naokoło osi, nie znaj duje się ciągle w jednem miejscu, ja k naprzy- kład kula gliniana na kółku garnczarskiem, lecz jednocześnie obraca się naokoło słońca. Podwójny ten obrót ziemi podobny je s t do obracania się tańcujących ludzi, którzy, obie gając izbę dokoła, niedaleko ścian, obracają
__ 2 2 __
się też sami. Jeżeli przytem na s'rodku izby będzie się znajdowała lampa zapalona, to ta niec w takich warunkach wyobrazi nam ruch ziemi naokoło słońca. Mianowicie lampa, pa ląca się, będzie tu niby słońcem, a ludzie tań czący — niby ziemią wT podwójnym swym ru chu. Jeden całkowity obrót ziemi naokoło słońca stanowi jeden rok.
Lecz dlaczego słońce bywa raz krótko i ni sko na niebie, innym znów razem — długo
B iegu n .
R y s. 14.
i wysoko ? Dlaczego miewamy dni i noce nie jednakowe, — słowem dlaczego miewamy zi mę i lato ? Ażeby to zrozumieć, trzeba wpierw przyjrzeć się ziemi, trzeba wiedzieć, ja k zie mia położona jest w podróży swej naokoło
Jeżeli odległość między biegunami na po wierzchni ziemi rozdzielimy na połowę, to otrzymamy miejsce jednakowo odległe od obu biegunów. Oczywista rzecz, że takie miejsca, jednakowo odległe od biegunów, znajdują się naokoło ziemi, cały zaś szereg tych miejsc n a zywamy równikiem (rys. 14). Widocznem jest, że równik dzieli kulę ziemską na 2 równe pół kule: A i B. W każdej z tych półkul znajduje się jeden biegun ziemski, i każda stanowi ja k by oddzielną całość. My mieszkamy na półku li -4, mniej więcej w miejscu P. Biegun, nale żący do tej półkuli, znajduje się w stronie pół nocnej od nas, biegun zaś, należący do półkuli
B, znajduje się w stronie południowej. To też
półkulę A nazywamy północną, półkulę zaś
B — południową.
Ziemia, ja k już wiemy, obraca się ta k na około słońca, ja k ludzie w tańcu. Gdyby zie mia w przestrzeni mogła zostawić po sobie ślad. jak i pozostawiliby ludzie, tańczący na- przykład po śniegu, to ślad ten byłby tak i mniej więcej, ja k na rysunku 15. Ziemia, obracając się naokoło słońca, robi tak ą właśnie figurę. F igura ta nazywa się elipsą.
_ 2 4 —
Gdyby do tego śladu drogi ziemskiej na około słońca przyłożyć liaprzykład deskę, m a jącą powierzchnię równą, płaską, czyli p ła
szczyznę, to s'lad ten przystałby zupełnie do
owej deski podobnie, ja k wierzch beczki lub konewki przystaje do płaskiego denka, czyli
R y s. 15.
pokrywy. Ruch ziemi około słońca odbywa się więc w pewnej płaszczyźnie, — je s t podo bny do tańca ludzi po zupełnie równej podło dze, nie zaś po pogórkach i wybojach. Zima i lato zależą zaś od tego, jak ą ziemia ma po staw ę względem tej płaszczyzny, w której się obraca naokoło słońca. Na tej właśnie wiado mości opiera się całe wyjaśnienie zimy i lata. Zastanówmy się więc nad tern.
W yobraźmy sobie, że k a rtk a książki jest ową płaszczyzną, w której odbywa się ruch
— 2 5
-ziemi naokoło słońca. Gdyby -ziemia miała po stawę względem tej płaszczyzny taką, jak na rysunku 16, t. j. gdyby oś ziemi miała taki kierunek względem tej płaszczyzny, ja k lu dzie, stojący prosto na równej podłodze, czyli kierunek prostopadły; gdyby więc równik zle wał się z tą płaszczyzną tak, iż półkula
pół-R y s. 16.
nocna wypadłaby z jednej strony owej pła szczyzny, półkula zas' południowa — ze stro ny drugiej, na naszym 16 rysunku niby z prze ciwnej strony k artk i, to oczywista rzecz, iż wtedy byłaby oświetlona od słońca zawsze ak u rat połowa każdej półkuli, z którejkolw iek strony słońca znajdowałaby się ziemia. W i dać to z rysunku. Że zaś ziemia obraca się
26
naolcoło osi z jednakow ą szybkością, t. j. ró wnomiernie, ta k ja k koło u woza, toczącego
się ciągle jednakowo, to w każdem miejscu drogi ziemskiej naokoło słońca trzebaby od zachodu słońca zawsze tak długo czekać na wschód, ja k dużo już czasu upłynęło od po przedniego wschodu, t. j. dni i noce byłyby zawsze jednakowe. Przytem w pewnem ja- kiemś miejscu ziemi, naprzykład w miejscu P,
w którem mniej więcej my mieszkamy, w po łudnie słońce znajdowałoby się na niebie przez cały rok zawsze na jednej wysokości, miano wicie ta k wysoko, ja k znajduje się teraz przy końcu Marca i W rześnia. Widoczniejszem to wszakże będzie, jeżeli na ziemię patrzeć bę dziemy nie od strony bieguna, ja k to przed stawione je s t na rysunku 16, lecz od strony równika, ja k przedstaw ia rysunek 17. Tak
bowiem z tej strony przedstaw iłaby się nam ziemia zawsze, gdyby względem płaszczyzny swego obrotu naokoło słońca znajdow ała się w położeniu takiem, jakieśm y przypuścili. W miejscu, gdzie stoi człowiek, t. j. mniej w ię cej w miejscu, w którem leży nasz k raj, jest właśnie południe. Zrozumiałem to będzie dla każdego, jeżeli dobrze zastanowi się nad tym rysunkiem. Środek nieba, czyli zenit, który ma my zawsze nad głowami, je s t w kierunku linii
z kreseczek nad głową człowieka, słońce zaś je s t niżej, bliżej powierzchni ziemi, — bliżej
poziomu, który możemy sobie oznaczyć linją
z kreseczek, idącą pod nogami człowieka. Tak zaś zawsze wysoko na niebie mielibyśmy słoń ce w południe, z którejkolw iek strony słońca znajdowałaby się ziemia. Nie mielibyśmy więc w tedy ani zimy, ani lata, lecz słońce grzałoby nam przez cały rok jednakowo, tak mianowi cie, ja k grzeje przy końcu M arca i W rześnia, kiedy dni i noce są równe.
Ziemia jednak względem płaszczyzny swo jej drogi naokoło słońca położona je s t tak po chyło, ja k na rysunku 18. Oś ziemi i płaszczy zna drogi ziemskiej naokoło słońca nie s ta nowią takiego prostego winkla, jakiego
sto-E y g . 1 8 . — 2 8 — 3 1
— 2 9 —
larze i ślusarze przy robotach używają,, t. j„ oś ziemi względem tej płaszczyzny nie ma ta kiego kierunku, ja k człowiek, stojący na ró wnej zupełnie podłodze; równik też nie zle wa się z płaszczyzną drogi ziemskiej, lecz oś je s t trochę pochylona, a równik jakby pod
niesiony. Jeżeli w wierzch stołu wsadzimy drut tak pochyło, ja k na rysunku 19, i na drut ten nadziejemy
kartofel lub jabłko, to będziemy mieli wyo brażenie, ja k ziemia położona je s t względem
płaszczyzny o b r o t u p ys. 19. swego naokoło słońca,
którą tu na rysunku wyobrażać nam będzie stół. Jabłko tu będzie niby ziemią, a drut — osią ziemską.
Z powodu takiego nachylenia osi ziemskiej nie zawsze ak u rat połowa półkuli północnej i południowej je s t oświetlona od słońca. J e żeli naprzykład ziemia je s t w miejscu 1 (rysu nek 18), to w tedy trochę mniej, niż połowa pół kuli północnej, na której my mieszkamy, je s t oświetlona od słońca. Widoczniejszem to bę dzie, jeżeli przedstawim y sobie ziemię tak,
jakbyśm y patrzeli na nią od strony równika, ja k to właśnie przed
stawione je s t na rys. 20 ze strony 1. Że zaś ziemia obraca się nao koło osi równomiernie, to w tedy od wschodu do zachodu słońca kró cej czekamy, niż od zachodu do następne go wschodu, t. j. dzień wtedy mamy krótszy, niż n o c. Zrozumial- szem to będzie dla każdego, jeżeli przy puścimy, że dzień i noc mamy nie dlatego, że ziemia obraca się na
około osi, lecz że my sami obchodzimy ziemię dokoła w tym kierun ku, w jakim się ziemia obraca, — ciągle w j e dnej odległości od
ró-— 31 —
wnika, t. j . po linii z kreseczek (rys. 20 str. 1). W tedy bowiem, jeżelibyśmy szli ciągle z je dnakową szybkością, ja k to właśnie obraca się ziemia naokoło osi, to oczywista rzecz, iż przez niewielki kaw ałek ziemi, oświetlony od słońca, szlibyśmy krócej, niż przez daleko większy nieoświetlony kaw ał, t. j. krócej szli- byśmy przy świetle słonecznem, niż pociem- ku, zatem dzień mielibyśmy krótszy, niż noc.
Grdy ziemia znaj duje się w miej scu 3 (rys. 18), to wtedy znów więcej, niż połowa naszej pół kuli północnej je s t oświetlona od słońca. W i doczniejszem to także będzie, jeżeli spojrzy my na ziemię od strony rów nika, ja k to znów przedstawione je s t na rysunku 20 ze stro ny 2. W tym wypadku dłużej musielibyśmy iść przy świetle słonecznem, niżpociemku, jeżeli byśmy sami obchodzili ziemię, jakto ju ż raz przypuszczaliśmy. Zatem dzień w tym razie będziemy mieli dłuższy, niż noc. Prócz tego przy takiem położeniu ziemi, jakie je s t przed stawione na stronie 2 rysunku 20, w południe będziemy mieli słońce znacznie wyżej na nie bie, niż przy położeniu takiem, ja k na str. 1. Widać to z rysunku. W tedy więc, gdy zie mia je s t w położeniu takiem, ja k na str. 1
(ry-simek 20), mamy dzień krótki i słońce nisko na niebie, t. j. mamy zimę; jeżeli zaś ziemia je s t w położeniu, ja k na str. 2, to przeciwnie ma my dzień długi i słońce wysoko na niebie, ma my więc w tedy lato.
Jed n ak zima w wypadku pierwszym i lato w wypadku drugim będzie tylko na półkuli pół nocnej. Na półkuli zaś południowej rzecz bę dzie się miała całkiem przeciwnie. Gdy ziemia je s t w położeniu, przedstawionem na str. 1 (rysunek 20), to słońce oświecanie całą połowę półkuli północnej, lecz więcej, niż połowę pół kuli południowej. Na półkuli więc północnej dzień w tedy będzie krótszy, niż noc, i słońce w południe będzie nisko na niebie; na półkuli zaś południowej dzień będzie dłuższy, niż noc, i słońce w południe będzie wysoko na niebie. Słowem na półkuli północnej będzie wtedy zi ma, na półkuli zaś południowej — lato. Gdy znów ziemia znajdzie się w położeniu, przed stawionem na stronie 2, to w tedy przeciwnie na półkuli południowej będzie zima, podczas gdy na naszej północnej półkuli będzie lato. Łatwo to każdy zmiarkuje. Tak naprzy- kład bywa w Brazylii, k tó ra leży mniej więcej w miejscu B , dokąd przed paru laty wędrowali
— 33
tak ludzie. Kiedy u nas zima, to tam lato, gdy zaś u nas lato, to tam zima.
Jeżeli ziemia znajduje się w miejscu 2 i 4 (rys. 18), to gdy spojrzymy na ziemię od stro ny równika, w tedy ziemia przedstaw i nam się tak, ja k pokazuje rysunek 17. W tedy aku rat połowa półkuli północnej i południowej jest oświetlona od słońca. Dzień i noc są wtedy równe na całej ziemi. Oprócz tego słońce w tern miejscu, gdzie my mieszkamy, nie by wa w południe ta k wysoko, ja k przy położe niu ziemi takiem, ja k na str. 2 rysunku 20, ani też tak nisko, ja k na str. 1 tego samego rysunku, lecz średnio, ja k to widać na rysun ku 17. Miewamy też wtedy albo jesień, albo wiosnę, zależnie od tego, czy dni zmniejszają się nam, czy też powiększają.
Tak to skutkiem obrotu ziemi naokoło słoń ca miewamy zimę i lato, jesień i wiosnę. Lecz dzieje się to dlatego tylko, że oś ziemska nie je s t prostopadłą do płaszczyzny obrotu ziemi naokoło słońca, a równik nie zlewa się z tą płaszczyzną. Gdyby nie takie położenie ziemi, nie mielibyśmy ani zimy, ani lata, ja k to już poprzednio je s t wyjaśnione, lecz przez cały
- 3 4 —
rok mielibyśmy jedną niezmienną porę; słoń ce grzałoby nam zawsze tak, ja k grzeje na wiosnę lub na jesieni.
9. Słońce ziem ię grzeje, a przestrzeń świa