Почему происходит смена времен года и желтеют листья?

Времена года – это условные части, на которые делится годовой цикл. Этих частей всего четыре. Их еще называют сезонами. Лето отличается от зимы продолжительностью дня: летние ночи короче зимних. Весна и осень – это периоды года, когда лето превращается в зиму и наоборот.

Желтые листья на дереве
Осенью листья начинают желтеть и опадать.

Смена времен года на Земле – это природное явление. Оно происходит благодаря вращению нашей планеты вокруг Солнца под определенным углом наклона. Когда Земля приближается к Солнцу, на континентах северного полушария начинается лето. Дни становятся длинными, а на территориях, которые находятся ближе к полюсу, светло даже ночью. Затем, продолжая движение по орбите, Земля оказывается на противоположной от Солнца стороне, и из-за ее угла наклона северное полушарие отдаляется от солнечного света и тепла, что приводит к приходу зимы на его континентах.

Вопрос, почему меняются времена года на Земле, связан не только с земными процессами, он также затрагивает законы космоса и Солнечной системы.

Проект «Почему происходит смена времен года на Земле»

Если спросить, почему Земля холодная зимой и теплая летом, то сперва большинство людей ответит, что расстояние от Земли до Солнца может меняться по мере движения Земли по своей орбите. Астрономы тщательно измерили расстояние между Землей и Солнцем и обнаружили, что Земля находится ближе всего к Солнцу в январе, и дальше всего – в июле. Вот, почему меняются времена года!

Но подождите! Январь – пик зимы в северном полушарии, а июль – пик лета. Есть еще одна проблема с неправильным пониманием взаимосвязи расстояния и времени года: почему в северном полушарии лето, а в южном полушарии зима? Что-то еще, кроме разного расстояния от Солнца, должно давать разные времена года.

В конце концов, люди выяснили, что различные сезоны года вызваны сочетанием наклона Земли и траекторией ее орбиты вокруг Солнца. Возможно, вы знаете, что Земля вращается, как волчок. Однако она не вращается прямо вверх и вниз – она вращается с наклоном 23 ½ градуса. Воображаемая линия, вокруг которой вращается Земля, называется ее осью. Когда вершина Земли наклонена к Солнцу, в северном полушарии лето. Так как нижняя половина Земли (южное полушарие) наклонена в сторону от Солнца, значит там зима.

Примерно 21 июня северное полушарие максимально наклонено к Солнцу. Этот день называется днем летнего солнцестояния. Это также самый длинный световой день года в северном полушарии. Примерно 21-го декабря, северное полушарие максимально отклонено от Солнца, этот день известен как день зимнего солнцестояния и самый короткий световой день года. И наоборот: 21 июня является днем зимнего солнцестояния в южном полушарии, а 21 декабря является днем летнего солнцестояния. Только представьте: у детей Австралии летом – зимние каникулы и наоборот!

В дополнение к солнцестояниям у нашей планеты есть дни равноденствия. Во время своего путешествия вокруг Солнца Земля достигает двух точек на своей орбите, где наклон не направлен к Солнцу или от него. Длина дня и ночи равны. Примерно 21-го марта происходит весеннее равноденствие в северном полушарии, и осеннее равноденствие в южном полушарии. 21 сентября наступает весеннее равноденствие в южном полушарии и осеннее равноденствие в северном полушарии.

Наклон правильно предсказывает изменение времен года, но как наклон вызывает повышение или понижение температуры? Вы можете убедиться сами!

Задача: выяснить с помощью опыта, как наклон Земли вызывает времена года.

Что нам понадобится:

  • помощник;
  • глобус;
  • скотч;
  • миллиметровая бумага;
  • транспортир;
  • фонарик;
  • темная комната;
  • карандаш.

Ход эксперимента:

  1. Наклейте кусочек миллиметровки на северное полушарие вашего глобуса.
  2. Наклейте еще один лист миллиметровки на южное полушарие вашего глобуса.
  3. Используя транспортир, попросите вашего напарника наклонить северное полушарие вашего шара к себе на 23 ½ градуса (Примечание: некоторые глобусы уже могут быть наклонены по правильной оси).
  4. Пусть ваш помощник продолжит удерживать глобус на своем месте.
  5. Стоя примерно на расстоянии 30 см от глобуса, зажгите фонарик в точке чуть выше экватора.
  6. Поздравляем! Так просто вы смоделировали путь Земли и Солнца во время летнего солнцестояния в северном полушарии, которое происходит 21 июня.
  7. Теперь затемните комнату.
  8. Попросите вашего напарника оконтурить круг света, сделанный фонариком. Он должен рисовать на бумаге, а не на самом земном шаре.
  9. Затем попросите помощника опустить наклоненный шар (без изменения его наклона), чтобы круг света находился в середине северного полушария земного шара. Держите фонарик в том же положении.
  10. Попросите вашего напарника оконтурить круг света, сделанный фонариком в этом регионе. Вы видите, как меняется яркость и форма круга света?
  11. Затем попросите вашего помощника опустить наклоненный шар, чтобы круг света теперь находился в верхней части северного полушария шара. Опять же, опишите, как изменилась форма светового круга.
  12. Затем попросите помощника поднять наклоненный шар, чтобы круг света был чуть ниже экватора. Убедитесь, что это полушарие все еще отклонено от фонарика.
  13. Попросите вашего напарника оконтурить круг света, сделанный фонариком.
  14. Затем попросите вашего помощника поднять наклоненный шар, чтобы круг света был теперь в середине южного полушария шара. Держите фонарик в том же положении.
  15. Снова попросите вашего напарника оконтурить круг, сделанный фонариком.
  16. Наконец, попросите вашего помощника поднять наклоненный шар так, чтобы свет был ближе к его нижней части. Что вы заметили в круге света?
  17. Пусть ваш напарник сделает все возможное, чтобы нарисовать форму света на миллиметровке.
  18. Включите свет.
  19. Сравните количество квадратов в световых контурах, которые зарисовал ваш помощник.

Вывод:

Количество квадратов, которые вы подсчитаете, зависит от размера вашего земного шара, миллиметровки и фонарика. Когда вы переместили фонарик на поверхность земного шара, вы, вероятно, заметили, что круг света, излучаемый фонарем, был ярче и круглее вблизи экватора. Круг света стал больше и не таким ярким, когда вы переместили его к полюсам. В этих кругах должно быть больше квадратиков на миллиметровке. Световые контуры также должны начать меньше походить на круги и больше походить на вытянутые овалы. Когда вы двигали фонарик вдоль средней части южного полушария вашего земного шара, вы, вероятно, заметили, что круг света не был таким ярким, как в северном полушарии. Когда вы добрались до дна земного шара, свет от фонарика вообще не должен был достигать Южного полюса земного шара. Почему? В дополнение к демонстрации причины смены времен года на Земле, этот эксперимент показывает, почему некоторые части земли теплее, чем другие круглый год.

Помните, что фонарик всегда излучает одинаковое количество света. Когда на экваторе светит солнце, то круг становится ярким и маленьким, а это значит, что большое количество солнечного света сосредоточено на небольшой площади. Вот почему части Земли вблизи экватора жаркие и имеют тропическую растительность. Когда вы перемещали свет вдоль Земли к середине любого полушария, такое же количество света распространялось по большей площади. Эти части земной поверхности получают лишь небольшое количество световой энергии, что указывает на причину, почему эти части Земли не такие теплые, как части, расположенные вблизи экватора. Ваши лучи света возле полюсов были самыми большими, а это значит, что солнечный свет был очень тонким.

Наклон Земли создает сезонные различия в интенсивности света. Поскольку северная часть Земли была наклонена к Солнцу, световые круги стали меньше и ярче. Это делает эти части Земли теплее летом. К тому времени, когда ваш свет достиг Северного полюса, круг света был больше (это означает, что свет более рассеянный), но так как полюс был наклонен к свету, он все еще может получать дневной свет летом. Когда вы направили свет на Южный полюс, он, вероятно, вообще не достиг Южного полюса, потому что этот полюс отклонен от солнца зимой. Этот проект на тему времен года объясняет, почему полярники живут зимой в почти полной темноте.

Проект «Как меняется дерево под действием времен года»

Задача: Заметить изменения у деревьев на протяжении года. Эксперимент изучает сезонные изменения в жизни растений.

Что нам понадобится:

  • один большой плоский кусок дерева или ДСП;
  • способ надежного крепления доски к стене;
  • краска и кисти;
  • большой кусок войлока, коричневого, черного или цвета коры дерева из вашего района;
  • ножницы;
  • хороший клей для дерева;
  • самоклеящиеся точки на липучке;
  • деревья;
  • много времени.

Ход эксперимента:

  1. Нарисуйте пейзажный фон, небо и т.д. на вашей доске. Вы должны сделать так, чтобы он выглядел как пейзаж за окном, так как вы будете использовать эту доску для отслеживания смены сезонов в вашем районе. Сделайте его красивым – он станет прекрасным украшением, а также научным проектом про времена года. Вы будете изучать его на протяжении длительного времени.
  2. Из войлока вырезают большой (достаточный для заполнения большей части доски) ствол дерева и ветви. Вы захотите сделать их непропорционально широкими, поскольку именно к этой области вы должны прикрепить свои аппликации.
  3. Приклейте ствол дерева из фетра на доску.
  4. Надежно повесьте доску на стену, достаточно низкую, чтобы все могли ее достать.
  5. Снаружи собирайте листья, семена, палки, цветы – все, что вы можете найти у деревьев в вашем районе. В процессе обратите внимание на то, как выглядят деревья во время смены времен года.
  6. Вернувшись домой, наклейте половину точек на липучке на листья и т. д., которые вы собрали. Для некоторых тяжелых предметов может потребоваться более одной точки.
  7. Используя липучку, прикрепите свою коллекцию к стволу войлочного дерева. Теперь у вас есть прекрасное представление о том, что происходит в природе.
  8. Повторяйте шаги 5-7 так часто, как вам хочется, меняя то, что находится на вашем внутреннем дереве, так как деревья снаружи меняются.

Вывод:

Как выглядят деревья в вашем районе, когда времена года меняются?

Проект «Почему желтеет трава»

Как вы думаете, пожелтеет ли трава, если на нее положить предметы? Вы знаете, отчего растения должны расти лучше? Добавьте и уменьшите количество света, который попадает на ваш газон и посмотрите, продолжает ли трава оставаться зеленой или она пожелтела.

Задача: Узнать, почему трава желтеет.

Что нам понадобится:

  • 7 больших контейнеров для йогурта;
  • нож для бумаги;
  • коврик для вырезания предметов;
  • по 30 см2 красного, синего и бесцветного целлофана;
  • прозрачный упаковочный скотч;
  • большой гвоздь;
  • молоток;
  • защитные очки;
  • перчатки;
  • фотоаппарат.

Ход эксперимента:

  1. Привлеките взрослого, который может помочь вам отрезать дно от трех из семи контейнеров с йогуртом, используя нож и коврик. (Убедитесь, что глаза и руки защищены!)
  2. Закройте одну дырочку красным целлофаном, одну синим целлофаном и одну бесцветным целлофаном. Используйте упаковочный скотч, чтобы прикрепить целлофан к контейнерам. Отложите их.
  3. Возьмите еще два контейнера. Используя большой гвоздь, протолкните его через дно и боковые стороны одного из контейнеров для йогурта, делая как можно больше дырок. Отложите этот контейнер.
  4. Наконец, попросите взрослого использовать нож еще раз, чтобы вырезать полукруглые лоскуты по бокам одного из двух оставшихся контейнеров с йогуртом. У вас должна быть возможность немного открывать эти клапаны, но они не должны открываться так широко, чтобы в контейнер попадало много света.
  5. Теперь выберите зеленый участок газона. Убедитесь, что трава достаточно короткая, чтобы контейнеры можно было прочно закрепить на земле, не опрокинув.
  6. Положите контейнеры вверх ногами в ряд на газоне, начиная с первого контейнера, который остался целым. Этот контейнер будет вашим контролем – у него нет отверстия в нижней части, чтобы пропустить свет. Когда вы закончите выстраивать контейнеры, у вас будет ряд контейнеров с поднятыми днищами, некоторые из которых светят сквозь целлофан, а у некоторых воздух будет проходить через отверстия.
  7. Оставьте свои контейнеры на газоне на две недели. По истечении этого времени выйдите и запишите ваши наблюдения за травой под каждым контейнером. Сделайте фото, если хотите. Что случилось с травой под каждым контейнером?

Вывод:

Трава под бесцветным целлофаном будет расти лучше всего, так как она получает полный спектр света. Растения, растущие под красным светом, будут тонкими, а трава, выращенная под синим светом, короткая и приземистая. Трава, которая не получает никакого света, станет желтой. Почему? Если оставить траву под контейнером с йогуртом, то она станет желтой. Почему это происходит? В то время как люди идут в продуктовый магазин, чтобы купить еду, чтобы они могли жить и расти, растения могут сами приготовить себе еду с помощью процесса фотосинтеза. Этот процесс включает в себя воду, углекислый газ, свет и контролируется хлоропластами, крошечными органоподобными структурами (или органеллами), которые содержат зеленый пигмент, называемый хлорофиллом. Хлоропласты также содержат другие пигменты, такие как ксантофиллы (желтый) и каротины (оранжевый).

Вы, вероятно, видели эти незеленые пигменты в действии и раньше! Если вы живете в местности с лиственными деревьями, осенью вы увидите, что происходят с листьями и как они меняют цвет. В то время как они работают над собственным питанием весной и летом, листья становятся зелеными из-за всего хлорофилла, но, поскольку дни становятся короче и темнее, производство хлорофилла замедляется, другие пигменты становятся более заметными. Вот почему вы видите желтые и красные листья.

То же самое случилось с вашей травой в темноте. Желтеющую траву, можно объяснить следующим образом: когда трава больше не подвергалась воздействию солнечного света, как растения осенью, выработка хлорофилла замедлялась, а пигменты, подобные ксантофиллам, становились видимыми. Эта потеря зеленого цвета называется хлорозом.

Во время фотосинтеза растения также поглощают углекислый газ, выделяя при этом кислород. Растениям по-прежнему необходимо поглощать немного кислорода, чтобы помочь им расщеплять углеводы в энергию. Ночью растения поглощают из воздуха немного кислорода – около десятой части того, что они производят в дневное время. Со временем растение в полностью герметичном месте может столкнуться с трудностями при уравновешивании углекислого газа и кислорода в окружающей среде. Когда вы добавляли контейнеры для йогурта с клапанами и отверстиями, это позволяло кислороду проникать в контейнер, хотя света было мало. Вы заметили большую разницу в росте растений? Теперь давайте подумаем о том, что случилось с вашими растениями под целлофановыми фильтрами. В свете есть все цвета радуги, и растениям нужны все эти цвета, чтобы хорошо расти. Растения без полного спектра будут расти странными способами. Растения вырастут высокими и тонкими при красном свете. Синий свет контролирует развитие листьев, поэтому растения будут короткими и коренастыми. Именно так и произошло с вашей травой?

Дополнительные исследования

Что произойдет, если вы попробуете тот же эксперимент с другим растением? Одни растения лучше других реагируют на слабую или плохую освещенность? Почему желтеет трава осенью?

Проект «Почему листья осенью меняют цвет»

Растения берут воду из земли через свои корни, а также используют углекислый газ из воздуха. Растения продолжают использовать солнечный свет, чтобы превратить воду и углекислый газ в глюкозу. Глюкоза – это вид сахара, который нужен растениям для питания, и растение использует эту пищу для получения энергии. Этот процесс превращения воды и углекислого газа в сахар называется фотосинтезом. Для фотосинтеза растению необходима помощь хлорофилла. Именно хлорофилл придает листочку зеленый цвет. Зимой не так много солнечного света, поэтому лиственные (деревья и растения, которые осенью теряют свои листья), деревья перестают “готовить себе пищу”. Хлорофилл исчезает. Внутри листа много пигментов, но во время вегетационного периода эти пигменты затемнены зеленым цветом хлорофилла. Когда листья перестают “готовить себе еду”? Это можно узнать с помощью опытов с осенними листьями для дошкольников.

Что нам понадобится:

  • листья;
  • маленькие банки;
  • полиэтиленовая пленка или алюминиевая фольга;
  • медицинский спирт;
  • бумажные фильтры для кофе;
  • неглубокая сковорода/кастрюля/термостойкий поднос;
  • водопроводная вода (горячая);
  • скотч;
  • пластиковая ложка;
  • часы;
  • защитные очки (опционально);
  • ручка и карандаши;
  • фотоаппарат.

Ход эксперимента:

  1. Соберите от 2 до 3 больших листьев с разных деревьев.
  2. Разрежьте листья на очень маленькие кусочки, положите их в маленькие банки.
  3. Промаркируйте банки с названием расположения / типа дерева.
  4. Налейте спирт в банки так, чтобы покрыть листья.
  5. Используйте пластиковую ложку на этом этапе, чтобы аккуратно измельчить / растереть листья, находящиеся в спирте.
  6. Накройте банки очень свободно полиэтиленовой пленкой или алюминиевой фольгой.
  7. Очень осторожно (стараясь не обжечься) поставьте банки в неглубокий поднос / кастрюлю с горячей водопроводной водой (налитой примерно на 3 см глубиной).
  8. Держите банки в воде не менее 30 минут. Пока вы ждете, спирт приобретет темный цвет (вы можете подождать более 30 минут, если это необходимо).
  9. Вращайте банки (очень осторожно каждые 5 минут) и заменяйте горячую воду, если она остывает.
  10. Затем нарежьте бумажные кофейные фильтры на длинные полоски и обозначьте, в какую банку будет помещена полоска.
  11. Выньте банки из воды и снимите крышку.
  12. Поместите полоску фильтровальной бумаги в каждую банку так, чтобы один конец находился в спирте, а другой конец оберните поверх банки и закрепите ее скотчем.
  13. Спирт поднимется вверх по бумажному фильтру и принесет с собой цвета.
  14. Через 30-90 минут (иногда немного дольше) цвета будут перемещаться на разные расстояния вверх по бумаге, так как спирт начинает испаряться. На этом этапе вы сможете увидеть разные цвета зеленого и, возможно, немного желтого, оранжевого и красного в зависимости от типа листа.
  15. Запишите то, что вы видите в ходе эксперимента. Какие выводы можно сделать благодаря опытам с осенними листьями?
  16. Сфотографируйте.
  17. Удалите скотч, дайте бумажным фильтрам высохнуть. После высыхания приклейте скотчем на обычную бумагу. Промаркируйте бумажные фильтры после закрепления на бумаге.

Вывод:

Почему листья зеленые? Почему в жизни растений осенью происходят сезонные изменения?

Заключение

Благодаря осенним экспериментам для детей вы узнали, почему происходит смена времен года и какую роль сезонные изменения играют в жизни растений. Эти знания помогут вам лучше понимать законы природы. Также вы всегда сможете применить их на практике, ухаживая за растениями дома или во дворе.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector