Ruch obrotowy Ziemi i ruch obiegowy Ziemi: strefy oświetlenia Ziemi, czas słoneczny i czas strefowy
Podstawa programowa wymaga, żebyś podawał cechy ruchów Ziemi i charakteryzował ich następstwa, z uwzględnieniem siły Coriolisa. Ruch obrotowy daje dobę, siłę Coriolisa i różnice czasu, a ruch obiegowy z nachyloną osią – pory roku i strefy oświetlenia. Tak przygotujesz się do zadań na maturze z geografii na poziomie rozszerzonym.
Na maturze 2023–2026: w każdej z 4 sesji, zadań: 5.
W skrócie
najważniejsze w kilku zdaniach
Ziemia obraca się wokół osi z zachodu na wschód: o 15° na godzinę, a 1° to 4 minuty. Stąd doba, pozorna wędrówka Słońca i różnice czasu między południkami.
Siła Coriolisa wynika z obrotu Ziemi. Odchyla poruszające się ciała w prawo na półkuli północnej i w lewo na południowej; na równiku jej nie ma, a ku biegunom rośnie.
Ruch obiegowy trwa rok, a oś Ziemi, nachylona pod kątem 66°34′ do płaszczyzny orbity, wskazuje stały kierunek. Dlatego Słońce góruje w zenicie raz nad jednym, raz nad drugim zwrotnikiem.
Czas słoneczny zależy od południka: im dalej na wschód, tym późniejszy. Czas strefowy jest wspólny dla pasa o szerokości 15° i liczy się go od południka środkowego strefy.
Egzamin maturalny z geografii na poziomie rozszerzonym trwa 180 minut; za cały arkusz można uzyskać 60 punktów. Arkusz zawiera zadania zamknięte i otwarte, także w wiązkach opartych na wspólnym materiale — mapie, wykresie, tabeli albo tekście; zadania otwarte dają co najmniej 70 % punktów. Podczas egzaminu korzystasz z linijki, lupy i prostego kalkulatora.
Ruch obrotowy i jego następstwa
Ziemia obraca się wokół własnej osi z zachodu na wschód w ciągu doby, czyli 24 godzin. Pełny obrót to 360°, więc w ciągu godziny planeta obraca się o 15°, a w ciągu minuty czasu o 15′. Dlatego 1° długości geograficznej odpowiada 4 minutom czasu. Obrót sprawia, że Słońce wydaje się wędrować po niebie ze wschodu na zachód, i że na każdym południku raz na dobę następuje dzień, a raz noc.
Prędkość liniowa punktu na powierzchni maleje od równika, gdzie wynosi około 1670 km/h, do zera na biegunach. Na szerokości 60° ma połowę tej wartości, bo obwód równoleżnika jest tam dwa razy mniejszy. Obrót tworzy też siłę Coriolisa: poruszające się ciała, na przykład wiatr albo prąd morski, odchylają się w prawo na półkuli północnej i w lewo na południowej. Na równiku siła się zeruje, a ku biegunom rośnie, bo zależy od sinusa szerokości geograficznej.
Ruch obiegowy i strefy oświetlenia
W ruchu obiegowym Ziemia okrąża Słońce w ciągu roku zwrotnikowego, czyli 365,24 doby. Jej oś tworzy z płaszczyzną orbity kąt 66°34′ i przez cały rok wskazuje ten sam punkt na niebie. Płaszczyzna równika tworzy z orbitą kąt 23°26′. Dlatego w czasie obiegu raz półkula północna, raz południowa jest bardziej zwrócona ku Słońcu. Wynikają stąd pory roku i zmienna długość dnia, a nie z odległości od Słońca, która zmienia się o kilka procent.
Rysunek pokazuje Ziemię w dniu przesilenia letniego. Oś jest pochylona ku Słońcu, więc obszar na północ od koła podbiegunowego, wyznaczonego na szerokości 66°34′ N, cały dzień jest oświetlony. Równik leży w połowie w świetle i w połowie w cieniu, a dzień trwa tam dwanaście godzin przez cały rok. Tego dnia Słońce góruje w zenicie nad zwrotnikiem Raka, czyli na szerokości 23°26′ N.
Data
Słońce w zenicie na szerokości
Dzień i noc
21 marca
0°
równe na całej Ziemi
22 czerwca
23°26′ N
dzień polarny na północ od 66°34′ N
23 września
0°
równe na całej Ziemi
22 grudnia
23°26′ S
noc polarna na północ od 66°34′ N
Czas słoneczny
Czas słoneczny, zwany miejscowym, jest ustalony przez położenie Słońca: o 12:00 Słońce góruje, czyli stoi najwyżej nad horyzontem. Ponieważ Ziemia obraca się na wschód, Słońce góruje najpierw nad miejscami położonymi bardziej na wschód. Na wschód od danego miejsca czas słoneczny jest więc późniejszy, a na zachód – wcześniejszy, o 4 minuty na każdy stopień różnicy długości geograficznej.
Przykład: dwa miejsca leżą na południkach 16°E i 21°E. Różnica wynosi 5°, czyli 20 minut. Gdy w miejscu na 16°E jest 12:00, na 21°E jest 12:20, a gdy w miejscu na 21°E jest 12:00, na 16°E jest 11:40. Szerokość geograficzna nie ma wpływu na wynik. Oblicz różnicę długości, pomnóż ją przez 4 minuty i dodaj albo odejmij zależnie od tego, które miejsce leży bardziej na wschód.
Czas strefowy i linia zmiany daty
Dla wygody podzielono Ziemię na 24 strefy czasowe, każda szeroka na 15°. Wszędzie w strefie obowiązuje czas słoneczny jej południka środkowego, zwany czasem strefowym. Południk 0° to środek strefy, od której liczy się czas UTC, południk 15° E to środek strefy o godzinę późniejszej, UTC+1, w której leży Polska. Granice stref w rzeczywistości biegną raczej wzdłuż granic państw, a czas urzędowy bywa jeszcze przesunięty o godzinę.
Różnicę czasu między strefami liczysz z różnicy ich numerów, na przykład: gdy w strefie UTC+1 jest 12:00, to w strefie UTC+9 jest 20:00, a w strefie UTC−3 jest 8:00. Wzdłuż południka 180°, z odstępstwami omijającymi lądy, biegnie linia zmiany daty. Jadąc na wschód i przekraczając ją, cofasz kalendarz o dobę, a na zachód – przesuwasz go o dobę do przodu.
Pojęcia
siła Coriolisa
Pozorna siła wynikająca z obrotu Ziemi: odchyla poruszające się ciała w prawo na półkuli północnej i w lewo na południowej; na równiku jej nie ma.
doba
Okres obrotu Ziemi wokół osi, dzielony na 24 godziny; w tym czasie każdy południk raz ma dzień, a raz noc.
równonoc
Moment, w którym dzień zrównuje się z nocą na całej Ziemi; Słońce góruje wtedy w zenicie nad równikiem, ok. 21 marca oraz 23 września.
przesilenie
Moment, w którym Słońce osiąga największe odchylenie od równika; w czerwcu góruje w zenicie nad zwrotnikiem Raka, a w grudniu nad zwrotnikiem Koziorożca.
zwrotnik
Równoleżnik na szerokości około 23°26′ N lub S, nad którym Słońce w ciągu roku góruje w zenicie najdalej od równika.
Zadanie z matury
źródło: CKE
Prawdziwe zadanie z arkusza CKE, słowo w słowo, z materiałem źródłowym. Rozwiąż je, zanim zajrzysz do wyjaśnienia.
Zadanie z arkusza CKEmatura
Matura 2025, geografia (poziom rozszerzony), zadanie 7.1
Zadanie 7.
Na rysunku przedstawiono położenie Księżyca i Ziemi oraz oświetlenie tych ciał niebieskich przez Słońce w wybranym momencie w dniu równonocy. Literami A i B oznaczono wybrane punkty na Ziemi. Nie zachowano właściwych proporcji między odległością Ziemi i Księżyca a ich wymiarami.CKE
Zadanie 7.1. (0–1)
/1
Oceń, czy poniższe informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.
W punkcie A, w momencie przedstawionym na rysunku, jest wschód Słońca.
Względem obserwatora znajdującego się w punkcie B Księżyc jest w pełni.
Źródło: CKE, egzamin maturalny 2025, geografia, poziom rozszerzony (arkusz MGEP-R0-100-2505), zadanie 7.1. Rozwiązanie — według zasad oceniania CKE. · Arkusz na stronie CKE
Odpowiedź według klucza CKE:PF
Wyjaśnienie od Kleksy
Rysunek przedstawia Ziemię w dniu równonocy, widzianą z boku, z równoległymi promieniami Słońca padającymi z prawej strony. Oś ziemska jest pionowa i zarazem leży na granicy oświetlenia: lewa połowa tarczy jest szara, czyli w nocy, prawa żółta, czyli oświetlona. Księżyc po prawej stronie leży po stronie Słońca, a jego oświetlona połowa jest odwrócona od Ziemi.
Stwierdzenie 1. jest prawdziwe. Punkt A leży na granicy dnia i nocy, a Ziemia obraca się z zachodu na wschód, czyli w prawo na rysunku. Obrót wnosi A w oświetloną połowę, więc to wschód Słońca. Stwierdzenie 2. jest fałszywe. Księżyc stoi na linii Słońce–Ziemia, po stronie Słońca, i zwraca ku obserwatorowi w punkcie B nieoświetloną stronę. To nów, a nie pełnia. W pełni Księżyc stałby po przeciwnej stronie Ziemi niż Słońce.
Odpowiedź: 1 – P, 2 – F
Zadanie z arkusza CKEmatura
Matura 2024, geografia (poziom rozszerzony), zadanie 10.2
Zadanie 10.
Na mapie fragmentu Europy literami A–D oznaczono wybrane stacje meteorologiczne: Białystok, Bukareszt, Neapol i Paryż. Każda ze stacji jest położona poniżej 200 m n.p.m.CKE
Zadanie 10.2. (0–1)
/1
W której stacji, spośród oznaczonych na mapie literami A–D, 22 grudnia noc jest najkrótsza, a w której – najdłuższa? Wpisz odpowiednie litery we właściwe miejsca.
Noc najkrótsza:
Noc najdłuższa:
Źródło: CKE, egzamin maturalny 2024, geografia, poziom rozszerzony (arkusz MGEP-R0-100-2405), zadanie 10.2. Rozwiązanie — według zasad oceniania CKE. · Arkusz na stronie CKE
Odpowiedź według klucza CKE:C, A
Wyjaśnienie od Kleksy
Mapa przedstawia fragment Europy z siatką kartograficzną co 10°, a stacje A–D leżą poniżej 200 m n.p.m. Pytanie dotyczy 22 grudnia, czyli przesilenia zimowego, gdy na półkuli północnej noc jest najdłuższa w roku. Im dalej na północ, tym dłuższa jest wtedy noc, bo oświetlona połowa Ziemi sięga coraz mniej poza równik ku północy.
Odczytaj szerokości z siatki. Stacja C leży tuż na północ od równoleżnika 40° N, więc jest najbliżej równika i ma najkrótszą noc. Stacja A leży między równoleżnikami 50° N i 60° N, najbliżej bieguna, więc ma noc najdłuższą. Stacje B i D leżą pośrodku, a ich szerokość nie rozstrzyga o odpowiedzi. Długość geograficzna nie wpływa na długość nocy.
Według zasad oceniania CKE: 1 punkt za dwie poprawne odpowiedzi; jedna poprawna litera nie daje punktu.
Odpowiedź: C, A
Sprawdź się
sprawdzisz od razu
Zaznacz lub wpisz odpowiedź i sprawdź ją od razu: pod zadaniem zobaczysz wyjaśnienie. Jak ocenia CKE: za zadanie zamknięte warte 1 punkt — punkt tylko za odpowiedź poprawną; za zadanie zamknięte warte 2 punkty — 1 punkt za odpowiedź częściowo poprawną lub niepełną. Za zadanie otwarte można dostać 1, 2 albo 3 punkty według zasad oceniania opracowanych do tego zadania; rozwiązanie inne niż opisane w zasadach, merytorycznie poprawne i zgodne z poleceniem, także może dostać wszystkie punkty.
matura
Zadanie 10.
Na mapie Afryki literami A i B oznaczono stacje meteorologiczne, dla których sporządzono klimatogramy zamieszczone poniżej. Numerami 1–4 oznaczono wybrane punkty.CKENa podstawie: www.pl.climate-data.org
Zadanie 10.4. (0–1)
/1
Oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń odnoszących się do punktów oznaczonych numerami na mapie na stronie 12. Wybierz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
Spośród punktów oznaczonych numerami na mapie największe zmiany długości trwania dnia i nocy występują w ciągu roku w punkcie oznaczonym numerem 1.
W punkcie oznaczonym na mapie numerem 4 najdłuższy dzień w roku przypada w grudniu.
Dokończ zdanie. Wpisz właściwą liczbę w wykropkowane miejsce.
Dwa miejsca leżą na tej samej szerokości geograficznej, na południkach 14°E i 23°E. Różnica czasu słonecznego między nimi wynosi …
minut
Zadanie przygotowane do tej strony – wyjaśnienie Kleksy.
zadanie Kleksy
Zadanie 2. (0–1)
/1
Dokończ zdanie. Wybierz odpowiedź A albo B oraz odpowiedź 1. albo 2.
Na półkuli południowej rzeka przecina rozległą nizinę, płynąc ku północy. Patrząc z biegiem rzeki, silniej podcinany bywa jej brzeg , ponieważ siła Coriolisa
Zadanie przygotowane do tej strony – wyjaśnienie Kleksy.
zadanie Kleksy
Zadanie 3. (0–1)
/1
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
W strefie czasu UTC+1 jest 16:00. W tym samym momencie czas strefowy w strefie UTC−5 wynosi
Zadanie przygotowane do tej strony – wyjaśnienie Kleksy.
Mylenie kierunku: czas słoneczny na wschodzie jest późniejszy, a na zachodzie wcześniejszy. Pomyłka o znak daje wynik przesunięty o dwukrotność różnicy.
Przeliczanie stopni na minuty przez 15 zamiast przez 4. Na godzinę przypada 15°, a 1° to 4 minuty.
Wiązanie pór roku z odległością od Słońca. Przyczyną jest nachylenie osi Ziemi, a odległość zmienia się za mało, by to tłumaczyć.
Odchylanie wiatru w tę samą stronę na obu półkulach. Na półkuli północnej siła Coriolisa działa w prawo, na południowej w lewo.
Przyjmowanie, że Słońce w zenicie nad równikiem świeci przez cały rok. Tak jest tylko w dniach równonocy; w pozostałe dni zenit przesuwa się ku jednemu ze zwrotników.
Zapamiętaj
15° na godzinę, 1° – 4 minuty.
Na wschód czas późniejszy, na zachód wcześniejszy.
Siła Coriolisa: w prawo na półkuli północnej, w lewo na południowej; zero na równiku.
Oś: 66°34′ do orbity, równik: 23°26′.
Strefa czasowa ma 15°; Polska leży w UTC+1.
Pytania i odpowiedzi
1.Dlaczego siła Coriolisa odchyla ciała w prawo na północy?+
Odp.:Ziemia obraca się na wschód, a poruszające się ciało przechodzi nad miejscami o różnej prędkości liniowej. Obserwator związany z Ziemią widzi, że ciało zbacza z toru: na półkuli północnej w prawo względem kierunku ruchu, na południowej w lewo. Efekt jest największy przy biegunach i znika na równiku.
2.Czym różni się czas słoneczny od strefowego?+
Odp.:Czas słoneczny zależy od południka danego miejsca: o 12:00 Słońce góruje dokładnie nad nim. Czas strefowy jest wspólny dla całej strefy szerokiej na 15° i równy czasowi słonecznemu jej południka środkowego. Dlatego w obrębie strefy zegary pokazują tę samą godzinę, choć moment górowania Słońca jest inny.
3.Jak obliczyć różnicę czasu między dwoma miejscami?+
Odp.:Gdy znasz długości geograficzne, odejmij je od siebie i pomnóż wynik przez 4 minuty. Gdy znasz strefy, odejmij ich numery, na przykład UTC+1 i UTC−5 różnią się o 6 godzin. Za wcześniejszy uznaj czas miejsca położonego bardziej na zachód.
4.Dlaczego 22 czerwca na kole podbiegunowym północnym jest dzień polarny?+
Odp.:Oś Ziemi jest wtedy pochylona ku Słońcu o 23°26′, więc obszar na północ od szerokości 66°34′ N cały dzień jest oświetlony. Obrót Ziemi nie wyprowadza tych miejsc poza oświetloną połowę. Dokładnie na kole podbiegunowym Słońce wtedy nie zachodzi, a o północy jest tuż nad horyzontem.
5.Ile trwa dzień na równiku?+
Odp.:Na równiku dzień ma około dwunastu godzin przez cały rok, bo równik jest zawsze podzielony przez granicę oświetlenia na dwie równe części. Zmienia się tylko miejsce, w którym Słońce góruje w zenicie: w dniach równonocy leży na równiku, w pozostałe dni przesuwa się ku zwrotnikom.
Serwis nie jest związany z Centralną Komisją Egzaminacyjną. Zadania oznaczone „CKE” pochodzą z arkuszy CKE; objaśnienia do nich i pozostałe zadania na stronie napisaliśmy sami.
Rozwiąż za darmo cały arkusz CKE z matury z geografii (poziom rozszerzony) z maja 2026 roku – 180 minut, jak na egzaminie. Po oddaniu zobaczysz wynik i to, w którym dziale tracisz punkty.