六年级科学 · 第三单元 第 2 课

《昼夜交替的解释》—— 三种假说模拟实验

舞台上只有两个"演员":太阳(发光体)和地球(球面上有一个标记点代表中国的位置)。切换三种假说,观察标记点的明暗变化,看看哪一种才是真实的宇宙图景。

1选择一种假说,开始模拟

三种假说都能让标记点出现明暗交替,但它们给出的"一天"长度完全不同——这正是判断对错的关键证据。

提示:假说②里"一天"长达一年,用日尺度几乎看不出变化。
🛰 视角 A:从北极上空俯视(轨道图)
这个视角下,"自西向东"是逆时针方向
太阳 地球(亮面朝向太阳) 标记点:中国 虚线:运行轨道
🌏 视角 B:地球特写(侧视,略俯视)
可清晰看到昼夜分界线(晨昏线)与标记点的明暗
昼(被照亮) 夜(背光) 晨昏蒙影 标记点:中国(约北纬35°)

2播放控制与观测记录

速度 1.0× 快捷键:空格 播放/暂停 · 1 / 2 / 3 切换假说
模拟时间
第 0.0 天
标记点(中国)此刻
☀ 白天
累计昼夜交替
0 次
本假说的昼夜周期
约 24 小时
第 0 天标记点明暗记录带(黄=昼,深蓝=夜)第 4 天
—← 更早      现在 →

3对比面板:三种假说,"谁在动"?

三种假说都能产生昼夜交替,但只有假说③符合真实宇宙规律。

①地球不动,太阳绕地球转
地心说 · 托勒密 太阳绕地球 · 每天一圈 地球:静止
  • 谁在动:太阳(绕地球转)
  • 地球:完全静止
  • 昼夜周期:约 24 小时(表面成立)
❌ 与真实运动不符
②地球绕太阳公转,但不自转
日心说 · 哥白尼(简化版) 地球:只公转(逆时针) 朝向不变 = 不自转
  • 谁在动:地球(只公转)
  • 太阳:静止
  • 昼夜周期:约 365 天(白天半年、黑夜半年)
❌ 与事实不符
③地球绕太阳公转,同时自西向东自转
日心说 · 哥白尼(完整版)✅ 公转(蓝箭头)+ 自转(绿箭头) 自西向东 = 从北极看逆时针
  • 谁在动:地球(公转 + 自转)
  • 太阳:静止(只是看起来在动)
  • 昼夜周期:约 24 小时 ✅
✅ 符合真实宇宙规律
为什么三种假说都能"做出"昼夜交替?
因为只要太阳光方向与观察者之间的相对关系在变化,就会出现昼夜。让太阳绕地球转、让地球平移着公转、或者让地球自转,都能改变这个相对方向——所以光看"有没有昼夜"分不出对错。
真正的判据是周期:现实中一个昼夜约 24 小时。假说②的一个昼夜长达一年,假说①则要求太阳每天绕地球一圈(与所有天文观测矛盾)。只有假说③同时满足24 小时昼夜与一年一圈公转。

说明:哥白尼的日心说本身就包含地球自转;这里把"只公转、不自转"单列为假说②,是为了方便比较。
模型简化:为便于观察,日地距离、天体大小为示意比例;假设阳光平行、地轴不倾斜(相当于春分/秋分),一年按 365.25 天计,自转按恒星日 0.99727 天计(因此一个太阳日正好是 24 小时)。

🎯 三种假说都试过了吗?点击右侧按钮查看本课的真正结论。