Feladat: 1563. matematika gyakorlat Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: -
Füzet: 1975/október, 69 - 70. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Gömbi geometria, Térgeometriai bizonyítások, Térgeometriai számítások trigonometriával, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1975/január: 1563. matematika gyakorlat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Megmutatjuk, hogy a feladat állítása igaz a (gömb alakúnak vett) Föld minden olyan (az Egyenlítővel párhuzamos) szélességi körpárjára, amelyek földrajzi szélességeinek különbsége 90. Ennek egyedi esete a versenyfeladatban szereplő két fontos kör, ezekre is 6633'-(-2327')=90.
Legyenek a Föld sarkai É és D, középpontja O, az Egyenlítő egy pontja M, továbbá az ÉMD délkör (meridiánkör, ami geometriai szempontból félkör!) két pontja A és B ‐ az északi, illetve a déli félgömbön ‐ úgy, hogy A szélességét MOA=φ-vel jelölve, B szélessége φ'=(-90-φ)=φ-90, tehát φ-φ'=90.

 

 

A délkört (és teljes körre kiegészítő félkörét) az Egyenlítő síkja az ÉD forgástengelyre merőleges átmérőben metszi, A és B párhuzamos körének síkja pedig egy-egy az ÉD-re merőleges húrban, hiszen e három sík merőlegesen áll ÉD-re. Jelöljük a két húr felezőpontját rendre A1-gyel, B1-gyel. Ezek egyben középpontjai a két párhuzamos körnek, így állításunk
A1B1=A1A+B1B.

Tekintsük az AB húr C felezőpontját. Ez az ABO egyenlő szárú derékszögű háromszög köré írt kör középpontja, így a C körüli 90-os elfordítás A-t O-ba, O-t B-be viszi, egyszersmind A1-et B1-be, hiszen az OAA1 derékszögű háromszög AA1, OA1 befogói az elfordítás után merőlegesen állnak eredeti helyzetükre, tehát A1 új helyzete rajta lesz az OD,BB1 egyenesek mindegyikén. Eszerint OB1=AA1 és B1B=A1O.
Mivel a felvétel miatt O az A1B1 szakasz belső pontja, azért
A1B1=A1O+OB1=B1B+AA1.

Ezzel bebizonyítottuk a magunk állítását és az előrebocsátottak szerint a feladat állítását is.
 

Megjegyzés. Emlékeztetünk arra, hogy a Baktérítő az a legdélibb párhuzamos kör, amelynek pontjaiban még van az évnek olyan napja, hogy a Napot délben a zenitben látják, vagyis egy függőleges botnak nincs árnyéka. Ez december 21-én vagy 22-én van, mialatt a Nap az égbolton a Bak csillagképben halad. Az Északi-sarkkör pedig az a párhuzamos kör, amelyen ‐ és tőle északra ‐ van olyan nap, amelyen a Nap nem emelkedik a látóhatár fölé. Magán a sarkkörön ez csak december 21. napja, a légkör okozta fényelhajlást leszámítva; az Északi-sark felé haladva az ilyen napok száma emelkedik, magán a Sarkon közel fél év ez az időszak.
Ezek magyarázzák, hogy a szélességkülönbség 90. Amikor ugyanis a Nap a Baktérítő egy pontja fölött áll, akkor a Föld megvilágított félgömbjét határoló főkör érinti az Északi-sarkkört, alkalmas irányból nézve ezt a főkört, az Egyenlítőhöz 6633' szöggel hajló átmérőnek látjuk.