ROTACE ZEMĚ KOLEM OSY
Země se otáčí kolem své osy, procházející severním a jižním pólem - od západu k východu. Jedno otočení Země kolem osy trvá přesně 23 hodin 56 minut a 4,1 sekund a nazývá se siderický (hvězdný) den.
Sluneční čas řídící náš běžný občanský život se určuje podle zdánlivého pohybu Slunce. Pravý slunečný den - je doba mezi dvěma po sobě následujícími vrcholeními Slunce na místním poledníku. Vzhledem k nerovnoměrnému pohybu Země kolem Slunce byl vytvořen fiktivní střední sluneční den, který trvá přesně 24 hodin a dělí se na minuty a sekundy.
Důkazy rotace Země
a) nepřímé:
- kdyby vzdálená vesmírná tělesa měla oběhnout Zemi za 24 hodin, musely by být jejich rychlosti nepředstavitelně velké
- je velmi nepravděpodobné, že by různě vzdálená vesmírná tělesa měla přesně stejně dlouhé oběžné doby
- všechny vesmírná tělesa, pokud jsou přístupná pozorování, se otáčejí
b) přímé:
- existence Coriolisovy síly – uchylující síly zemské rotace
- odchylka padajících těles
DŮSLEDKY ZEMSKÉ ROTACE
a) vychylování pohybujících se objektů - každé těleso na zemském povrchu pohybující se v poledníkovém směru se na severní polokouli odchyluje napravo a na jižní polokouli nalevo od svého původního směru - Coriolisova síla působí jako uchylující síla zemské rotace. Na Zemi např: Coriolisova síla mění původní směr vzdušných i vodních proudících mas např. pasátů, mořských proudů, vymílá říční koryta ...
b) střídání dne a noci - bezprostředně podmiňuje denní rytmus organismů, procesů a jevů v krajinné sféře
c) slapové jevy - slapová vlna oběhne v důsledku rotace za den celou zeměkouli
d) zdánlivý pohyb nebeské sféry - pozorovatel na Zemi nevnímá rotaci Země ale pozoruje zdánlivé otáčení nebeské sféry se všemi vesmírnými tělesy kolem Země
e) tvar Země - odstředivá síla, vznikající při rotaci Země, způsobila nahromadění hmoty v oblasti rovníku a zploštění Země na pólech
f) datová mez -v důsledku rotace Země vrcholí Slunce postupně od východu k západu na různých polednících různě. Každý poledník má proto svů místní čas. Svět je rozdělen poledníky na 24 časových pásem širokých 15° zeměpisné délky. Každé časové pásmo, má svůj místní, pásmový čas. Tento čas se počítá pro poledník, který je středem časového pásma. Protože jako počátek pásmového času pokládáme nultý poledník, byl tento čas nazván jako světový čas.(anglicky UT univerzal time)
- mapa časových pásem na Zemi
Dohodou bylo stanoveno místo - datová hranice (mez) - na které dochází ke změně datumu. Hranice kopíruje přibližně 180. poledník. Pokud jste na východ od datové hranice a je např: středa 16.00 hod., po překročení datové hranice bude čtvrtek, 16.00 hod.
Těm, kteří by objeli Zemi východním směrem, by jeden den přebýval stejně jako Phileasovi Foggovi ve slavné knize Julese Verna "Cesta kolem světa za 80 dní".
Přestoupíme-li datovou hranici z východní pol. na západní, ztrácíme jeden den. Postupujeme-li naopak, ze západní pol na východní, získáme jeden den.
Pohyb Země na oběžné dráze kolem Slunce lze popsat pomocí Kepllerových zákonů a Newtonova gravitačního zákona. Země obíhá po eliptické dráze s malou výstředností v jejímž ohnisku je Slunce proti směru hodinových ručiček. Dráha oběhu Země kolem Slunce se jmenuje ekliptika.
Vzdálenost Země od Slunce není stálá. V nejbližším bodě přísluní - perihéliu je Země začátkem ledna a vzdálenost od Slunce je 147,1mil.km. V přísluní se také Země pohybuje nejrychleji.
Nejvzdálenější bod na oběžné dráze Země se nazývá odsluní - afeliu je vzdálen 152,1 mil .km a Země se zde nachází začátkem července, kdy se pohybuje nejpomaleji.
Pohyb Země na oběžné dráze je nerovnoměrný. Země se pohybuje průměrnou rychlostí 29,78 km/sec. Střední vzdálenost Země - Slunce je 149 579 870 km a nazývá se astronomická jednotka AU.
Periodou oběhu Země kolem Slunce je siderický rok. Je to doba mezi dvěma po sobě následujícími stejnými postaveními Slunce mezi hvězdami.
Tropický rok, je doba mezi dvěma následujícími průchody středního Slunce středním jarním bodem a trvá 365 dní 5 hodin 48 minut a 45,7 sekundy. Tropický rok je o necelých 6 hod. delší než je rok občanský, proto každý čtvrtý rok má 366 dní a nazývá se rokem přestupným. Každý přestupný rok se únoru přiřadí den navíc - 29.únor.
- obrázek znázorňuje pohyby Země - video
Nebeská sféra
Vesmírná tělesa leží v různých směrech a vzdálenostech od našeho stanoviště. Pozorovatel má ale dojem, jako by byla umístěna na kulové ploše. Tato myšlená kulová plocha, na kterou se ze stanoviště pozorovatele promítají vesmírná tělesa, se nazývá nebeská sféra.
Nebeská sféra má neomezený poloměr a místo pozorovatele lze vždy ztotožnit s jejím středem. Z povrchu Země vidíme vždy pouze polovinu nebeské sféry ležící nad obzorníkem. Obzorník (horizont) je kružnice nebeské sféry ležící vodorovně v rovině pozorovatele. Svislá přímka procházející nahoře místem pozorovatele a protínající nebeskou sféru se nazývá nadhlavník (zenit). Osa Země protíná nebeskou sféru v severním a jižním nebeském pólu. Dráha pohybu Země kolem Slunce leží v rovině, kterou označujeme jako rovinu ekliptiky. Průsečnice roviny oběžné dráhy Země s nebeskou sférou je kružnice, která se nazývá ekliptika. Světový (nebeský) rovník je průsečnice roviny zemského rovníku s nebeskou sférou. Průsečíky světového rovníku s ekliptikou se nazývají jarní a podzimní bod.
- obrázky znázorňují nebeskou sféru a polohu ekliptiky a nebeského rovníku
Důkazy oběhu Země kolem Slunce
a) Roční paralaxa hvězd
b) Aberace hvězd
DŮSLEDKY OBĚHU ZEMĚ KOLEM SLUNCE
a) Střídání ročních období - video
Základní příčinou pravidelného střídání ročních období je stálý sklon zemské osy vůči rovině ekliptiky a oběh Země kolem Slunce. V průběhu roku proto dopadají sluneční paprsky na naši Zemi pod různými úhly, mění se intenzita slunečního záření. Zemská osa svírá s rovinou ekliptiky stálý uhel - 66°50'.
Astronomické léto na severní polokouli začíná 20. (21.6.) června, severní konec zemské osy je nejvíce přikloněn ke Slunci, je den letního slunovratu a začátek léta.
Nejsevernější rovnoběžkou na kterou kolmo dopadají sluneční paprsky je obratník Raka. Na sever a na jih od obratníku se úhel dopadajících slunečních paprsků zmenšuje. Severní polokoule má nejdelší den a nejkratší noc.
Postupně se začíná zmenšovat příklon zemské osy ke Slunci a na severní polokouli nastává den podzimní rovnodennosti 22. (23.9.) září léto končí a začíná astronomický podzim. Délka dne i noci je 12 hodin.
Ode dne podzimní rovnodennosti se ke Slunci nejvíce přikloní jižní část zemské osy a dne 21. (22.12.) prosince začíná na severní polokouli astronomická zima, je zimní slunovrat. Severní konec zemské osy je nejdále od Slunce. Sluneční paprsky dopadají v poledne kolmo na obratník Kozoroha. Na severní polokouli je nejkratší den a nejdelší noc.
Zima končí na severní polokouli 20. března (dříve i 21.3.) v den jarní rovnodennosti, začíná astronomické jaro. Délka dne i noci je 12 hodin.
Rozdílnost v datech má na svědomí náš kalendář. Kalendářní rok trvá 365 nebo 366 dní, ale Země oběhne kolem Slunce za 365 dní 5 hodin a 49 minut. Proto se okamžik jarní rovnodennosti opožďuje každý následující rok o oněch přebývajících 5h 49min. Zařazením přestupného roku se okamžik jarní rovnodennosti „předběhne“ o 24h mínus 5h a 49min což je 18h 11min. Přitom může dojít i ke změně data na 20. březen.
Vzhledem k různé oběžné rychlosti Země kolem Slunce a sklonu zemské osy je délka trvání ročních období různá pro obyvatele severní polokoule je jaro a léto delší než podzim a zima.
- obrázky zdánlivého pohybu Slunce v různých zeměpisných šířkách
b) Délka dnů a nocí na Zemi
V průběhu roku dochází ke změnám zdánlivých drah Slunce nad obzorem, které se na Zemi projevují různou délkou dnů (rozumí se bílá část dne) a nocí.
Na severním pólu Slunce od 21.3. do 23.9 nezapadá, mluvíme o polárním dnu. Jižní pól má v tomto období polární noc.
Od 23.9 do 21.3. trvá na jižním pólu polární den, naopak severní pól má polární noc.
Trvání nocí je zkracováno tzv. soumrakovými jevy. I když Slunce zapadne pod obzor, jeho paprsky stále osvětlují část oblohy, která je pak zdrojem rozptýleného a odraženého záření na části zemského povrchu. Večerní soumrak začíná když Slunce klesne pod obzor.
Podle výšky Slunce pod obzorem dále rozlišujeme:
- občanský soumrak - Slunce klesne – (mínus) 6° pod obzor
- nautický soumrak - Slunce klesne – 12° pod obzor
- astronomický soumrak - Slunce klesne – 18° pod obzor
Stejně pozvolný je pak přechod i mezi nocí a dnem, který nazýváme svítání (ranní soumrak) a který je ukončen okamžikem východu Slunce. Pro celonoční občanský soumrak, kdy nenastává astronomická noc se užívá označení bílá noc.
c) Klimatické teplotní pásy
Rozhodujícím činitelem pro vznik teplotních pásů na Zemi je úhel dopadu slunečních paprsku na povrch Země. Rozlišujeme tyto základní teplotní pásy.
- teplý (Tropický) pás - je vymezen obratníky Raka a Kozoroha území s největším přídělem slunečního záření
- mírné pásy severní a jižní polokoule - jsou vymezeny obratníky a polárními kruhy příslušných polokoulí. Množství slunečního záření během roku kolísá od 0° na polárních kruzích do 90° na obratnících
- polární pásy severní a jižní polokoule - jsou vymezeny od polárních kruhů obou polokoulí k pólům.
d) Perioda oběhu země kolem Slunce jako základ kalendáře
Rok, jako perioda oběhu Země kolem Slunce se stal základem pro sestavování kalendářů.
Precese
- pravidelný pohyb osy rotujícího tělesa, na které působí vnější síla např: osa rotujícího setrvačníku.
Země nemá ideální tvar koule proto nastává v rovníkové oblasti přebytek hmoty. Působením gravitačních sil Slunce a Měsíce dochází k vychylování zemské osy tak, že opisuje plášť dvojkužele s vrcholem ve středu Země. Osa Země proto nemá stálý směr ale opisuje kruh. Tato perioda precese - otočení o 360° se označuje jako platónský rok a trvá 26 000 let.
Nutace
- je kmitání volně rotujícího setrvačníku, při nerovnoměrném rozložení hmoty na jeho osu.
Nutační pohyby zemské osy jsou způsobeny neustálou změnou směru a velikosti přitažlivých sil Slunce a Měsíce.
Výsledkem spojení precesních a nutačních pohybů je složitý, vlnkovitý, uzavřený pohyb zemské osy.
.gif)
- obrázek znázorňuje pohyby zemské osy
Důsledky Precese a Nutace
a) Změna polohy světového pólu
Kolem roku 3000 už nebude zemská osa směřovat k Severce jako nyní ale k hvězdě Vega v souhvězdí Lyry.
b) Změny polohy bodů rovnodennosti
Důsledkem pomalého posuvu bodů rovnodennosti, jarní bod se posune asi o 1° za 72 let, je změna datumu počátku ročních období.
